Actualitatea cercetării [302815]

Actualitatea cercetării

Cercetarea experimentală a uzurii face parte din grupul de cercetări care sunt la rezolvarea unor întrebări importante ale fizicii corpului solid și care contribuie la evedențierea mecanismului de transport al caldurii și sarcinei electrice;

[anonimizat] a [anonimizat] a mediului coroziv și a uzurii;

Cercetarile experimentale ale procesului de uzură ne dă posibilitatea să modelăm și să verificăm corectitudinea și precizia modelarii;

[anonimizat];

[anonimizat] a perioadei de rodare a [anonimizat]. Aceasta ne v-a permite să îmbunatațim parametrii de ieșire în timpul funcțonării utilajului (precizia, calitatea, etc.);

[anonimizat] a reparațiilor în general;

[anonimizat] o [anonimizat], apte de a [anonimizat] a mediului coroziv și a uzurii. Pentru a controla posibilitatea de aplicare a diferitor modele matematice a procesului de uzare pentru suprafețele compatibile ce au loc în zona de contact este necesar de a petrece cercetările experimentale pe diferite probe.

[anonimizat], ce ne vor permite de a primi valori reale pentru caracteristicile ce vor fi cercetate. In acest scop de obicei se recomandă de a [anonimizat] – [anonimizat]. Insă cercetarea procesului de uzură a [anonimizat] a materialelor foarte mari și de pierderi de timp.

Pentru a exclude greutățile ce apar în procesul de uzare a [anonimizat] a determina caracteristicele de uzură a materialelor ghidajelor trebuie să modelăm și să cercetăm acest proces pe mașina de încercări.

Dezvoltarea actuală a metodelor de modelare a proceselor de frecare și /'[anonimizat] a exploata și de a [anonimizat] a cerceta procesul de uzură a [anonimizat].

Din rîndul acestor cerințe fac parte următoarele corelații între parametrii modelului și a „originalului”, pentru a petrece cercetările experimentale:

1. Aceeași presiune pe toată suprafața de frecare ;

2. Aceeași viteză de alunecare;

3. Executarea probelor din materialele ce corespund cu tehnologia de prelucrare a ghidajelor.

[anonimizat]. După aceasta se construiesc dependențele în timp ale vitezei de uzură a suprafețelor ce se află în contact, pînă va fi cercetat procesul de uzare. Apoi, probele se instalează pe masa mașinii de încercări și se efectuiază mișcări de dute-vino, analogic lucrului suportului mașinii-unelte și atunci se fixează condițiile de lucru a probelor în contact: forța ce acționează asupra probei de sus are punct de aplicare, viteza de deplasare, drumul de contact, condițiile de ungere ș.a.

După o anumită perioadă de lucru a probelor în contact se determină lungimea drumului de fricțiune. Demontăm probele de pe masa mașinii și cu ajutorul tehnicii de calcul determinăm ce profil s-a format pe suprafețele noi obținute a probelor.

Comparînd rezultatele obținute în urma rodării cu cele inițiale, putem să determinăm cum s-au schimbat formele suprafețelor uzate în rezultatul rodării. Pentru a obține rezultate corecte după fiecare încercare este necesar de a alege metoda cea mai precisă.

Erorile care apar datorită uzurii ghidajelor mașinilor-unelte întotdeauna cresc în procesul exploatării lor și ca regulă poate atinge 30-50%. Procesul de uzură influențează indirect asupra preciziei mașinilor-unelte schimbînd de asemenea și proprietățile lor dinamice. De aceea, la toate etapele, începînd cu proiectarea, apoi confecționarea probelor pentru efectuarea experiențelor, și terminînd cu exploatarea noilor mașini-unelte, este necesar de a ține cont de rezistența la uzură a ghidajelor și de a prognoza pierderile preciziei mașinilor-unelte în întregime. Așa o presupunere la proiectare ne permite să determinăm o executare constructivă cît se poate de bună, iar la etapa de exploatare, de a prelucra un optim (din punct de vedere al duratei de funcționare a mașinii-unelte) număr de piese prelucrate, care vor depinde de precizia cerută, precum și de termenul diferitor feluri de reparație și de organizarea sistemelor de preîntâmpinare a reparațiilor în general.

