з курсу ldquo;ОСНОВИ ТЕОРІЇ ТЕРТЯ ТА ЗНОШУВАННЯrdquo; для студентів спеціальності Технологія і устаткува

Поможем написать учебную работу

ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ

“ОСНОВИ ТЕОРІЇ ТЕРТЯ ТА ЗНОШУВАННЯ”

Лабораторна робота №2

Лабораторна робота №3

3.7 Контрольні питання

для студентів спеціальності

2.3 Основні теоретичні положення

2.6 Порядок виконання роботи

2.7 Контрольні запитання

Выберите тип работы:

Електрокорунд

У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-03-13

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Имя

Принимаю Политику конфиденциальности

Скидка 25% при заказе до 5.4.2025

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Івано-Франківський національний технічний університет

нафти і газу

з курсу

Технологія і устаткування відновлення та підвищення

зносостійкості машин і конструкцій

Частина I

МВ

Лабораторний практикум складений згідно із діючим в Івано-Франківському національному технічному університеті нафти і газу навчальним планом і програмою дисципліни ”Основи теорії тертя та зношування” для студентів спеціальності “Технологія і устаткування відновлення та підвищення зносостійкості машин і конструкцій” стаціонарної та заочної форм навчання.

Лабораторний практикум орієнтований на вивчення і вирішення конкретних теоретичних, технічних і практичних завдань, формування технічного мислення студентів. Може бути використаний для виконання курсових та дипломних проектів.

Правила виконання, оформлення і захисту лабораторних робіт.

Правила техніки безпеки.

Лабораторні роботи з курсу “Основи теорії тертя і зношування” виконуються в лабораторіях кафедри зносостійкості та відновлення деталей, механічній дільниці ННВЦ, філіалах кафедри на підприємствах, лабораторії захисних покрить.

До виконання лабораторної роботи допускаються студенти, які ознайомилися з основними теоретичними положеннями з роботи, яка виконується, порядком її виконання. Перед початком роботи студенти відповідають на контрольні запитання з роботи протягом 10-15 хвилин в письмовій або усній формі.

Робота повинна бути оформлена на скріплених листах формату А4 і містити: назву роботи, основні теоретичні положення, розрахункові формули, таблиці, схеми, порядок виконання роботи, обробку результатів, їх аналіз і висновки. При оформленні лабораторних робіт (титульний лист, графіки, таблиці, схеми тощо) бажано використовувати комп’ютерну техніку.

Звіт захищається після виконання роботи. Оформлений звіт з роботи захищається і оцінюється диференційовано: враховуються виявлені студентом знання (при допуску до роботи і захисті звіту), практичне виконання роботи, оформлення звіту, використання комп’ютерної техніки.

Основні правила техніки безпеки з курсу, що вивчається, доводяться студентам на першому занятті викладачем, який проводить курс лабораторних занять. Перед початком кожної лабораторної роботи викладач нагадує основні правила техніки безпеки, акцентуючи увагу на спеціальних правилах, притаманних конкретній роботі.

Рекомендовані джерела

Материаловедение. Методы анализа, лабораторные роботы и задачи. Геллер Ю. А., Рахштад А.Г. Учеб. пособие для вузов - 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1989. – 456 с.
Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник – Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение. – 1984. – 464с.
Григорович В.К. Твердость и микротвердость металлов. – М.: Наука. – 1976. – 232 с.
Трение, изнашивание и смазка: Справочник в 2-х кн./ Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина – М.: Машиностроение,1979. - Кн.1. – 400 с.
Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. – М.: Машиностроение, 1981. – 244 с.
Крагельский И.В., Михин Н.М. Узлы трения машин. Справочник. – М.: Машиностроение. – 1984. – 280 с.
Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. – М.: Машиностроение. – 1977. – 526 с.
Расчеты и испытания на прочность. Способ определения модуля нормальной упругости материалов контактным деформированием: Методические рекомендации МР94 – 83. – М.: ВНИИНМАШ, 1982. –14 с.
Методы определения фактического давления в контакте металлических деталей машин: Методические рекомендации / Под ред. Н.Б.Демкина. – Калинин: КПИ, 1982. – 12 с.
Трение, изнашивание и смазка: Справочник в 2-х Кн.2./ Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина – М.: Машиностроение,1979. - Кн.1. – 400 с.
Добровольский А.Г., Кошеленко П.И. Абразивная износостойкость материалов: Справочное пособие. – К.: Техніка, 1989. – 128 с.
Абразивное изнашивание / В.Н. Виноградов, Г.М. Сорокин, М.Г. Колокольников. – М.: Машиностроение,1990. – 224 с.
Бирюков В.И., Виноградов В.Н., Мартиросян М.М., Михайлычев В.Н. Абразивное изнашивание газопромыслового оборудования. – М.: Недра, 1977. – 207 с.

Зміст

Правила виконання, оформлення і захисту лабораторних робіт. Правила техніки безпеки………………………………………………...

Лабораторна робота №1. Визначення мікротвердості твердого тіла…………………………………………………………………………

Лабораторна робота №2. Визначення шорсткості поверхні твердого тіла методом профілографування…………………………….

Лабораторна робота №3. Побудова кривої опорної поверхні по профілограмах. Визначення параметрів b, v і комплексного критерію шорсткості……………………………………………………..

Лабораторна робота №4. Визначення нормального модуля пружності…………………………………………………………………

Лабораторна робота №5. Визначення фактичного тиску в контакті металевих деталей машин……………………………………..

Лабораторна робота №6. Вивчення процесу зношування металорізального інструменту…………………………………………..

Лабораторна робота №7. Механізм абразивного зношування. Визначення абразивності різних порід…………………………………

Лабораторна робота № 8. Дослідження форми абразивних зерен……………………………………………………………………….

Рекомендовані джерела…………………………………………….

Лабораторна робота №1

Визначення мікротвердості твердого тіла

1.1 Мета і завдання роботи

1.1 Ознайомлення з методикою вимірювання мікротвердості металів.

1.2 Набуття практичних навичок вимірювання мікротвердості.

1.3 Навчитись давати оцінку мікротвердості і порівнювати її з твердістю визначеною іншими способами (Брінеля, Роквела, тощо).

Тривалість і місце проведення роботи

Робота проводиться в лабораторіях кафедри зносостійкості та відновлення деталей. Тривалість роботи -2 години.

1.3 Основні теоретичні положення

Однією з основних характеристик твердого тіла, яка в більшості випадків визначає його зносостійкість, є твердість (мікротвердість). Твердість поверхні твердого тіла являє собою інтегральну характеристику. Мікротвердість характеризує твердість досить малої ділянки (границі зерен, тверді включення гетерогенних структур) поверхневих шарів деталі. Суть вимірювання мікротвердості полягає в тому, що алмазну піраміду з квадратною основою вдавлюють в досліджувану поверхню твердого тіла (рисунок 1.1), вимірюють діагональ отриманого відбитку і визначають мікротвердість за формулою

Н = 1,8544, (1.1)

де Н – мікротвердість;

F – навантаження, гс;

d – середня арифметична величина діагоналі відбитку, мкм.

З приведеної залежності видно, що мікротвердість має розмірність механічних напружень. Чим вище значення напружень при вдавлюванні алмазної піраміди, тим вища мікротвердість поверхневого шару досліджуваної ділянки матеріалу. Таким чином, мікротвердість – це здатність поверхневого шару малої ділянки твердого тіла (співмірного з розмірами структурних складових сплавів) чинити опір проникненню в нього більш твердого тіла у вигляді індентора, тобто це опір пластичному вдавлюванню в плоску поверхню реального тіла іншого, більшого твердого тіла у вигляді індентора.

Величину мікротвердості можна перевести в твердість за Вікерсом, яка має зв`язок з іншими одиницями твердості, наприклад, з твердістю за Роквеллом і Брінелем (таблиця 1.1). Зв`язок між одиницями мікротвердості і твердості за Вікерсом грунтується на тому, що в обох випадках індентором є алмазна піраміда і однакова розрахункова формула (1.1).

Рисунок 1.1 – Схема вимірювання мікротвердості

Таблиця 1.1- Співвідношення між значеннями твердості, виміряної різними методами [2]

HRC	HV	HB	HRC	HV	HB
70	1076		44	435	415
69	1004		43	424	404
68	942		42	413	393
67	894		41	403	383
66	854		40	393	372
65	820		39	383	362
64	789		38	373	352
63	763		37	363	342
62	739		36	353	332
61	715		35	343	323
60	695		34	334	313
59	675		33	325	305
58	655		32	317	297
57	636		31	309	290
56	617		30	301	283
55	598		29	293	276
54	580		28	285	270
53	562		27	278	265
52	545		26	271	260
51	528		25	264	255
50	513		24	257	250
49	498		23	251	245
48	485		22	246	240
47	471	448	21	241	235
46	458	437	20	236	230
45	446	426

Різниця ж полягає в тому, що при замірі мікротвердості алмазна піраміда має малі розміри і навантаження також мале.

1.4 Експериментальна установка

Прилад ПМТ – 3 (рисунок 1.2) розроблений М. М. Хрущовим в і Е. С. Берковичем, має штатив вертикального мікроскопу з тубусом 8, який переміщується вверх і вниз за допомогою макрометричного гвинта 6 і мікрометричного гвинта 5. На верхній кінець тубусу насаджений окулярний мікрометр 7, а в нижньому кінці закріплені шток 2 з алмазною пірамідою, опакілюмінатор 9 і об’єктиви 11.

В опакілюмінатарі є лампочка напругою 6 В, яка живиться від електромережі через трансформатор. За допомогою мікрометричних гвинтів 13 переміщують столик в необхідному напрямку. Ручка 1 служить для повороту столика на 900.

Прилад оснащений двома об’єктивами для перегляду мікрошліфа при збільшені в 478 і 135 раз. Окулярний мікрометр має нерухому сітку, відліковий мікрометричний барабанчик і каретку з рухомою сіткою. На нерухомій сітці довжиною 5 мм нанесені штрихи з цифрами і кутник з прямим кутом, вершина якого співпадає з цифрою 0. На рухомій сітці нанесений кутник з прямим кутом і двома рисками. Для визначення мікротвердості згідно стандарту застосовують наступні типи алмазних наконечників з чотиригранною пірамідою: з квадратною основою (індекс "кв"); з тригранною пірамідою з основою у вигляді рівностороннього трикутника (індекс "тр"); з чотиригранною пірамідою з ромбічною основою (індекс"рб"); біциліндричний наконечник ( індекс"ц" ).

Найбільш широко використовують алмазний наконечник. Чотиригранна алмазна піраміда такого наконечника має кут між гранями при вершині 1360, тобто такий же, як і в піраміді для вимірювання за Вікерсом (що полегшує перерахунок на числа Вікерса). Навантажування для вдавлювання піраміди створюється тягарцями 3, які встановлюються на шток 2. В приладі застосовують тягарці від 5 до 500 г, в залежності від особливостей структури, що вивчається, і завдань досліджень.

1.5 Обладнання та матеріали

1.5.1 Прилад для вимірювання мікротвердості ПМТ – 3.

1.5.2 Ручний прес, який входить в комплект приладу ПМТ – 3.

1.5.3 Набір металевих зразків різної твердості і з різними структурними складовими.

1.6 Порядок виконання роботи

1.6.1 Ознайомитися з будовою мікротвердоміра ПМТ – 3.

1.6.2 Отримати у викладача зразок. Поверхню зразка шліфують і полірують, а при необхідності піддають травленню реактивами, які застосовують для мікроаналізу відповідних сплавів.

1.6.3 Підготовлений зразок (мікрошліф) встановлюють на столику 12 так, щоби досліджувана поверхня була паралельна поверхні столика і спрямована вверх. При досліджені зразків складної форми це досягається попереднім встановленням зразка в пластилін і вирівнюванні положення досліджуваної поверхні зразка ручним пресом.

1.6.4 Встановлений мікрошліф спостерігають через окуляр і добиваються різкості зображення за допомогою ручок 6 (грубої) і 5 (плавної) подачі тубусу 8 вертикального мікроскопу. При цьому предметний столик 12 повинен бути повернутий в крайнє праве положення. За допомогою двох гвинтів 13 столик 12 переміщують у двох перпендикулярних напрямках, що дозволяє переміщувати мікрошліф і вибрати на ньому ділянку, в якій необхідно виміряти твердість. Встановити "подвійний штрих" 1 (рисунок 1.3) окулярного мікрометра 7 (рисунок 1.2) на поділку 4 шкали 1 (рисунок 1.3).

1.6.5 Вибирати необхідну вагу тягарця і встановити його на шток 2.

1.6.6 Повернути предметний столик 12 за допомогою ручки 1 в крайнє ліве положення. Встановлення столика 12 в це положення необхідно здійснювати плавно, без ударів.

