Надёжность механических систем

105. Назовите способы уменьшения износа режущей кромки резцов.

Можно перечислить, например, следующие способы:

- применение вращающихся резцов чашечного типа с отводом стружки внутрь трубчатого тела инструмента;

- использование малого вылета резца из резцедержателя (до 30 мм), что существенно снижает возможность появления вибраций и возрастание износа, а также неточности изготовления детали;

- применение смазочно-охлаждающих технологических жидкостей, не приводящих к наводороживанию и охрупчиванию как материала резца, так и детали;

- тонкое намазывание специальных смазок на предстоящую к обработке поверхность заготовки перед чистовым или получистовым (тонким) точением;

- использовать скорости резания такого уровня, чтобы лезвийный инструмент не успевал бы перегреваться в течение обработки детали/заготовки; применять, когда это возможно, предварительный разогрев места обработки детали, чтобы в этом месте получить более мягкую по твёрдости структуру;

- использовать лазер или ультразвук направленного действия на сходящую из-под резца стружку (включая сливную), устраняющие возможность появления даже кратковременного сваривания стружки с резцом.

106. Каким образом можно повысить ресурс работы изнашивающихся деталей (валиков и втулок) без применения любых видов конструкторско-технологических усовершенствований? Рис. 59.

Очень часто можно получить положительный результат, используя границы

допусков, установленные конструктором в рабочих чертежах на изготовление детали. Если положить, что исходный размер на изготовление был равен 20±1,0 мм. Тогда, если это диаметр вала, то следует настраивать станок на изготовление продукции с размером максимально близким к отметке 21 мм, а если это втулка, то изготавливать с размером 19 мм.

Рис. 59. Управление длительностью работы изнашивающихся деталей (валиков №1 и втулок №2) для повышения надёжности работы деталей в эксплуатации

Выигрыш в 1 мм по колёсным парам вагонов приносить увеличение пробега

почти на 18000 км., а размер детали ещё в пределах допуска на изготовление!

107. Объясните «Что следует учитывать и какой итоговый график по износу деталей должен быть построен до утверждения руководством предприятия-изготовителя сроков гарантии»?

Понятно, что общее количество факторов, которые влияют на износостойкость пар трения, весьма велико. Поэтому здесь перечислим основные, в которые в той или иной степени входят и другие факторы. имеющие свой рейтинг. Итак, следует учитывать:

1- нелинейный характер изнашивания (по типу кривой В. Лоренца);

2- увеличение рассеивания величины наработки до отказа даже для однородных деталей из-за различных флуктуации (дефектов структур, попадания в зону трения абразива, смазки и др.);

3- начальную величину допуска на изготовление;

4- как правило, негативное влияние промежуточных переборок сопряжений. уже прошедших период приработки (рис. 60).

Изучив эти факторы, надлежит построить итоговый график, отражающий

максимально правдоподобную картину развития и рассеивания износа по каждой детали, являющейся парой трения (рис. 61). На графике величина С - предельный допуск на износ; t_max - максимальный ресурс; t₀ -момент преждевременной переборки сопряжения; t_p -укороченный ресурс работы детали из-за нарушения нормального режима по причине неоправданной переборки приработавшейся

Рис. 60. Негативное влияние разборки уже приработанного сопряжения

пары трения. I- износ, мм.

На рис. 61. Обозначено: Д- номера изнашивающихся деталей; t-наработка до отказа;

пунктирные дуги- рассеивание наработки пар трения в эксплуатации (по разным причинам); вертикальные чёрточки-средние наработки; П1 и П2- сроки профилактики. Ресурс деталей 2, 4 и 6 - не отвечает рациональной схеме эксплуатации, а для детали 1-частично.

Рис.61 График развития износа по каждой детали, являющейся парой трения

108. Назовите основные положительные моменты от применения смазочных материалов в узлах трения. К ним укрупнённо относятся следующие:

- уменьшение интенсивности изнашивания;

- снижение сил трения;

- уменьшение температуры в зоне подвижного сопряжения;

- снижение уровня шума;

- препятствие к образованию задиров, заклиниваний и пр.;

- обеспечение консервации поверхностей, например, от коррозии.