Cercetarea procesului de uzură și influenței lui asupra preciziei mașinilor unelte, se datorează lucrărilor multor savanți. Ei arată că uzura ghidajelor în procesul de exploatare este de bază la pierderea preciziei inițiale a mașinilor-unelte. Legitățile depistate în aceste cercetări ne vorbesc despre dificultatea decurgerii proceselor și de fectorii care influențează aceste procese.

Există așa construcții a ghidajelor, care practic nu se uzează, acestea sunt ghidajele aerostatice și hidrostatice. însă există și așa ghidaje, viteza de uzură a cărora poate atinge 100 µm/an – ghidaje cu fricțiune combinată. Ultimele se caracterizează prin proprietăți înalte și o precizie înaltă de prelucrare și de exploatare. De aceea necătînd la valorile înalte a vitezelor de uzare și a forței de frecare ghidajele cu fricțiune combinată au căpătat o întrebuințare largă la confecționarea mașinilor-unelte.

Ghidajele hidrostatice au o întrebuințare de 4% în actualele mașini- unelte, ghidajele combinate, 24%, ghidajele de alunecare, 46%, adică o răspîndire largă la mașinile-unelte o au ghidajele de alunecare. De în lucrarea dată am cercetat cum decurge procesul de uzură a cuplurilor cinematice. Experimental au fost obținute anumite date, ce au fost prelucrate după anumite metode de prelucrare și de asemenea au fost apreciate diferite caracteristici a uzurii. Datele au fost luate la mașina de încercări în incinta Universității de Stat "A. Russo" în laboratorul de cercetare Utilaje și Tehnologii neconvenționale. Deci, principiile de bază a acestor cercetări și a metodelor de apreciere a uzurii, prelucrate de noi, pot fi întrebuințate și la alte feluri de ghidaje. în urma cercetării procesului de uzură sunt cunoscute rezultatele muncii diferitor savanți, cum sunt: N.N. Davidelkov, D. N. Garbunov, I I.V. Kracelschii, B.I. Costețchi, A.S. Pronicov, M.M. Hrușiov, M.A. Babicev, M.M. Tanenbaum, I. Arciard ( Londra), G. Flaimer ( Germania), E. Rabinovici ( S.U.A), D. Pavenescu ( România), și a multor altora. Sunt prelucrate diferite ipotezei a modelelor și mecanismelor ce sunt supuse uzurii.

Toate tipurile de uzură se clasifică în trei grupe: mecanice, molecularo- mecanice, și coroziv-mecanice. Grupele de bază la rîndul lor se împart în subgrupe în dependență de specificul lor și intensitatea de decurgere a proceselor.

Procesul de uzură a ghidajelor mașinilor-unelte se referă la uzura abrazivă la oboseală. Acest tip de uzură se prevede la multe subansambluri și mecanisme a mașinilor, însă V.F. Lorenț, demonstrează că orice uzură este abrazivă, așa cum produsele uzurii joacă rolul de particule abrazive.

Decurgerea mecanismului de uzură abrazivă după M.M. Hrușiov constă în îndepărtarea materialului de pe suprafața uzată în așchie foarte subțire, sau fragmente de material distrus.

V. Kracelschii consideră că principala cauză a uzurii sunt deformațiile plastice a unora și aceleași microvolume a metalelor, provocând distrugerea și îndepărtarea particulelor de metal la oboseală.

Precizia mașinilor-unelte prezintă caracteristica de bază a calității lor. Insă ea nu rămîne constantă, ci se schimbă,adică scade odată cu exploatarea mașinilor-unelte în rezultatul proceselor ce au loc la viteze diferite.

O mare însemnătate îl are procesul de uzură a ghidajelor pieselor bazei. Lucrul mașinilor-unelte depinde foarte mult de uzura suprafețelor ce se află în contact.

Cercetările decurgerii procesului de uzură și influența lui asupra preciziei mașinilor-unelte sunt consacrate lucrărilor multor savanți. Ei arată că uzura ghidajelor în procesul de exploatare este o cauză de pierdere a preciziei inițiale a mașinilor- unelte. Legitățile obținute în urma acestor cercetări ne vorbesc despre dificultatea decurgerii proceselor și a multor factori care le influențează.

Procesele ce au loc la mașinile-unelte și influența lor asupra caracteristicilor tehnice a mașinilor pot fi reversibile (deformarea ansamblărilor) sau ireversibile (uzura, corozia). Toate procesele ce influențează la caracteristica mașinii-unelte, duc la erori considerabile în funcționare și scad din calitatea procesului tehnologic dat. Uzura face parte din procesul ireversibil, care duce la înrăutățirea progresivă a caracteristicilor funcționale a mașinilor-unelte în timp.

Cercetarea legităților de decurgere a uzurii în timp, arată că ea începe cu rodarea îmbinărilor. Rodarea duce la schimbarea caracteristicilor geometrice a calității suprafețelor, care duce la avansarea perioadei uzurii normale a îmbinărilor, cînd aria de contact a suprafețelor cuplate se apropie de normal.

Pe măsura uzurii viteza de uzură a suprafețelor în contact se micșorează, apropiindu-se de viteza de uzare în condiții normale de exploatare a cuplurilor. Odată cu mărirea tensiunilor specifice în locurile de contact a suprafețelor, uzura lor intensiva în perioada de rodare, scade din perioada de funcționare a mașinilor-unelte.

De aici putem constata că perioada de rodare este nedorită, în legătură cu păstrarea capacității de lucru a mașinilor și a mecanismelor.

Rodarea continuă pînă atunci cînd în rezultatul uzării va avea loc contactul cuplurilor pe toată suprafața nominală de frecare.

Este foarte important ca încă la începutul proiectării mașinilor-unelte, constructorul să poată să prevadă legitățile de schimbare a perioadei de rodare și să ia măsuri pentru excluderea acestor valori pînă la minimum posibil. Aceasta ne va permite de a îmbunătăți parametrii de ieșire în timpul funcționării mașinilor-unelte.

Metode de măsurare a mărimii uzurii în procesul de cercetare a procesului de uzură

Toate metodele de măsurare a uzurii se împart în trei grupe mari: Integrală, diferențială, de determinare a uzurii după măsurarea parametrilor de ieșire a mașinii.

Integrală :

Metoda de cîntărire

Analiza chimică și spectrală

Metoda indicatorelor radioactivi

Diferențială:

Metoda micrometriei

Metoda bazelor artificiale

Metoda activării de suprafață

De determinare a uzurii dupa masurarea parametrilor de ieșire:

Precizie

Calitate

Metoda de cîntărire este folosită pentru determinarea dimensiunilor pieselor de dimensiuni mici sau a probelor ce cunt cîntărite înainte si după prelucrare. Pentru determinarea uzurii liniare se presupune că uzura este răspîndită proporțional pe toată suprafața de uzare. Precizia metodei depinde foarte mult de precizia aparatelor de măsură.

Metoda de analiză chimică constă în aceea ca cu ajutorul analizei chimice a prafului probei arse de ulei se determină componența metalului în probă. Necătînd la sensibilitatea ridicată a metodei, ea poate fi utilizată numai pentru compararea vitezei de uzare a detaliilor mecanismelor, unde sistemul de circulație a uleiului este închis.

La analiza spectrală se determină componența componentelor aliate a materialelor diferitor detalii în proba cu ulei. Metoda are o sensibilitate înaltă, dar cele mai mari neajunsuri sunt cheltuielile de timp și de mijloace.

La aplicarea metodei indicatoarelor radioactive în material se introduc izotopi radioactivi, însă despre mărimea uzurii se judecă după micșorarea activității probei de ulei. Neajunsurile metodei sunt: complicitatea măsurării și posibilitatea de a le înregistra în laboratoare speciale.

Metodele integrale pot fi folosite pentru simplificarea și aprecierea uzurii detaliilor sau caracteristicilor de rezistență la uzură a materialelor mașinilor. Dar nici aceste metode nu posedă o precizie înaltă și se folosesc numai atunci cînd nu se pot folosi alte metode, deci practic nu pot fi folosite pentru a cerceta decurgerea procgsplui de uzare a detaliilor mașinilor-unelte.

Pentru a realiza scopul propus, mai convenabile sunt metodele diferențiale, din care fac parte: metoda micrometriei, metoda bazelor artificiale, metoda activării de suprafață.

Metoda micrometriei poate fi împărțită în cîteva subgrupe din care cea mai principală fiind bazată pe determinarea mărimilor uzurii cu ajutorul mărimilor liniare a detaliilor înainte și după încercări prin intermediul diferitelor dispozitive micrometrice. în așa fel mărimile uzurii pot fi determinate pe suprafețele ce intră în contact. Ca neajuns al metodei se consideră precizia nu prea înaltă ce este influențată de către erorile de bazare a mijloacelor de măsurare, a deformației piesei la căldură, necesitatea de a opri mașina și de a demonta piesele. Profilografarea- este o altă varietate a metodei micrometriei. în această metodă se alcătuiește profilograma unei porțiuni uzate a piesei și se determină schimbarea ei corespunzător bazei permanente, ce poate fi, de exemplu o adâncitură specială pe suprafața de contact. Neajunsul metodei constă în petrecerea complicată a profilografarii și imposibilitatea alcătuirii profilogramei pe o secțiune, ce considerabil scade precizia metodei date. Ca atare, nomenclatura pieselor este limitată și este nevoie de demontarea îmbinărilor. La a treia diversitate a metode micrometriei este necesar de atribuit metoda de măsurare a uzurii prin folosirea convertizoarelor inductive, montate în detaliile ce se află în contact. Astfel, convertizorul se instalează la o oarecare adâncime de la suprafața de contact. În procesul de uzare a piesei de convertizor se apropie piesa cuplată ce servește pentru el ca un rotor suspendabil. Aceasta duce la schimbarea inducției după care se poate de apreciat mărimea uzurii. Neajunsul metodei constă în influența deformațiilor în contacte, schimbarea grosimii stratului de ulei și a preciziilor măsurărilor.

Metoda bazelor artificiale. Această metodă, se bazează pe aprecierea mărimii uzurii liniare la schimbarea mărimilor secțiunilor și a adîncimii formei, făcute pe suprafața supusă uzurii. Axa adînciturii trebuie să fie orientată perpendicular la suprafața de frecare. De-a lungul acestei axe se calculează uzura liniară. Există careva varietăți a metodei date: metode amprentelor, metoda copiei(de mulaj), metoda șănțulețelor tăiate. Cea mai precisă metodă din cele enumerate mai sus este metoda șănțulețelor tăiate, propusă de M.M. Hrușiov și E.S. Berchevici.

Metoda bazelor artificiale nu cere cheltuieli mari și este cu mult mai precisă ca micrometria suprafețelor în contact. Insă pentru determinarea uzurii cu ajutorul metodei date este nevoie de demontarea îmbinărilor, ceea ce nu ne permite de a cerceta dinamica decurgerii procesului de uzură.[articol]

Cerințele înaintate petru alegerea metodei de determinare a uzurii cuplurilor cinematice

Pentru a alege metoda de măsurare a uzurii pieselor, se prevăd următoarele cerințe:

Posibilitatea de a determina uzura într-un punct dat;

Posibilitatea de a determina răspîndirea uzurii pe suprafața de contact;

Posibilitatea de a măsura mărimi mici a uzurii (de circa 1-2 µm);

Cercetarea uzurii pe suprafața închisă a pieselor fără a demonta îmbinările;

Posibilitatea de a efectua un control permanent al uzurii pieselor cuplului cinematic;

Cercetarea schimbării micrometriei suprafețelor de lucru în procesul de uzură;

Simplitatea metodei;

Efectuarea metodei autonom, fără a depinde de alte laboratoare.

Descrierea utilajului folosit

Microscopul optic de tipul MIJE -2

Microscopul optic se folosește pentru măsurarea diametrului calotei, obținut la piesele metalice experimentate pe mașina de presat a lui Brenell. Cu ajutorul diametrului măsurat se determină duritatea după Brenell, din tabelul anexat la microscop.

In figura de mai jos este arătată construcția microscopului. Sistema optică a microscopului este compusă din: obiectiv, sită cu scară, ocularul cu 3 lupe de tipul Keler. Imaginea calotei transmisă de obiectiv, este inversată și mărită de două ori. Imaginea și scara de pe sită, privite prin ocular, se măresc încă de 12 ori, mărirea totală a microscopului fiind egală cu x24.

Scara microscopului reprezintă o gradație pe sita obiectivului cu diviziunea cea mai mică de 0,05 mm. Diametrul maxim posibil de măsurat este de 6,5 mm. Eroarea admisibilă pe distanța de 2 mm este de ±0,01 mm, iar pe întreaga lungime este de ±0,02 mm.

Pentru măsurarea calotei primite pe mașina lui Brenell, este necesar de luat microscopul de corp și de pus cu gaura din talpa microscopului în așa fel, încît calota să se observe în întregime prin ea, iar fereastra din corp să fie îndreptată spre sursa de iluminare.

Pentru a primi o imagine curată, este necesar de a regla ocularul, rotind inelul acestuia pînă cînd imaginea scării nu va fi clară. Pentru a aranja imaginea calotei, dacă încă nu este clară, se deplasează tubul microscopului de-a lungul axei sale, în sus sau în jos cu ajutorul inelului de instalare.[instrucțiunea]

Aranjarea imaginei

Construcția microscopului МПБ – 2

Construcția mașinii de încercări la frecare

În scopul efectuării unor cercetări privind modelarea procesului de uzură a suprafețelor plane, al aprecierii coeficientului de uzură pentru diferite materiale, la catedra Tehnică și tehnologii a fost proiectată și construită o instalație experimentală. Aceasta instalație reprezintă o mașină de încercare la uzură prin frecare (fig. 1), cu o mișcare rectilinie du-te-vino. Ea constă din următoarele componente: (1) masa de lucru, (2) că ruciorul, (3) subansamblul de forță, sub formă de tub cilindric vertical, (4) mecanismul bielă-manivelă, (5) motorul electric, (6) reductorul cu melc, (7) panoul de comandă, (8) probele de încercare. Elementul de bază al instalației îl constituie masa de lucru (690 x 300 x 16 mm), confecționată din ghetinax și fixată pe patru piciorușe. Pe masă, în partea stîngă, se fixează o placă din oțel, pe suprafața că reia un că rucior efectuează o mișcare de du–te–vino. Pe cărucior se prinde rigid proba experimentală inferioară, confecționată sub formă de paralelipiped de dimensiunile 175 x 70 x 10 mm. Deasupra căruciorului, perpendicular pe masă, este instalată subansamblul de forță, care constă dintr-un tub cilindric, fixat pe masă prin intermediul unui suport sub formă de T. În interiorul tubului se găsește un arc, fixat în partea superioară de însăși construcția tubului, iar în partea inferioară de o bucșă liberă de sprijin.

Fig.1 Instalația pentru cercetarea procesului de uzură a suprafețelor plane

La rotirea șurubului de strîngere, de capul inferior al căruia se prinde o șaibă de reazem, instalat în partea superioară a tubului cilindric, se comprimă arcul, iar acesta transmite efortul de comprimare, prin intermediul bucșei de sprijin, probei experimentale superioare. Ultima este confecționată sub formă de cilindru în două trepte: treapta superioară având diametru 40 mm și înălțimea 5 mm se fixează în bucșa de sprijin, iar treapta inferioară cu diametrul de 70 mm și înălțimea 10 mm alunecă pe proba cercetată. Pe tubul cilindric este tăiat un canal, de-a lungul căruia este fixată o riglă milimetrică. Acul indicator, care e prins pe șaiba de reazem și care se poate deplasa de-a lungul canalului, indică alungirea arcului. Cunoscînd mărimea deformației, se poate determina efortul transmis probelor supuse la uzură prin frecare. Efortul poate varia de la 0 – 500N.

Mecanismul bielă–manivelă asigură mișcarea relativă a probelor experimentale. Acesta este destinat pentru a transforma mișcarea de rotație a roții– manivelă în mișcare rectilinie alternativă a că ruciorului. Pe roata-manivelă sî nt găurite patru orificii. La mutarea bolțului manivelei în una din cele patru poziții, ce poate regla lungimea cursei de lucru al căruciorului, care poate avea valori de 50, 60, 80 și 100 mm. În cercetarea efectuată am folosit cursa de 100mm.

Blocul (panoul) de comandă al instalației este așezat pe masă, în partea dreaptă. El constă dintr-un redresor, transformator de 220 / 110 V, reglator de tensiune și întrerupător. Schema electrică (fig. 2) este alcătuită dintr-un autotransformator standard de tipul ЛАТР (2), de putere 500 W, cu ajutorul căruia se poate de reglat lin tensiunea în limitele 0 … 250 V. Tensiunea necesară de lucru se ia de pe bobina secundară și se aplică la puntea de redresare (3), montată din diode cu capacitatea de redresare de pînă la 10 A. Conectarea și deconectarea mașinii se efectuează cu ajutorul întrerupătorului (1). Curentul electric redresat se transmite motorului electric cu colector (4). Acest tip de motor permite variația caracteristicilor cinematice de mișcare a suprafețelor de frecare în procesul de lucru al instalației.

Fig2. Schema electrică principală a instalației.

Parametrii tehnici ai instalației:

Dimensiunile de gabarit ………………………………………690 x 380 x 660 mm;

Lungimea cursei duble a căruciorului …………………………50; 60; 80; 100 mm; Viteza relativă a căruciorului …………………………………… 0,003 … 1,25 m/s;

Efortul de solicitare a probelor experimentale ………………………… 0 … 500 N;

Puterea motorului electric ……………………………………………………230 W;

Frecvența maximă de rotație a motorului …………………….……… 2400 rot/min;

Frecvența maximă de rotație a roții–manivelă ………………………… 60 rot/min;

Tensiunea de alimentare a instalației…………………………………………220 V.

Am ales această instalație deoarece este disponibilă în incinta universității și este simplă în exploatare.[articol].

Pregătirea probelor pentru experiment

Scopul cercetărilor de laborator a fost determinarea valorilor diametrelor calotelor sferice în urma acțiunii diferitor factori asupra procesului de uzare a cuplurilor cinematice pe cale experimentală. Cu acest scop, experimentul a fost petrecut la mașina de încercări la frecare. Probele pentru cercetare au fost efectuate din Oțel 45 și Oțel ХВГ.

Proba de sus are o formă circulară de dimensiuni 10×70 mm, mărimile căreia sînt arătate în figură. Proba de jos are o formă de paralelipiped de dimensiunile 180x70x10 mm.

Fig. Desenul tehnic al probelor supuse rodării

Ca material pentru placă am ales Oțel 45, iar pentru proba superioară Oțel ХВГ. În tabelul de mai jos se indică componența chimică a materialelor.

Tab. Componența chimică a metalelor Oțel 45 și Oțel ХВГ.

La efectuarea probelor în atelierul universitar am folosit prelucrarea prin retezare, prelucrarea cilindrului prin așchiere cu regim dur pentru degroșare și cu regim fin (v = 1250 rot/min, Strans=0,02 mxn/rot), pentru finisare. În urma prelucrării am obținut o rugozitate a suprafeței de Ra=l,25µm. Pentru probele sub formă de placă am folosit procesul de frezare apoi de finisare prin șlefuire cu hîrtie abrazivă de precizie înaltă.

Pentru efectuarea experimentului la frecare avem nevoie de o precizie cît mai înaltă a suprafețelor care vin în contact, cît mai puține neregularități.

în cazul experimentului am ales variația factorilor ce acționează asupra frecării dintre suprafețe cum sînt:

– variația vitezei de deplasare a căruciorului mobil;

– variația sarcinii aplicate probei superioare;

– variația prelucrării suprafețelor active;

Efectuarea Amprentelor pentru măsurari

Pentru a fi posibilă măsurarea variației stratului superficial voi folosi metoda amprentei. Amprentele le vom efectua la mașina de măsurare a durității a lui Brenell de tipul IIMT – 3 cu diametrul bilei de 5 mm. Bila se tine apăsată 30 sec. pe mașina lui brenel cu întreaga sarcină .Pe bara paralelipipedică (Oțel 45) au fost fîăcute 17 amprente iar pe cea cilindrică (Oțel ХВГ) 7 amprente

Procesul de efectuare a calotelor sferice

Mărimile ce caracterizează uzura

După viteza de decurgere, toate procesele le putem împărți în trei categorii: procese ce decurg foarte repede, ce decurg mediu și cele ce decurg incet.

Procesele care decurg foarte repede sunt periodice și se măsoară de obicei în unități de secundă. Aceste procese se încheie în limitele ciclului de lucru a mașinii unelte și apar din nou la prelucrarea piesei următoare.

Procesele ce decurg mediu au loc în timpul lucrului neîntrerupt al mașinilor unelte și durata lor se măsoară în minute sau în ore. La această categorie șe referă atât procesele reversibile, de exemplu procesele de schimbare a temperaturii mașinii unelte și a mediului înconjurător, cît și cele ireversibile, de exemplu uzarea instrumentelor de tăiere care decurge de cîteva ori mai repede ca uzarea pieselor și ansamblurilor mașinilor unelte.

Procesele ce decurg încet au loc în decursul întregii perioade de exploatare a mașinii unelte și apar ca regulă între reparațiile ei periodice.

Majoritatea autorilor care s-au ocupat cu metodele de calcul a uzurii au elaborat o condiție pentru a calcula dependența uzurii de factorii de bază care delimitează intensitatea de decurgere a ei.

Metodele de calcul și de apreciere cantitativă a procesului de uzură duc la determinarea unor indici, ca uzura liniară – U (µm); viteza – y (µm/h); și intensitatea uzării – I. Prin intensitatea de uzare se înțelege raportul mărimii uzurii la drumul relativ de contact dS, unde a avut loc uzura, adică I=dU/dS.

Natura procesului de uzură a cuplurilor cinematice plane, determină uzura abrazivă și la oboseală. Metodica de calcul a acestor date este propusă în lucrările lui A.S. Pronicov. E1 a elaborat o metodă de calcul a uzurii pentru piese și cuplurile mașinilor unelte, care permit de a determina viteza de uzură.

Pentru calculele sale autorul folosește următoarea relație:

γ = k

unde:

γ – viteza de uzură;

k – coeficient de uzură ce caracterizează viteza de uzură în condițiile concrete de lucru;

P – presiunea pe suprafața de contact în N;

v – viteza relativă la alunecare, m/s;

m și n – exponenți ce depind de influența presiunii și vitezei de deplasare relativă asupra vitezei de uzură.

Formula de calcul al uzurii (după A.S. Pronicov) este:

U= kt

U – mărimea uzurii;

k – coeficientul de uzură;

F-forța;

v – viteza de deplasare relativă;

t – timpul de lucru a cuplurilor;

m și n – exponenți, (pentru ghidajele de alunecare: m = n = 1), atunci U=kFvt.

Viteza de uzură γ= dU/dv; = U/t = k ;

Itensitatea de uzură I = dU/dS; = U/S = kP.

Pentru a determina valorile exponenților din formula de calcul al uzurii, calculăm mai întîi formulele de tipul:

= k , =k

Pentru cazuri particulare, ca în cazul ghidajelor de alunecare ale strungurilor, s-a calculat că acești exponenți, pentru metale aliate, din care sunt confecționate acestea (ghidajele), au valoarea egală aproximativ cu 1. De aceea ei pot fi neglijați în calcularea valorilor uzurii.

Metode de prelucrare a datelor

Pentru prelucrarea datelor experimentale, în urma prelucrării metalelor prin așchiere, cel mai frecvent sefolosește metoda grafoanalitică, în care toate mărimile necunoscute din formulă se determină pe cale grafica.

Prin metoda grafoanalitică, din datele experimentale primite se duc puncte, cu ajutorul cărora se construiește curba care tinde la dependența reală a mărimilor.

La prelucrarea metalelor prin așchiere majoritatea dependențelor au character empiric:

R=.

Rezolvarea acestor tipuri de formule se împarte în rezolvarea formulelor de tipul:

R= , R=, R=.

Logaritmînd această egalitate primim: lgR=lg() =˃ lgR = lg+lg =˃lgR = lg+xlgt ˂=˃ y = Ax+B – ecuația unei linii drepte.

Există cîteva metode de construire a liniei drepte din datele experimentale dintre care vom numi:

– construirea liniei eu ajutorul riglei;

– metoda punctelor pereche;

– metoda pătratelor minime;

1. Prin construirea liniei cu ajutorul riglei se subînțelege trasarea aproximativă a unei linii drepte prin punctele experimental definite pe graficul logaritmic. Linia se duce în așa fel ca aproximativ ariile incluse între punctele superioare și linie și punctele inferioare și linie să fie aproximativ egale.

2. Metoda punctelor pereche ne permite să aflăm cu o exactitate înaltă tangenta unghiului format de linie și direcția pozitivă a axei OX. Inițial se unesc printr-o linie primele 2 puncte, apoi se măsoară tangenta unghiului primit dintre linie și axa absciselor notîndu-se prin tg, apoi următoarele ș.a.m.d. Ca unghi final α v-a constitui valoarea medie a unghiurilor primite. Linia medie se duce prin valoarea medie a punctelor de pe axa X și axa Y. Metoda ne oferă rezultate corecte în cazul cînd mărimile (-),(-),(-) ș.a.m.d. sunt aproximativ egale

3- Metoda pătratelor minime ne oferă rezultate corecte în cazul cînd intervalele dintre punctele de pe axa OX sunt egale.

Construirea liniei după următorii pași:

– punctele 1 și 2 se unesc printr-o dreaptă;

– de la 1 spre 2 pe dreaptă la distanța de 2/3 din intervalul S se fixează un punct;

– unim acest punct cu punctul 3 și la fel deplasîndu-ne spre punctul 3 pe o dreaptă fixăm iarăși un punct la distanța de 2/3 S de la punctul precedent;

– repetăm aceeași pași pînă cînd nu ajungem la ultimul, astfel găsind un punct din linia medie;

– pentru a găsi al 2 – lea punct folosim aceeași legitate, însă începem de la ultimul punct spre primul.

Prin două puncte putem construi o dreaptă care va fi linia medie fig.

Graficul liniei medii duse prin metoda pătratelor minime.

Metodica efectuării calculului matematic

1) Notăm cele două probe de cercetare în felul următor:

I – Oțel 45 (proba cilindrică);

II – Oțel ХВГ(proba paralelipipedică);

2) Pe proba cilindrică efectuăm 7 amprente sub formă de calote sferice, le numerotăm într-o anumită consecutivitate și cu ajutorul microscopului măsurăm diametrele calotelor sferice ;

3) Pe bara paralelipiped efectuăm 17 de amprente sub formă de calote sferice, cu ajutorul bilei de diametrul 5 mm, și le notăm într-o anumită consecutivitate, măsurînd pentru fiecare diametru al calotelor sferice. Datele primelor măsurări le introducem în tabel;

4) Fixăm probele experimentale pe mașina de încercări și stabilim parametrii regimului de lucru pentru cuplul cinematic dat: Forța de apăsare dintre probe F=100N; viteza relativă de deplasare dintre probe v=0,22 m/s; drumul relativ parcurs de proba inferioară față de cea superioară S=1000m. Timpul necesar pentru parcurgerea a 1000m în primul caz (în prima serie de experiențe) constituie 74,4min. După expirarea acestui timp oprim mașina de încercări, scoatem probele din poziția fixată și măsurăm diametrele calotelor sferice pentru ambele probe. Rezultatele obținute se introduc întabel.

5) Iarași fixăm probele pe mașina pentru încercări, fixăm parametrii regimului de încercari similare primului caz (F=100N, S=1000m, v=0,18m/s, t=89,36min) și efectuăm următoarele încercari, după care din nou măsurăm diametrele calotelor sferice și rezultatele obținute le introducem în tabel;

6) Repetăm măsurările experimentului de 4 ori consecutiv. Rezultatele măsurărilor le introducem în tabel

7) Cunoscînd valorile diametrelor calotelor sferice, calculăm înălțimea calotei sferice în dependență de diametrul bilei D și diametrul calotei d, după formula înățimii segmentului:

h=

Valorile înălțimilor le introducem în tabel. în [µm]

8) Cunoscînd valorile înălțimilor calotelor sferice, aflăm viteza de uzură la parcurgerea distanței de 1000m pentru fiecare viteză și le introducem în tabel;

9) Pentru fiecare viteză aflăm valoarea medie a vitezei de uzură și le introducem în tabel;

10) Construim graficele dependenței valorilor vitezei de uzură fața de viteza de deplasare relativă în scara logaritmică. Din grafice determinăm valorile exponenților, fiind egale cu tangenta unghiului de înclinare a liniei medii față de axa pe care se reprezintă viteza de deplasare. Datele le introducem în tabel.

11) Pentru aceiași probă efectuăm masurările pentru v=0,162m/s variind forța de acțiune dintre probe =50N; =70N; =90N; =110N; =130N.

12) Rezulatatele măsurarilor le introducem în tabel.

13) Calculăm valoarea medie a exponenților vitezei de uzură pentru probele cilindrică (Oțel ХВГ) și paralelipipedică (Oțel 45);

= (proba cilindrică);