1.6.7 Вдавити алмазну піраміду в досліджувану поверхню, для чого необхідно повільно повернути від себе ручку 3 (приблизно на 1800) і витримати 5…10 с.

1.6.8 Підняти шток з алмазним наконечником, для чого необхідно повернути ручку 3 у вихідне положення.

1.6.8 Повернути столик 12 у вихідне положення для вимірювання діагоналі відбитку.

1.6.9 Знайти в окулярі відбиток (рисунок 1.4 а) і підвести до його кута перехрещення ниток 3 (рисунок 1.3) так, щоби вони співпали з сторонами кута відбитка (рисунок 1.4 б), і замітити при цьому положення "подвійного штриха" 2 (рисунок 1.3), тобто замітити цифри на шкалі 1, між якими знаходиться " подвійний штрих", а також поділки на лімбі окулярного мікрометра 7 (рисунок 1.2).

1.6.10 Обертанням барабану окулярного мікроскопу суміщають перехрестя ниток 3 (рисунок 1.3) з сторонами протилежного кута відбитка (рисунок 1.4 в), відмічають цифри, між якими знаходиться "подвійний штрих" і поділки на лімбі окулярного мікрометра. При виконанні вищевказаних операцій необхідно мати на увазі, що на лімбі окулярного мікрометра сто поділок і за один оберт його барабану "подвійний штрих" переміщується на одну поділку по шкалі 1 (рисунок 1.3) окуляру. Таким чином, якщо "подвійний штрих" знаходиться між цифрами 1 і 2 на шкалі 1 (рисунок 1.3), а на лімбі при цьому 52 поділки, то маємо число 152. Після переміщення перехрестя ниток до другого кута відбитка, коли, наприклад, "подвійний штрих" знаходиться між цифрами 3 і 4, а на лімбі 27 поділок, то маємо число 327. Тобто необхідно пам’ятати, що цифра на шкалі 1 (рисунок 1.3) зліва від "подвійного штриха" показує сотні одиниць, до яких необхідно додати десятки одиниць окулярного мікрометра 7.

1.6.11 Отримані цифри занести в протокол досліджень. Знайти їх різницю, яка теж заноситься в протокол.

1.6.12 Різницю показань помножити на ціну поділки лімба окулярного мікрометра (0,3 мкм при використанні об’єктива з 478-кратним збільшенням і 1,2мкм при використанні об’єктива з 135-кратним збільшенням). Результатом цього добутку є довжина діагоналі відбитку. Його необхідно теж занести в протокол дослідження.

1.6.13 Виміряти довжину другої діагоналі відбитка, повернувши окулярний мікрометр на 900, занести її в протокол і обчислити середнє значення для двох вимірів.

1.6.14 Визначити твердість за формулою (1.1).

1.6.15 При вимірюванні мікротвердості іншої ділянки необхідно повторити всі вищенаведені операції.

1.6.16 Використовуючи залежність (1.1) і табл. 1.1 визначити твердість за Вікерсом, Брінелем і Роквелом.

1 - шкала окуляра;

2 - "подвійний штрих";

3 - перехрестя ниток;

4 - область вимірювання мікротвердості

Рисунок 1.3 - Поле зору окулярного мікроскопа

Таблиця 1.2 – Технічні характеристики мікротвердоміра ПМТ – 3

Назва параметра	Значення
Навантаження на алмазну піраміду, Н	0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5
Збільшення об`єктива, разів	478 і 135
Збільшення окуляра, раз	15
Ціна поділки лімба окулярного мікрометра, мкм	0,3 (1,2)

1.7 Контрольні запитання

1.7.1 Дайте визначення твердості і мікротвердості.

1.7.2 В чому полягає різниця і подібність цих понять ?

1.7.3 Поясніть суть методу визначення мікротвердості.

1.7.4 Опишіть прилад ПМТ– 3 для визначення мікротвердості і його основні вузли.

1.7.5 Який порядок роботи на приладі ПМТ – 3 ?

1.7.6 Як визначається мікротвердість по змінених параметрах ?

1.7.7 Чи можна визначити твердість за Роквеллом і Брінелем по відомій мікротвердості ?

а) б) в)

а - положення відбитка в полі зору окуляру;

б - положення перехрестя ниток коло правого кута відбитка;

в - положення перехрестя ниток коло лівого кута відбитка

Рисунок 1.4 - Схема вимірювання діагоналі відбитка

1.8 Рекомендовані джерела: 1, 2, 3.

Визначення шорсткості поверхні твердого тіла методом

профілографування

2.1 Мета і завдання роботи

2.1.1 Ознайомитись з основними геометричними характеристиками поверхонь.

2.1.2 Вивчити будову профілографа-профілометра моделі 201.

2.1.3 Навчитись знімати і обробляти профілограми.

2.1.4 Ознайомитись з методикою визначення основних параметрів шорсткості.

2.2 Тривалість і місце проведення роботи

Робота проводиться в лабораторіях кафедр зносостійкості та відновлення деталей і технології машинобудування. Тривалість роботи-4 години.

Довговічність машин та механізмів є складною функцією багатьох факторів. Одними з них є геометричні характеристики поверхонь тертя деталей машин, до таких відносяться: відхилення форми (макрогеометрія), хвилястість, шорсткість (мікрогеометрія) (рисунок 2.1) і субмікрошорсткість. Для реальних поверхонь (рисунок 2.2), як правило, характерні всі перелічені характеристики. В окремих випадках можна розглядати тільки шорсткість.

Основним критерієм, який визначає ту чи іншу (з перелічених) характеристику, є відношення відстані між сусідніми вершинами нерівностей S до висоти R, тобто S/R. Для відхилення форми (макрогеометрії) S/R > 1000, для хвилястості 50 < S/R <1000, для шорсткості (мікрогеометрія) S/R < 50 (рисунок 2.1).

Субмікрошорсткість поверхонь в даній роботі не розглядається через відсутність методів і технічних засобів її оцінки. Також не будемо розглядати і відхилення форми, так як для контактних задач теорії тертя і зношування найбільший інтерес представляють хвилястість і шорсткість.

Згідно визначень, які є в літературі, хвилястість (елементарне відхилення поверхні будь-якої форми) – це сукупність періодично повторюваних нерівностей на поверхні твердого тіла, котрі утворюються у зв`язку з коливаннями в системі верстат – пристосування – інструмент – деталь, тобто причин виникнення – технологічні.

а б в

Рисунок 2.1 - Різниця між відхиленням форми (а), хвилястістю (б) і шорсткістю (в)

1 - шорсткість;

2 - хвилястість;

3 - відхилення форми

Рисунок 2.2 - Схема будови реальної поверхні

Характеристиками хвилястості є:

1. Профіль хвилястості, в якому виключені відхилення форми і шорсткість. Якщо деталь перерізати площиною, то в перерізі отримаємо профіль поверхні деталі. В залежності від положення січної площини розрізняють поздовжній і поперечний профілі.

2. Середня лінія профілю хвилястості mw – лінія, яка ділить профіль хвилястих поверхонь так, що сума квадратів відстаней від точок профілю до цієї лінії мінімальна (рисунок 2.3).

3. Довжина ділянки вимірювання хвилястості Lw – це довжина базової лінії хвилястості, на якій оцінюються параметри хвилястості. Вона повинна бути рівна не меншою від суми п`яти найбільших кроків хвилястості (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 - Основні параметри хвилястості

4. Середній крок хвилястості Sw – середнє арифметичне значення довжин відрізків середньої лінії, послідовно розміщених в межах ділянки вимірювання, обмежених точками перетину з сусідніми ділянками вимірювального профілю хвилястості, які мають першу похідну одного знаку (рисунок 2.3).

Визначення характеристик хвилястості можна здійснити допомогою профілографа-профілометра. Для виключення шорсткості поверхні замість профілографної голки використовують кульку діаметром 2…5 мм. Записану на діаграмному папері хвилеграму обробляють графоаналітичними методами (деякі прилади обладнані процесорами для автоматичної обробки хвилеграм з видачею результатів на друк і світлове табло).

Іншою важливою геометричною характеристикою поверхні твердого тіла є шорсткість. Відповідно до стандарту розрізняють наступні основні терміни і визначення:

1 Шорсткість поверхні – сукупність нерівностей поверхні з відносно малими кроками, виділена за допомогою базової довжини.

2 Базова довжина l (рисунок 2.4) – довжина базової лінії, яка використовується для виділення нерівностей, які характеризують шорсткість поверхні.

3 Базова лінія – лінія заданої геометричної форми, визначеним чином проведена певним чином відносно профілю поверхні і яка служить для оцінки геометричних параметрів поверхні.

4 Профіль поверхні – лінія перетину поверхні з площиною, перпендикулярною цій поверхні. Розрізняють поперечний профіль і повздовжній в залежності від розміщення січної площини до "напрямку" нерівностей.

5 Середня лінія профілю m – базова лінія профілю, проведена таким чином, що в межах базової довжини середнє квадратичне відхилення профілю від цієї лінії мінімальне.

6 Виступ профілю – частина профілю, яка з`єднує дві сусідні точки перетину його з середньою лінією профілю, направлена з твердого тіла.

Рисунок 2.4 - Основні параметри шорсткості поверхні

7 Впадина профілю – частина профілю, яка з`єднує дві сусідні точки перетину його з середньою лінією профілю, направлена в тверде тіло.

8 Висота виступу профілю Rp – відстань від середньої лінії профілю до найвищої точки виступу профілю.

9 Глибина впадини профілю Rv – відстань від середньої лінії профілю до найнищої точки впадини профілю.

10 Лінія виступів профілю – лінія, еквідистантна середній лінії, яка проходить через найвищу точку профілю в межах базової довжини.

11 Лінія впадин профілю – це лінія, еквідистантна середній лінії, яка проходить через найнищу точку профілю в межах базової довжини.

12 Найбільша висота нерівностей профілю Rmax – це є відстань між лінією виступів і лінією впадин профілю в межах базової довжини.

13 Середнє арифметичне відхилення профілю Ra – середнє арифметичне абсолютних значень відхилень профілю в межах базової довжини

(2.1)

де l – базова довжина;

n – число вибраних точок профілю;

yi – відхилення профілю.

14 Відхилення профілю yi – відстань між точкою профілю і середньою лінією.

15 Крок нерівностей Si – відрізок середньої лінії профілю, який містить нерівність профілю.

16 Середній крок нерівностей - середнє значення кроку нерівностей профілю по середній лінії (m) в межах базової довжини.

17 Опорна довжина профілю – сума довжин відрізків, відсічених на заданому рівні в матеріалі профілю лінією, яка еквідистантна середній лінії в межах базової довжини - р.

18 Відносна опорна довжина профілю – відношення опорної довжини профілю до базової довжини (на заданому рівні перерізу).

19 Висота нерівностей профілю по десяти точках Rz – сума середніх абсолютних значень висот п`яти найбільших виступів профілю і глибин п`яти найбільших впадин профілю в межах базової довжини

, (2.2)

де ypm i – висота і-того найбільшого профілю;

yvm i – глибина і-ої найбільшої впадини профілю.

Для визначення основних характеристик шорсткості розроблена методика профілографування поверхонь твердих тіл. Принцип даного способу оцінки шорсткості поверхні заснований на методі прощупування поверхонь голкою. В якості голки використовується гострозаточена алмазна голка з радіусом заокруглення 2.0….12.5 мкм, яка приводиться в поступальний рух по визначеній трасі поверхні твердого тіла. При цьому голка опускається у впадини і піднімається на гребені нерівностей розміщених на поверхні твердого тіла. Голка зв`язана з датчиком, який перетворює її переміщення в електричний сигнал, який записується на спеціальній діаграмній стрічці електротермічним способом.

2.4 Експериментальна установка

Профілограф – профілометр моделі 201 складається з електромеханічного 1, електронного 2, і записуючого блоків (рисунок 2.5).

На основі 1 встановлена вертикальна стійка 4 з напрямними для переміщення мотоблоку 6, до якого кріпиться датчик 7. Переміщення мотоблоку 6 здійснюється за допомогою маховика 9, а його плавне переміщення здійснюється маховиком 8. Маховик 10 призначений для фіксації мотоблоку в потрібному положенні. Рух датчика 7 включається через важіль 11, а хід роботи блоку – перемикачем 12. Перемикачем 13 установлюється швидкість трасування, а перемикачем 14 – довжина траси інтегрування при роботі приладу в режимі профілометра. Переміщення датчика фіксується візуально при допомозі пристрою відліку 15.

