И. В. Ерёменкова определение возможностей технологических методов
| Вид материала | Документы |
СодержаниеСписок литературы |
- Основная цель курса лекций: Общее определение: Магия Это наука изучения человека, его, 66.4kb.
- Моделирование конструкций и технологических процессов производства электронных средств, 341.49kb.
- Разработка легирующих комплексов и технологических методов воздействия на кристаллизующуюся, 507.73kb.
- Решение задач автоматизированной настройки технологических процессов для условий неполной, 21.16kb.
- Примерная рабочая программа по курсу «методы оптимизации», 92.19kb.
- Математическое моделирование и методы оптимизации Общая трудоемкость изучения дисциплины, 22.02kb.
- «Технические измерения датчики и приборы», 41.41kb.
- Вопрос 25. Планирование экспортной деятельности фирмы, выбор целей, анализ ресурсов,, 557.69kb.
- Исследование и интенсификация технологических процессов обезвоживания нефти с применением, 351.76kb.
- Правила обработки и анализа результатов эксперимента с использованием методов математической, 47.52kb.
ISBN 5-89838-172-4 Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 2 (10)
УДК 621.795.2+62-762
И.В. Ерёменкова
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
ОБРАБОТКИ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ГЕРМЕТИЧНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ТАБЛИЧНЫМ
СПОСОБОМ
Рассматривается табличный способ определения возможностей технологических методов обработки по обеспечению герметизирующей способности поверхности, которая оценивается величиной утечки через контакт шероховатой и гладкой поверхностей. При моделировании системы микрокапилляров, образованных в контакте в результате приложения герметизирующей нагрузки, пористым телом учитывается влияние параметров качества поверхностного слоя.
В ряде изделий (особенно в авиакосмической технике) необходимо обеспечивать высокую степень герметичности металлических соединений без промежуточного тела. При этом утечка в соединении определяется его конструкцией, а также качеством поверхностей сопрягаемых деталей, которое обеспечивается технологией их изготовления.
Как при назначении параметров контактирующих поверхностей деталей машин, так и при разработке технологического процесса их обработки необходимо знать возможности технологических методов по обеспечению этих параметров и, следовательно, герметизирующей способности поверхности.
Для этого был разработан табличный способ, при создании которого использовались научные основы технологии машиностроения и уплотнительной техники, теория контактирования твердых тел, механика жидкости и газа. Этот способ опирается на имеющиеся данные о возможностях методов обработки по обеспечению параметров поверхностного слоя плоских и цилиндрических (наружных и внутренних) поверхностей деталей машин [1, 2, 3]. Он применим для любых соединений, имеющих свои конструкцию, размеры и эксплуатационные характеристики.
Эквивалентная зависимость, определяющая герметизирующую способность поверхности соединения, т.е. величину утечки через соединение, где одна герметизирующая поверхность имеет неровности, а другая принимается идеальной (индентор), получена объединением зависимостей величины утечки от параметров качества поверхностного слоя при различных режимах течения изолируемой среды [4].
,где составляющая B характеризует эксплуатационные условия; C – высоту пористого слоя до приложения нагрузки; D - нормальное контактное сближение без учета геометрии контакта и нагрузки (при наличии в соединении взаимного смещения герметизирующих поверхностей вместо D принимается
); F учитывает геометрию контакта и нагрузку; G характеризует влияние на герметичность плотности контакта.При известных геометрии герметизирующего контакта и прикладываемой к нему нагрузке рассчитываются составляющие F и G.
,где N – нагрузка, прикладываемая к контакту двух поверхностей, Н; А – геометрическая площадь контакта, мм2.
Так как необходимым условием образования герметичного соединения является создание контактного давления, нагрузка, прикладываемая к герметизирующему контакту, определяется по зависимостям контактного давления от нагрузки и геометрической площади контакта. Для соединений с линейным контактом расчетные зависимости выведены из формул Герца для контактного давления цилиндрических тел, в частности при контакте цилиндра с плоскостью. По этим зависимостям определяются нагрузка, необходимая для начала пластического деформирования неровностей поверхностей, т.е. нагрузка, превышающая предел текучести материала, и максимально допустимая нагрузка, после превышения которой начинается разрушение поверхностного слоя, приводящее к увеличению утечки.
Необходимая минимальная нагрузка герметизации
.Максимально допустимая нагрузка герметизации
.В данных зависимостях принимаются
и 
материала одной из контактирующих поверхностей, имеющей наименьшие их значения.Влияние плотности контакта на величину утечки в зависимости от герметизируемой среды описывается различными показателями.
При герметизации жидких и газовых сред под давлением
,где dк,
- размеры контакта, мм.При герметизации газовых сред, находящихся в состоянии разряжения,
.Коэффициент, характеризующий соотношение объема капилляров, по которым происходит утечка после приложения нагрузки, и общего объема пористого слоя, определяется выражением
.Фактическая площадь контакта с учетом шероховатости, волнистости и макроотклонения по теории контактного взаимодействия определяется соотношением [5, 6]
,где Ho – поверхностная микротвердость.
Из табл. 1-3 возможностей методов обработки по обеспечению герметичности соединений выбираются значения составляющих B, D и C, после чего определяется значение герметизирующей способности поверхности (табл. 4).
Составляющие B, D и C зависят от метода обработки и обрабатываемого материала и не зависят от геометрии контакта и прикладываемой нагрузки, поэтому они рассчитываются следующим образом:
,где р – перепад давления, вызывающий движение среды, МПа; - коэффициент динамической вязкости среды, характеризующий скорость движения среды, МПас; u – постоянная Кармана (0,2÷0,22).
,Таблица 1
Данные для определения возможностей технологических методов обработки ст. 08Х18Н10Т
по обеспечению параметров качества плоских стыков соединения и их герметичности
| Методы обработки | Параметры качества поверхностного слоя | Составляющие для определения QТ | Составляющие, характеризующие эксплуатационные условия | |||||||
| Вода при 9,3 МПа | Воздух при 9,3 МПа | Воздух при 9,3 Па | ||||||||
| Hmax, мкм | Wz, мкм | Rz, мкм | Sm, мм | С, мм | D, мм/МПа |  , мм/МПа |  ,с-1 |  , г/(смм3) |  , ммМПа/с | |
| Торцовое точение: чистовое тонкое | 50-120 15-50 | 2,5-10 0,8-3 | 8-32 1,6-8 | 0,08-0,25 0,025-0,125 | 0,0605-0,162 0,0246-0,061 | 0,0027-0,0093 0,0016-0,0029 | 0,0028-0,0095 00,0016-0,003 | 1,0267 | 457,343 | 391,802 |
