Розробка нормативної бази для оцінки міцності з'єднань з натягом

Аналіз порядку виконання і підготовки до роботи засобів неруйнівного контролю акустико-емісійним методом, перевірка працездатності їх параметрів. Обґрунтування вимог до вимірювань сигналів акустичної емісії для оперативного контролю з'єднань з натягом.

Рубрика Производство и технологии
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 04.03.2014
Размер файла 46,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський державний університет технологій та дизайну

УДК 658. 562

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Розробка нормативної бази для оцінки міцності з'єднань з натягом

Спеціальність 05.01.02 - Стандартизація та сертифікація

Хайдар Мусбах Салман Штай Тамімі

Київ 2001

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Якість продукції машинобудівних і приладобудівних підприємств у значній мірі визначається технічним рівнем та станом складального виробництва і, зокрема, наявністю ефективних методів контролю з'єднань.

Однією із задач сучасного складального виробництва є удосконалення технології складання з'єднань із натягом, що завдяки своїй простоті, технологічності виготовлення та економічності широко застосуються в різноманітних машинах і механізмах. Також відомо, що міцність з'єднань із натягом, які складено термічними методами (із нагріванням або охолодженням), значно вища міцності складних з'єднань, отриманих механічним запресовуванням. Очевидно, що широке впровадження цієї прогресивної технології, особливо при виготовленні відповідальних виробів (колісних пар залізничного рухомого складу, вузлів редукторів, що несуть значне навантаження, та ін.), може бути здійснено тільки при ретельній проробці послідовності виконання операцій технологічних процесів складання, а також при наявності ефективних методів контролю, до яких, зокрема, можна віднести методи та засоби неруйнівного контролю (ЗНК). Серед ЗНК особливе місце займає акустико-емісійний неруйнівний контроль (АЕНК), що полягає в реєстрації та аналізі сигналів акустичної емісії, що виникають у процесі формування з'єднань.

Ефективність впровадження неруйнівного контролю акустико-емісійним методом у значній мірі залежить від достовірності інформації, що надходить, та її відтворення. Це потребує як якісного метрологічного забезпечення, так і керівних документів (КД), методичних вказівок та інших нормативно-технічних документів (НТД) з неруйнівного контролю акустико-емісійним методом. На жаль, у наш час практично відсутні КД, інструкції, методики, положення, вказівки, правила, регламенти та інша необхідна документація для застосування АЕНК при оцінці міцності з'єднань із натягом, що складається термічними методами.

Очевидно, що створення НТД можливе тільки після проведення комплексних теоретичних, експериментальних і промислових досліджень та одержання даних, що дозволяють встановити взаємозв'язок параметрів акустичної емісії з характеристиками міцності з'єднань із натягом в залежності від величини натягу, геометричних розмірів, шорсткості поверхонь, що сполучаються і т.і. Слід відзначити, що, незважаючи на наукову і практичну актуальність наведених вище задач, у науково-технічній літературі, як показав аналіз, здебільшого зустрічаються приватні рішення, що найчастіше носять суперечливий характер. Це не дозволяє на сучасному рівні вирішувати питання, пов'язані з прийняттям проектних рішень при створенні технології складання. Також очевидно, що для забезпечення стабільності і конкурентноздатності необхідно уніфікувати основні властивості і показники технологічного процесу складання з'єднань термічними методами, що дозволить здійснити розробку алгоритму проектування типового технологічного процесу складання та контролю з'єднань типу вал-втулка. Все вище перераховане дає підставу стверджувати, що проведення наукових досліджень у цій галузі не тільки доцільне, але і своєчасне.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка на основі результатів теоретичних та експериментальних досліджень нормативно-технічних документів неруйнівного контролю акустико-емісійним методом міцності з'єднань із натягом при складанні з охолодженням.

Для досягнення поставленої мети передбачено вирішити такі задачі:

- обгрунтувати вибір інформативних параметрів АЕ і встановити їхній зв'язок із характеристиками міцності з'єднань із натягом;

- розробити нормативно-технічну документацію для проектування та експлуатації базових технологічних процесів складання та обгрунтувати вимоги до точності вимірювань сигналів акустичної емісії для опреративного контролю з'єднань з натягом;

- дослідити на основі експериментального матеріалу та обгрунтувати принцип вибору інтервалу часу спостереження, потрібного для накопичення обсягу інформації, необхідного для оцінки міцності з'єднань із натягом безпосередньо при формуванні зони контакту;

- встановити порядок виконання і підготовки до роботи засобів неруйнівного контролю акустико-емісійним методом, а також перевірки працездатності і калібрування їх основних параметрів. Обгрунтувати вимоги до основних технічних характеристик устаткування для АЕНК з'єднань із натягом при термічному складанні у виробничих умовах.

Зв'язок роботи з науковими планами. Дисертаційна робота відповідає науковому напрямку досліджень Київського державного університету технологій та дизайну по проблемі "Технічні та організаційно-методичні основи підвищення якості промислової продукції на базі сучасних методів метрології, стандартизації і сертифікації".

Методи досліджень. Теоретичні та експериментальні методи технології машинобудування, методи математичного моделювання, системно-структурного аналізу, математичної логіки, теорії планування експерименту, методи математичного програмування і моделювання з використанням ЕОМ. Дослідження, що пов'язані з оцінкою якості з'єднань із натягом акустико-емісійним методом, виконані на фізично реалізованих діючих макетах, що укомплектовані засобами технологічного оснащення і необхідним програмним та інформаційним забезпеченням відповідно до концепції їхньої реалізації.

