Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшей задачей прецизионного машиностроения, в частности подшипникостроения, на современном этапе является разработка более эффективных технологических процессов изготовления деталей, обеспечивающих не только достижение высокой точности при минимуме затрат, но и сохранение первоначальных показателей точности в течение всего срока службы изделия.
Одним из основных факторов, приводящих к снижению первоначальной точности деталей, является релаксация остаточных напряжений. Увеличение отклонений формы деталей, вызываемое релаксацией напряжений, неизбежно приводит к снижению надежности и уменьшению срока службы машин, снижению их эксплуатационных свойств. В связи с этим осуществляется и развернутое изучение основных закономерностей процесса формирования остаточных напряжений и влияние на него параметров обработки.
В последние годы стали весьма актуальными вопросы изучения остаточных напряжений. В ряде отраслей машиностроения находят все более широкое применение конструкции, состоящие из маложестких деталей. Такие детали должны обладать достаточно высокой точностью формы, обеспечивающей возможность их сборки без создания дополнительных напряжений.
Особенно остро задача стабилизации геометрических параметров стоит перед производством прецизионных подшипников качения классов точности б и выше, которые широко используются в различных машинах и агрегатах. Даже незначительное изменение размеров в течение определенного интервала времени приводит к резкой потере точности этих подшипников. Как показывают исследования А.В.Подзей, С.Г.Редько, А.В.Королева, существующая технология и известные способы стабилизации геометрических показателей, такие как термическая обработка, низкотемпературный отпуск, искусственное старение, малоэффективны, так как их использование на практике приводит к большим энергозатратам, а степень уточнения геометрических размеров и формы незначительна. Поэтому работы по совершенствованию технологии стабилизации геометрических показателей прецизионных подшипников весьма актуальны.
Цель работы: совершенствование технологии стабилизации остаточных напряжений в прецизионных деталях типа колец подшипников на основе применения энергии ультразвуковых колебаний без непосредственного контакта источника колебаний и обрабатываемой детали.
В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие
задачи исследования:
С.-ПетрпЯ-—
1 .Исследовать механизм изменений размерной точности прецизионных деталей типа колец подшипников качения при ультразвуковой стабилизации внутренних напряжений. Создать математическую модель процесса релаксации и стабилизации геометрических параметров колец.
2.Выполнить анализ влияния основных технологических факторов ультразвуковой обработки на параметры геометрической точности деталей.
3.Разработать технологию ультразвуковой стабилизации размерной точности колец подшипников, обеспечивающую более стабильные геометрические параметры детали.
4.Провести экспериментальные исследования технологических возможностей метода ультразвуковой стабилизации размерной точности колец подшипников.
5. Разработать технологию изготовления колец подшипников с использованием оборудования, предназначенного для стабилизации размерной точности прецизионных деталей типа колец подшипников.
Методика исследований. Теоретические исследования выполнены на базе научных основ технологии машиностроения, теории упругопластической деформации металлов, физики твердого тела, аппарата математической статистики.'
Экспериментальные исследования базируются на теории планирования экспериментов, корреляционном анализе при использовании ЭВМ. При выполнении работы применялись современные методы исследования, такие как измерение остаточных напряжений колец подшипников методом наклонных съёмок (sin 2\|/-методом) на рентгеновском микроанализаторе МАР-3 без разрушения образцов и метод Давиденкова, позволяющий определять величину и знак внутренних напряжений на различной глубине от поверхности образца.
Экспериментальные исследования проводились с использованием способа снятия внутренних напряжений, основанного на насыщении объекта исследования дополнительной энергией, достаточной для релаксации остаточных напряжений.
Научная новизна:
1.Исследован механизм изменения размерной точности прецизионных деталей типа колец подшипников, возникающих из-за асимметрии эпюр остаточных напряжений относительно главных осей поперечных и продольных сечений колец, происходящих в процессе релаксации.
2.Создана математическая модель процесса ультразвуковой стабилизации внутренних напряжений, отражающая влияние основных технологических факторов (вязкость рабочей жидкости, расстояние до источника ультразвуковых колебаний, температура рабочей жидкости и время
обработки), что позволяет использовать ее для определения рациональных условий обработки.
3.Разработана технология изготовления колец подшипников, обеспечивающая более стабильные геометрические параметры детали с использованием ультразвуковой стабилизации размерной точности.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработан способ ультразвуковой стабилизации внутренних напряжений, который позволяет повысить качество деталей. Для реализации способа изготовлен автомат снятия напряжений ультразвуком АСНУ-1, предназначенный для обработки колец подшипников воздействием ультразвуковых колебаний без непосредственного контакта с деталью.
Способ ультразвуковой стабилизации внедрен на Научно-производственном предприятии нестандартных изделий в машиностроении и ОАО «Саратовский подшипниковый завод» для релаксации внутренних напряжений в кольцах подшипникового узла ременного натяжного устройства автомобиля (натяжных роликов) следующих типов:2108-1006120-01, 2112-1006120-01.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научно - технических конференциях: «Динамика технологических систем» (Саратов, 2004), «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания» (Саратов, 2006).
Публикации. Основное содержание работы изложено в б публикациях, в том числе 2 в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 99 источников, приложения и включает 174 страницы, содержит 47 рисунков и 27 таблиц.
