Студопедия — КОСТРУКЦИИ УСТАНОВОК И МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗНАШИВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ В АБРАЗИВНОЙ СРЕДЕ
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

КОСТРУКЦИИ УСТАНОВОК И МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗНАШИВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ В АБРАЗИВНОЙ СРЕДЕ






 

В последние годы в мировой практике наметилась тенденция по­вышения значимости и роли стендовых испытаний на износ. Наиболь­ший интерес стендовые испытания представляют при ускоренных режи­мах, так как по сравнению с натурными они значительно сокращают продолжительность и расширяют шкалу уровней факторов нагружения. Современный подход к разработке методов ускоренных испытаний поз­волит существенно сократить сроки создания надежной сельскохозяй­ственной, дорожно-строительной, мелиоративной техники.

В натурных условиях показатели силового и абразивного воз­действия на поверхность деталей различны. Приблизить лабораторные условия испытаний к натурным с одной стороны сложно (например, воспроизвести плотность почвы, обновление отработанной абразивной среды, уровень сопротивления почвенного пласта и величину деформации изделий), е с другой стороны, вполне реально управлять абразивностью среды, ее гранулометрическим составом, твердостью час­тиц, скоростью движения образца в массе.

Качественная картина изнашивания деталей оборудования обусловлена схемой взаимодействия с абразивом, его видом и характером внешнего силового воздействия (рисунок 5).

 

Рисунок 5. Основные схемы взаимодействия металла с абразивом при изнашивании:

а — скольжение;

б — жесткий удар;

в — каче­ние;

г — свободный удар;

д — гидроабразивный удар потока;

е — скольжение в массе.

 

 

Широкое распространение в практики лабораторных исследований нашли следующие конструктивные решения (рисунок 6).

а) при перемещение образца относительно контртела через слой абразивные частиц;

б) изнашивание поверхности образца потоком воздушно-абразивной смеси (эффект пескоструйной обработки);

в) ударные стирающие воздействия абразивной массы на плитки-образцы (эффект шаровой мельницы).

Рисунок 6. - Варианты конструктивных схем установок для абразивного изнашивания материалов.

 

Изнашивание сталей и сплавов в абразивной массе незакреп­ленных частиц изучали меньше в силу специфики этой разно­видности изнашивания и его методических особенностей. Основ­ное отличие этой разновидности изнашивания — движение дета­ли или инструмента в массе абразива; плотность, состав массы, скорость движения — основные факторы, определяющие интен­сивность изнашивания. В натурных условиях показатели силово­го и абразивного воздействия на поверхность изнашивания де­талей различны. Приблизить лабораторные условия испытаний к натурным условиям сложно: например, воспроизвести плот­ность почвы, ее влажность, абразивность, гранулометрический состав, твердость частиц абразивной массы, скорость движения образца в массе, обновление отработанной абразивом массы.

Предложенные в разное время методы испытания на изна­шивание при движении в абразивной массе, хотя и создавались применительно к определенным условиям работы, носили схе­матизированный характер с большими ограничениями в при­кладном отношении.

В режимах испытания была определенная условность, отсю­да и подразделение на испытания при малых, средних и боль­ших удельных нагрузках. Но такое деление не имеет методиче­ского обоснования.

Многочисленные попытки создания лабораторной установки для испытания на изнашивание в абразивной массе не привели к получению принципиально иных зависимостей по сравнению с ранее полученными. Поиски новых результатов за счет услож­нения методов испытания не оправдались. Изнашивание в абра­зивной массе является разновидностью абразивного изнашива­ния при трении по абразиву, по уровню же внешнего силового воздействия значительно уступает этому условию изнашивания. Такимобразом, пока нет закономерностей, вносящих новое в механизм изнашивания абразивом. С этих позиций надо подхо­дить к исследованию некоторых частных особенностей изнаши­вания сталей при движении в абразивной массе.

 

Применялось несколько разновидностей лабораторных уста­новок для изучения изнашивания материалов при движении в абразивной массе.

С учетом этих соображений была разработана лабораторная установка для испытания на изнашивание при движении образ­ца в абразивной массе (рисунок 7). От электродвигателя 1 через муфту сцепления 2 и редуктор 3 вращение передается на за­крепленное на оси колесо 10 и шестерни шпинделя 9, в котором крепится испытуемый образец 7. Вращение шестерни 10 вызы­вает вращение испытуемых образцов вокруг собственной оси и дополнительно вокруг вертикальной оси редуктора. Такое дви­жение испытуемых образцов 7 в абразивной массе 6, размещен­ной в корпусе 5, укрепленном на плите 4, обеспечивает последо­вательное взаимодействие всей цилиндрической поверхности ис­пытуемого образца с частицами абразива и его перемещение в абразивной массе с определенной скоростью.

