Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы и основные задачи исследования 10
1.1. Конструкции и анализ типичных отказов уплотиительных соединений гидросистем 10
1.2. Механизм герметизации и анализ факторов, определяющих герметичность эластомерных уплотиительных соединений 16
1.2.1. Влияние типа соединения «уплотнитель - контртело» 17
1.2.2. Влияние материала уплотнителя 19
і .2.3. Влияние рельефа уплотняемой поверхности 21
1.2.4. Влияние точности сопрягаемых размеров уплотнителя и контртел 25
1.2.5. Влияние избыточного давления 28
1.2.6. Влияние уплотняемой среды 30
1.2.7. Влияние температуры эксплуатации уплотнительного соединения 32
1.3. Принципы проектного расчета и методы прогнозирования ресурса уплотиительных соединений на основе колец круглого сечения 33
1.3.1. Требования стандартов к системе «уплотнитель - контртело» и гарантийные обязательства 33
1.3.2. Критерии исчерпания ресурса уплотиительных соединений 35
1.3.3. Методы прогнозирования 38
1.3.4. Математические модели утечек уплотняемой среды 42
1.3.5. Приборы и методы испытания уплотиительных соединений 45
1.4. Основные особенности и методы, описания механического поведения эластомерных уплотиительных материалов 47
1.5. Цели и задачи исследования 52
2. Разработка математической модели герметизации активными уплотнениями соединений с микрорельефом на контактной поверхности 54
2.1. Нелинейная математическая модель контактного взаимодействия эластомерного уплотнителя и контртела с микрорельефом 54
2.1.1. Выбор и обоснование реологической модели эластомерной среды.. 54
2.1.2. Определение системы КЭ - уравнений, описывающих процесс иа-гружения уплотнителя в составе соединения 60
2.1.3. Математическая модель топографии контактной поверхности 64
2.1.4. Описание алгоритма и программы конечно-элементного расчета взаимодействия уплотнителя и контртела с микрорельефом 68
2.1.5. Тестирование модели и программы конечно-элементного расчета.. 70
2.2. Описание и анализ результатов численного исследования взаимодействия эластомерного кольца круглого сечения и контртела с микрорельефом в неподвижных уплотнительных соединениях 76
2.2.1. Влияние температуры эксплуатации и точности сопрягаемых размеров уплотнителя и контртела на ресурс соединения по критерию предельных контактных напряжений 76
2.2.2. Влияние шероховатости поверхности контртела на работоспособность и ресурс соединения по критерию полноты перекрытия микрорельефа 78
2.2.3. Влияние типа напряженно-деформированного состояния уплотнителя на ресурс соединения по критериям предельных контактных напряжений и полноты перекрытия микрорельефа 82
2.3. Математическая модель утечек рабочей жидкости в неподвижных уплотнительных соединениях 88
3. Методики экспериментальных исследований 94
3.1. Методики микрометражных исследований элементов уплотнительных соединений ГУР тракторов МТЗ 80/82 94
3.1.1. Методика исследования отклонений и установления статистических законов распределения сопрягаемых размеров 94
3.1.2. Методика исследования равновесного модуля упругости при растяжении колец 99
3.1.3. Методика исследования шероховатости контакти ых поверхностей 101
3.2. Универсальная экспериментальная установка для исследования реологических характер ист и к структурированных эластомеров 102
3.3. Описание методик исследования изменения физико-механических характеристик вулканизатов шифра 7-В14-1 при длительном статическом нагружении в среде гидравлической жидкости И-20А 109
3.3.1 Методика исследования компрессионных характеристик в услови ях длительного статического нагружения 109
3.3.2 Методика исследования релаксационных характеристик 111
3.3.3. Методика исследования равновесного модуля упругости 116
3.4. Методика исследования ресурса радиальных уплотнительных соединений с различной конфигурацией контртел 118
3.5. Методика прогнозирования межремонтного ресурса неподвижных уплотнительных соединений 122
3.6. Методика расчета потока утечек 124
4. Результаты экспериментальных и теоретических исследований 127
4.1. Результаты микрометражных исследований элементов уплотни тельных соединений и анализ причин их отказов 127
4.1.1. Результаты исследования отклонений и установления статистических законов распределения сопрягаемых размеров 127
4.1.2. Результаты исследования равновесного модуля упругости при растяжении колец 136
4.1.3. Результаты исследования шероховатости контактных поверхно стей 137