Рисунок 2.5 - Будова профілограф – профілометр моделі 201

Дослідна деталь 16 встановлюється на столі 5. Горизонтальність поверхні дослідної деталі забезпечується за допомогою механізму нахилу 17. Вертикальне збільшення приладу задається перемикачем 18. Перемикач 19 служить для задання режиму роботи електронного блоку 2. Показуючий прилад 20 дозволяє проводити відлік параметру Ra по його шкалі. Горизонтальне збільшення задається перемиканням швидкості протягуванням діаграмного паперу записуючого блоку 3.

Профілограф – профілометр моделі 201 призначений для вимірювання параметру Ra шорсткості в межах 0,04-8 мкм і запису нерівностей висотою в межах 0,05-20 мкм. Крім того даний прилад дозволяє оцінювати хвилястість разом з шорсткістю при кроці більше 2.5 . 103 мкм, або тільки хвилястість.

При вимірюваннях шорсткості внутрішніх поверхонь мінімальний діаметр отвору рівний 8 мм при глибині 10 мм; 20 мм при глибині 100 мм; 40 мм при глибині 125 мм; 4 мм при глибині 100 мм з додатковими приспосібленями, які несуть зовнішню опору. Прилад має вісім ступеней вертикального збільшення (1, 2, 4, 10, 20, 40, 100 і 200 тис.). Горизонтальне збільшення (стиснення) забезпечується в межах від 2 до 4 тис. (18 ступеней). Радіус заокруглення алмазної голки 2+2 мкм або 10+2 мкм. Зусилля на голці при вимірюванні не перевищує 1 . 10-3 Н, а градієнт зусилля не більше 5 . 10-6 Н/мкм.

Швидкість трасування профілографа 0,2; 1,0 і 10 мм/хв, а профілометра 42 мм/хв (0,7 мм/с). Найбільша довжина траси при записі профілограми складає 40 мм.

2.5 Прилади та матеріали

2.5.1 Профілограф – профілометр моделі 201.

2.5.2 Дослідні зразки.

2.5.3 Технічна документація профілографа – профілометра моделі 201.

2.6.1 Прилад профілограф-профілометр потрібно прогріти протягом 20 хв, увімкнувши в мережу змінного струму з напругою 220 В. При цьому датчик повинен бути приєднаний і встановлений в робоче положення.

2.6.2 Перед зняттям профілограм з дослідного зразка необхідно провести попередню оцінку шорсткості поверхні з допомогою профілометра на предмет визначення параметру Ra. Це необхідно для вибору базової довжини l. Вибір базової довжини в залежності від висоти нерівностей вказаний в стандарті (таблицю 2.1). При цьому потрібно мати на увазі, що із збільшенням базової довжини збільшується точність визначення параметрів шорсткості, однак при цьому збільшується вплав хвилястості на результати вимірювання.

Таблиця 2.1- Значення базової довжини в залежності від пареметрів Ra i Rz

Вплив параметру, який оцінює висоту нерівностей, мкм	Базова довжина, мм
Ra = 0,025  0,1	0,08
Ra = 0,02  0,32	0,25
Ra = 0,32  2,5	0,8
Rz = 10  40	2,5
Rz = 40  320	8,0

2.6.3 Для запису профілограми необхідно встановити деталь 16 на столик 5 приладу і при необхідності зафіксувати. Досліджувана поверхня повинна бути паралельна трасі руху штоку мотоприводу.

2.6.4 Опустити датчик 7 на досліджувану поверхню і, спостерігаючи за стрілкою, що показує 21, повертати маховик 9 до встановлення стрілки в зелений сектор. Необхідно, щоб при обертанні маховика 9 за годинниковою стрілкою (від себе), стрілка на приладі починає рухатись зліва направо. Зафіксувати в такому положенні каретку за допомогою маховика 10. Обертаючи маховик 8 проти годинникової стрілки (при цьому стрілка показуючого приладу повинна рухатись зліва направо), встановити стрілку показуючого приладу в центрі червоного сектора. Вище приведені вимоги необхідно виконувати для того, щоб дізнатися, з якого боку від лінії запису на діаграмному папері знаходиться тверде тіло.

2.6.5 Встановити необхідне горизонтальне і вертикальне збільшення. Для цього необхідно, щоб нахил бокової сторони виступу був не більше 750 по відношенню до горизонталі, що визначається пробним записом профілю.

2.6.6 Встановити швидкість переміщення діаграмного паперу у відповідності з вибраним горизонтальним збільшенням.

2.6.7 Встановити ручку "п.п. загруб., з.п." в положення "з.п.".

2.6.8 Увімкнути стрічкопротяжний механізм записуючого приладу.

2.6.9 Увімкнути рух датчика за допомогою важеля 11. Після закінчення запису, ручку "п.п. загруб., з.п." встановити в положення "загруб.".

2.6.10 Знімання і попередня обробка профілограм.

2.6.10.1 Профілограми знімаються з декількох (не менше п`яти) ділянок поверхні. Для профілографування вибирають ділянки, найбільш характерні для досліджуваної поверхні. Довжина профілограми, знятої з кожної ділянки, повинна бути не менше базової довжини яка відповідає шорсткості досліджуваної поверхні. При наявності на профілограмі помітної хвилястості довжина профілограми кожної ділянки зменшується з метою виключення впливу хвилястості, а кількість ділянок збільшується.

2.6.10.2 На отриманих профілограмах вибираються ділянки найбільш характерні для досліджуваної поверхні, довжиною рівній базовій. Таких ділянок повинно бути не менше п`яти. На кожній ділянці проводиться середня лінія. Існує декілька способів визначення положення середньої лінії, однак найбільш просто воно визначається методом середніх. Для цього від горизонтальної лінії, проведеної нижче найглибшої впадини профілю, заміряються ординати профілю yi (i = 1, 2…n) через кожні 2 мм. Всі отримані значення yi розбиваються на дві рівні групи, які відповідають першій (і = 1, 2…n/2) і другій (і = n/2, n/2+1, …, n) половинам профілограми. Середня лінія проводиться через дві точки з координатами, рівними x', y', x'' i y''

, .

2.6.11 Визначення основних характеристик.

2.6.11.1Оскільки профіль реальної поверхні, як правило, є випадковим, то і всі характеристики, які визначаються за профілограмами кінцевої довжини, також піддаються випадковим варіаціям. Особливо це відноситься до величин Rmax і Rp (рисунок 2.4).Тому для отримання максимально достовірних значень цих характеристик потрібно використовувати їх математичне сподівання, яке оцінюється як середнє деякого числа вимірювань. Число ділянок профілограми, довжина кожної із яких дорівнює базовій, при визначення всіх характеристик повинно бути не менше п`яти. Таким чином під характеристиками Rmax і (рисунок 2.4) потрібно розуміти їх математичне сподівання.

2.6.11.2 Математичне сподівання висоти максимального виступу Rp – визначається як середнє арифметичне для всіх досліджуваних ділянок. З цією метою на кожній ділянці профілограми, рівній базовій довжині, заміряється відстань від середньої лінії до лінії виступів Rpі , а потім підраховується . Лінія виступів проводиться паралельно середній лінії через вершину максимального виступу

, (2.4)

де - сума окремих замірів;

k – число ділянок.

Отримане таким чином відкладається на кожній ділянці від середньої лінії. На цій відстані паралельно середній лінії проводиться лінія від якої виконується відлік зближення (рисунок 2.6).

Рисунок 2.6 - Визначення висотних параметрів шорсткості

2.6.11.3 Математичне сподівання максимальної висоти профілю Rmax визначається аналогічно , тобто на кожній ділянці заміряється Rmax і – відстань між лінією виступів і лінією впадин, і знаходиться їх середнє арифметичне

. (2.5)

2.6.11.4 Число перетинів профілю з середньою лінією на одиницю довжини вимірюваної ділянки - n. Підраховується число перетинів з середньою лінією на всіх ділянках і ділиться на сумарну довжину цих ділянок, яка вимірюється в мікронах

, (2.6)

де n' - число перетинів профілю з середньою лінією на всіх ділянках,

L – сумарна довжина всіх ділянок, мкм.

Дотик профілем середньої лінії знизу або зверху рахується як один перетин.

2.6.11.5 Число максимумів на одиницю довжини - m. Підраховуються всі максимуми профілю на всіх ділянках. За максимум рахуються нерівності профілю, висота яких від найближчої впадини не менше 0.05 (рисунок2.6)

, (2.7)

де m' - число максимумів на всіх ділянках;

L – сумарна довжина всіх ділянок, мкм.

2.6.11.6 Середнє арифметичне відхилення профілю - Ra визначається по формулі

, мкм, (2.8)

де yi - відхилення профілю від середньої лінії,

n – число замірів.

. (2.9)

2.6.11.7 Радіус кривизни вершин нерівностей r визначається по профілограмах, знятих в двох взаємно перпендикулярних напрямах, а саме, в повздовжньому і поперечному. На всіх вибраних ділянках профілограми обмірюються вершини нерівностей, які лежать вище рівня 0,3 × . Для цього на 0,05 від вершини кожної нерівності замірюється довжина хорди dі в мм (рисунок 2.7). Дробове число останньої заокруглюється до значення найближчого цілого.

Радіус кривизни кожної заміряної нерівності підраховується за формулою

, мкм, (2.10)

де і – номер нерівності;

di – довжина хорди, мм;

h – відстань від вершини нерівності до перерізу, де вимірюється di, мм (h = 0,3 × Ra = 0,05 × Rmax - округлене до найближчого цілого);

в - вертикальне збільшення;

г - горизонтальне збільшення.

Середній радіус кривизни вершин нерівностей профілю даного напрямку визначається за формулою

, (2.11)

де k – загальне число виміряних нерівностей.

Рисунок 2.7 - Визначення радіусу кривизни вершин нерівностей профілю

Приведений радіус вершин кривизни нерівностей профілю визначається як середнє геометричне радіусів двох взаємоперпендикулярних напрямків – поперечного і повздовжнього

. (2.12)

При визначенні радіуса кривизни нерівності по повздовжній профілограмі ширина d вимірюється на відстані 0,05 Rmax від вершини нерівності, але не нижче найближчого мінімуму. - математичне сподівання величини максимальної висоти нерівності, визначене для поперечної профілограми взяте з врахуванням різниці вертикальних збільшень двох профілограм.

2.6.11.8 Кут нахилу  елементів профілю до середньої лінії визначається через його тангенс. Всі кути і, утворені перетином профілю з середньою лінією (рисунок 2.7), підраховуються за формулою

, (2.13)

де xi i yi – катети трикутника, утвореного середньою лінією, перпендикулярною до середньої лінії з точки, яка лежить на профілі і віддаленої від вершини на відстань 0,05 , і відрізком прямої, отриманої при з`єднанні двох точок профілю: одної на відстані 0,05 від вершини нерівності, іншої – на відстані 0,05 від відповідної впадини.

Середній тангенс кута нахилу елементів профілю визначається як середнє арифметичне

. (2.14)

2.6.12 Визначенні характеристики за формулами (2.1) – (2.12) заносяться в протокол досліджень (таблиця 2.2).

2.6.13 Викреслюється ділянка мікрорельєфу поверхні з однаковими горизонтальними збільшеннями. Аналізується різниця між дійсним профілем і профілограмою.

2.7.1 Що називається хвилястістю і шорсткістю ?

2.7.2 Як визначається хвилястість і шорсткість ?

2.7.3 Якими основними параметрами характеризуються хвилястість і шорсткість ?

2.7.4 Що таке профіль поверхні ?

2.7.5 Дайте визначення базової довжини.

2.7.6 Що Ви розумієте під середнім арифметичним відхиленням профілю ?

2.7.7 Чим відрізняється параметр Ra від Rz ?

2.7. 8 Що називається кроком профілю ?

2.7.9 Що таке опорна довжина профілю ?

2.7.10 З яких основних кроків складається профілограф – профілометр моделі 201 ?

2.7.11 Як знімається профілограма поверхні твердого тіла ?

2.7.12 Як обробляється профілограма ?

Таблиця 2.2 - Значення параметрів шорсткості зразків

№	Rmax, мкм	Ra, мкм	Rр, мкм	Rz, мкм	, град
1
2
3
4
5

2.8 Рекомендовані джерела: 2, 4, 5, 6.

Побудова кривої опорної поверхні по профілограмах.

Визначення параметрів b, v і комплексного критерію шорсткості

3.1 Мета роботи

3.1.1 Вивчення характеристик шорсткості поверхні і розподілу матеріалу в шорсткому шарі.

3.1.2 Ознайомлення з методиками побудови опорної кривої та степеневої апроксимації її початкової ділянки.

3.1.3 Обчислення комплексного критерію шорсткості поверхні.

3.2 Тривалість і місце проведення роботи

Робота проводиться в лабораторіях кафедри зносостійкості та відновлення деталей і кафедри технології машинобудування. Тривалість роботи –2 години.

3.3 Основні теоретичні положення

Дві накладені одна на другу поверхні дотикаються спочатку в трьох точках. Під впливом навантаження поверхні зближаються і у дотик входить усе більша кількість окремих виступів. При цьому одна частина виступів, у яких напруження не перевищують межі текучості, деформуються пружно. Друга частина виступів деформується пластично. Таким чином, в міру наближення поверхонь зростає площа дотику. В теорії тертя сума фактичних малих площадок дотику тіл отримала назву площі фактичного контакту Аr.

Зміна фактичної площі контакту з навантаженням обумовлено розміщенням нерівностей по висоті, їх геометричним розташуванням, механічними властивостями, з яких найважливішими є модуль пружності, межа текучості, характеристики зміцнення матеріалу в результаті дії пластичних деформацій (наклеп).

Хвилястість поверхні визначає зони, в яких проходить контакт мікровиступів. Ці зони утворюють так звану контурну площу контакту Ас. Таким чином, контурна площа контакту Ас представляє собою площу, утворену об’ємним зминанням тіл, обумовленим хвилястістю. Величина контурної площі залежить від параметрів хвилястості та від навантаження.

Геометричним місцем всіх можливих фактичних і контурних площ контакту, площа, охоплена розмірами тіл, що дотикаються, її називають номінальною площею контакту – Аа.

Вказані площі схематично показані на рисунку 3.1.

Очевидно, що контурна і номінальна площі контакту є гіпотетичними поняттями, оскільки вони фіктивні. Контурна площа контакту вводиться як проміжна вітка для переходу від фактичної Аr до номінальної площі контакту Аа.

Поняттям “номінальна площа контакту” користуються в розрахунках, не зв`язаних з мікрогеометрією реальних тіл. У випадку плоских контактів – це площа, по якій дотикалися би тіла, маючи ідеально гладку поверхню.

Існують багато методів визначення фактичної площі контакту. Від неї залежить область силової міжмолекулярної взаємодії двох шорстких тіл. По цій причині розрахунок площі фактичного контакту є однією із головних складових частин розрахунків тертя і зношування. В розрахунках зручно користуватися безрозмірними величинами, а саме

, , . (3.1)

Зростання площі контакту поверхонь по мірі зближення під дією навантаження може бути визначено по так званій кривій опорної поверхні, яка будується на основі профілограми. Крива опорної поверхні (опорна крива) характеризує розподіл матеріалу по висоті шорсткого шару. Для її побудови профілограму розбивають на ряд горизонтальних рівнів, паралельних середній лінії. Потім сумуються частинки, які обмежують ширину виступів li на заданому рівні Р (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 - Схема побудови кривої опорної поверхні

Однак, якщо по осі ординат відкладати відстань від площини, що проходить через впадини поверхні до заданого рівня, то в цьому випадку форма кривої опорної поверхні буде залежати від максимальної висоти нерівностей і, в залежності від чистоти обробки, криві будуть мати різний характер. Тому крива опорної поверхні як правило будується в відносних величинах. В цьому випадку по осі ординат (рисунок 3.3) відкладається відносна величина

, (3.2)

де , h – зближення.

По осі абсцис відкладають відношення суми перерізів виступів на даному рівні до довжини оброблюваної профілограми

, (3.3)

де tp – відносна опорна довжина профілю.

При побудові кривої опорної поверхні у відносних величинах її форма не залежить від висоти нерівності. Форма кривих, побудованих таким чином, залежить тільки від конфігурації виступів і їх розподілу по висоті. Причому, початкова частина опорної кривої (в межах 0  tp  0,5) з достатньою для інженерної практики точністю апроксимується степеневою залежністю

, (3.4)

де: - відношення фактичної площі контакту до контурної площі;

b,v – параметри апроксимації початкової частини кривої опорної поверхні профілю.

Таким чином

, (3.5)

де tp – відносна опорна довжина на рівні середньої лінії;

lp - відстань між лінією виступів і середньою лінією в межах базової довжини.

Необхідно відмітити, що фактична площа контакту навіть при високих навантаженнях складає незначну долю від контурної, тому особливий інтерес при аналізі контактної взаємодії представляє саме частина кривої опорної поверхні, коли

. (3.6)

Таким чином, параметри степеневої апроксимації b i v початкової частини кривої опорної поверхні визначають характер розподілу нерівностей по висоті шорсткого шару.

Вказані параметри використовуються в розрахунках молекулярно-механічної теорії тертя і втомної теорії зношування.

Параметри b і v можуть бути визначені декількома методами. Однак графоаналітичний метод визначення при мінімальній трудоємкості дає достатньо достовірний опис. При цьому параметри апроксимації початкової частини опорної кривої визначаються в результаті рішення системи рівнянь, взятих для двох значень зближення 1 і 2

(3.7)

Звідки

, (3.8)

. (3.9)

Найбільш доцільно визначати b i v для наступних трьох пар зближень

Група 1: Група 2:

а) 1 = 0,1 і 2 = 0,2; а) 1 = 0,05 і 2 = 0,1;

б) 1 = 0,1 і 2 = 0,3; б) 1 = 0,05 і 2 = 0,2;

в) 1 = 0,2 і 2 = 0,3. в) 1 = 0,1 і 2 = 0,2.

Вимірявши при кожному з цих зближень l і підставивши у формули (3.8) і (3.9), знаходимо для кожної пари зближень v1, v2, v3, i b1, b2, b3. Розрахункові значення b i v визначаються як середнє арифметичне із трьох

, (3.10)

. (3.11)

Група 1 зближень використовується при монотонному збільшенні площі із збільшенням зближення. Якщо ж при  = 0,3tpi , для визначення b і v слід використати групу 2 зближень.

У задачах визначення коефіцієнта тертя, інтенсивності зношування і контактної жорсткості спряження найбільш повну оцінку шорсткості поверхні дає безрозмірний критерій , який отримав назву “комплексного критерію шорсткості”. Він (критерій Камбалова) об`єднує відношення найбільшої висоти нерівностей профілю Rmax до радіуса кривизни вершини нерівності r і параметри b та 1/v, які враховують розподіл нерівності по висоті

. (3.12)

Для більшості видів механічної обробки металів комплексний критерій шорсткості представляє собою табульовану величину і приводиться в довідниках разом з іншими параметрами шорсткості поверхні [6]. Для технологічно оброблених поверхонь комплекс  зв`язаний із значенням Ra залежністю

, (3.13)

де: - безрозмірна величина, рівна відношенню (мкм) до значення ;

с і - константи виду обробки.

3.4 Методика побудови опорної кривої

3.4.1 Зняття і попередня обробка профілограми.

Для побудови кривої опорної поверхні, визначення параметрів апроксимації початкової ділянки цієї кривої і максимальної висоти профілю профілограми знімаються в одному (поперечному) напрямку, що дає найбільш повну інформацію про профіль. Профілограми можна знімати і під кутом 450 до напрямку слідів обробки, при цьому довжина траси виміру повинна бути збільшена в раз по відношенню до базової довжини.

Попередня обробка профілограм проводиться в строгій відповідності із раніше вивченою методикою (лабораторна робота №2).

3.4.2 Побудова кривої опорної поверхні

Опорна крива профілю будується як середня для тих же ділянок профілю, на яких проводилось визначення всіх параметрів шорсткості. Профіль в межах Rmax через 1 мм перетинається лініями, паралельними середній, починаючи від лінії Rp, і на кожному перетині вимірюється опорна лінія профілю. При вимірюванні опорної довжини проводиться сумування довжин відрізків, що перетинаються на виступах профілю, що дає опорну довжину на кожному рівні перетину  l1,  l2, … ,  ln (рисунок 3.4).

Всі вимірювання проводяться в міліметрах без врахування збільшення. Для виключення впливу масштабу (збільшення при зніманні профілограми) необхідно перейти до відносних величин

Рисунок 3.4 – Обробка профілограми при побудові опорної кривої

і , (3.14)

де - відносне зближення на даному рівні;

- рівень (зближення), відрахований по профілограмі від лінії , мм;

- відносна опорна довжина профілю на даному рівні;

- сума довжин відрізків профілю на даному рівні, мм;

L - сумарна довжина профілограм виміряних дільниць, мм.

Результати всіх вимірювань і обчислень заносяться в таблицю 3.1.

Таблиця 3.1 – Розрахунок параметрів кривої опорної поверхні

аі	l	lі	tpi	i
	Ділянки
	1	2	3	4	5
0
1
2
3
…

При побудові кривої опорної поверхні профілю на осі абсцис відкладається tpi а на осі ординат – величина (1 - і) (рисунок 3.3).

3.4.3 Визначення параметрів b і v.

Для визначення b і v вимірюється опорна довжина профілю на рівнях: 1 = 0,1; 2 = 0,2; 3 = 0,3.

Для цього із таблиці 3.1 вибираються значення i, найбільш близькі по значенню до величин 0,1; 0,2; 0,3 і відповідні їм значення tpi.

Величина v розраховується за формулою

, (3.15)

де

Величина параметра b розраховується як середнє арифметичне величин b1, b2 і b3, які визначаються з виразів

;

; (3.16)

3.4.4 Комплексний критерій шорсткості.

Користуючись результатами розрахунків параметрів b і v, а також результатами попередніх вимірювань величин і r – радіуса кривизни вершин нерівностей, по формулі (3.12) розраховують  - комплексний критерій шорсткості досліджуваної поверхні.

3.5 Обладнання і матеріали

3.5.1 Профілограф – профілометр моделі 201.

3.5.2 Зразки досліджуваних поверхонь.

3.6 Послідовність виконання роботи

3.6.1 Провести попередню обробку ділянок профілограми, знятої із досліджуваного зразка (лабораторна робота №2).

3.6.2 Обробити профілограму для побудови кривої опорної поверхні згідно п. 3.4 і заповнити таблицю 3.1.

3.6.3 Побудувати опорну криву.

3.6.4 Обчислити параметри апроксимації для початкової ділянки опорної кривої згідно п.3.4.3.

3.6.5 Обчислити значення комплексного критерію шорсткості поверхні досліджуваного зразка (п. 3.4.4) і порівняти із довідковими даними для відповідного виду обробки.

3.7.1 Дайте визначення площі фактичного контакту, контурної площі дотику і нормальної площі контакту.

3.7.2 Поясніть фізичну суть термінів «зближення» і «відносне зближення».

3.7.3 В яких координатах будується крива опорної поверхні?

3.7.4 Опишіть порядок побудови кривої опорної поверхні?

3.7.5 Які параметри кривої опорної поверхні визначають характер розподілу нерівностей по висоті шорсткого шару?

3.7.6 В яких межах може приймати значення комплексний критерій шорсткості?

3.8 Рекомендовані джерела: 2, 4, 5, 6.

Лабораторна робота №4

Визначення модуля нормальної пружності

4.1 Мета і завдання роботи

4.1.1 Ознайомлення з методикою визначення модуля нормальної пружності контактним методом і його використання в розрахункових залежностях молекулярно-механічної теорії зовнішнього тертя твердих тіл.

4.1.2 Набуття практичних навичок визначення модуля нормальної пружності контактним методом.

4.2 Тривалість і місце проведення роботи

4.3 Основні теоретичні положення

При вирішенні багатьох задач взаємодії твердих тіл при зовнішньому терті необхідно мати достовірні дані про механічні властивості поверхневих шарів. В першу чергу це відноситься до модуля пружності.

Найбільш поширеними методами визначення механічних властивостей матеріалів, в тому числі модулів пружності першого роду (модуль нормальної пружності, модуль Юнга) і другого роду (модуль зсуву), є методи випробовування на згин, розтяг, кручення. Однак вони, як правило, вимагають складної і дорогої апаратури. Зразки для випробовування повинні відповідати значній кількості технічних вимог, мати різноманітні конфігурації і розміри. Таким чином, не завжди є можливість отримання швидко і без великих затрат достовірної інформації про властивості використовуваних матеріалів.

В цьому відношенні більш прийнятним є контактний метод визначення модуля пружності матеріалів, які є достатньо зручним на практиці, оскільки відноситься до експрес-методів неруйнівного контролю властивостей матеріалів. Цей метод достатньо простий і дозволяє отримати достовірну інформацію з високою точністю.

Модуль пружності матеріалів Е, який визначається з дослідів по впровадженню сферичного індентора в поверхню зразка, в найбільшій ступені підходить для використання його в розрахункових залежностях зовнішнього тертя і зносу, оскільки мікронерівності достатньо добре моделюються сферичними сигментами. Контактний метод зручний також тим, що забезпечує дослідження безпосередньо поверхневих шарів деталі, властивості якої можуть суттєво відрізнятися від властивостей матеріалу деталі в об’ємі. В розрахунковій залежності при наявності пластичної деформації на фактичних плямах дотику поверхонь твердих тіл входить твердість за Брінелем (НВ), яка також визначається по впровадженню сферичного індентора. Значення механічних характеристик матеріалів, визначених контактним методом, важливе також при оцінці контактної жорсткості стиків деталі.

Суть способу визначення модуля нормальної пружності полягає в тому, що в плоску поверхню досліджуваного і контрольного зразків послідовно однаковим навантаженням пружно впроваджують сферичний індентор і вимірюють діаметри отриманих плям контакту. Модуль пружності і постійну контактної деформації обчислюють по теорії контактного деформування.

Використовуваний спосіб дозволяє проводити випробування готових виробів, (тобто він є неруйнівним), а також при визначенні Е малих об’ємів матеріалу.

4.4 Методика визначення модуля нормальної пружності

4.4.1 Підготовка до випробувань.

4.4.1.1 Ділянка поверхні досліджуваного зразка обробляється у вигляді площини з параметром шорсткості Rа не більше 0,32 мкм і повинна містити не менше двох діаметрів плям контакту з сферичним індентором. Пружне впровадження індентора можна проводити в одне і теж місце поверхні досліджуваного зразка.

4.4.1.2 Не допускається зміщення зразка під час вдавлювання сферичного індентора.

4.4.1.3 Напрям зусилля вдавлювання перпендикулярний плоскій поверхні досліджуваного і контрольного зразків.

4.4.1.4 Величину навантаження вдавлювання призначають з умов: діаметр плями контакту сферичного індентора і досліджуваного зразка-не менше 3 мм; на контактній поверхні зразків після вдавлювання не повинно залишатися видимих неозброєним оком відбитків. Величина навантаження вдавлювання не входить в розрахункові формули для визначення нормального модуля пружності і постійної пружної деформації і в залежності від твердості і пружних властивостей матеріалу досліджуваного виробу (зразка) складає від 5 до 30 кН для індентора з R=200 мм і від 1 до 10 кН для індентора з R=100 мм.

4.4.1.5 Час витримки вдавлювання - 10 с при випробуванні металів і сплавів і 2 с при випробуванні пластмас.

4.4.2 Проведення випробування

4.4.2.1 Випробування проводяться на твердомірі типу ТШ.

4.4.2.2 При кожному вдавлюванню сферичного індентора:

- ретельно протирають контактуючі поверхні;

м’яким пензликом покривають сферичну поверхню індентора тонким шаром 3...5 % розчину пластиліну в бензолі або ацетоні;
після випаровування бензолу (ацетону) поверхню індентора легко протирають в одному напрямку шматочком фетрової тканини, яка залишає на плівковому покритті паралельні риски;
встановлюють обойму з індентором в шпиндель твердоміра і виконують вдавлювання, як при вимірюванні твердості за Брінелем;
після зняття навантаження виймають індентор з обоймою і заміряють, наприклад, за допомогою мікроскопу Брінеля або інструментального мікроскопу (типу НТ) діаметр отриманої плями контакту на плівковому покритті індентора.

4.4.2.3 Для вимірювання діаметра плями контакту використовують одностороннє бокове освітлення. Розміщений під мікроскопом індентор повертають навколо своєї осі до отримання найбільш контрастного зображення плями контакту (темна пляма- світлий фон);

4.4.2.4 Діаметр плями контакту вимірюють з точністю 0,05 мм і визначають як середнє арифметичне результатів не менше трьох вдавлювань.

4.4.3 Обробка результатів

4.4.3.1 Модуль нормальної пружності Е в МПа вичислюють за формулою

Е= (4.1)

де d і dк – діаметри плям контакту, отримані при пружному вдавлюванні сферичного індентора однаковим навантаженням в досліджуваний і контрольний зразки відповідно;

Ек – модуль нормальної пружності матеріалу індентора і контрольного зразка;

і к – коефіцієнти Пуассона відповідно матеріалу досліджуваного і контрольного зразків.

4.4.3.2 Значення постійної пружності Ек/(1-к) матеріалу індентора і контрольного зразка, виготовлених із сталі марки ШХ 15 з твердістю HV 850 приймають рівним 21,9 . 104 Мпа.

4.4.3.3 Коефіцієнт , якщо його значення попередньо не відоме, приймають рівним середньому значенню для даної групи матеріалів (таблиця 4.1).

4.4.3.4 Постійну пружності контактного деформування в МПа для розрахунку деталей, що працюють в умовах контактного навантаження, обчислюють за формулою

. (4.2)

Таблиця 4.1 – Інтервали значень крефіцієнтів Пуассона і їх середнє значення для різних груп матеріалів [8]

N п/п	Найменування групи	Коефіцієнт Пуассона
		інтервал значень	середнє значення
1	Вуглецеві сталі	0,24...0,28	0,26
2	Леговані сталі	0,25...0,33	0,29
3	Алюмінієві сплави	0,30...0,33	0,32
4	Мідь прокатна і холодно тягнута	0,31...0,34	0,33
5	Бронзи	0,32...0,35	0,34
6	Латуні	0,32...0,42	0,37
7	Магнієві сплави	0,30...0,34	0,32
8	Титанові сплави	0,30...0,32	0,31
9	Чавуни	0,23…0,28	0,26
10	Скло силікатне	0,20…0,30	0,25
11	Скло органічне	0,35…0,38	0,37
12	Пластмаси	0,30…0,40	0,35

4.5 Обладнання і матеріали

4.5.1 Твердомір типу ТШ.

4.5.2 Сферичні індентори радіусом R=200 мм і R=100 мм та контрольний зразок.

4.5.3 Мікроскоп Брінеля або інструментальний мікроскоп.

4.5.4 Набір зразків різних матеріалів.

4.5.5 3...5 % розчин пластиліну в бензолі або ацетоні.

4.5.6 Пензлик, шмат фетрової тканини.

4.6 Порядок виконання роботи

4.6.1 Отримати у викладача набір зразків з різних матеріалів.

4.6.2 Провести випробування згідно п.4.4 зразків з трьох різних матеріалів.

4.6.3 Розрахунок модуля нормальної пружності оформити у вигляді таблиці.

4.6.4 Захистити звіт по роботі.

4.6.5 Замалювати схему випробування одного з матеріалів із зазначенням основних геометричних параметрів (радіус індентора, діаметр плями контакту) і величини навантаження.

4.6.6 Зробити висновок про вплив модуля нормальної пружності на контактні деформаційні процеси досліджуваних матеріалів.

4.7 Контрольні питання

4.7.1 Що таке модуль нормальної пружності?

4.7.2 Методи визначення модуля пружності. Переваги, недоліки.

4.7.3 В чому суть контактного методу визначення модуля нормальної пружності Е?

4.7.4 Для якого з матеріалів, що взаємодіють при зовнішньому терті деталей, визначається величина Е?

4.7.5 Що таке коефіцієнт Пуассона і пружна постійна матеріалу?

4.7.6 Чому при виконанні дослідів по визначенню модуля пружності контактним методом більш точні результати отримують при меншій шорсткості поверхні зразків?

4.8 Рекомендовані джерела: 4, 5, 6. 7, 8.

Лабораторна робота №5

Визначення фактичного тиску в контакті металевих деталей машин

5.1 Мета і завдання роботи

5.1.1 Ознайомлення з структурою контакту деталей машин.

5.1.2 Вивчення процесу контактування двох сфер.

5.1.3 Ознайомлення з методикою визначення фактичного тиску при пружному і пластичному контактах.

5.1.4 Навчитись визначати радіус кривизни виступу окремої нерівності по стандартних характеристиках шорсткості поверхні.

5.2 Тривалість і місце проведення роботи

5.3 Основні теоретичні положення

5.3.1 Загальні відомості

При контактуванні деталей машин в результаті хвилястості площа контактну відрізняється від номінальної (Аа), плями контакту групуються на вершинах хвиль на окремих ділянках, які в сукупності складають контурну площу контакту (Ас). Фактичною площею контакту (Аr), називають площу, на якій здійснюється контакт мікронерівностей, що утворюють шорсткість поверхні.

Контурна площа контакту складає від 5 до 15 % від номінальної. Площа фактичного контакту звичайно є досить малою - від 0,01 до 0,1 % номінальної площі. Розміри плям фактичного контакту, утворених при деформації окремих мікровиступів, рівні від 3 до 50 мкм.

Відношення ра=N/Аа називають номінальним тиском (де N - нормальне навантаження), рс=N/Ас - контурним тиком і рr=N/Аr - фактичним тиском.

5.3.2 Контактна деформація виступів

Коли дві поверхні вступають в контакт виступи поверхонь під дією прикладеного навантаження N деформуються пружно і пластично. Спочатку має місце пружна деформація, тобто форма мікронерівності відновлюється повністю після зняття навантаження, а пізніше, при деякому значенні напруження, деформація стає пружно - пластичною, тобто форма нерівностей відновлюється тільки частинно і залишається пластична деформація. Коли величина цієї деформації значно більше пружної, деформацію вважають пластичною.

Якщо допустити, що форма виступу наближується до сферичної, то для розрахунку пружної деформації сфери можливе застосування формули Герца. Тоді, при контактуванні двох сфер радіусів r1 і r2 деформація а і площа контакту Ar будуть рівні

(5.1)

(5.2)

де E - приведений модуль пружності, що знаходиться з формули

(5.3)

де E1, E2 - модулі пружності;

1, 2 - коефіцієнти Пуассона, а індекси 1 і 2 відносяться до першої і другої поверхонь відповідно;

r - приведений радіус, рівний

(5.4)

де a - зближення або деформація пружних сфер;

Pi - сила прикладена між двома сферичними виступами.

При пластичній деформації сферичного виступу або при занурюванні його в пластичний напівпростір площу і деформацію приблизно можна оцінити, виходячи з того, що напруження на контакті рівні твердості, оскільки при визначенні твердості теж використовується занурення сферичного індентору. Тоді

(5.5)

де НВ - твердість за Брінелем.

5.3.3 Методика визначення фактичного тиску в контакті металевих деталей машин

5.3.3.1 Розглянемо спрощений метод визначення фактичного тиску в контакті металевих деталей машин, який справедливий при виконанні таких умов:

- розглядається контакт номінально плоских, випуклих і вгнутих поверхонь;

- шорсткість поверхонь Ra= 0,02...20 мкм;

- номінальний тиск менший НВ/2 при пластичному контакті, де НВ - твердість за Брінелем менш твердої поверхні;

- номінальний тиск від 10-8Е до 10-3Е при пружному контакті.

5.3.3.2 Контакт двох поверхонь вважається пластичним при виконанні умови

, (5.6)

де Hcp - мікротвердість менш твердої поверхні;

Ra - середнє арифметичне відхилення профілю поверхні;

r - радіус кривизни виступів.

5.3.3.3 Радіус кривизни виступів r - радіус кругового сегменту, хорда якого рівна ширині виступу по середній лінії, а висота (стрілка) рівна висоті виступу над середньою лінією. Середній радіус кривизни виступів розраховується за формулою

, (5.7)

де Sm - середній крок нерівностей профілю;

tm- відносна опорна довжина на рівні середньої лінії.

Якщо поверхня має виражений напрямок нерівностей (слідів обробки), параметри шорсткості Sm, tm, Ra повинні визначатись в напрямку перпендикулярному напрямку нерівностей поверхні.

Величину середнього радіусу кривизни можна вибрати з таблиць, де приводяться значення для різних видів механічної обробки (таблиця 5.1, стовпчик 6).

5.3.3.4 Середній приведений радіус кривизни виступів r - визначається за формулою

, (5.8)

де індекси 1 і 2 відносяться до першої і другої поверхні відповідно.

При контакті двох шорстких поверхонь використовують поняття еквівалентної шорсткості.

5.3.3.5 Середнє арифметичне відхилення профілю еквівалентної шорсткості Ra обчислюють за формулою

, (5.9)

де індекси 1 і 2 відносяться до першої і другої поверхні відповідно.

5.3.3.6 Якщо середнє арифметичне відхилення профілю Ra1 однієї поверхні в десять і більше разів перевищує Ra2 другої поверхні, то вважають

5.3.3.7 Приведений модуль пружності визначають за формулою (5.10).

5.3.4 Визначення фактичного тиску при пластичному контакті

5.3.4.1 Проводять замір мікротвердості згідно стандарту чотиригранною пірамідою з квадратною основою в 10-ти різних точках на поверхні зразка.

При контактуванні поверхонь з різних матеріалів вимірювання мікротвердості повинні проводитись на деталі (зразку) з менш твердого матеріалу.

5.3.4.2 За результатами вимірювань мікротвердості визначаємо середнє арифметичне значення за формулою

(5.10)

де Hi - результат i - го вимірювання.