Одновременное вращение испытуемого образца вокруг соб­ственной оси и вокруг оси редуктора в чаше с абразивом обес­печивает равномерное изнашивание по всему периметру и чере­дующееся обновление абразива в

 

Рисунок 7. - Схема лабора­торной установки для испытания материалов на изнашивание в абра­зивной массе.

 

зоне его взаимодействия с поверхностью изнашивания.

Сложное движение образца обеспе­чивает принудительное перемещение абразивной массы. На оси редуктора в контакте с шестерней 10 одновременно взаимодей­ствуют три подвижных шестерни шпинделя 9, тем самым созда­ются методические предпосылки для сравнительной оценки одно­временного изнашивания сразу трех образцов.

Установка имеет следующие преимущества: возможность изу­чения влияния скорости движения образца в абразивной массе по радиусу вращения шпинделя, в котором они крепятся, и ско­рости вращения образцов вокруг собственной оси; испытание на изнашивание в абразивной массе различного состава, твердости, размеров зерен, степень увлажненности; одновременно испыта­ние различного числа образцов — 3, 6, 9, 12; испытания в абра­зивной массе, осложненные коррозионным воздействием жидкой добавки в чашу с абразивом. Размеры образцов, частота их вра­щения вокруг собственной оси и вокруг оси редуктора, масса абразива, степень его увлажненности — эти варианты просто обеспечить соответствующими конструкционными изменениями или подбором режима испытания.

Этот метод эффективен для изучения износостойкости метал­лов, сталей, чугунов, сплавов, упрочняющих покрытий, полимер­ных композиций и резин. Он необходим для сопоставительной оценки упрочняющих покрытий небольшой толщины, эффект ко­торых не всегда можно выявить в условиях трения скольжения по монолиту абразива из-за высоких удельных нагрузок и фор­сированных темпов съема металла с поверхности изнашивания, когда абразивные частицы прорезают упрочненный тонкий слой насквозь и одновременно захватывают основу упрочняемой структуры.

Продолжительность испытания определяют в каждом кон­кретном случае, она зависит от соотношения свойств материала и абразива и режимов испытания.

Метод можно использовать для оценки износостойкости раз­личных материалов одновременно в одних и тех же условиях изнашивания, а также для выявления роли масштабного факто­ра и геометрии образцов на их форму и величину износа.

Анализ литературных данных /2/, /16/ убеждает в том, что при создании лабораторных установок для испытания на изнашивание при движении в абразивной массе нет необходимости воспроизводить неко­торые частные особенности условий работы натурных деталей под воз­действием абразивной массы. Конечные результаты от этого практи­чески не изменяются. Применяетлые, например, лабораторные установ­ки "вращающаяся чаша", "способ гильзы", "изнашивающаяся чаша", "ма­шина с кольцевым лотком", "машина с уплотнением абразивной массы центробежной силой", "шнековая машина" и др. в методическом отноше­нии, при конструктивном их различии, имеют главную общность - все они обеспечивают движение образца в абразивной массе с некоторыми частными отличиями, которые, судя по конечным результатам, не ока­зывают решающего влияния на закономерности изнашивания.

На основании этого анализа стало очевидным основное методи­ческое условие испытаний - это движение образца относительно абра­зивной массы, чтобы обеспечить воздействие частиц абразива на по­верхность изнашивания путем микрорезания.

В этой связи с учетом вышеизложенных соображений коллективом лаборатории надежности и ремонта машин ИвГСХА разработан и изго­товлен ряд установок для проведения исследовательских стендовых ускоренных испытаний опытных и серийных материалов в абразивной среде, позволяющих не прерывать процесс поиска оптимальных вариан­тов весь календарный год /14/,/15/.

Все выше сказанное в пол­ной мере можно отнести конструкции, представлен­ной на рисунке 8 и 9. Установка выполнена на базе вертикально-расточного станка модели 278Н и позволяет проводить длитель­ные ресурсные имитационные ис­пытания на износ натурных об­разцов: зубьев борон, лап и наральников (наконечников) культиваторов, дис­ков сеялок и окучников. Фрагменты рабочего процесса данной установки приведены на рисунке 9.

