Программно-методическое обеспечение выбора рациональных конструкторско-технологических решений при производстве ответственных деталей гидромашин и гидроагрегатов с целью повышения их кавитационной стойкости

• Автор: Ковалев, Артем Александрович
• Шифр специальности: 05.02.08, 05.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАВИТАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ОТВЕТСТВЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ГИДРОМАШИН И ГИДРОАГРЕГАТОВ ПРИ ИХ ПРОИЗВОДСТВЕ
1.1. Анализ конструкторско-технологических особенностей производства ответственных деталей гидромашин и гидроагрегатов
1.2. Особенности кавитационного износа рабочих поверхностей деталей гидромашин и гидроагрегатов
1.3. Средства технического оснащения при конструкторско-технологической отработке изделий на кавитационную стойкость
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КАВИТАЦИОННОГО ИЗНАШИВАНИЯ ОТВЕТСТВЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ГИДРОМАШИН И ГИДРОАГРЕГАТОВ С УЧЕТОМ ИХ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ
2.1. Исследование закономерностей кавитационного износа деталей
2.2. Математическая модель оценки кавитацонного износа деталей
2.3. Моделирование кавитационного износа рабочего колеса насоса НМ 1250-260 и определение кавитационной стойкости применяемых материалов
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МЕТОДИКИ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ НА КАВИТАЦИОННУЮ СТОЙКОСТЬ МАТЕРИАЛОВ ДЕТАЛЕЙ ГИДРОМАШИН И ГИДРОАГРЕГАТОВ
3.1. Формирование режимов проведения ускоренных испытаний
3.2. Экспериментальное исследование кавитационной стойкости материалов деталей

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОЙ ОБОБЩЕННОЙ МЕТОДИКИ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ КАВИТАЦИОННОСТОЙКИХ МАТЕРИАЛОВ ДЕТАЛЕЙ И ТЕХНОЛОГИИ ИХ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ
4.1. Результаты производственных испытаний и апробации методики.
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Проблема обеспечения заданных показателей надежности является ключевой при конструкторско-технологическом проектировании и производстве новых, а также совершенствовании существующих образцов изделий современного машиностроения.
В полной мере это относится к изделиям, работающим в условиях гидродинамического нагружения, к которым относятся, например, насосные агрегаты, движительно-рулевые колонки судов и др. Общим в развитии указанных изделий является направление, связанное с повышением мощности и производительности при одновременном увеличении их ресурса. Как следствие, ответственные детали изделий (рабочие колеса насосов, гребные винты судов и т.д.) эксплуатируются во все более жестких условиях гидродинамического нагружения рабочих поверхностей, определяя тем самым все необходимые предпосылки к повышению интенсивности их износа и, следовательно, снижению показателей надежности изделия в целом.
Один из ключевых факторов, определяющих характер износа рабочих поверхностей деталей, связан с интенсивностью протекания кавитационных процессов (кавитационный износ).
Как следствие, при конструкторско-технологическом проектировании и подготовке производства изделий данного класса, значительная роль отводится мероприятиям, направленным на обеспечение кавитационной стойкости ответственных деталей на всех режимах их эксплуатации. Комплексно и взаимосвязанно они включают в себя работы по нахождению рациональных конструкторских решений, поиск кавитационностойких (применительно к заданным условиям эксплуатации) конструкционных материалов, разработку технологического процесса, обеспечивающего формирование рабочих поверхностей деталей, устойчивых к этому виду внешнего воздействия.
Необходимо отметить, что вышеперечисленные работы характеризуются высокой трудоемкостью, а также недостаточной достоверностью полу-

Отделившиеся части от стационарной каверны приобретают различную форму: круглую (а), пятигранную (б), трехгранную (в), каплеобразную (г), четырехгранную (д) и звездообразную (е) (Рис. 2.5) [19, С. 72].
Рис. 2.5.
Изменение формы отделившихся каверн [19]
Износ материала детали зависит от интенсивности механического воздействия микрогидроструи (её скорости, угла и частоты воздействия) и способности материала сопротивляться этим воздействиям. В результате можно выделить наиболее типичные варианты механического износа [19, С. 143]:
- материал пластичен, а напряжения, возникающие от удара микрогидроструи, значительно превосходят предел текучести. Износ детали в этом случае происходит вследствие многократного передеформирования пластически выдавленного из эрозионных лунок материала;
- сила ударов микрогидроструи недостаточна для значительного поверхностного деформирования металла. В этом случае поверхностный слой детали сначала упрочняется, а затем удаляется (уносится). Фактически происходит усталостное разрушение поверхности материала детали, но при малом числе циклов нагружения;
- напряжения, возникающие от ударов микрогидроструи, ниже предела текучести металла. Разрушение в этом случае происходит вследствие усталости поверхностных участков детали;