| Плоское шлифование: чистовое тонкое плосковершинное | 16-40 6-25 20-100 | 1,6-5 0,63-2 2-16 | 1,6-8 0,4-1,6 1,6-12,5 | 0,025-0,125 0,01-0,032 0,25-5 | 0,0192-0,053 0,007-0,0286 0,0236-0,1285 | 0,0009-0,0032 0,0003-0,0012 0,0011-0,0078 | 0,001-0,003 0,0003-0,0012 0,0011-0,008 | |||
| Притирка: обычная плосковершинная | 4-10 5-7 | 0,4-0,8 0,6-1,6 | 0,1-0,5 0,1-2 | 0,008-0,04 0,02-0,25 | 0,0045-0,0113 0,0107-0,0536 | 0,0001-0,0004 0,0002-0,0015 | 0,0001-0,0004 0,0002-0,0015 | |||
Таблица 2
Данные для определения возможностей технологических методов обработки ст. 08Х18Н10Т
по обеспечению параметров качества цилиндрических стыков соединения (наружные тела вращения) и их герметичности
| Методы обработки | Параметры качества поверхностного слоя | Составляющие для определения QТ | Составляющие, характеризующие эксплуатационные условия | |||||||
| Вода при 9,3 МПа | Воздух при 9,3 МПа | Воздух при 9,3 Па | ||||||||
| Hmax, мкм | Wz, мкм | Rz, мкм | Sm, мм | С, мм | D, мм/МПа | , мм/МПа | , с-1 | , г/(смм3) | , ммМПа/с | |
| Обтачивание: получистовое чистовое | 80-200 40-100 | 3,2-10 1,6-4 | 10-80 4-12,5 | 0,16-0,4 0,08-0,16 | 0,0932-0,2900 0,0456-0,1165 | 0,0038-0,0149 0,0018-0,0047 | 0,0038-0,0152 0,0018-0,0048 | 1,0267 | 457,343 | 391,802 |
| Шлифование: чистовое тонкое плосковершинное | 10-40 6-20 10-100 | 0,5-4 0,16-0,8 0,5-10 | 1-6,25 0,25-1,25 1,6-12,5 | 0,025-0,1 0,008-0,025 0,063-1,25 | 0,0115-0,0503 0,0064-0,0221 0,0121-0,1225 | 0,0005-0,0028 0,0002-0,0007 0,0006-0,00664 | 0,0005-0,0028 0,0002-0,0006 0,0006-0,0066 | |||
| Притирка: обычная плосковершинная | 4-15 15-60 | 0,08-0,1 0,4-0,8 | 0,05-0,5 0,5-4 | 0,006-0,04 0,032-0,2 | 0,0041-0,0156 0,0159-0,0648 | 0,0001-0,0003 0,0004-0,0016 | 0,0001-0,0003 0,0004-0,0016 | |||
Таблица 3
Данные для определения возможностей технологических методов обработки ст. 08Х18Н10Т
по обеспечению параметров качества цилиндрических стыков соединения (внутренние тела вращения) и их герметичности
| Методы обработки | Параметры качества поверхностного слоя | Составляющие для определения QТ | Составляющие, характеризующие эксплуатационные условия | |||||||
| Вода при 9,3 МПа | Воздух при 9,3 МПа | Воздух при 9,3 Па | ||||||||
| Hmax, мкм | Wz, мкм | Rz, мкм | Sm, мм | С, мм | D, мм/МПа | , мм/МПа | , с-1 | , г/(смм3) | , ммМПа/с | |
| Растачивание: чистовое тонкое | 20-80 6-40 | 2,5-6,25 0,5-4 | 4-10 1-4 | 0,08-0,16 0,02-0,1 | 0,0265-0,0963 0,0075-0,048 | 0,0016-0,0047 0,0004-0,0024 | 0,0016-0,0048 0,0004-0,0024 | 1,0267 | 457,343 | 391,802 |
| Шлифование: чистовое тонкое плосковершинное | 10-40 6-20 15-90 | 1,25-6,25 0,32-1,6 0,5-10 | 1,6-8 0,4-1,6 1,6-12,5 | 0,025-0,1 0,008-0,025 0,063-1 | 0,0129-0,0543 0,0103-0,0232 0,0171-0,1125 | 0,0007-0,0035 0,0005-0,001 0,0006-0,0062 | 0,0008-0,0035 0,0006-0,001 0,0006-0,0063 | |||
| Притирка: обычная плосковершинная | 2-10 5-50 | 0,125-0,63 0,4-1,25 | 0,1-0,8 0,5-4 | 0,005-0,04 0,032-0,2 | 0,0022-0,0114 0,0059-0,0553 | 0,0001-0,0005 0,0003-0,0017 | 0,0001-0,0005 0,0003-0,0018 | |||
Таблица 4
Возможности технологических методов обработки ст. 08Х18Н10Т
по обеспечению герметичности цилиндрических стыков соединения (внутренние тела вращения)