4.2. Компрессионные характеристики вулканизата шифра 7-В-14-1 }38
4.3. Релаксационные характеристики вулканизата шифра 7-В-14-1 141
4.4. Характеристики изменения равновесного модуля упругости вулканизата шифра 7-В-14-1 143
4.5. Результаты стендовых испытаний и прогнозирования ресурса неподвижных уплотнительных соединений 145
1. Оценка результатов стендовых испытаний 145
2. Результаты оценки ресурса уплотнительных соединений ГУР
тракторов МТЗ 80/82 149
Результаты расчета потока утечек в неподвижных уплотнительных соединениях 152
Разработка рекомендаций по повышению ресурса неподвижных уплотнительных соединений гур тракторов МТЗ 80/82 157
Рекомендации по повышению ресурса торцевых соединений 157
Рекомендации по повышению ресурса радиальных соединений 159
Расчет экономической эффективности предлагаемых мероприятий 161
Общие выводы 166
Список использованных источников
- Конструкции и анализ типичных отказов уплотиительных соединений гидросистем
- Нелинейная математическая модель контактного взаимодействия эластомерного уплотнителя и контртела с микрорельефом
- Методики микрометражных исследований элементов уплотнительных соединений ГУР тракторов МТЗ 80/82
- Результаты микрометражных исследований элементов уплотни тельных соединений и анализ причин их отказов
Введение к работе
Гидросистемы автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных машин являются наиболее ответственными элементами их конструкций. Анализ литературных источников показывает, что в настоящее время надежность гидросистем находится на недостаточном уровне. Основная причина отказа большинства гидросистем - нарушение герметичности. При ее нарушении потери рабочей жидкости достигают 30 %. Это приводит к понижению объемного КПД привода, ухудшению условий смазки трущихся поверхностей, увеличению интенсивности износа деталей и загрязнению окружающей среды нефтепродуктами [1,2].
В значительной мере потеря герметичности обусловлена низкой надежностью контактных уплотнительных соединений, причинами отказов которых могут быть технологические (низкое качество эластомерной композиции, недостаточная или неоднородная степень вулканизации, несоответствие размеров детали), конструктивные (неправильный выбор материала детали, неверное назначение предварительных деформаций (напряжений) на деталь и размеров других деталей соединения, сопряженных с уплотнителем) и эксплуатационные (несоблюдением сроков и регламента операций технического обслуживания, попаданием топлива на элементы из небензостойких резин, вызывающим их повышенное набухание, повреждениями деталей в процессе эксплуатации и при проведении ремонтных операций и др.) факторы.
Значительное большинство отказов обусловлено конструктивными причинами и связано с ошибками, допущенными па стадии проектирования уплотнительных соединений. Во многом такая ситуация объясняется отсутствием надежной теоретически обоснованной методики прогнозирования работоспособности уплотнений на стадии их проектирования. Существенного сокращения стоимости и сроков создания более совершенных образцов уплотнительных соединений можно добиться путем замены части натурных экспериментов математическим моделированием, обеспечивающим адекват-
ное прогнозирование процессов, протекающих при эксплуатации изделий.
Научно-технический прогресс в области электронно-вычислительной техники и ряд работ в области моделирования функционирования уплотнительных узлов автотракторной техники указывают на эффективность приложения метолов математического моделирования (в частности, метода конечных элементов) к решению задач повышения их ресурса.
В связи с этим, исследования в области повышения долговечности объемных гидроприводов на основе указанных подходов являются актуальными.
Цель работы: на основе теоретических и экспериментальных исследований контактных взаимодействий в системе «уплотнитель - контртело» разработать методику прогнозирования ресурса и рекомендации по повышению долговечности объемных гидроприводов сельскохозяйственной техники.
Объект исследования: уплотнительные соединения основных узлов ГУР трактора МЇЗ 80/82.
Для реализации поставленной цели в работе решены следующие задачи:
Исследовано техническое состояние ГУР тракторов МТЗ 80/82 для определения характерных причин отказов уплотнительных соединений.
Разработана математическая модель герметизации активными уплотнениями соединений с микрорельефом на контактной поверхности контртел.
Исследованы физико-механические и реокинетические характеристики материала уплотнителей.
Проведен анализ применяемых в конструкторской и исследовательской практике критериев исчерпания ресурса уплотнительных соединений, определена допустимая область их применения и разработан более универсальный критерий исчерпания ресурса.
Разработана методика прогнозирования ресурса уплотнительных соединений на основе полученного критерия потери работоспособности.
Проведено теоретическое исследование влияния основных эксплуатационных факторов на ресурс уплотнительных соединений различного типа.
Проведены стендовые испытания и сравнение результатов физического
и математического моделирования эксплуатации уплотнительных соединений на основе эластомериых колец круглого сечения.
8. Разработаны рекомендации по повышению ресурса уплотнительных соединений, на их основе внесены дополнения в типовой технологический процесс ремонта гидроагрегатов, оценена их экономическая эффективность.
Методика исследований. В ходе выполнения работы были использованы методы и положения нелинейной механики сплошной среды, физического и математического моделирования (в частности, метод конечных элементов), системного исследования и математической статистики. Исследование вязкоупругих и компрессионных характеристик эластомеров проводилось как по известным, так и оригинальным методикам.
Научная новизна работы:
установлены ограничения в применении существующих и разработан принципиально новый критерий исчерпания ресурса неподвижных уплотнительных соединений;
на основе МКЭ разработана трехстадийная физически и геометрически нелинейная математическая модель герметизации активными уплотнениями соединений с микрорельефом на контактной поверхности контртел;
получены вязкоупругие и компрессионные характеристики вулканизата шифра 7-В-14-1, используемого для изготовления эластомериых уплотнительных элементов, и установлены закономерности их изменения с течением времени эксплуатации;
разработаны математическая модель и методика расчета утечек рабочей жидкости в неподвижных уплотнительных соединениях при исчерпании их ресурса, учитывающая параметры шероховатости поверхности контртел;
установлено количественное влияние эксплуатационно-конструктивных факторов на ресурс уплотнительных соединений.
Практическая ценность работы
рекомендации по повышению ресурса уплотнительных соединений,
программное обеспечение для прогнозирования ресурса неподвижных
уплотнительных соединений, учитывающее влияние комплекса эксплуатационно-конструктивных факторов;
- конструкция уплотнительного соединения на основе эластомерных колец круглого сечения с повышенным ресурсом.
Основные положения и результаты работы доложены на: Международной научно-технической конференции «Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем» (г. Саранск, 2004 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Сельскохозяйственная наука Республики Мордовия: достижения, направления развития» (г. Саранск, 2005 г.); XXXIV Огаревских чтениях Мордовского госуниверситета, (г. Саранск, 2005 г.); V республиканской научно-практической конференции (г. Саранск, 2006); XI научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарева (г. Саранск. 2006).
На защиту выносится:
трехстадийная физически и геометрически нелинейная математическая модель герметизации активными уплотнениями соединений с микрорельефом на контактной поверхности контртел;
результаты исследования влияния эксплуатационно-конструктивных факторов на надежность уплотнительных соединений;
критерий исчерпания ресурса неподвижных уплотнительных соединений;
методики прогнозирования ресурса и расчета потока утечек в неподвижных уплотнительных соединениях;
рекомендации по повышению ресурса уплотнительных соединений на основе эластомерных колец круглого сечения.
Конструкции и анализ типичных отказов уплотиительных соединений гидросистем
Уплотнительные узлы на основе резиновых колец круглого сечения являются одними из самых распространенных в гидросистемах различных машин и аппаратов [3-6]. Это связано с универсальностью колец круглого сечения как герметизирующего элемента, а также простотой конструкции, компактностью и дешевизной таких узлов.
Кольца круглого сечения применяются для герметизации во всех видах соединений: подвижных вращательного и возвратно-поступательного движения, неподвижных; радиального и торцового сжатия, уплотнений по конусной фаске и резьбовых соединений. Особенную ценность представляет их способность к герметизации при двухстороннем действии рабочего давления.
В неподвижных соединениях применение колец ограничено давлением рабочей среды до 20 МПа, а при использовании защитных колец - до 50 МПа. В подвижных соединениях давление рабочей среды ограничивается соответственно значениями 10 и 32 МПа [7, 8. Применение защитных колец также рекомендуется при радиальных зазорах свыше 0,02 мм и действии пульсирующего давления свыше 10 МПа. Нижний и верхний температурные пределы эксплуатации зависят от типа эластомера и составляют -60.. ,-г200С.
Неподвижные уплотнительные соединения гидросистем автотракторной техники делятся на два конструктивно различных типа - радиальные (рис. ]. і, а) и торцевые (рис. 1.1, б), различающиеся соответственно наличием или отсутствием гарантированного зазора, определяемого сочетанием допусков размеров сопрягаемых деталей.
В отличие от радиальных соединений, где уплотнитель устанавливается только в закрытую канавку, торцевые уплотнительные соединения в агрегатах гидросистем сельскохозяйственной техники в ряде случаев устанавливают также в полузакрытые посадочные места. Однако такие соединения II стандартом не регламентированы и потому их применение крайне нежелательно.
Торцевые соединения с закрытыми канавками (рис. 1.2, а) применяются в особо ответственных узлах, например с повышенным давлением, низким уровнем допускаемых утечек, высокой трудоемкостью замены и др. Такие узлы, как правило, имеют высокую чистоту обработки сопряженных поверхностей и более сложны в изготовлении.
Соединения с полузакрытыми (рис. 1.2, б) канавками, напротив, применяют в менее ответственных случаях, они гораздо технологичнее при производстве, но зачастую имеют низкое качество обработки рабочих поверхностей. Соединения с открытыми канавками в автотракторной технике широкого распространения не получили и применяются в основном для фланцевого соединения трубопроводов.
Широко распространенную группу составляют также уплотнения резь бовых соединений. К ним относятся уплотнения штуцеров, пробок, заглушек в большом количестве встречающихся в агрегатах различных гидросистем.
Обзор типичных конструкций гидросистем отечественной сельскохозяйственной техники показал, что кольца круглого сечения в количественном отношении существенно превосходят уплотнения других типов.
Так, например, в состав гидроусилителя руля (ГУР) трактора МТЗ 80/82 входят практически все наиболее распространенные типы уплотнений: неподвижные радиального и осевого сжатия, резьбовых соединений, подвижные возвратно-поступательного и вращательного движения, соединения с защитными элементами и прокладки сложной формы. Число уплотнительных элементов достигает 14 наименований общим количеством 26 шт (рис. 1.3). Из них 21 шт., т.е. около 80% от общего числа, являются резиновыми кольцами круглого сечения [9, 10].
Нелинейная математическая модель контактного взаимодействия эластомерного уплотнителя и контртела с микрорельефом
Соответствие размеров уплотнителя и элементов посадочного места является важным фактором, гарантирующим его надежную работу в течение срока эксплуатации. Недопустимое сочетание размеров кольца и канавки может быть обусловлено, по крайней мере, двумя причинами. Во-первых, некачественным изготовлением деталей, связанным с нарушением технологии или износом производственного оборудования (например, пресс-форм), во-вторых, ошибками, допущенными при конструировании и расчете узла.
Ошибки, носящие технологический характер, выявляются и устраняются на стадии технического контроля изменением планов контроля. Выявление и устранение конструкторских ошибок, требует значительных затрат времени и большого объема экспериментальных данных.
Типичной конструкторской ошибкой является занижение или завышение размеров канавки под уплотнитель.
Согласно работе [52] размеры посадочного места под тор в соединении должны соответствовать размерам деформированного тора, причем объем посадочного места должен быть больше объема тора. Величина свободного объема канавки с размещенным в ней уплотнителем должна быть достаточной, чтобы компенсировать изменение его объема за счет повышения температуры и набухания в рабочей жидкости, а также обеспечивать возможность монтажа без повреждения. Чрезмерная величина свободного объема приводит к перекатыванию и перекручиванию уплотнителя, излишнее же его уменьшение при большом набухании вызывает возникновение давления набухания. При наличии большого зазора между контртелами и малого модуля упругости это может привести к продавливанию уплотнителя в конструктивный зазор даже без наложения рабочего давления гидравлики.
Технологическая причина несоответствия размеров канавки и уплотнителя может быть вызвана наличием на последнем облоя. Удаление его шлифованием в процессе изготовления приводит, как правило, к повреждению рабочей поверхности колец, обуславливающему нарушение герметичности. Смещение плоскости разъема пресс-форм с оси симметрии существенно усложняет технологию изготовления колец, но при эксплуатации подвижных соединений не исключает возможности контакта дефектных поверхностей с сопрягаемыми [62]. Необходимая для надежной работы высокая точность уплотнителей обеспечивается только при безоблойном формовании [63-66]. Данный процесс является достаточно трудоемким, связан со значительным количеством ручных операций изготовления точных заготовок, одиночной раскладки их в гнезда пресс-формы и выгрузки готовых деталей.
Не менее важным фактором надежности уплотнительного соединения является абсолютный размер герметизирующего элемента. Так. в работах [52, 59] отмечено, что максимальные сроки службы резиновых уплотнений должны обеспечиваться при минимальных размерах уплотнителей. С другой стороны в работах [37, 48, 52] показано, что надежность соединения зависит от величины площади контакта уплотнителя с сопряженной поверхностью, обусловленной как конструкцией посадочного места уплотнителя, так и его геометрическими размерами. При этом для грубо обработанных канавок необходимо применять кольца с большим сечением. Показано [48], что для обеспечения герметичности необходима минимальная начальная ширина контакта уплотнителя с контртелом 1 о 1,5 мм. Такая ширина для кольца диаметром 3 мм достигается при деформации є = 20%.
Согласно данным работы [52] минимальная ширина ! 0 0,25d, необходимая для надежной герметизации, достигается при с = 7%.
В работе [60] отмечено, что надежность герметизирующих узлов существенно зависит от величины внутреннего диаметра кольца. Показано, что при его возрастании показатель герметичности существенно ухудшается. Это вызвано снижением точности изготовления пресс-форм и посадочного места для уплотнений, а также увеличением вероятности образования дефектной области с наименьшим модулем упругости и различного рода микронапряжениями, возникающими при изготовлении деталей. Снижение точности изготовления пресс-форм с увеличением размеров колец также влияет на разброс значений диаметра сечения по периметру кольца.
Кроме размеров внутреннего диаметра кольца надежность герметизирующих узлов зависит от размеров поперечного сечения кольца. В работе [61] отмечено, что кольца с меньшей площадью поперечного сечения чаще выходят из строя, что следует из принципа объемно-временной суперпозиции, согласно которому при увеличении размеров испытуемых образцов скорость релаксационных процессов уменьшается.
В результате анализа уплотнительных соединений, входящих в состав ГУР тракторов МТЗ 80/82, выяснено, что из 21 резинового кольца круглого сечения 16 шт. имеют номинальный диаметр поперечного сечения 3 мм. Вероятно, данный размер поперечного сечения кольца оптимально сочетает показатели компактности и долговечности уплотнительного соединения.
Методики микрометражных исследований элементов уплотнительных соединений ГУР тракторов МТЗ 80/82
Целью настоящего исследования являлось изучение отклонений и установление статистических законов распределения диаметров сечения новых уплотнительных колец и глубин канавок под них для определения количества соединений, отвечающих требованиям ГОСТ 9833-73, а также внешнего вида и диаметров сечения бывших в эксплуатации резиновых колец для определения их технического состояния.
В качестве объектов исследования были приняты уплотнительные со-единения крышек корпуса гидроцилиндра, маслопровода и клапанной крышки гидрораспределителя ГУР тракторов МТЗ 80/82. Общий вид соединений представлен на рис. 3.1.
Уплотнительными элементами в данных соединениях являются кольца типоразмеров (по ГОСТ 9833-73): 085-090-30-1-4 для уплотнения крышек корпуса гидроцилиндра, 011-016-30-1-4 для уплотнения маслопровода и 020-025-30-1-5 для уплотнения клапанной крышки гидрораспределителя [9].
Исследования проводились на базе Учебно-научно-производственного центра Института механики и энергетики ГОУВПО «МГУ им. Ы.П. Огаре ва». Обследованию подвергались указанные сборочные единицы, поступавшие на ремонт.
