Определение возможностей технологических методов обработки по обеспечению герметичности различных конструкций металлических соединений табличным способом
Моделирование системы микрокапилляров, образованных в контакте в результате приложения герметизирующей нагрузки, пористым телом с учетом влияния параметров качества поверхностного слоя при оценке величины утечки через контакт шероховатой поверхности.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.05.2018 |
| Размер файла | 29,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
УДК 621.795.2+62-762
Определение возможностей технологических методов обработки по обеспечению герметичности различных конструкций металлических соединений табличным способом
И.В. Ерёменкова
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] нагрузка металлический герметизирующий
,
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 (0,2ч0,22).
,
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/МП |
, мм/М |
, 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 плосковершинно |
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 плосковершинна |
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 |
,
,
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
1. 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.
2. Суслов, А.Г. Выбор, назначение и технологическое обеспечение параметров шероховатости поверхностей деталей машин/А.Г. Суслов. - Брянск: БГТУ, 1983.- 83с.
3. Суслов, А.Г. Научные основы технологии машиностроения/ А.Г. Суслов, А.М. Дальский. - М.: Машиностроение, 2002.- 684с.
4. 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.
5. Суслов, А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин/ А.Г. Суслов - М.: Машиностроение, 2000.- 317с.
6. Суслов, А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей/ А.Г. Суслов - М.: Машиностроение, 1987.- 203с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Увеличение срока эксплуатации инструмента в результате применения методов химико-термической обработки. Исследование влияния технологических параметров диффузионного упрочнения на микроструктуру, фазовый состав, свойства поверхностного слоя инструмента.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 09.10.2012Показатели качества, физико-механические и химические свойства поверхностного слоя деталей машин. Обзор методов оценки фрактальной размерности профиля инженерной поверхности. Моделирование поверхности при решении контактных задач с учетом шероховатости.
контрольная работа [3,6 M], добавлен 23.12.2015Геометрические параметры и физико-механическое состояние поверхностного слоя деталей. Граничный и поверхностный слой. Влияние механической обработки, состояния поверхностного слоя заготовки и шероховатости на эксплуатационные свойства деталей машин.
презентация [1,9 M], добавлен 26.10.2013Надежность машин и механизмов как важнейшее эксплуатационное свойство. Методы проектирования и конструирования, направленные на повышение надежности. Изучение влияния методов обработки на формирование физико-механических свойств поверхностного слоя.
реферат [303,6 K], добавлен 18.04.2016Методика исследования газонасыщенности стали и равновесности расплава. Схема установки для изучения кинематической вязкости металлических расплавов. Влияние технологических параметров внепечной обработки на содержание в металле общего кислорода.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 17.10.2012Анализ существующей методики получения поверхностного слоя методом электроискрового легирования, которая не учитывает образование слоя на начальном этапе. Зависимость переноса массы от плотности анода и катода. Образование первичного и вторичного слоя.
статья [684,1 K], добавлен 21.04.2014Анализ методов обработки поверхностей деталей машин на металлорежущих станках. Расчет передаточных отношений, энергосиловых параметров привода. Определение величины шага винта. Расчет величины смещения задней бабки для обработки конуса на токарном станке.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 05.09.2013Достоинства и недостатки металлических конструкций. Классификация нагрузок и воздействий. Области применения и номенклатура металлических конструкций. Физико-механические свойства стали. Расчет металлических конструкций гражданских и промышленных зданий.
презентация [17,3 M], добавлен 23.02.2015Выбор типа заготовки для втулки. Назначение и оценка экономической эффективности вариантов технологических маршрутов обработки поверхности детали. Расчет промежуточных и общих припусков. Определение рациональных режимов резания и технических норм времени.
курсовая работа [111,6 K], добавлен 29.05.2012Служебное назначение, техническая характеристика детали. Выбор технологических баз и методов обработки поверхностей заготовок, разработка технологического маршрута обработки. Расчет припусков, режимов резанья и технических норм времени табличным методом.
курсовая работа [101,7 K], добавлен 16.06.2009Расширение технологических возможностей методов обработки зубчатых колес. Методы обработки лезвийным инструментом. Преимущества зубчатых передач - точность параметров, качество рабочих поверхностей зубьев и механических свойств материала зубчатых колес.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 23.02.2009Изготовление детали по рабочему чертежу, измерение штангенциркулем размеров детали. Схема технологических переходов обработки. Определение угла конуса детали с помощью таблиц тригонометрических функций и причин отклонения. Оценку точности обработки.
контрольная работа [219,3 K], добавлен 14.11.2011Характеристика профилей, применяющихся при сооружении металлических конструкций. Критерии и обоснование выбора стана для проката профиля, необходимое оборудование и технология проката и калибровки. Методика расчета энергосиловых параметров прокатки.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 08.11.2009Ручные, гаечные и машинные метчики. Элементы срезаемого слоя при нарезании резьбы. Элементы конструкции протяжки и схемы резания при протягивании. Процесс образования стружки, её усадка. Текстура деформации, образование нароста на передней поверхности.
лекция [604,1 K], добавлен 29.09.2013Расчет регрессионных моделей параметров, используемых для оценки переходных процессов при механической обработке. Моделирование элементов системы управления режимами обработки деталей с учетом свойств обрабатываемых материалов и геометрии режущей кромки.
контрольная работа [923,3 K], добавлен 07.12.2013Обработка поверхностей инструментальной оснастки лазерным излучением. Структурные составляющие модифицированного слоя легированных сталей. Изменение скорости лазерной обработки поверхностного слоя. Распределение микротвердости в поверхностном слое.
статья [602,6 K], добавлен 29.06.2015Общая характеристика методов термической обработки как совокупности операций нагрева, выдержки и охлаждения твёрдых металлических сплавов. Схемы влияния легирующих элементов на полиморфизм железа. Разработка операций термической обработки детали.
курсовая работа [692,9 K], добавлен 14.01.2015Показатели физико-механических и технологических свойств материалов. Обоснование выбора моделей и деталей кроя. Параметры образования клеевых соединений. Характеристика применяемых машинных строчек. Анализ основных методов обработки деталей и узлов.
курсовая работа [880,9 K], добавлен 03.12.2011Периоды развития металлических конструкций. Определение усилий в стержнях рамы, нагрузки на ригель, реакций опоры. Приведение внешней нагрузки на ригель к узловой. Расчет рамы на постоянную, ветровую и снеговую нагрузку. Подбор сечения стержней рамы.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 26.02.2013Типовые технологические маршруты изготовления зубчатых колес и влияние технологических факторов на динамику, виброактивность, ресурс и надежность работы передач. Оценка качества поверхностного слоя зубьев и основные операции процесса их изготовления.
реферат [21,7 K], добавлен 01.05.2009