Наукова новизна. У результаті теоретичних і експериментальних досліджень: акустико емісійний контроль міцність

- отримано залежності, що дозволяють робити розрахунок, прогнозування та оцінку міцності з'єднань із натягом при термічних методах складання по інформативних параметрах сигналів акустичної емісії, що виникають при формуванні зони контакту ;

- розроблено необхідне методичне забезпечення і створена нормативно-технічна документація неруйнівного контролю міцності з'єднань акутико-емісійним методом, що дозволяє враховувати технологічні і геометричні параметри деталей, які сполучаються.

Достовірність основних наукових положень та отриманих результатів забезпечується фізичною обгрунтованістю і адекватністю побудованих моделей процесу АЕ, експериментальною перевіркою основоположних пропозицій, коректністю постановки задачі, узгодженістю отриманих результатів із даними контролю реальних деталей.

Практична цінність. Отримані в результаті теоретичних та експериментальних досліджень дані дають можливість по параметрах АЕНК оцінити вплив технологічних і конструктивних параметрів на статичну міцність з'єднань і на їхній основі розробити комплект нормативно-технічних документів і інструкцій, що дозволять організувати випуск виробів з потрібною якістю.

Розроблена нормативно-технічна документація по використанню неруйнівного контрою акустико-емісійним методом дозволяє забезпечити якісний оперативний контроль міцності з'єднань із натягом.

Відповідні алгоритмічне і програмно-математичне забезпечення доведені до рівня можливості їхнього використання в інженерній практиці, що дозволяє у виробничих умовах оперативно вирішувати задачі, пов'язані з впровадженням у виробництво прогресивних методів складання з використанням термовпливу.

Автором самостійно:

- теоретично обгрунтована і практично підтверджена можливість ефективного використання параметрів акустичної емісії для контролю якості з'єднань із натягом при складанні з охолодженням;

- на основі результатів експериментальних досліджень з'єднань із натягом, що мають різні технологічні і конструктивні параметри, отримана залежність між величиною сумарної акустичної емісії та максимальним осьовим зусиллям при розпресовуванні;

- розроблено базові технологічні процеси та інструкції з використання АЕНК під час складання з'єднань із натягом.

Реалізація результатів роботи. Результати досліджень були апробовані на машинобудівних підприємствах під час випуску відповідальних виробів, до складу яких входили з'єднання з натягом, таких як несучі вузли редукторів та нові види двигунів спеціального і народно-господарського призначення.

Результати досліджень використовуються в навчальному процесі при читанні лекцій з курсів "Методи неруйнівного контролю", "Нормоконтроль і метрологічна експертиза технічної документації", а також при проведенні лабораторних та практичних занять.

Апробація роботи. Основні результати роботи доповідалися та обговорювалися на ряді науково-методичних конференцій і семінарів, зокрема на 20ій міжнародній конференції “Композиційні матеріали в промисловості” (Славполіком - 2000), на 15ій міжнародній науково-технічній конференції “Прогресивні технології в машинобудуванні” (Технологія - 2000), міжнародному науково-технічному семінарі "Сучасні методи складання в машино та приладобудуванні".

Робота також доповідалася на науково-методичних семінарах кафедри метрології, стандартизації та сертифікації і на наукових конференціях професорсько-викладацького складу Київського державного університету технологій та дизайну.

Публікації. За темою дисертації опубліковано 12 наукових робіт.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, загальних висновків, списку використаної літератури та додатків. Робота викладена на 126 стор. машинописного тексту, містить 24 рисунки, 4 таблиці. Список літератури включає 125 найменувань.

Зміст роботи

У вступі дане стисле обгрунтування актуальності дисертаційної роботи, сформульовані мета і задачі дослідження, наукова новизна роботи, коротко викладені основні результати роботи, їхня практична значимість, а також апробація, структура і публікації.

У першому розділі проведено аналіз і дана критична оцінка сучасної технічної літератури, присвяченої контролю міцності з'єднань із натягом, складання яких здійснюється з використанням термічних методів. Складність вирішення проблеми контролю при термічному складанні полягає в тому, що при механічному запресовуванні є можливість оцінити характеристики міцності з'єднань із натягом по зусиллю запресовування, а при складанні з нагріванням або охолодженням, коли складання здійснюється з тимчасовим тепловим зазором, така можливість відсутня. Тому на даний час, при складанні виробів термічними методами, задану якість з'єднань, забезпечують ретельним контролем розмірів деталей, що сполучаються. Однак такий контроль не дозволяє з повною впевненістю стверджувати, що розрахункова міцність буде збігатися з фактичною.

Останнім часом при виготовленні відповідальних виробів машин для оцінки цілого ряду їхніх функціональних параметрів усе ширше використовується АЕНК. У роботі, на основі аналізу параметрів акустичної емісії, обгрунтоване використання деяких інформативних параметрів для контролю якості з'єднань із натягом. Так, сигнали АЕ, що виникають при формуванні зони контакту під час складання деталей, можна пов'язати з міцністю зібраних еталонних з'єднань, що фіксується при їхньому розпресовуванні. Наявність таких даних при складанні стандартних з'єднань дозволить судити про їхню міцність не тільки по якісних характеристиках, але і мати документ про її дійсні кількісні значення, що, у свою чергу, дозволяє організувати серійний випуск продукції з заданими якісними характеристиками.