109.Назовите укрупнённо негативные моменты, связанные с применением смазочных материалов. В этом случае можно отметить такие факторы:

- увеличение силы трения в начальный момент движения системы;

- загустевание, разжижение, коксование, что определяется в основном температурными режимами или временем;

- загрязнение среды обитания;

- необходимость утилизации или регенерации с применением специального оборудования на предприятиях и отвлечением на эти работы большого количества рабочих и служащих;

- активное впитывание в смазочный материал (при отсутствии качественной герметизации зоны смазывания сопряжений) пыли, грязи, абразивных частиц;

- потенциальная опасность воспламенения, дымления и пр.;

- создание больших площадей для хранения, изготовления и расфасовки в тару, которая потом также требует утилизации;

- расклинивающее действие для микродефектов и углублений в шероховатости поверхностных и без того нагруженных слоев деталей пары трения;

- необходимость создания высоконадёжных уплотнений или герметизаций;

- недопустимость попадания смазки в детали машин и механизмов, которые должны работать в режиме сухого трения;

- необходимость тщательного удаления ранее использованной смазки при вынужденном переходе на другой тип и т.д.

110.Приведите несколько примеров на то, что плохо влияет на совместимость пар трения.

К этим факторам можно, например, отнести:

- сопряжение двух деталей из одного и того же материала, с одинаковой твёрдостью и попутной шероховатостью;

- соединение двух ювенильно чистых и идеально гладких поверхностей;

- использование материалов для пары трения, обладающих антагонистическими характеристиками при контакте друг с другом;

- разрывы масляной плёнки, приводящие к образованию мостиков сварки и др.

111. Составьте дифференциальные уравнения графа перехода системы из состояния в состояние по предложенной схеме. Рис. 62.

Рис. 62.Расчётная схема для изнашивающегося элемента:

Х₁- новая деталь; Х₂- начало износа и изменение формы (например, расплющивание);

X₃- к дефектам по Х₂ добавляются местные отколы/выкрашивания;

Х₄ – состояние отказа (выхода из строя)

Тогда система уравнений, где параметр l - интенсивность отказов, будет следующая:

)

При этом руководствуемся правилом: если стрелка входит в состояние, то член уравнения берётся со знаком плюс, а если выходит- со знаком минус.

112. Назовите некоторые критерии проверки правомочности использования законов распределения. Сюда можно отнести следующие: критерий Мизеса (nw² или w²): критерий Пирсона (χ²); числа Вестергарда; вероятностные бумаги различных законов распределения; критерий Колмогорова.

113. Какая нелинейная аппроксимация при чётном и нечётном числе точек наблюдения за износом деталей часто наиболее подходит⁹ Это уравнение параболы, а программы вычисления её параметров отлажены, например, в системе Mathcad, для которой применимы такие команды: := знак-присваивания; .. границы От- До; Shift - 6 - показатель степени; [ - индекс; Shift-2- график; Shifl-4- знак суммы.

114. Чему равен определённый интеграл от 0 до 10 xdx при х = 10, производная от х³ и факториал для 3? Возьмите вторую производную от уравнения вида: f(х) = (3/4)×х⁴-2х³ -(3/2)х² + 6х- 1.

Интеграл будет равен 50; производная даёт Зх², а 3!=6. Первая производная от приведённого уравнения будет равна: f^’/(х) =3х³ - 6х² - 3х + 6; вторая производная: f”(х) = 9х²-12х- 3. Сформулируем также правило: если для дифференцируемой функции в некоторой точке её первая производная равна нулю, а вторая производная существует и отлична от нуля, то в этой точке функция имеет экстремум, причём когда вторая производная больше нуля- то это минимум функции, а когда она меньше нуля, то- максимум.