| | Параметры качества поверхностного слоя | Составляющие для определения QТ | Воздух при 9,3 Па | Nmin, Н | Nmax, Н | |||||
| Методы обработки | Hmax, мкм | Wz, мкм | Rz, мкм | Sm, мм | С, мм | D, мм/МПа | , мм/МПа | , ммМПа/с |  , мм3МПа/с |  , мм3МПа/с |
| Растачивание: чистовое тонкое | 20-80 6-40 | 2,5-6,25 0,5-4 | 4-10 1-4 | 0,08-0,16 0,02-0,1 | 0,0265-0,0963 0,0075-0,048 | 0,0016-0,0047 0,0004-0,0024 | 0,0016-0,0048 0,0004-0,0024 | 391,802 | 0,3310-2-0,1740 1,710-5-1,4710-2 | 0,0506-3,0162 1,6110-8-0,134 |
| Шлифование: чистовое тонкое плосковершинное | 10-40 6-20 15-90 | 1,25-6,25 0,32-1,6 0,5-10 | 1,6-8 0,4-1,6 1,6-12,5 | 0,025-0,1 0,008-0,025 0,063-1 | 0,0129-0,0543 0,0103-0,0232 0,0171-0,1125 | 0,0007-0,0035 0,0005-0,001 0,0006-0,0062 | 0,0008-0,0035 0,0006-0,001 0,0006-0,0063 | 2,2110-4-2,3310-2 8,5510-5-5,8210-4 6,8410-4-0,2927 | 1,1910-3-0,2543 1,8610-4-3,3110-5 6,6410-3-5,4435 | |
| Притирка: обычная плосковершинная | 2-10 5-50 | 0,125-0,63 0,4-1,25 | 0,1-0,8 0,5-4 | 0,005-0,04 0,032-0,2 | 0,0022-0,0114 0,0059-0,0553 | 0,0001-0,0005 0,0003-0,0017 | 0,0001-0,0005 0,0003-0,0018 | *- 3,4110-7 3,610-6-2,4910-2 | * *- 0,2771 | |
____________
* - неопределяемые значения. Возникают, когда высота пористого слоя, обусловленная наличием неровностей поверхности, намного меньше, чем
нормальное контактное сближение, т.е. начинается пластическое деформирование самого материала и определить величину утечки в контакте невозможно.
где М – молекулярная масса герметизируемого вещества; R – газовая постоянная; Т – температура газа.
,
,где Hmax – макроотклонение (погрешность формы); Wz – средняя высота волн; Rz – средняя высота неровностей поверхности.
,где Е – модуль упругости материала; * - коэффициент Пуассона; Sm – средний шаг неровностей профиля шероховатости.
,где f – коэффициент трения скольжения.
Таким образом, после определения и выбора значений всех составляющих, установлено табличное значение герметизирующей способности поверхности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Справочник технолога-машиностроителя: В 2 т./под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерекова, А.Г. Суслова. - 5-е изд., прераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2001. - Т.1-2.
- Суслов, А.Г. Выбор, назначение и технологическое обеспечение параметров шероховатости поверхностей деталей машин/А.Г. Суслов. – Брянск: БГТУ, 1983.- 83с.
- Суслов, А.Г. Научные основы технологии машиностроения/ А.Г. Суслов, А.М. Дальский. – М.: Машиностроение, 2002.- 684с.
- Ерёменкова, И.В. Определение массопереноса герметизируемой среды с различными физико-молекулярными состояниями через зону контакта металлических соединений/И.В. Ерёменкова//57-я научная конференция преподавательского состава. – Брянск: БГТУ, 2004. – С.96-97.
- Суслов, А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин/ А.Г. Суслов – М.: Машиностроение, 2000.- 317с.
- Суслов, А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей/ А.Г. Суслов – М.: Машиностроение, 1987.- 203с.
Материал поступил в редколлегию 20.02.06.