Таким чином, переваги (у порівнянні з механічним запресовуванням) термічних методів складання у поєднанні з ефективним контролем якості дозволять значно підвищити надійність з'єднань із натягом та розширити номенклатуру виробів. Проте, щоб створити нормативну базу для оцінки міцності з'єднань по параметрах АЕ, потрібне проведення спеціальних теоретичних і експериментальних досліджень, а також встановлення вимог до створення апаратури для неруйнівного контролю акустико-емісійним методом.

Очевидно, що створення НТД з використання АЕ для оперативного контролю міцності з'єднань із натягом, що складаються термічними методами на виробництві, є актуальною науковою і практичною задачею сучасного складального виробництва.

На підставі аналізу перерахованих вище проблем були сформульовані мета і задачі досліджень.

У другому розділі приведені результати досліджень, що пов'язані з використанням математичних методів визначення оптимального рівня якості технологічних процесів складання. Ці методи відповідають сучасним вимогам і дозволяють відповідно до призначення та технічних умов проранжирувати за ступенем важливості всі показники якості. Автором запропонована методика, що дозволяє визначати оптимальний рівень якості з'єднань із натягом, що на подальших етапах прийняття рішень може піддаватися всебічному техніко-економічному аналізу.

У роботі приведені результати аналітичного розрахунку з'єднань із натягом з урахуванням інформативності параметрів акустичної емісії. Аналіз процесів у зоні контакту циліндричних деталей при їхньому складанні з натягом термічними методами дозволив запропонувати методику розрахунку, що пов'язує контактні, механічні, теплофізичні та акустичні параметри. Це, у свою чергу, дозволило встановити залежність між розрахунковими значеннями сумарної акустичної емісії та максимально припустимим для з'єднання осьовим зусиллям і використовувати параметри акустичної емісії для контролю якості з'єднань.

Відмінною рисою зони контакту деталей з'єднань, що складаються із натягом термічними методами, є те, що в початковий момент складання в зоні контакту є певний газовий прошарок а, розмір якого змінюється в залежності від шорсткості поверхонь, що сполучаються, різниці температур вала (Т1) і втулки (Т2) та розміру тимчасового термічного зазору ST. Внаслідок обмеженості простору між контактними поверхнями деталей, що сполучаються, у газовому прошарку практично відсутня конвекція газів, тому тепловіддача між деталями, що сполучаються, обумовлюється теплопровідністю газового прошарку і його товщиною.

При нагріванні охоплюваної деталі технологічний зазор зменшується і відбувається контактування поверхонь, що сполучаються. Процес скріплення закінчується тоді, коли складальний зазор буде дорівнювати нулю, а між посадочними поверхнями деталей контактний тиск ще відсутній. При зростанні радіального тиску ррад, що залежить від розміру натягу N, відбувається подальший процес зближення поверхонь, що контактують. Цей процес характеризується більш інтенсивним контактним теплообміном та вирівнюванням температур у зоні контакту.

Подальший перерозподіл теплоти між деталями з'єднання при теплообміні із навколишнім середовищем збільшує щільність контакту і формує зону сполучення.

При кожному контактуванні мікронерівностей поверхонь, що сполучаються, генерується імпульс АЕ. Сукупність цих імпульсів реєструється на поверхні як сумарна акустична емісія (УNАЕ). Цей процес збільшення плям контакту і, природно, збільшення сумарної АЕ відбувається до того моменту, поки вирівнюються температури контактних поверхонь охоплюючої та охоплюваної деталей і перестане збільшуватися радіальний тиск. Сумарна АЕ взаємозв'язана з фактичною площею контакту, що утворилася в результаті дії радіального тиску, і може бути використана в якості параметра для оцінки міцності з'єднання, що формується.

Таким чином, якщо припустити, що сумарне переміщення плями контакту двох мікронерівностей, що сполучаються, виражене числом більшим нуля, спричиняє пружний імпульс, то аналіз умови виникнення АЕ буде зводитися до розрахунку сумарної кількості переміщення плями контакту Ur. У свою чергу, знаючи кількість плям контакту nr і їхнє сумарне переміщення, що викликає імпульси акустичної емісії, можна визначити сумарну акустичну емісію. На розмір сумарної кількості переміщень плями контакту істотно впливає час контакту та амплітуда коливання температури при контактному теплообміні охоплюючої та охоплюваної деталей.

Величина УNАЕ для з'єднань із натягом визначається таким виразом:

УNАЕ=Ur ?nr (1)

Сумарна АЕ, що залежить від параметрів контактного тиску, контактування мікронерівностей та контактного теплообміну, дозволяє пов'язати ці параметри з характеристиками міцності з'єднань. Знаючи величину натягу N і температури Т1 і Т2 деталей, що сполучаються, розрахувавши параметри номінальної Sн, контурної Sc і фактичної Sr площ контакту, встановивши їхній зв'язок із процесами контактування поверхонь і враховуючи теплофізичні явища між деталями з різною температурою, розміри радіального тиску ррад, сили тертя F, питомого контурного тиску рс, площі безпосереднього контакту мікровиступів Sк, контактного тиску Р, часу вирівнювання температур у зоні контакту ф, амплітуди коливань температури Аn, можна визначити параметри акустичної емісії (nr, Ur, УNАЕ) при формуванні з'єднань, і по ним робити висновки про експлуатаційну надійність з'єднань із натягом, які складаються з охолодженням.

Вище перераховані параметри були розраховані для дослідних з'єднань діаметром посадки 50 мм, виготовлених із сталі 45 (зовнішній діаметр охоплюючої деталі-втулки 100 мм, довжина сполучення - 60 мм) із середніми натягами 30, 50, 70 мкм. Шорсткість поверхонь, що сполучаються, була прийнята: для охоплюваної деталі-валика Ra =2,5 мкм (токарна обробка), для охоплюючої деталі- втулки Ra =1,25 мкм (шліфування, полірування). Вал охолоджувався в середовищі рідкого азоту до температури -1960 С. Для виготовлення вала і втулки можуть бути використані різні способи одержання заготовки - литво, прокат, штампування, поковка і т.п.

Проведені аналітичні дослідження дозволили в остаточному підсумку одержати формулу для розрахунку максимально припустимого навантаження Рmax на сформоване з'єднання:

Рmax = , (2)

де м - коефіцієнт Пуассона; Е - модуль пружності; уs - границя текучості; a - газовий прошарок; b - коефіцієнт опорної кривої; С - коефіцієнт форми виступів; RН - радіус посадки; R1 - внутрішній радіус пустотілого вала; R0 і R01 - радіуси вала і втулки в момент складання; n', mа', д1, C2 - розрахункові коефіцієнти.

Величина суммарної акустичної емісії УNАЕ, що входить у формулу (2), дозволяє найбільш повно враховувати всі процеси, що відбуваються в зоні контакту при формуванні з'єднань із натягом при складанні з охолодженням.

У результаті проведених аналітичних досліджень отримані дані, що дозволили встановити закономірності між процесами, які протікають при формуванні зони контакту, і значеннями сумарної АЕ в залежності від величини натягу, числа плям контакту, коливань температур між деталями, що сполучаються, і т. п.

Розроблена в дисертаційній роботі нормативно- технічна документація поширюється на з'єднання з натягом, складання яких здійснюється з тимчасовим технологічним зазором. Неруйнівний контроль акустико-емісійним методом є поточним і фіксує сигнали акустичної емісії в зоні контакту безпосередньо в процесі складання.

Показано, що апаратурні засоби АЕ можна віднести до інформаційно-вимірювальних систем, а метрологічні характеристики кожного приладу АЕ повинні бути визначені в процесі їхньої атестації відповідно до вимог і операцій, регламентованих керівними документами.

Оцінка характеристик міцності зібраних виробів та ухвалення рішення щодо їхньої придатності здійснюються шляхом порівняння параметрів акустичної емісії з контрольними (нормативними), отриманими під час випробувань еталонних зразків.

Для оцінки якості складання з'єднань з охолодженням розроблено і запропоновано графоаналітичний метод, що дає можливість розрахувати технологічні складальні параметри і параметри акустичної емісії для конкретних умов складання.

Теоретичні дослідження, що були проведені, дозволили розробити принципи та вибрати апаратуру для контролю міцності з'єднань по параметрах АЕ, що була успішно апробована при оцінці якості несучих вузлів редукторів типу МЦ2С-100Н.

У розділі розглянуто та запропоновано математичні методи визначення оптимального рівня якості з'єднань із натягом на стадії науково-дослідних і дослідно-конструкторських розробок.

У третьому розділі виконано комплекс експериментальних досліджень, метою яких було підтвердити теоретичні положення та одержати чисельний взаємозв'язок між інформативними параметрами акустичної емісії та міцністю з'єднань.

Встановлено, що тривалість випромінювання акустичної емісії при формуванні зони контакту з'єднання з натягом при складанні з охолодженням, збігається за часом із тривалістю процесу вирівнювання температур у зоні контакту деталей, що сполучаються.

Реєстрація і запис сигналів акустичної емісії здійснювалися за допомогою спеціальної апаратури та пристроїв безпосередньо в процесі формування з'єднання, коли охолоджений валик знаходився в отворі втулки. Апаратура дозволяє уловлювати сигнали акустичної емісії, починаючи з початкового періоду формування зони контакту з чутливістю 5 мкВ при рівні шуму, приведеного до входу, 2,5 мкВ, при цьому використовувався пьезокерамічний датчик марки ЦТС -23.

Проведені дослідження дозволили встановити взаємоз'язок між технологічними параметрами складання і параметрами акустичної емісії (Таблиця 1).

Таблиця 1. Середні значення параметрів акустичної емісії, часу формування зони контакту, величини натягу і зусилля розпресовування дослідних з'єднань із номінальним посадочним діаметром 50 мм

Натяг при складанні,

N, мкм

Зусилля розпресовування,

Рв, кН

Час формування

зони контакту,

ф, с

Сумарна АЕ,

УNАЕ, імп

Інтенсивність випромінювання,, імп/с

30,0

150,0

90,0

12000

200

50,0

264,0

50,0

5000

250

70,0

446,0

35,0

4000

333

Як видно із даних, що приведені у таблиці 1, при зміні величини натягу в з'єднаннях від мінімального до максимального значення сумарна кількість сигналів АЕ зменшується, а інтенсивність - збільшується.

Таким чином, сумарне випромінювання акустичної емісії і її інтенсивність можуть бути використані як оціночні параметри при неруйнівному методі контролю міцності з'єднань.

