Совершенствование технологии стабилизации остаточных напряжений в прецизионных деталях типа колец подшипников на основе применения ультразвуковой энергии

• Автор: Слесарев, Сергей Валентинович
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 180 с. : ил.

ГЛАВА 1. Анализ способов уменьшения остаточных внутренних напряжений в изделиях машиностроения
1 Л.Причины возникновения остаточных внутренних напряжений в процессе изготовления изделий машиностроения
1.2. Используемые в машиностроении способы уменьшения остаточных напряжений
1.3. Влияние остаточных напряжений па эксплуатационные показатели изделий в машиностроении
1.4. Цели и задачи исследования
ГЛАВА 2. Модель процесса стабилизации геометрических показателей колец от релаксации остаточных напряжений
2.1. Исходные данные, принятые допущения
2.2. Энергия деформации заготовки
2.3. Влияние технологических факторов ультразвуковой стабилизации колец подшипников на стабильность их геометрических параметров
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. Методика экспериментальных исследований
3.1. Объекты и условия проведения экспериментальных исследований
3.2. Методика проведения стохастического моделирования
3.3. Методика рационального планирования эксперимента и обработка экспериментальных данных
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования изменения внутренних напряжений под действием ультразвуковой обработки
4.1. Влияние основных технологических факторов обработки на точностные параметры колец
4.2. Анализ уровня вибрации подшипников с использованием колец обработанных по новой технологии
4.3. Выводы
ГЛАВА 5. Практические рекомендации и эффективность использования полученных результатов
5.1. Предлагаемое технологическое оборудование для ультразвукового старения колец подшипников
5.2. Область практического применения предложенной технологии
5.3. Экономическая эффективность практического использования
результатов исследования
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Важнейшей задачей прецизионного машиностроения, в частности, подшипникостроения, па современном этапе является разработка более эффективных технологических процессов изготовления деталей, обеспечивающих не только достижение высокой точности при минимуме затрат, но и сохранение первоначальных показателей точности в течение всего срока службы изделия.
Одним из основных факторов, приводящих к снижению первоначальной точности деталей, является релаксация остаточных напряжений. Увеличение отклонений формы деталей, вызываемое релаксацией напряжений, неизбежно приводит к снижению надежности и уменьшению срока службы машин, снижению их эксплуатационных свойств. В связи с этим осуществляется и развернутое изучение основных закономерностей процесса формирования остаточных напряжений и влияние на него параметров обработки.
В последние годы стали весьма актуальными вопросы изучения остаточных напряжений. В ряде отраслей машиностроения находят все более широкое применение конструкции, состоящие из маложестких деталей. Такие детали должны обладать достаточно высокой точностью формы, обеспечивающей возможность их сборки без создания дополнительных напряжений.
Особенно остро задача стабилизации геометрических параметров стоит перед производством прецизионных подшипников качения классов точности 6 и выше, которые широко используются в различных машинах и агрегатах. Даже незначительное изменение размеров в течение определенного интервала времени приводит к резкой потере точности этих подшипников. Как показывают исследования A.B. Подзей, С.Г.Редько, А.В.Королев существующая технология и известные способы стабилизации геометрических показателей, такие как термическая обработка, низкотемпературный отпуск,

искусственное старение, малоэффективны, так как их использование на практике приводит к большим энергозатратам, а степень уточнения геометрических размеров и формы незначительна. Поэтому работы по совершенствованию технологии стабилизации геометрических показателей прецизионных подшипников весьма актуальны.
Цель данной работы является: Совершенствование технологии
стабилизации остаточных напряжений в прецизионных деталях типа колец подшипников па основе применения ультразвуковой энергии.
Научная новизна работы заключается:
1.Исследован механизм изменения размерной точности прецизионных деталей типа колец подшипников, возникающих из-за асимметрии эпюр остаточных напряжений относительно главных осей поперечных и продольных сечений колец, происходящих в процессе релаксации.
2.Создана математическая модель процесса ультразвуковой стабилизации внутренних напряжений, отражающая влияние основных технологических факторов (вязкость рабочей жидкости, расстояния до источника ультразвуковых колебаний, температура рабочей жидкости и время обработки), что позволяет использовать ее для определения рациональных условий обработки.
3.Разработана технология изготовления колец подшипников, обеспечивающие более стабильные геометрические параметры детали с использованием ультразвуковой стабилизации размерной точности.
Практическая значимость и реализация работы заключается в разработке способа ультразвуковой стабилизации внутренних напряжений, который позволяет повысить качество вибростарения деталей. Для реализации способа изготовлен автомат снятия напряжений ультразвуком АСНУ-1, предназначенный для обработки колец подшипников воздействием ультразвуковых колебаний без непосредственного контакта с деталью.

сочетанием четырех прямоугольников и сегмента окружности, располагаемого на оси симметрии кольца.
При построения математической модели геометрических показателей колец подшипников в процессе релаксации остаточных напряжений примем следующие допущения:
1. Все время, необходимое для релаксации остаточных напряжений в кольце, разбивается на ряд малых интервалов Дт. В каждом интервале Дт процесс релаксации остаточных напряжений обуславливается следующими факторами:
постоянством модуля упругости материала кольца и реборды из армамида; падение предела текучести металла и реборды; обеспечение условия равновесия напряжений.
2. Учитывая, что для большинства типоразмеров колец подшипников характерно отношение наружного радиуса к радиусу отверстия
г2/г|<1,8 (2.1)
и радиальные остаточные напряжения стг в них много меньше окружных условие текучести можно записать как
I О, I
где с>( - радиальные остаточные напряжения; ст - предел текучести.
3. Модуль упругости Е, коэффициент Пуассона // и предел текучести <т1П, которые изменяются в процессе обработки колец, в каждом интервале Дт считаются постоянными во всех точках кольца и равными их среднему значению в этом интервале.
4. Снятие остаточных напряжений осуществляется за счет периодической упругой деформации детали с ультразвуковой частотой. Энергия, деформирующейся детали, передается через жидкую среду от