В ходе работы было обследовано 60 уплотнительных соединений кры шек корпуса гидроцилиндра, 150 соединений маслопроводов и 120 соедине ний клапанной крышки. Наряду с этим были измерены новые резиновые кольца, входящие в состав ремкомплектов, предназначенных для ремонта т указанных гидроусилителей, количество которых составило: кольца корпуса гидроцилиндра - 260 шт., кольца маслопровода -164, кольца клапанной крышки - 134 шт.
Перед измерениями металлические элементы разобранных узлов очищались, промывались бензином, затем водой, просушивались и обезжиривались. Измерения производились согласно представленным схемам (рис. 3.2).
Измерение диаметров поперечных сечений новых и изношенных колец проводилось в четырех точках двух перпендикулярно расположенных сечений в направлении рабочей деформации с помощью толщиномера ТН 1060Т ГОСТ 11358-74 с ценой деления 0,01 мм.
Микрометражные исследования глубины канавок производились с помощью микрометрического глубиномера ГМ-50 ГОСТ 7470-78. Измерение внутреннего диаметра корпуса гидроцилиндра производилось индикаторным нутромером 75-100 ГОСТ 9244-78. Измерение диаметра крышек корпуса гидроцилиндра осуществлялось микрометром МК 75-100 ГОСТ 6507-78. Цена деления всех указанных приборов составляла 0,01 мм. Настройку измерительных инструментов проводили с помощью набора концевых мер 1-го класса точности. Все приборы прошли аттестацию и имеют сертификаты.
Результаты измерений корпусов и крышек гидроцилиндра, клапанных крышек распределителей, новых и изношенных уплотнительных колец занесены в табл. Ш.1 -Ш.12, представленные в Приложении 1.
Статистическая обработка данных, полученных в ходе микрометраж-ных исследований, проводилась согласно общеизвестным методикам [159-162] и состояла из следующих этапов: 1) составление статистического ряда информации (определение математического ожидания тх, среднеквадратического отклонения ах, коэффициента вариации v и др.); 2) постановка гипотез о теоретическом законе распределения экспериментальных данных и проверка их по критерию Пирсона /2; 3) графическое построение экспериментального и теоретического распределения данных; 5) определение количества отдельных элементов и уплотнительных соединений в целом, отвечающих требованиям ГОСТ 9833-73. В состав ремкомплекта ГУР тракторов МТЗ 80/82 входит 5 внешне одинаковых уплотнительных колец (группа резины 4). Из них согласно [10] два кольца, имеющие типоразмер 085-090-30-1-4 по ГОСТ 9833-73, предназначены для уплотнения крышек корпуса гидрораспределителя, а три кольца - для уплотнения корпуса гидроцилиндра (материал - резина шифра 7-3825, без указания стандартного обозначения). Однако в более поздних источниках [9] все 5 колец имеют одинаковое обозначение 085-090-30-1-4. Выяснение реальной ситуации являлось весьма важной задачей, так как использование одного кольца вместо другого должно приводить к изменению ресурса соединений. Поэтому на первом этапе статистической обработки была построена общая гистограмма распределения размеров колец. Анализ полученной гистограммы позволил, исходя из изложенных выше соотношений, условно разделить полную выборку из 260 колец на две с объем 2/5 и 3/5 от общего количества. Далее каждая совокупность объектов обрабатывалась раздельно согласно принятой методике.
В ходе исследования новых и бывших в эксплуатации уплотнительных колец изучался их внешний вид на предмет обнаружения технологических дефектов, следов износа на рабочих поверхностях и возможных механических повреждений.
Результаты микрометражных исследований элементов уплотни тельных соединений и анализ причин их отказов
Микрометражные исследования элементов уплотнительных соединений ГУР тракторов МТЗ 80/82 выполнены в соответствии с поставленными целями и задачами по методике, изложенной в разделе 3.1.1 диссертации.
В соединениях маслопровода и клапанной крышки гидрораспределителя отсутствует гарантированный зазор между сопряженными поверхностями, поэтому условия работы уплотнительного элемента характеризуются двумя параметрами: диаметром поперечного сечения кольца и глубиной канавки под него. В связи с этим количество соединений, отвечающих требованиям стандарта, может быть определено путем перемножения вероятностных долей годных колец и канавок под них.
Согласно ГОСТ 9833-73 кольца маслопровода 011-016-30-1-4 и клапанной крышки гидрораспределителя 020-025-30-1-5 относятся к 1-ой группе по размерной точности и должны иметь диаметр поперечного сечения 3±0,1, следовательно, требованиям стандарта удовлетворяют все кольца, диаметры которых лежат в интервале 2,9...3,1 мм.
Согласно данному стандарту канавка под указанные выше кольца должна иметь размер глубины 2,2+0Л, то есть требованиям стандарта удовлетворяют все канавки, глубина которых лежит в интервале 2,2...2,3 мм.
На рис. 4.1 и 4.2 представлены дифференциальные функции распределения диаметров поперечных сечений уплотнительных колец и глубины канавок под них (интегральные функции распределения представлены в Приложении 2 на рис. П2.1, П2.2). По результатам анализа полученных данных выявлено, что требованиям стандарта соответствуют около 76% новых уплотнительных колец клапанной крышки и лишь 1% колец маслопровода. ной обработки микромет- Рис. 4.1. Дифференциальные функции распределения диаметров поперечных сечений новых колец ражных данных о размерах масл0провода 011-016-30-1-4 (а) и клапанной крыш колец корпуса гидроцилин- 020-025-30-1-5 (б) дра была получена гистограмма их распределения (см. рис. П2.3). Анализ гистограммы позволяет утверждать, что выборка представлена двумя различными наименованиями колец, имеющих различные параметры закона распределения.
По количественному соотношению можно предположить, что совокупность объектов, составляющих первый малый максимум, являются уплотни-тельными кольцами корпуса гидрораспределителя, а остальные - кольцами корпуса гидроцилиндра. В связи с тем, что при проведении ремонта практически невозможно однозначно отделить одни кольца от других, на первом этапе требовалось определить количество колец, соответствующих стандарту
Результаты обследо- W вания посадочных мест для 12 указанных колец показали, 0,1 что требованиям стандарта -08 удовлетворяют 16% кана- 06 вок клапанных крышек и 04 немногим более 15% канавок маслопровода.
Таким образом, 12% уплотнительных соединений клапанной крышки гидрораспределителя и существенно менее 1% соединений маслопровода следует считать соответствующими ГОСТ 9833-73. Поэтому статистиче ская обработка колец кор j пуса гидроцилиндра и гид 1,58 1,74 1,90 2,06 2,22 рораспределителя была проведена раздельно, а после этого учитывая количество колец каждого наименования, получен общий объем изделий, соответствующих стандарту. Полученные результаты представлены на рис. 4.3 а и П2.4.
Кольца уплотнений корпусов гидроцилиндра и гидрораспределителя, так же ОТНОСЯТСЯ К ПерВОЙ "1,60 1,75 1,90 2,05 2,20 2,35 2,50 h, мм б группе размерной точности Рис. 4.2. Дифференциальные функции распределения (об этом косвенно свиде- глубины канавок для колец маслопровода 011-016-30 1-4 (а) и клапанной крышки 020-025-30-1-5 (б)
Т тельствует расположение линии разъема пресс-форм под углом к горизонтальной плоскости), следовательно, также должны иметь размер в пределах 2,9...3,1 мм.
Среди колец корпуса гидроцилиндра требованиям стандарта соответст вует 95,2%, а среди колец корпуса гидрораспределителя - 3,5%. Таким обра зом, среди колец, предназначенных для уплотнения обоих соединений, тре бованиям ГОСТ 9833-73 соответствует 58,5%.
4 Уплотнительное соединение корпуса гидроцилиндра является соедине нием с гарантированным зазором, величина которого определяется посадкой сопряженных деталей. В связи с этим глубина канавки под уплотнитель не 130 может однозначно характеризовать условия работы уплотнительного элемента. Поэтому долю соединений, отвечающих требованиям стандарта, находили по сумме глубины канавки и величины зазора в каждом узле. Результаты статистической обработки указанной величины представлены на рис. 4.3. W 0,08 0,06 0,04 0, 2,82 2,86 2,90 2,94 2,98 3,02 3,06 3,10 d, мм Согласно ГОСТ 9833-73 посадочное место для кольца с диаметром поперечного сечения 3±0,1 должно обеспечивать его размер в сжатом состоянии в пределах 2,350...2,437 мм. Следовательно, соответствующими стандарту следует признать 7,1% обследованных металлических элементов корпуса гидроцилиндра.