Для оперативного контролю якості процесу формування з'єднань при складанні з охолодженням запропоновано використовувати такий параметр акустичної емісії, як інтенсивність випромінювання (АЭ). Взаємозв'язок інтенсивності АЭ з тривалістю формування зони контакту з'єднань із різними натягами. Найтриваліший час формування зони контакту з випромінюванням АЕ мають з'єднання із найменшим натягом 30 мкм, у з'єднань із натягами 50 і 70 мкм цей час зменшується, відповідно, в два і три рази.

Встановлено, що, за інших рівних умов, у з'єднань із різними натягами інтенсивність випромінювання теж різна: з'єднання, які складаються з максимальним натягом, характеризуються найбільшою інтенсивністю та найменшим часом випромінювання.

Проведені дослідження з'єднань із різними геометричними розмірами, що складалися з охолодженням, виявили залежність зміни емісійних характеристик від площі сполучення деталей: зі збільшенням площі контакту (при однаковому відносному натязі) спостерігається загальне зростання сумарної акустичної емісії.

Результати проведених досліджень дозволяють зв'язати параметри акустичної емісії з величиною зусиль розпресовування з'єднань, що були демонтовані після зняття характеристик акустичної емісії. Міцність зформованих з'єднань залежить від величини натягу, тому всі отримані закономірності (натяг - параметри АЕ) справедливі і для характеристик міцності з'єднань.

Аналіз показав, що розбіжність розрахункових та експериментальних даних сумарної акустичної емісії в зоні контакту, часу формування зони контакту і міцності з'єднань знаходиться у межах 5 - 6 %).

У роботі наведено результати дослідно-промислової апробації базової технології складання і контролю несучих вузлів вал-шестерня редукторів загального призначення типу МЦ2С-100Н та структурну схему системи реєстрації параметрів АЕ під час формування зони контакту. Дається опис режимів роботи контролюючої установки.

Експериментально підтверджено, що інформативні параметри акустичної емісії - сумарна акустична емісія, щільність випромінювання (інтенсивність) дозволяють оцінити характеристики міцності з'єднань із натягом у залежності від розміру натягу і площі контакту.

Підтверджено припущення про те, що на міцність з'єднань впливає кількість мікроруйнувань, що викликають емісію хвиль напруги. Чим більша сумарна кількість сигналів акустичної емісії, тим більша міцність. Встановлена залежність сумарної кількості сигналів АЕ від натягу. При зміні величини натягу від мінімального значення до максимального сумарна кількість сигналів акустичної емісії змінюється в зворотній послідовності.

Запропонований спосіб контролю дозволяє робити оцінку якості з'єднань, що складаються тепловими методами, безпосередньо в процесі формування натягу на складальній позиції.

У четвертому розділі дана методика оцінки основних показників, таких як точність, стабільність, економічність технологічного процесу складання з'єднань із натягом. Показано, що якість технологічного процесу можна оцінити в цілому, або по окремих операціях за допомогою показників якості. Встановлено, що необхідний рівень якості технологічної документації забезпечується повнотою інформаційного змісту, дотриманням вимог метрологічного забезпечення та спеціальних вимог, зокрема, до охорони праці та навколишнього середовища при використанні в технологічному процесі рідкого азоту.

Розроблена в дисертаційній роботі науково-технічна документація з неруйнівного контролю акустико-емісійним методом містить: загальні положення, умови виконання АЕНК, вимоги до об'єкта АЕНК, технічні засоби, що використовуються для АЕНК, організаційно-технічні заходи, порядок виконання АЕНК (технологія АЕНК), обробку результатів АЕНК, ідентифікацію дефектів, виявлених при виконанні АЕНК, оформлення результатів АЕНК, а також забезпечення безпеки при виконанні контролю.

У роботі дана оцінка система показників якості та пропозиції щодо її раціонального використання для оцінки ефективності технологічного процесу. Ця система дозволяє, зокрема, використовувати існуючі стандарти, методи класифікації та уніфікації при складанні з'єднань із використанням термовпливу.

На основі комплексних досліджень розроблена методика створення базового типового технологічного процесу складання з'єднань з натягом із тимчасовим технологічним зазором. Показано, що на етапах розробки та оформлення технологічних процесів повинні вирішуватися задачі раціональної побудови технологічних операцій, вибору технологічної оснастки та апаратурного забезпечення контролю міцності з'єднань, що складаються. Акустико-емісійний неруйнівний контроль належить до контролю періодичної дії і здійснюється тільки при перебуванні з'єднання на складальній позиції. Критерій вибору і засіб створення градіенту температур при складанні з'єднань, що контролюються АЕНК, визначається умовами складання з тимчасовим тепловим зазором, а температура охолодженого вала в момент контактування повинна бути в межах -850 - -750 С. Вимоги до з'єднань, що контролюються, повинні включати конструкторсько-технологічну документацію на виготовлення і контроль деталей, що надходять на складання.

У роботі для практичних цілей запропонована номограма, що дозволяє визначити сумарну кількість сигналів АЕ, і, відповідно, міцність типових з'єднань з натягом у залежності від параметрів складання. Задаючись значеннями натягу та діаметра сполучення і знаючи величини сумарної акустичної емісії та зусилля розпресовування, можна одержати значення стиску вала, перепаду температур, що забезпечують якісне складання з'єднання з заданим технологічним складальним зазором. Визначені в такий спосіб параметри АЕ зони контакту для складання деталей є контрольними і ними варто керуватися на виробництві при складанні вузлів устаткування.