5.3.4.3 Визначення фактичного тиску проводиться за формулою

, (5.11)

де k - визначається наступним чином:

- якщо шорсткість контактуючих поверхонь Ra однакова, або якщо більшу величину Ra має більш тверда поверхня, то

- якщо мікротвердість поверхонь однакова або, якщо більшу величину Ra має менш тверда поверхня, то

; (5.12)

- для найбільш поширених видів механічної обробки значення коефіцієнту k, розраховані за формулою (5.13), приведені в табл. 5.1 (стовпчик 5).

5.3.4.4 Приклад визначення фактичного тиску при пластичному контакті приведений в додатку А.

5.3.5 Визначення фактичного тиску при пружному контакті

5.3.5.1 Для поверхні деталі (зразка ) визначають параметри шорсткості Ra, Sm, tm.

5.3.5.2 Фактичний тиск розраховується за формулою

. (5.13)

5.3.5.3 Приклад визначення фактичного тиску при пружному контакті приведений в додатку Б.

Таблиця 5.1 - Значення основних параметрів шорсткості і

коефіцієнту k для деяких видів механічної обробки

Метод обробки	Клас шорсткості	Ra, мкм	Sm, мкм	k	r, мкм (приведений)	tm
1	2	3	4	5	6	7
Точіння	4	10 - 5		0,7	-
	5	5 - 2,5	220 - 150	0,7	-
	6	2,5 - 1,25	150 - 110	0,7	20	0,43-0,5
	7	1,25 – 0,63	110 - 60	0.7	35
	8	0,63 – 0,32	-	0.8	55
Стругання	4	10 - 5	300-240	0,7	-
	5	5 - 2,5	240 - 160	0,7	-
	6	2,5 - 1,25	160 - 120	0,7	230	0,43-0,5
	7	1,25 – 0,63	120 - 90	0,8	400
Циліндричне фрезерування	4	10 - 5	600-250	0,7	-
	5	5 - 2,5	250-200	0,7	-
	6	2,5 - 1,25	200-160	0,7	45	0,43-0,5
	7	1,25 – 0,63	160-60	0,8	80
Торцеве	6	2,5 - 1,25	150 - 90	0,6	900
фрезерування	7	1,25 – 0,63	90 - 50	0,7	1350	0,43-0,5
	8	0,63 – 0,32	-	0,8	-
Плоске шліфування	5	5 - 2,5	-	0,6	-
	6	2,5 - 1,25	90 - 50	0,6	100
	7	1,25 – 0,63	50 - 30	0,7	180	0,4-0,6
	8	0,63 – 0,32	30 - 20	0,7	370
	9	0,32 - 0,16	20 - 15	-	550
Кругле	6	2,5 - 1,25	200-80	0,6	8
шліфування	7	1,25 – 0,63	80 - 35	0,7	12
	8	0,63 – 0,32	35 - 20	0,8	20	0,4-0,6
	9	0,32 - 0,16	-	-	30
	10	0,16 - 0,08	-	-	-

1	2	3	4	5	6	7
Внутрішнє шліфування	6	2,5 - 1,25	75 - 40	0,6	5
	7	1,25 – 0,63	40 - 30	0,7	8
	8	0,63 – 0,32	30 - 25	0,8	13	0,4-0,6
	9	0,32 - 0,16	25 - 20		19
Протягування	7	1,25 – 0,63	100-50	0,7	330
	8	0,63 – 0,32	50-20	0,8	550	-
	9	0,32 - 0,16	-		1000
Розвертання	6	2,5 - 1,25	200-80	0,7	15
	7	1,25 – 0,63	-	0,8	40	-
	8	0,63 – 0,32	-	0,8	300
Розточування	5	5 - 2,5	260 - 190	0,7	-
	6	2,5 - 1,25	190 - 140	0,8	23
	7	1,25 – 0,63	140 - 100	0,8	40	0,43-0,5
	8	0,63 – 0,32	100 - 60	0,8	60

5.4 Обладнання і матеріали

5.4.1 Набір зразків різних матеріалів, для контакту яких визначається фактичний тиск.

5.4.2 Прилад для визначення мікротвердості ПМТ – 3.

5.4.3 Профілограф-профілометр моделі 201.

5.5 Порядок виконання роботи

5.5.1 Отримати у викладача зразки різних металів.

5.5.2 Заміряти мікротвердість згідно п.5.3.4.1.

5.5.3 Визначити параметри шорсткості поверхні зразків (можна використати дані отримані при виконанні лабораторних робіт №2 і 3).

5.5.4 Визначити вид контакту (п.5.3.3.2).

5.5.5 В залежності від виду контакту розрахувати фактичний тиск.

5.5.6 Зробити висновок згідно отриманих результатів розрахунку.

5.5.7 Оформити звіт, який повинен містити всі необхідні розрахунки.

Контрольні питання

5.6.1 Описати структуру контакту твердих тіл.

5.6.2 Якими геометричними параметрами поверхонь визначається номінальна, контурна і фактична площа дотику?

5.6.3 Як впливають фізико-механічні властивості на величину фактичного тиску в контакті металевих деталей?

5.6.4 Що таке приведений модуль пружності?

5.6.5 Опишіть відмінність між пружним і пластичним контактом.

5.6.6 Послідовність визначення фактичного тиску в металевих деталях машин при пластичному і пружному контакті.

5.7 Рекомендовані джерела: 4, 5, 7, 9.

Додаток А

Приклад визначення фактичного тиску при пластичному контакті

Необхідно визначити фактичний тиск в контакті сталевої поверхні, обробленої струганням, з параметрами шорсткості Ra =16,4 мкм, tm1 =0,46; Sm1=0,32 мм, з сталевою полірованою поверхнею Ra = 0,01 мкм; загартованої до твердості за шкалою Роквелла HRCЭ 62. На приладі ПМТ-3 визначено десять значень мікротвердості першої поверхні H: 3382; 2172; 3017; 2896; 2715; 2499; 2599; 2380; 2349 МПа.

А.1 Визначаємо середнє значення мікротвердості першої поверхні за формулою (5.10) :

Hср = 2699 МПа.

А.2 Знаходимо середній приведений радіус кривизни виступів контактуючих поверхонь, згідно п. п.5.3.3.3 і 5.3.3.5

А.3 Розраховуємо приведений модуль пружності контактуючих поверхонь за п.5.3.3.7 приймаємо МПа;

звідки

А.4 Визначаємо вид контакту за формулою (5.6)

звідки робимо висновок, що контакт пластичний.

А.5 Розраховуємо коефіцієнт k за формулою (5.12)

А.6 Визначаємо фактичний тиск згідно п.5.3.4.3

Pr = 0,66 . 2699 = 1710 Мпа.

Додаток Б

Приклад визначення фактичного тиску при пружному контакті

Необхідно визначити фактичний тиску в контакті двох однакових прироблених поверхонь з параметрами шорсткості:

мкм; ; мм.

Середнє значення мікротвердості, визначене на приладі ПМТ-3 після приробки, Hср=10300 МПа.

Б.1 Визначаємо середній приведений радіус кривизни виступів контактуючих поверхонь згідно п. п.5.3.3.3 і 5.3.3.4

м.

Б.2 Знаходимо середнє арифметичне відхилення еквівалентної шорсткості Ra за п.5.3.3.5

мкм.

Б.3 Визначаємо приведений модуль пружності контактуючих поверхонь за п.5.3.3.7 приймаючи E1 = E2 = 2105 МПа.

Б.4 Вид контакту визначаємо за формулою (5.6)

звідки робимо висновок, що контакт пружний.

Б.5 Розраховуємо фактичний тиск за формулою (5.13)

МПа.

Лабораторна робота №6

Вивчення процесу зношування металорізального інструменту

Мета роботи.
1. Ознайомитись з основними видами зношування металорізального інструменту.
  1. Встановити залежність розмірного зношування токарного різця від шляху різання експериментальним шляхом.

6.2 Тривалість і місце проведення роботи

Основні теоретичні положення

6.3.1 Особливості трибологічних процесів при різанні.

Зношування різального інструменту істотно впливає як на період його економічної стійкості, так і на точність отримуваного розміру, особливо при чистовій обробці.

При будь-якому виді обробки матеріалів різанням частина матеріалу, яка збирається з заготовки (стружка), ковзає по передній поверхні різального елементу інструменту і одночасно частина задньої поверхні різального клину ковзає по обробленій поверхні. Тертя, що виникає на цих обох поверхнях, є тертям ковзання.

Всі положення теорії тертя можуть бути застосовані і до різання. Однак, трибологічні процеси при різанні відбуваються у специфічних умовах, які обумовлені наступними обставинами:

значна різниця у фізичних і механічних характеристиках інструментального матеріалу і матеріалу оброблюваної деталі;
у процесі різання одні і ті ж поверхні різального клину (передня і задня) знаходяться у контакті з постійно обновлюваними поверхнями оброблюваного матеріалу;
пластична деформація при формуванні стружки викликає підвищення її твердості у порівнянні з основним матеріалом;
тиски і температури, які розвиваються на контактуючих поверхнях, досягають значних величин (тиски від 200 до 400 кгс/мм2, а температура в зоні різання більше 900˚С);
внаслідок великої швидкості ковзання на робочих поверхнях різального клину не встигають утворитись захисні плівки, тоді як у інших парах тертя ковзання – це досить поширене явище;
у трибологічних процесах бере участь дуже мала маса різального інструменту і значна маса оброблюваного матеріалу;
динамічний характер процесу різання: навантаження на контактуючі поверхні часто змінюється, а нерідко обробка відбувається з ударними навантаженнями (перервне різання);
мастильно - охолоджуючій рідині (МОР) досить важко проникнути в зону контакту інструменту з стружкою і оброблюваною поверхнею і утворити там мастильний шар.

При різанні трибологічні процеси можуть мати адгезійну, дифузійну і абразивну природу, а також бути наслідком втоми матеріалу. Зношування різального інструменту відбувається частіше всього внаслідок реалізації одночасно декількох механізмів взаємодії.

Механізм адгезійного зношування.

У процесі різання мають місце адгезійні процеси, які залежать від умов контактування інструменту і оброблюваного матеріалу. При різанні з малими швидкостями (протягування, фрезерування і т.д:) явище адгезії більш виражене і є основною причиною зношування інструменту.

Коли різальний клин проникає в матеріал деталі, на контактуючих поверхнях починають появлятись і руйнуватись фрикційні зв’язки, так звані містки холодного зварювання. Фрикційні зв’язки утворюються в точках контакту інструменту і матеріалу деталі, оскільки тиск і температура в них досягає таких величин, при яких виникають умови для пластичної деформації вершин нерівностей на обох поверхнях.

Руйнування фрикційних зв’язків може відбуватися різними способами. Якщо міцність на розрив містка, утвореного внаслідок зварювання, менша, чим контактуючих матеріалів, руйнування відбувається по тілі містка зварювання. При цьому кількість матеріалу, що переноситься з однієї поверхні на другу, дуже незначна. Коли міцність фрикційних зв’язків вища міцності контактуючих матеріалів, руйнування відбувається, як правило, в тонкому поверхневому шарі менш міцного матеріалу.

У більшості випадків, при розриві фрикційних зв’язків руйнування наступає в тонкому шарі оброблюваного матеріалу. Однак при цьому в певній мірі руйнується і поверхневий шар ріжучого клину інструменту.

Механізм дифузійного зношування

При різанні з високими швидкостями, особливо інструментами з твердого сплаву, розвивається дуже висока температура (~1100ºС) і починає проявлятись дифузійний механізм руйнування ріжучого клина, який є наслідком:

дифузії основних компонентів матеріалу інструменту в оброблюваний матеріал. Ці компоненти розчиняються в оброблюваному матеріалі (стружці і в обробленій поверхні) і видаляються з ріжучих поверхонь. Внаслідок цього змінюється розмір і профіль ріжучого клину;
дифузії вторинних компонентів матеріалу інструменту з тонкого поверхневого шару, що призводить до зміни його механічних властивостей. Наприклад, дифузія кобальту при обробці твердосплавним інструментом, порушує міцність зв’язків між частинками карбіду вольфраму і сприяє інтенсифікації процесів зношування;
дифузії компонентів оброблюваного матеріалу в матеріал інструменту, що веде до зміни фізико-механічних характеристик поверхневого шару інструменту. Наприклад, дифузія свинцю з оброблюваного матеріалу в інструмент сприяє утворенню тонкого крихкого шару на робочих поверхнях клину, що може викликати його зношування.

Загальним для всіх видів дифузійного зношування є наявність дифузії, яка може проходити як у напрямку – від інструменту до деталі так і навпаки.