 

 

Рисунок 8. Схема почвенного стенда для испытания материалов на изнашивание: 1 - шпиндельная ба­бка; 2 - чехол шпинделя; 3 - оправка для образцов; 4 - ко­робка подач и скоростей; 5 - образцы; 6 - абразивная масса; 7 - контейнер; 8 - стол стенда.

 

 

Рассмотренная ниже другая конструкция установки позволяет ускорить процесс изнашивания материалов и получения конечного результата для сравнительной оценки за счет:

а) уплотнения испытаний по времени;

б) повышения абразивности (режущей, царапающей способности) среды;

в) увеличения скорости движения образцов в массе частиц.

Степень интенсивности ведения процесса в этих условиях можно оценить коэффициентом ускорения испытаний:

, (2)

где и - наработка изделия, образца до предельного состояния (или равного по величине износа), соот­ветственно, в реальных условиях эксплуатации и при ускоренных испытаниях, км, ч, га.

В конструкции установки-стенда для ими­тации условий абразивного изнашивания, пред­ставленной на рисунке 10, от электродвигателя (1) через муфту (2) и редуктор (3), закрепленных на общей раме (10), вращение передается на оправку-диск (6) через патрон (4). Условия контактирования образ­цов (7) с абразивной средой (9), засыпанной в контейнер (5), хорошо показаны на рисунке 11. Исходя из них одно­временно протекают процессы уплотнения абразивной массы и активного микрорезания поверхности об­разца. Циклический характер нагружения способствует ин­тенсивному съему материала с поверхности испытываемого об­разца. Счетчик оборотов (8) позволяет определить пройденный путь (наработку) за опыт.

 

 

Рисунок 10. - Схема исследовательской установки для испытания материалов на изнашивание в абразивной среде (вид сверху, позиции - по тексту).

Установка имеет следующие положительные стороны: проведение испытаний на изнашивание в абразивной массе различного состава, твердости, размеров зерен, степени увлажненности (и возможно ка­менистости); одновременное испытание различного числа образцов - 1...8 шт; простота конструкции и малое энергопотребление (0,2 кВт). Форму и размеры образцов, скорость их движения, состав абразивной среды (песчаные почвы в комбинации с отходами шлифовального произ­водства) не сложно варьировать и обеспечивать соответствующими конструктивными изменениями или подбором режима испытания.

Представленная конструкция установки эффективна для изучения износостойкости сталей, чугунов, твердых сплавов, стеклоэмалевых и силикатных покрытий, металло- и минералокерамики.

Продолжительность испытаний (время, путь трения) следует оп­ределять и назначать в каждом случае, в серии экспериментов, так как она зависит от соотношения свойств исследуемого материала и абрази­ва, скоростного режима и т.д. (например, 1 ч; 1 км; 10 ч; 10 км).

 

 

 

Рисунок 11. - Фрагмент рабочего процесса изнашивания образцов в абразивной среде (позиции – по рисунку 10).

 

 







Дата добавления: 2015-10-18; просмотров: 1070. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Патристика и схоластика как этап в средневековой философии Основной задачей теологии является толкование Священного писания, доказательство существования Бога и формулировка догматов Церкви...

Основные симптомы при заболеваниях органов кровообращения При болезнях органов кровообращения больные могут предъявлять различные жалобы: боли в области сердца и за грудиной, одышка, сердцебиение, перебои в сердце, удушье, отеки, цианоз головная боль, увеличение печени, слабость...

Вопрос 1. Коллективные средства защиты: вентиляция, освещение, защита от шума и вибрации Коллективные средства защиты: вентиляция, освещение, защита от шума и вибрации К коллективным средствам защиты относятся: вентиляция, отопление, освещение, защита от шума и вибрации...

Признаки классификации безопасности Можно выделить следующие признаки классификации безопасности. 1. По признаку масштабности принято различать следующие относительно самостоятельные геополитические уровни и виды безопасности. 1.1. Международная безопасность (глобальная и...

Прием и регистрация больных Пути госпитализации больных в стационар могут быть различны. В цен­тральное приемное отделение больные могут быть доставлены: 1) машиной скорой медицинской помощи в случае возникновения остро­го или обострения хронического заболевания...

ПУНКЦИЯ И КАТЕТЕРИЗАЦИЯ ПОДКЛЮЧИЧНОЙ ВЕНЫ   Пункцию и катетеризацию подключичной вены обычно производит хирург или анестезиолог, иногда — специально обученный терапевт...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия