Влияние физико-механических процессов в зоне контакта на показатели обработки поверхностным пластическим деформированием роликами

• Автор: Вирт, Андрей Эдуардович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 7 1Л Область применения и особенности процесса поверхностного

пластического деформирования

1.2 Влияние физико-механические явлений в контактной зоне на ка-

чество поверхностного слоя.

1.3 Влияние режимов обработки, формы и размеров деформирующих

элементов на производительность и качество поверхностного слоя

1.3.1 Особенности формирования шероховатости при обработке ППД роликами

1.3.2 Обзор зависимостей по определению усилия деформирования
1.3.3. Формирование площади контакта при ППД роликами
1.3.4. Влияние режимов обработки и параметров деформирующих роликов на качество поверхностного слоя
1.3.5 Влияние формы, размеров деформирующих элементов и усилия деформирования на размеры и форму контакта, производительность и качество поверхностного слоя
1.4 Обзор методов исследования проскальзывания при качении деформирующих роликов
1.5 Формирование температуры в области контакта
1.6 Выводы по первой главе, формулирование цели и задач исследо-
вания
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЕФОРМИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ НА КАСАТЕЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ЗОНЕ КОНТАКТА ПРИ ППД
2.1 Анализ причин вызывающих касательные напряжения в контакте
между деформирующим элементом и поверхностью детали
2.2 Влияния размеров и формы рабочей поверхности деформирую-
щего элемента на проскальзывание
2.2.1 Влияние изменения радиусов деформирующего элемента на
проскальзывание
2.3 Влияние перекрещивания осей деформирующего элемента и обрабатываемой поверхности на проскальзывание в контакте
2.4 Разработка математической модели определения напряжений в
поверхности детали от контактных напряжений
2.5 Определение мощности проскальзывания, усилия самозатягива-
ния и температуры, выделяемой при трении
2.6 Выводы по главе

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Планирование экспериментальных исследований и обработка ре-
зультатов измерений
3.2 Определение площади контактной зоны
3.3. Измерительная и регистрирующая аппаратура
3.4. Определение точности экспериментальных исследований
3.5. Планирование проведения эксперимента
3.6. Обработка результатов измерений
3.7. Результаты экспериментальных исследований и их интерпретация
3.7.1 Сравнение результатов экспериментальных и теоретических исследований площади контакта при ППД
3.7.2 Исследования площади контакта, мощности и скорости проскальзывания при ППД
3.7.3 Экспериментальные исследования шероховатости поверхности
при ППД в зависимости от режимов обработки
3.8 Выводы по главе
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Методика расчета и выбора конструктивных параметров установ-
ки и технологических режимов совмещенной обработки резанием и ППД рол и ками
4.2 Анализ служебного назначения и технических требований,
предъявляемых к обкатнику постоянного усилия
4.3 Разработка алгоритма расчета конструктивных параметров об-
катника постоянного усилия
4.4 Разработка и описание общих видов конструкции обкатника
4.5 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Расчет влияния касательных напряжений на глу
бину упрочнения, углов установки роликов на скорость и мощность, затрачиваемую на проскальзывание в контакте, а также исследование параметров контактной зоны.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время общепризнанным является факт сильного влияния качества поверхностного слоя деталей на их долговечность. Существенного повышения качества поверхностного слоя деталей можно достичь, применяя упрочняющие методы обработки. Среди этих методов широкое распространение в промышленности получили методы поверхностного пластического деформирования (ППД). ППД позволяет при сравнительно низких производственных затратах в несколько раз повысить сопротивление усталости, контактную жёсткость, износостойкость деталей и увеличить тем самым ресурс работы машин. Широкое применение ППД обусловлено простотой реализации, экономичностью, высокой производительностью, обеспечением требуемых показателей качества поверхностного слоя.
Отмечен большой вклад в развитие теории и практики обработки ППД многих ученых. Получены многочисленные результаты влияния технологических факторов и геометрических параметров деформирующих роликов на распределение остаточных напряжений в поверхностном слое, глубину и степень упрочнения, температуры в очаге деформирования, микрогеометрию обработанной поверхности.
Наработанные материалы позволяют во многих случаях обоснованно и рационально обеспечивать обработку деталей с достижением стабильной точности обрабатываемой поверхности по 1Т 6...8 при шероховатости поверхности 11а=0,08...0,32 мкм для деталей с диаметром от 10мм и длиной более 6 метров.
На качество поверхностного слоя при обработке ППД оказывает влияние большое количество различных управляемых и неуправляемых факторов, которые можно разделить на три группы: 1) конструктивные параметры деформирующих роликов и размеры поверхностей деталей; 2) режимы обработки — подача, глубина внедрения деформирующего ролика, усилие деформирования (установлено, что оно оказывает наибольшее влияние на преобра-
Рис. 1.6 Источник проскальзывания Палымгрена— Хизкоута на примере сферы, катящейся в желобе. Сечение 01 катится без проскальзывания; сечения О и Ог проскальзывают в противоположных направлениях
Ими было показано, что чистое качение наблюдается лишь для двух сечений шара, расположенных на расстоянии 0,17с1о (7/0 - ширина желоба) от центра зоны контакта(сечение О,). В остальной части контакта имеет место проскальзывание, направленное в сторону, противоположную качению (центральная часть зоны контакта) и по направлению качения (периферийные участки) (см. рис. 1.7).
Возникающие при этом силы трения скольжения будут направлены в противоположные стороны. Более детальный анализ выполненный Джонсоном показал, что размеры участков проскальзывания определяются параметром
где р0 - давление в центре кривизны желоба; а - коэффициент трения; Я -радиус сферы; Ь - большая полуось эллипса; © = (1-//)/£. Оценка влияния дифференциального проскальзывания на трение качения показала, что оно играет заметную роль лишь при очень глубоком погружении шарика в поверхность, по которой он катится.

(1.37)