Механізм абразивного зношування

Механізм абразивного зношування полягає в тому, що тверді включення оброблюваного матеріалу (карбіди, оксиди, нітриди, які є складовими багатьох сталей, чавунів і нікелевих сплавів) проникають в контактні поверхні інструменту, дряпають їх і діють як мікроскопічні різці. Найбільш сильно абразивне зношування проявляється в тому випадку, коли твердість ріжучої частини інструменту в процесі роботи падає, а оброблюваний матеріал зміцнюється.

У випадку, коли в матеріалі заготовки є велика концентрація твердих частинок, наприклад, заповнені піском порожнини на поверхнях виливок, абразивний знос є провідним.

Абразивний механізм зношування проявляється також при обробці зв’язаній з утворенням на вершині ріжучого клину наросту, який періодично руйнується і викликає руйнування кромки. Твердість наросту може бути дуже значною, деколи сумірною з твердістю матеріалу ріжучого клина інструменту. Внаслідок руху наросту по робочих поверхнях інструменту відбувається абразивне зношування.

Геометрія зношування токарних різців

У залежності від виду механізмів зношування на робочих поверхнях різального клину, їх співвідношення і інтенсивності розрізняють такі види геометрії зношування різального інструменту:

по задній поверхні;
по передній поверхні з утворенням лунки;
по передній поверхні без утворення лунки;
знос, зв’язаний із заокругленням ріжучої кромки.

Зношування по задній поверхні спостерігається при малій товщині зрізуваного шару металу заготовки. Зношування по передній поверхні з утворенням лунки зношування, зустрічається порівняно рідко і переважно у швидкорізальних інструментів, які працюють при високих швидкостях різання без мастильно-охолоджуючої рідини при глибині різання t>0,5 мм.

Зношування по двох поверхнях спостерігається в інструментів, які працюють з охолодженням і середніми швидкостями різання при глибині різання t=0,2 мм.

Методика визначення зносу різального інструменту.

При обробці матеріалів різанням інтерес представляє зношування різального інструменту. Таке зношування безпосередньо впливає на точність механічної обробки, тобто спричиняє похибку форми і розміру оброблюваних поверхонь. Знос різального інструменту, виміряний на його вершині в напрямі, перпендикулярнім до оброблюваної поверхні називається розмірним зносом інструменту U (мкм).

Вимірювання розмірного зносу здійснюється в площині І-І, перпендикулярній до оброблюваної поверхні, яка проходить через вершину різця (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 - Розмірне зношування різального інструменту

Для більш об’єктивного опису зношування розмірний знос вивчається в залежності від шляху, що проходить ріжуче лезо в матеріалі. Цей шлях пропорційний часу роботи Т інструменту.

Найбільш точними методами вимірювання розмірного знос інструменту є прямі методи вимірювання, а найбільш простим є метод вимірювання зносу розміру від вершини різального леза до (певної) базової поверхні чи точки на інструменті.

У даній лабораторній роботі вимірювання проводиться на спеціальному пристрої (рисунок 6.2).

1 – індикатор; 2 – різець; 3 – упорний гвинт; 4 – упори

Рисунок 6.2 - Пристрої для вимірювання розмірного зносу різця

У початковий період різання (І) спостерігається підвищена інтенсивність зношування Uпоч. (рисунок 6.3). Величина зносу в цей період, та його тривалість залежать в основному від якості заточування та доводки інструменту.

Рисунок 6.3 - Графік залежності розмірного зносу від шляху різання

Найбільш тривалий період (ІІ) - період нормального зношування Uнорм. , характеризується лінійною залежністю розмірного зносу від шляху різання. В період інтенсивного (катастрофічного) зношування (ІІІ) значно збільшуються сили різання, росте потужність, погіршується шорсткість оброблюваної поверхні, порушується точність форми і розмірів тощо. Можливе руйнування інструменту. В цьому періоді обробка не проводиться.

На дільниці нормального зношування інтенсивність зношування характеризується кутом нахилу лінії зношування до осі абсцис-. Розмірне зношування при цьому залежить від матеріалу інструменту, оброблюваного матеріалу, від режимів різання, геометрії різального інструменту і наявності в зоні різання МОР.

Інтенсивність зношування інструменту при конкретних параметрах технологічного процесу характеризується величиною відносного зносу, який являє собою розмірний знос інструменту (в мкм) на шляху різання (в 1 мкм) в в зоні нормального зношування.

, мкм/км , (6.1)

де Uo – відносний знос;

Uнорм. – розмірне зношування на дільниці нормального зношування в мкм;

Lнорм. – шлях різання на дільниці нормального зношування в км;

МU – масштаб розмірного зношування в мкм/км;

МL – масштаб шляху різання в км/мм.

Встановлення закономірності розмірного зношування інструменту дає можливість прогнозувати отримувану точність обробки та вживати заходів для її підвищення.

6.4 Обладнання і матеріали

6.4.1 Токарно-гвинторізний верстат.

6.4.2 Оброблювана заготовка.

6.4.3 Токарний прохідний різець з пластинкою твердого сплаву.

6.4.4 Пристрій для вимірювання розмірного зносу різців.

6.4.5 Водяна ванна.

6.5 Послідовність виконання роботи

6.5.1 Встановити і закріпити на токарному верстаті заготовку.

6.5.2 Опустити різець у ванну з водою і охолоджувати різець 5 хвилин.

6.4.3 Встановити різець у вимірювальному пристрої так, щоб базові площини держака щільно прилягали до установочних поверхонь пристрою.

Відпустити плоский наконечник індикатора до контакту з вершиною леза різця і поставити індикатор на нуль.

6.5.5 Встановити і закріпити різець в різцетримачі так, щоб його поздовжня вісь була перпендикулярною осі деталі.

Настроїти верстат на заданий режим різання.

6.5.7 Увімкнувши верстат. Через певний час після початку роботи відвести різець від заготовки і вимкнути верстат. Зняти різець, охолодити, встановити в пристрої виміряти величину зносу як різницю двох показів індикатора.

6.5.8 Повторити вказані в п.6.5.7 прийоми для всіх заданих в таблиці 6.1 інтервалів часу.

6.5.9 Підрахувати шлях різання для всіх інтервалів часу за формулою

L=, км, (6.2)

де V - швидкість різання, м/хв;

Т - час роботи інструменту від початку, хв;

6.5.10 Побудувати графік залежності U=f(L), обробити результати експерименту, провівши всі необхідні розрахунки.

Таблиця 6.1 – Результати заміру зносу різця

Контрольні запитання

6.6.1 Особливості триботехнічних процесів при різанні металів.

6.6.2 Механізми зношування металорізальних інструментів.

6.6.3 Як геометрія ріжучого клину впливає на процеси зношування?

6.6.4 Як знос різця впливає на точність обробки?

6.6.5 Опишіть геометрію зношування робочої частини токарних різців.

6.6.6 Закономірність розмірного зношування інструменту в залежності від шляху різання.

6.6.7 Опишіть методику проведення досліджень. Які є джерела похибок при досліджені зносу різця? Як усунути або зменшити їх вплив?

6.6.8 Як на практиці скористатись отриманою залежністю розмірного зносу від шляху різання?

6.7 Рекомендовані джерела: 10

Лабораторна робота №7

Механізм абразивного зношування.

Визначення абразивності різних порід

7.1 Мета і завдання роботи

7.1.1 Вивчення механізмів абразивного зношування і вплив твердості на ці процеси.

7.1.2 Ознайомлення з різними видами абразивного зношування.

7.1.3 Освоїти методику визначення абразивності різних порід.

7.2 Тривалість і місце проведення роботи

Робота проводиться в лабораторіях кафедри зносостійкості та відновлення деталей. Тривалість роботи – 2 години.

7.3 Основні теоретичні положення

7.3.1 Механізм абразивного зношування.

Абразивне зношування – це механічне зношування матеріалу в результаті, в основному, ріжучої або дряпаючої дії на нього твердих частинок, що знаходяться у вільному, напівзакріпленому або закріпленому стані. Цей процес спостерігається в чистому виді в лабораторних умовах, при шліфуванні матеріалів, роботі плугу, ківша екскаватора, який переробляє піщаний грунт, або в якості складової змішаного зношування, коли поєднується декілька видів процесів зношування.

Абразиви – це частинки, дрібні куски або крупний моноліт різних матеріалів природного або штучного походження, які мають високу твердість, що, звичайно, перевищує твердість взаємодіючої з ним поверхні.

Природними абразивами є піщаник, корунд, наждак, кварц, алмаз і інші матеріали, що зустрічаються у вигляді пилу, піщаника, грунту, гірської породи. Штучні абразиви випускаються промисловістю у вигляді порошків, абразивних крупів, шкурок і інших видів виробів. Матеріали абразивів: оксиди, карбіди, бориди, нітриди, штучний алмаз і інші. Абразивом можуть бути також метали і сплави, наприклад, продукти зношування елементів пар тертя, які у процесі роботи наклепуються і набувають значної твердості.

Абразив має властивість дряпаючої або ріжучої дії при виконанні наступної умови

Нa/Hм>F1 ,

0,7<F1<1,1

де На і Нм –твердість абразивних частинок і зношуваного матеріалу.

Вплив твердості абразиву На на зношування матеріалу з твердістю Нм описується S-кривою (кривою Вааля) (рисунок 9.1), на якій можна виділити три зони. В зоні І, відповідної умові На/Hм<F1, абразивне зношування не відбувається, хоч знос матеріалу можливий. В цій області реалізуються інші механізми зношування, наприклад, втомні, які характеризуються значно меншою інтенсивністю.

У зоні ІІ, обмеженій умовою F1<Ha/Hм<F2,1,3<F2<5,5, відбувається абразивне зношування, величина зносу, при якому залежить від співвідношення На/Hм. Механізм зношування полягає у впровадженні абразивної частинки в матеріал; відносного переміщення частинки, яке супроводжується дряпанням: утворенням внаслідок відтиснення перед і по боках абразивної частинки валиків, які відділяються від основного матеріалу, внаслідок багатократного передеформування при взаємодії з іншими абразивними частинками.

У зоні ІІІ, де На/Hм>F2, знос буде великим стабільним і не залежним від співвідношення На/Hм, механізм зношування – відділення частинок матеріалу внаслідок мікрорізання або викришування матеріалу.

Аналіз S-кривої показує, що суттєве зношування спостерігається тільки в зонах ІІ і ІІІ, де абразивна дія обумовлюється пластичним відтисненням матеріалу рухомим абразивом або його ріжучою дією. При цьому більш інтенсивно відбувається процес зношування при різанні (сколюванні) і менш інтенсивно при пластичному деформуванні.

Умова різання, тобто переходу від пластичного деформування до зрізу мікростружки матеріалу. Критичне значення цієї величини вираховується за формулою

(7.1)

де h - глибина впровадження частинки в поверхневий шар;

R - радіус виступу (рисунок 7.2) частинки;

- величина дотичних напружень на фрикційному контакті.

σТ - межа текучості;

Інтервали значень F1 і F2 залежать від виду абразивного зношування, фізичних характеристик зношуваного матеріалу і властивостей абразиву. Наприклад, при зношуванні закріпленим абразивом другій зоні відповідає умова 1,3<F2<1,7, а при ударно - абразивному зношуванні з малими енергіями удару – F2=5,5.

Для орієнтовної оцінки абразивної здатності абразиву або стійкості матеріалу проти абразивного зношування застосовують також обернене значення величини На/НМ – коефіцієнт твердості КТ

(7.2)

При значеннях КТ<0,6 відбувається інтенсивне абразивне зношування. У випадку, коли КТ>0,6, тобто, коли твердість абразивних зерен відносно низька, відбувається різке збільшення зносостійкості матеріалів.

У таблиці 7.1 приведені значення твердості абразивів різного походження.

7.3.2 Види абразивного зношування

При класифікації видів зношування враховують степінь закріпленості абразиву, а також характер його дії на зношувану деталь. Розрізняють зношування жорстко закріпленими абразивом, не жорстко закріпленими абразивними частинками, гідро – або газоабразивне зношування (вільним абразивом), зношування при наявності абразиву в контакті поверхонь, що труться.

Зношування закріпленим абразивом ділиться на два підвиди:

зношування об абразивну шкурку ;
зношування об монолітний абразив.

Монолітом вважаються великі куски гірської породи або абразивні круги, в яких абразивні частинки міцно зв’язані між собою за допомогою зв’язки.

При зношуванні об не жорстко закріплені абразивні частинки деталь і абразив, який є вільно розміщеними частинками (пісок, грунт), переміщуються відносно одна відносно другої.