Використання номограми, як нормативного документа, дозволяє, також, визначити залежність зміни температури охолодженої деталі від часу формування зони контакту. Усі вище наведені параметри взаємопов'язання, що дає можливість планувати розробку технологічного процесу та оцінювати міцність з'єднань із натягом, що складені з охолодженням. Використання номограми у виробничих умовах дозволяє значно скоротити час підготовки технологічного процесу, забезпечуючи при цьому достатню для виробничих цілей збіжність результатів контролю з еталонними зразками.

У роботі запропоновано алгоритм проектування типового технологічного процесу складання з термовпливом з'єднань із натягом типу вал-втулка, що може бути використаний у масовому і серійному виробництвах. Після введення вихідної інформації про з'єднання та деталі, програму випуску, норми часу, умови виробництва і розрахункові формули розраховують такт випуску фтк, час нагрівання (або охолодження) фт, час скріплення фск, основний технологічний час ф0, який порівнюють із тактом випуску. Якщо такт випуску виявляється меншим, то переглядають вибір нагрівального (охолоджуючого) устрою, штучно прискорюють процес скріплення, або вносять зміни в складальний устрій. Звичайно, основний технологічний час (власне час складання) завжди менший такту випуску. Далі розраховують складальний зазор, перевіряють його відповідність граничним значенням і визначають мінімальний складальний натяг.

У дисертаційній роботі приведені технічний опис та інструкція з експлуатації і техніки безпеки комплексу для неруйнівного контролю акустико-емісійним методом з'єднань з натягом. До складу комплексу входять: підсилювач, світлопроменевий осцилограф, стійка для приладів, швидкодіючий самопис, магнітофон, з'єднувальні кабелі і т. п. Комплекс повинен знаходитися в помешканні, максимально захищеному від впливу шуму, вібрацій, із постійною вологістю та температурою.

Розроблені документи, технічні засоби, встановлені закономірності та методики побудови базових технологічних процесів складання виробів та їхнього контролю пройшли успішну апробацію на ряді машинобудівних заводів і прийняті до дослідно-промислового використання, зокрема, при створенні базового технологічного процесу контролю якості двохелементних з'єднань поршень-нерезистова вставка і при технологічній підготовці випуску нових видів двигунів.

Основні висновки та рекомендації

У результаті теоретичних і експериментальних досліджень в роботі вирішена актуальна для машинобудування задача, що пов'язана зі створенням нормативної бази для оцінки міцності відповідальних з'єднань із натягом акустико-емісійним методом неруйнівного контролю, що дозволило зробити такі висновки:

1. Проведені дослідження встановили інформативні параметри акустичної емісії і визначили їхній взаємозв'язок із характеристиками міцності з'єднань із натягом у залежності від величини натягу, геометричних розмірів, шорсткості поверхонь, що сполучаються. Це дозволило створити методику неруйнівного контролю міцності з'єднань із натягом безпосередньо в процесі формування натягу на складальній позиції на основі використання параметрів акустичної емісії. Запропонований метод контролю дозволяє робити оцінку якості з'єднань, що складаються тепловими методами.

2. Доведено, що на міцність з'єднань впливає кількість мікроруйнувань, що викликають емісію хвиль напруги. Чим менша їхня кількість та сумарна кількість сигналів АЕ, тим більша міцність. Встановлено залежність сумарної кількості сигналів АЕ від натягу. При зміні величини натягу від мінімального значення до максимального сумарна кількість сигналів АЕ змінюється в зворотній послідовності. Встановлено, що тривалість випромінювання АЕ при формуванні зони контакту з'єднань із натягом, що складаються з охолодженням, збігається за часом із тривалістю процесу вирівнювання температур у зоні контакту деталей, що сполучаються.

3. Для оперативного контролю якості процесу формування з'єднань при складанні з охолодженням запропоновано використовувати такий параметр АЕ як інтенсивність випромінювання (АЭ). Визначено, що за інших рівних умов у з'єднань, що складаються з різними натягами, інтенсивність випромінювання різна. Для з'єднань з максимальним натягом характерним є найбільша інтенсивність та найменший час випромінювання, що покладено в основу розробки нормативно-технічних документів базового процесу складання.

4. Отримано залежності, що дозволяють використовувати апаратурне забезпечення для контролю якості параметрів складання виробів акустичними сигналами, які генеруються в зоні контакту деталей, що складаються термічними методами.

5. Інформаційно-нормативна база (методика, номограма, алгоритм), що була розроблена, пройшла апробацію на ряді машинобудівних заводів при проектуванні базового технологічного процесу контролю якості двохелементних з'єднань поршень-нерезистова вставка та під час технологічної підготовки процесів виготовлення і складання нових видів двигунів спеціального і народно-господарського призначення. Це дозволило з достатньою для виробництва точністю оцінювати якість формування цієї відповідальної продукції.

6. Розроблені нормативно-технічні документи дозволяють створювати базові технологічні процеси складання з'єднань із натягом, що забезпечують високу міцність та експлуатаційну надійність з одночасним оперативним контролем якості виробів, що складаються.

Список публікацій за темою дисертації

1. Зенкин Н.А., Федин С.С., Тамими Хайдар Мусбах. Математические методы определения оптимального уровня качества изделий на стадиях научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок // Международный сборник научных трудов. Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Выпуск 7. - Донецк, 1999. - С. 68-75.

2. Павленко В.М., Гавриленко В.В., Тамімі Хайдар Мусбах. Контроль якості з'єднань із натягом при механічному запресуванні і складанні з термонагрівом // Експрес новини: наука, техніка, виробництво, - К.: УкрІНТЕІ, 1999. - № 13-14. - С. 48-49.

3. Павленко В.Н., Гавриленко В.В., Хайдар Мусбах Салман Штай Тамими, Зенкин А.С. Применение акустической эмиссии для контроля прочности соединений с натягом // Системні методи керування, технологія та організація виробництва, ремонту та експлуатації автомобілів. Зб. наук. праць. - К.: УТУ, ТАУ. - 2000. - Вип. 10. - С. 82-85.

4. Бичкова К.М., Тамімі Хайдар, Зенкін М.А. Сучасна класифікація показників при оцінці якості продукції // Експрес новини: наука, техніка, виробництво, - К.: УкрІНТЕІ, 1999. - № 9-10. - С. 36-38.

5. Головко Д.Б., Бичкова К.М., Тамімі Хайдар Мусбах, Зенкін А.С. Точність - основа якості сучасных виробів машинобудування // Современные технологии, экономика и экология в промышленности, на транспорте и сельском хозяйстве // Сб. науч. статей по матер. 5 ой международной научно-метод. конф. - К.: ИСМО. Алушта. - 1998. - С. 256-263.

6. Зенкин А.С., Химичева А.И., Лабутина О.В., Хайдар Мусбах Салман Штай Тамими. Оценки основных показателей технологических процессов // Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини. Зб. наук. пр. - К.: “Фада, ЛТД”, - 2000. - Вип. 5. - С. 246-251.

7. Хайдар Мусбах Салман Штай Тамими, Копанева О.В., Зенкин А.С. Использование параметров акустической эмиссии для контроля качества соединений с натягом // Материалы Международного научно-технического семинара “Современные методы сборки в машиностроении и приборостроении”. - Свалява. 20-22 февраля 2001. - К.: АТМ Украины, 2001. - С.62-64.

8. Федин С.С., Тамими Хайдар Мусбах. Сокращение потерь - проблема управления качеством и производством // Сб. статей по материалам 5ой международной научно.-методической конференции "Современные технологии, экономика и экология в промышленности, на транспорте и в сельском хозяйстве". - Алушта, 1998. - С.38-40.

Анотація

Хайдар Мусбах Салман Штай Тамімі. Розробка нормативної бази для оцінки міцності з'єднань з натягом. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.01.02 - стандартизація та сертифікація. - Київський державний університет технологій та дизайну, Київ, 2001.

Дисертація присвячена вирішенню питань, що пов'язані з розробкою нормативної бази для оцінки міцності з'єднань із натягом при термічному складанні.

В результаті теоретичних та експериментальних досліджень процесу контактування мікронерівностей поверхонь деталей у процесі сполучення при термічних методах складання та акустичної емісії, що виникає в зоні контакту при цьому, обгрунтована можливість використання неруйнівного акустико-емісійного контролю для визначення міцності відповідальних з'єднань із натягом.

Проведені дослідження дозволили виявити інформативні параметри акустичної емісії і встановити їхній взаємозв'язок із характеристиками міцності з'єднань із натягом у залежності від величини натягу, геометричних розмірів, шорсткості поверхонь, що сполучаються, і т.п.

Показники якості технологічного процесу з точності, стабільності та економічності, що були виділені в результаті досліджень, використовувалися при створенні алгоритму проектування базового типового технологічного процесу складання з'єднань із термовпливом, який можна застосовувати у масовому та серійному виробництвах.

Ключові слова: складання, міцність, метрологічне забезпечення, акустико-емісійний неруйнівний контроль, нормативно-технічна документація.

Аннотация

Хайдар Мусбах Салман Штай Тамими. Разработка нормативной базы для оценки прочности соединений с натягом. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.01.02 - стандартизация и сертификация. - Киевский государственный университет технологий и дизайна, Киев, 2001.

Диссертация посвящена решению вопросов, связанных с разработкой нормативной базы для оценки прочности соединений с натягом.

В результате теоретических и экспериментальных исследований процесса контактирования микронеровностей поверхностей деталей в процессе сопряжения при термических методах сборки, и возникающей при этом в зоне контакта акустической эмиссии, обоснована возможность использования для контроля прочности ответственных соединений с натягом, акустико-эмиссионного неразрушающего контроля. Показано, что использование в промышленности этого метода контроля в значительной степени зависит от ранжированности получаемой информации, ее воспроизводимости, для чего необходимо соответствующее аппаратурное обеспечение высокого уровня качества, а также наличие документов по методам и средствам метрологического обеспечения, методических указаний по обеспечению качества измерений и нормативно-технических документов по управлению качеством метрологического обеспечения.

Проведение исследований позволило выявить информативные параметры акустической эмиссии и установить их взаимосвязь с прочностными характеристиками соединений с натягом в зависимости от величины натяга, геометрических размеров, шероховатости сопрягаемых поверхностей и т. д.

В работе выявлены и оценены основные показатели технологического процесса сборки и контроля изделий с охлаждением, часть из которых характеризуют качество процесса. Показано, что эти показатели обладают рядом свойств, которые проявляются при их непосредственном использовании в производстве. Выделенные в результате исследований показатели качества технологического процесса по точности, стабильности и экономичности были использованы при создании алгоритма проектирования базового типового технологического процесса сборки соединений с термовоздействием, который может быть использован в массовом и крупносерийном производстве. Для практических целей была разработана методика расчета основных технологических параметров процесса сборки соединений с охлаждением, которая применима для изделий с различными геометрическими параметрами.

Технико-экономический анализ и результаты внедрения исследований в промышленность позволяют утверждать, что сборка с охлаждением в целом ряде случаев обеспечивает качественное решение технических задач со значительным экономическим эффектом, а разработанная нормативно-техническая документация позволяет осуществлять и регламентировать работу комплекса для контроля прочности соединений при этом методе сборки и задает необходимые предпосылки при создании технологических процессов.

Ключевые слова: сборка, прочность, метрологическое обеспечение, акустико-эмиссионный неразрушающий контроль, нормативно-техническая документация.

The summary

Haider Musbah Salman Shtay Tamimi. Development of normative base for strengthening estimation of joints with tight fit. - The manuscript.

The thesis for obtaining the scientific degree of engineering sciences Doctor on specialty 05. 01. 02 - Standardization and Certification - Kiev State University of Technologies and Design, Kiev, 2001.

The thesis deals with solution of problems connected with development of normative base for strengthening estimation of joints with tight fit.

The possibility of using of acoustic-emission non-destructive method for strengthening control of responsible joints with tight fit is grounded in result of theoretical and experiment researches of process of contacting of surface details microghnesses during conjugation at the thermal methods of assembling and acoustic emission arising in contact zone.

The researches carried out allow to determine the informative parameters of acoustic emission and to establish its interrelation with strengthening characteristics of joints with tight fit depending on tight fit value, geometric dimensions, roughness of conjugating surfaces etc.

The quality indexes of technological process by accuracy, stability and economy established by researches were used at the creation of design algorithm of base standard technological process of joints assembling with thermal influence which can be used in mass and serial production.

Key words: assembling, strength, metrological assurance, acoustic-emissive non-destructive control, normative-technical documentation.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Аналіз роботи механізму та обґрунтування призначення посадок. Характеристика і приклади використання посадок з зазором, перехідних, з натягом. Розрахунок калібрів для контролю гладких циліндричних виробів. Вибір посадок для шпонкових, шліцьових з'єднань.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 24.09.2011

  • Гладкі циліндричні з’єднання. Посадка із зазором, з натягом. Перехідна посадка. Калібри для контролю гладких циліндричних деталей. Розмірні ланцюги. Розрахунок методом повної взаємозамінності. Розрахунок імовірнісним методом. Допуски різьбових з’єднань.

    курсовая работа [507,7 K], добавлен 20.03.2009

  • З’єднання з гарантованим натягом на пресах або шляхом теплової дії на з’єднувані деталі. Нагрівання великогабаритних деталей. Схеми з’єднань з нагріванням охоплюючої чи охолодженням деталей. З’єднання, що одержуються методами пластичної деформації.

    реферат [565,2 K], добавлен 07.08.2011

  • Аналіз роботи чотирьохступінчастого редуктора. Обґрунтування призначення посадки з зазором. Розрахунок та проектування калібрів для контролю гладких циліндричних виробів. Розрахунок посадок для підшипників кочення. Вибір посадок для шпонкових з’єднань.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 09.10.2011

  • Застосування ультразвуку для періодичного експлуатаційного неруйнівного контролю стану металу елементів ядерного реактора ВВЭР-1000. Використовування дифракції ультразвукових хвиль для пошуку дефектів. Корпус та система кріплення датчиків дефектоскопа.

    курсовая работа [934,8 K], добавлен 23.08.2014

  • Переваги та недоліки використання акустичного (ультразвукового) методу неруйнівного контролю для виявлення дефектів деталей і вузлів літальних апаратів. Випромінювання і приймання ультразвукових коливань. Особливості резонансного та імпедансного методів.

    реферат [127,0 K], добавлен 05.01.2014

  • Застосування неруйнівного контролю для визначення показників якості матеріалів без порушення їх властивостей та функціонування. Класифікація сигналів та методів дефектоскопії. Аналіз придатності виробів на підставі норм бракування та умов експлуатації.

    курсовая работа [283,3 K], добавлен 11.09.2014

  • Аналіз існуючих систем контролю параметрів свердловин, які експлуатуються за допомогою ШГНУ. Розробка конструкції чутливого елемента давача навантаження. Обробка масиву результатів вимірювання давача переміщення. Аналіз інтегральних акселерометрів.

    дипломная работа [1,6 M], добавлен 25.06.2015

  • Опис вузла кулісного механізму комбінованого верстата. Розрахунок посадки із зазором для підшипника ковзання та гладких циліндричних з'єднань. Визначення розмірів калібрів для контролю вала та отвору. Вибір відхилень для різьбових та шліцьових деталей.

    курсовая работа [135,0 K], добавлен 04.07.2010

  • Обґрунтування вибору відбіркових пристроїв, первинних перетворювачів, приладів контролю та засобів автоматизації парогенератора типу ПЕК–350–260. Розрахунок звужуючого пристрою та регулятора. Вибір параметрів, які підлягають контролю та сигналізації.

    дипломная работа [66,8 K], добавлен 21.06.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.