Гідроабразивне (газоабразивне) зношування це – зношування в результаті дії твердих частинок, зважених в рідині (газі), які переміщуються відносно зношуваного тіла. Зношування при наявності абразивних частинок в контакті поверхонь, що труться, відбувається при умові, коли в зону зношування попадає абразив зі сторони або в результаті утворення твердих частинок в процесі роботи пари тертя (продукти зносу деталей, продукти коксування масла і т.д.).

При ударно – абразивному зношуванні на деталь ударно діє абразив, наприклад, моноліт або тверде тіло через прошарок абразиву.

На практиці рідко зустрічаються перераховані види зношування у чистому виді. При оцінці виду встановлюється переважний вид в даних умовах роботи деталі. Можна визначити долю кожного виду в загальному зносі деталі. При цьому необхідно враховувати, що найбільш інтенсивним є абразивне зношування.

7.3.3 Визначення абразивності порід

Властивість абразивів зношувати матеріали характеризують абразивністю або абразивною здатністю.

За показник абразивності гірських порід і мінералів прийнята величина зносу в міліграмах сталевого стрижня діаметром 10 мм (твердість стрижня НВ 1800 МПа) від зношування його торців об гірську породу при частоті обертання 400 хв-1; навантаженні 147 Н. Тривалість досліду 10 хв. Кожен дослід включає у себе зношування обох торців. за цією ознакою проведена класифікація гірських порід, яка представлена в таблиці7.2.

Таблиця 7.1 – Твердість абразивів [11]

№

Матеріал

Твердість HV, ГПа

Гіпс

Мармур

Вапняк

Вугілля

Скло

Гематит

Кремінь

Кварц:

пісок

димчастий

гірський кришталь

Магнезит

Гранат

Граніт:

сірий

бордовий

рожевий

з прошарком оксиду

заліза

Топаз

Корунд (мінерал)

Рубін

Алмаз

0,29

1,08

0,98-1,47

4,17

5,85-6,03

5,68-6,17

9,18-9,8

7,84

10,58-12,0

10,29-11

12,9

13,98

13,62

14,16

15,58

16,46

14,46

20,15-22,54

22,44-24,32

100

Таблиця 7.2 – Класифікація гірських порід і мінералів

по абразивності [11]

Класи абразивності

Характеристика порід

Втрати маси, мГ

Характерні породи

ІІ

ІІІ

ІV

VII

VIII

Дуже малоабразивні

Малоабразивні

Нижче середньої абразивності

Середньоабразивні

Вище середньої абразивності

Підвищеної абразивності

Високоабразивні

Найвищої абразивності

Менше 5

5-10

10-18

18-30

30-45

45-65

65-90

більше 90

Вапняк, мрамор, м’які сульфіди, апатит, кам’яна сіль, глинисті сланці.

Сульфідні і баритосульфідні руди, аргиліти, м’ягкі сланці.

Джеспеліти, роговики, магматичні вузькозернисті породи, залізні руди.

Кварцеві і аркозові мілко-зернисті крупинки, діабази, крупнозер-нистий пірит, жильний кварц, окварцовані вапняки.

Кварцеві і аркозові сереньо- і крупнозернисті крупинки, мілкозернисті граніти, порфірити, габбро, гнейси.

Граніти, діорити, порфірити, нефелінові сієніти, піроксеніти, кварцеві сланці.

Порфіти, діорити, граніти.

Корундовміщуючі породи.

7.4 Обладнання, прилади і інструменти

7.4.1 Настільний вертикально сверлильний верстат з відтарованим зусиллям подачі.

7.4.2 Зразки порід.

7.4.3 Сталевий зразок.

7.4.4 Вага аналітична ВЛА – 200.

7.4.5 Гирі до аналітичної ваги.

7.4.6 Деталі, які працювали в умовах абразивного зношування.

7.5 Порядок виконання роботи

7.5.1 Визначити абразивність породи.

7.5.1.1 Закріпити зразок породи в лещатах сверлильного верстату.

7.5.1.2 Зважити металевий зразок на аналітичній вазі.

7.5.1.3 Закріпити металевий зразок у патроні свердлильного верстату.

7.5.1.4 Ввімкнути обертання шпинделя, прикласти необхідне зусилля притиску і провести випробовування на протязі 5 хв.

7.5.1.5 Перезакріпити металевий зразок і повторити п.9.5.1.4.

7.5.1.6 Повторно зважити зразок і знайти втрату маси. Згідно таблиці 9.2 визначити клас абразивності породи.

7.5.2 Ознайомитись з деталями машин, зношеними в результаті взаємодії з абразивом. Замалювати і описати поверхню зносу.

7.5.3 Оформити і захистити звіт.

7.6 Контрольні питання

7.6.1 Що таке абразивне зношування? Його механізм при різних співвідношеннях твердостей?

7.6.2 Види абразивного зношування. Наведіть приклади різних видів абразивного зношування.

7.6.3 Які основні чинники впливають на величину зношування?

7.6.4 Що таке абразивність матеріалу і як вона визначається?

7.7 Рекомендовані джерела 11, 12.

Лабораторна робота № 8

Дослідження форми абразивних зерен

8.1 Мета роботи

8.1.1 Вивчити основні характеристики форми абразивного зерна.

8.1.2 Ознайомитись з геометричними моделями абразивного зерна.

8.1.3 Навчитись визначити характеристики абразивних зерен.

Тривалість і місце проведення роботи

Робота проводиться в лабораторіях кафедри зносостійкості і відновлення деталей. Тривалість роботи - 2 години.

Теоретичні положення

8.3.1 Основні характеристики геометрії форми абразивних зерен.

Одним із факторів, який суттєво впливає на величину абразивного зношування є форма абразивних зерен. Так, при газоабразивному зношуванні експериментально встановлено, що знос нержавіючої сталі під дією дроблених скляних частинок при куті атаки 90° у 16 разів більший, чим у випадку застосування оплавлених скляних частинок такого ж розміру.

Механізм абразивного зношування передбачає впровадження абразивного зерна в поверхню матеріалу, що зношується і формування у ньому певного напруженого стану, який залежатиме від форми частинки, а саме від радіусу закруглення виступу зерна, який вступає в контакт.

У якості характеристик геометричної форми зерна використовують:

– окружність контурів, яка визначається ступенем притуплення кутів. Окружність Р оцінюється відношенням радіусів кривизни ρі окремих виступів до радіусу R найбільшого кола, вписаного у контур зерна (рисунок 8.1)

(8.1)

де n – кількість виміряних на проекції зерна радіусів окремих виступів;

– сферичність, яка служить оцінкою степені наближення даного контуру зерна до кола. Сферичність Q визначається відношенням діаметру d кола рівновеликого по площі проекції зерна до діаметру найменшого кола D, описаного навколо контуру зерна

(8.2)

- безрозмірний критерій Ф

(8.3)

де А – площа проекції зерна;

l – периметр проекції;

– коефіцієнт форми зерна М (запропонований Ю.А. Тадольдером)

(8.4)

де Nср – середнє число виступів одного зерна;

ρср – середній радіус заокруглення виступів зерна.

Фізичний зміст цього показника полягає у тому, що чим більше значення М, тим абразивніше повинно при ударі діяти зерно, оскільки з однієї сторони із збільшенням числа виступів зростає ймовірність взаємодії виступу з поверхнею перешкоди, а з другої – чим менший радіус закруглення виступу, тим більше він здатний деформувати матеріал. Для механічно чистих матеріалів встановлена прямо пропорційна залежність інтенсивності газоабразивного зношування від коефіцієнту М;

– критерій форми абразиву К (запропонований М.М. Тененбаумом і Д.Б. Бернштейном)

(8.5)

де n – число вершин зерна;

D, d – діаметри описаного і вписаного кола;

ρСР - середній радіус закруглення вершин зерна;

– еквівалентний радіус виступу зерна ρек. Визначається він з залежності

(8.6)

де PIJ – імовірність вступу у контакт і – тої вершини j – того зерна

(8.7)

де φIJ – зовнішній кут при і – тій вершині j – того зерна (рисунок 8.2);

х – показник степені, який залежить від відносного впровадження абразивного зерна у матеріал перешкоди. Для більшості випадків абразивного зношування х = - 1.

Встановлений тісний кореляційний зв’язок між ρек і інтенсивністю зношування лопаток відцентрових компресорних машин.

У таблиці 8.1 приведений еквівалентний радіус виступів деяких абразивів.

8.3.2 Моделювання абразивних зерен.

Геометричні моделі абразивних зерен необхідні при розробці методів прогнозування абразивного зношування.

Найчастіше абразивна частинка моделюється сферою. Недолік такої моделі – заниження дійсних значень напружень, що виникають при контактуванні частинки з перешкодою. Це приводить до спотворення картини механізму зношування, значному розходженню розрахункових і дійсних значень показників абразивного зношування.

Існує також модель, у якій абразивне зерно представляється у виді двох спряжених сфер (рисунок 8.3). При цьому маса, а отже і кінетична енергія, визначається радіусом R, а поверхня контакту і глибина впровадження – контактним радіусом ρ. Подвійний кут 2β називається кутом загострення частинки.

Рисунок 8.1-Параметри геометричної форми абразивного зерна

Рисунок 8.2-Проекція абразивного j-того зерна

Рисунок 8.3 - Геометрична модель абразивної частинки

Таблиця 8.1- Геометричні характеристики деяких абразивів

Абразив

Фракція,

мм

Середній розмір,

dср, мм

Еквівалентний радіус,

ек, мм

Відношення

ср/dср.

Нормальний

кварцовий

пісок

0,35…0,7

0,525

0,151

0,288

Скляний порошок

0,16..0,25

0,36..0,7

0,20

0,525

0,038

0,077

0,146

0,147

Час роботи різця від початку досліду, Т, хв

Шлях різання від початку досліду, L, км

Розмірний знос, U, мкм

нормальний 20Н

0,2…0,25

0,225

0,039

0,174

Пил

цементного

клінкера

0,1…0,16

0,315…0,5

0,13

0,408

0,022

0,095

0,172

0,208

Вугільна зола

0,063…0,125

0,094

0,016

0,165

8.4 Обладнання, прилади і інструменти

8.4.1 Зразки різних абразивів (пісок, корунд, карбід кремнію).

8.4.2 Мікроскоп.

8.4.3 Фотографії проекцій абразивних частинок.

8.4.4 Лінійка, розмірні шаблони кіл, палетка, курвіметр.

8.5 Порядок виконання роботи

8.5.1 Отримати у викладача зразки абразивів та їх фотографії або зарисовки, зроблені у точному масштабі.

8.5.2 Розглянути абразивні зерна за допомогою мікроскопа. Зарисувати найбільш характерні зерна.

8.5.3 На проекції абразивного зерна визначити кількість виступів n.

8.5.4 За допомогою палетки визначити площу проекції абразивного зерна А.

8.5.5 Використовуючи розмірні шаблони кіл знайти:

радіуси заокруглення виступів ρ;
діаметр найменшого кола D, описаного навколо контуру зерна;
радіус найбільшого кола R вписаного у контур зерна.

8.5.6 За допомогою курвиметра визначити периметр проекції зерна l.

8.5.7 За формулами (8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5, 8.6) обчислити основні характеристики форми абразивного зерна. Результати оформити у вигляді таблиці.

8.5.8 Розрахувати і зарисувати у масштабі модель абразивного зерна еквівалентного досліджуваним.

8.5.9 Зробити висновок про особливості геометричної форми абразивних зерен і їх вплив на процеси абразивного зношування.

8.6 Контрольні питання

Що таке абразив? Його роль при роботі пар тертя.
1. Як геометрична форма абразивних зерен впливає на процеси зношування?
  1. Перечисліть основні характеристики геометричної форми абразивних зерен.
  2. Окружність і сферичність контуру абразивного зерна. Формули для визначення цих параметрів.
  3. Безрозмірний критерій Ф і коефіцієнт форми зерна М. Їх геометричний і фізичний зміст. Формули для визначення.
  4. Як визначити еквівалентний радіус виступу абразивного зерна?

8.8 Рекомендовані джерела 13.

PAGE 53

1. х конце 1930х годов С завершением Гражданской войны и переходом к нэпу наметились новые тенденции в развит
2. тематики МАТЕМАТИКА Функции двух и трех переменных Методические указания и контрольные задани
3. Установление вида, модели и идентификации нарезного оружия по стреляной пуле и гильзе
4. эту роскошь может себе позволить только беспечная молодость
5. Лекции по криминалистике
6. К вопросу о подсознании Карл Густав Юнг Значение сновидений Чело
7. Исследование зависимостей между механическими характеристиками материалов
8. Характеристика и ассортимент колбасных изделий 2
9. Направления совершенствования маркетинговой деятельности предприятия Завод печатных плат
10. тема норм права регулирующая трудовые и иные непосредственно связанные с ними отношения

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе