Технологичность изделия, ее показатели и пути обеспечения. Требования, предъявляемые к смазке

Министерство образования и науки Украины

Херсонский национальный технический университет

Кафедра ОПЛПБО

Реферат

Тема:

Технологичность изделия, ее показатели и пути обеспечения. Требования, предъявляемые к смазке

Выполнил: студент гр. 3М

Кандалинцев В.В.

Проверил: преподаватель

Солодовниченко В.М.

Херсон 2009

1. Технологичность изделия, ее показатели и пути обеспечения

Под технологичностью конструкции изделия (ГОСТ 14.205-83) понимается совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же назначения при обеспечении установленных значений показателей качества и принятых условий изготовления, эксплуатации и ремонта. К условиям изготовления или ремонта изделия относятся: тип производства, его специализация и организация, годовая программа и повторяемость выпуска, а также применяемые технологические процессы.

Стандарты ЕСТПП предусматривают обязательную отработку РЭА на технологичность на всех стадиях ее создания с целью повышения производительности труда, снижения затрат и времени на проектирование, технологическую подготовку производства, изготовление, техническое обслуживание и ремонт при обеспечении необходимого качества изделий.

Количественная оценка технологичности РЭА строится на системе показателей (ГОСТ 14.201-73), которая включает, базовые показатели технологичности, достигнутые при разработке изделия и внесенные в стандарты или ТУ.

Различают производственную и эксплуатационную технологичность. Первая проявляется в сокращении затрат при подготовке и изготовлении изделий, вторая - в сокращении затрат на обслуживание и ремонт. При отработке изделия на технологичность для условий производства необходимо учитывать: объемы выпуска н уровень специализации рабочих мест, виды заготовок и методы их получения; виды и методы обработки, виды и методы сборки, монтажа, настройки, контроля и испытаний, возможность использования типовых технологических процессов, имеющегося технологического оборудования и оснастки: возможность механизации и автоматизации процессов изготовления и технологической подготовки производства; условия материально-технического обеспечения, квалификационный уровень рабочих.

Базовые показатели и уровень технологичности конструкции РЭА.

На основании отраслевого стандарта все блоки РЭА по номенклатуре используемых показателей технологичности условно разбиты на четыре класса: электронные, электромеханические, механические и радиотехнические. В специальную группу блоков выделены соединительные, коммутационные и распределительные устройства. Для каждого класса установлен состав показателей технологичности, которые принимаются как базовые для данного класса. Общее количество показателей, характеризующих технологичность блоков каждого класса, не должно превышать 7.

К перечисленным выше показателям технологичности, из которых выбираются базовые, добавляется еще ряд обобщенных базовых показателей или один из них. К последним относится трудоемкость изготовления блока

Тбб=ТаКслКт

где Та - трудоемкость конструкции-аналога проектируемого блока или трудоемкость, полученная по данным статистики; Ксл - коэффициент сложности блока, определяемый сравнением соответствующих технических требований к старым и новым конструкциям или как отношение технических параметров проектируемой конструкции к параметрам аналога или прототипа; Кт - коэффициент снижения трудоемкости изготовления изделия.

Технологичность конструкции изделия

Технологичность конструкции изделия, совокупность свойств конструкции изделия, которые обеспечивают его изготовление, ремонт и техническое обслуживание по наиболее эффективной технологии по сравнению с однотипными конструкциями того же назначения при одинаковых условиях их изготовления и эксплуатации и при одних и тех же показателях качества. Применение эффективной технологии предполагает оптимальные затраты труда, материалов, средств, времени при технологической подготовке производства, в процессе изготовления, эксплуатации и ремонта, включая подготовку изделия к функционированию, контроль его работоспособности, профилактическое обслуживание. Условия изготовления (ремонта), которые определяются типом производства (единичное, серийное и т. д.), его организацией, специализацией, программой и повторяемостью выпуска, связаны с отработкой Технологичность конструкции изделия, направленной на снижение трудоёмкости изготовления (ремонта) изделия и его себестоимости.

Для оценки определённых конструкций пользуются базовыми показателями технологичности изделия, являющегося представителем группы изделий, обладающих общими конструктивными признаками. При сравнительной количественной оценке вариантов конструкции одного и того же изделия пользуются одинаковыми показателями Технологичность конструкции изделия и одними и теми же методами их определения.

Состав работ по обеспечению Технологичность конструкции изделия на всех стадиях их создания устанавливается Единой системой технологической подготовки производства (ЕСТПП).

2. Требования, предъявляемые к смазке

Основываясь на молекулярно-механических представлениях о трении, можно сделать вывод, что действие смазывающего материала заключается в образовании на поверхностях трения адсорбированных или хемосорбированных пленок, в результате чего между поверхностями уменьшаются сила трения и (или) интенсивность изнашивания.

Смазывание трущихся деталей машин необходимо для уменьшения трения, износа и нагревания деталей, а также для защиты поверхностей деталей от коррозии. Поток смазочного материала отводит тепло трения и поступающее к поверхностям трения тепло от горячих частей машины, а также выносит из зоны трения продукты износа. Понижение температуры поверхностей трения смазочной пленкой объясняется также большей ее теплоемкостью, чем у металлов. Например, удельная теплоемкость меди составляет 0,09, железа 0,11, чугуна 0,13, а машинного масла 0,40, керосина 0,51, воды 0,99 Дж/(кг-К).

Поверхностный слой твердого тела обладает большой активностью. Такое его свойство можно объяснить тем, что внутри твердого тела каждый атом окружен другими атомами и прочно связан с ними по всем направлениям. На поверхности же остаются свободные связи, наличие которых создает атомное (молекулярное) притяжение. Благодаря этому поверхность твердого тела всегда покрыта тончайшей пленкой веществ, содержащихся в окружающей среде. Явление образования таких пленок газов, паров или растворенных веществ либо поглощение этих веществ поверхностью тела называется адсорбцией [41].

1. Наиболее надежным средством, предохраняющим трущиеся поверхности от схватывания и последующего глубинного вырывания, является создание между ними тонкой промежуточной пленки смазочного материала. В зависимости от наличия последнего различают трение без смазочного материала и трение со смазочным материалом. Трение без смазочного материала приводит к большому износу и к наибольшим потерям энергии. При нем особенно велико молекулярное взаимодействие сопряженных тел и наибольшей прочности достигают адгезионные связи.

Если поверхности трущихся тел разделены слоем смазочного материала весьма малой толщины (порядка 0,1 мкм и менее), то поведение смазочного материала в этом случае не определяется его объемной вязкостью, а зависит от особых свойств, которые он приобретает в узких зазорах под влиянием взаимодействия с поверхностями трения [9]. Такая смазка называется граничной. Можно считать, что основным показателем, характеризующим смазочные материалы, является их способность понижать износ трущихся поверхностей. Процесс этот неустойчив и зависит от условий работы пары трения, способов и периодичности подачи, а также качества смазочного материала.

Жидкостная смазка характеризуется тем, что трущиеся поверхности полностью разделены жидким смазочным материалом. В этом случае слои смазочного материала, находящиеся от поверхности на расстоянии свыше 0,5 мкм, приобретают возможность свободного перемещения один относительно другого. Сопротивление движению определяется внутренним трением (вязкостью) жидкости и складывается из сопротивления относительного скольжения слоев смазочного материала.

Если количество смазочного материала ограничено, то при трении на вершинах шероховатостей и волн, где происходит контактирование тел, первичный слой быстро изнашивается, и возникает трение без смазочного материала. Благодаря подвижности полярно-активных молекул адсорбированный монослой через некоторое время восстанавливается за счет перемещения молекул смазочного материала из впадин, после чего условия трения улучшаются. Так, при ограниченных количествах смазочного материала возможны чередование трения при граничной смазке и трения без смазочного материала и периодические изменения значений коэффициента трения. Если же количество смазочного материала достаточно для образования и поддержания граничной пленки, то такой режим становится устойчивым.

Работа подшипника скольжения зависит от скорости скольжения. При малой ее величине гидродинамический эффект для полного разделения поверхностей не может развиваться, так как смазочный материал выдавливается из зазора. С увеличением скорости скольжения гидродинамические силы возрастают, и при некоторой скорости происходит полное разделение поверхностей смазочным материалом и возникает гидродинамическая смазка. Аналогичное явление будет происходить при изменении вязкости смазочного материала: жидкостная смазка не может быть достигнута при малой вязкости. С другой стороны, при жидкостной смазке применение смазочного материала с повышенной, вязкостью увеличивает сопротивление трения. На режим работы подшипника скольжения также оказывает влияние нагрузка. Так при большом давлении на опору условия для жидкостной смазки неблагоприятны. Снижение нагрузки, при прочих равных условиях, сопровождается увеличением толщины несущего слоя уменьшением трения.

Таким образом, режим работы подшипника скольжения определяется значениями вязкости, скорости скольжения и давления. Параметр называют характеристикой режима подшипника. Фактор является характеристикой режима для полужидкостной смазки. Для других видов смазки вязкостные свойства смазочного материала можно во внимание не принимать. Большинство пар трения машин работает при граничной смазке. В частности, граничная смазка имеет место в зубчатых передачах при высоких нагрузках, в подпятниках, в ряде механизмов и машин с реверсивным движением или машин, работающих с частыми остановками и пусками.

Как установлено в работе, тонкие слои жидкостей, обладающих смазочными свойствами, способны уравновешивать внешнее давление. При этом чем больше давление, тем меньше толщина прослойки жидкости, способной уравновесить внешнее давление. Так было обнаружено существование равновесного расклинивающего давления жидкостей, зависящего от природы жидкостей и смежных поверхностей. Расклинивающее действие жидкости препятствует утоньшению ее слоя.

Наряду с расклинивающим давлением существенное влияние на поведение граничного смазочного слоя оказывают его механические свойства. Так, в тонких смазочных слоях на расстояниях 0,1--0,2 мкм и менее от твердой стенки вязкость масел, содержащих полярные молекулы, обычно повышается. Такое увеличение вязкости в жидкостях под влиянием близости твердой стенки объясняется изменением ориентации осей молекул. В условиях трения при граничной смазке эффективность смазочного действия масел объясняется способностью смазочной прослойки быть ориентированной.

Как было отмечено, поверхностные слои твердого тела обладают большой активностью. Поэтому на поверхности трения образуются тонкие пленки адсорбированных молекул смазочного материала. Наибольшей способностью к адсорбции обладают поверхностно-активные вещества (ПАВ), к которым относятся органические кислоты и их мыла, спирты, смолы. Характерной особенностью ПАВ является несовпадение центров положительных и отрицательных зарядов в их молекулах. Такие молекулы, называемые полярными, притягиваются и удерживаются поверхностью тела.

Жирные одноосновные кислоты (пальмитиновая, стеариновая и др.) -- соединения, имеющие формулу вида RCOOH, где R -- жирный радикал. Их молекулы, длина которых в 5--10 раз превышает поперечное сечение, прикрепляются к поверхности металла своей карбоксильной группой СООН (рис. 4). Таким образом возникает насыщенный адсорбционный монослой из плотно расположенных молекул, ориентированных параллельно друг другу. Конец молекулы, присоединяющийся к металлу, называют полярным или активным. Остальную часть молекулы составляет так называемый хвост. У всех органических кислот и их мыл активной частью является карбоксильная группа СООН, у спиртов -- гидроксил ОН, у других веществ, например, группа NH₂COC1.

Молекулы веществ, адсорбированных на поверхности твердого тела, обладают способностью перемещаться по поверхности из мест, где имеется их избыток, в места, где их недостаточно для полного покрытия поверхности. Подвижность адсорбированных молекул зависит от вида адсорбции, которая бывает физической и химической. При химической адсорбции (хемосорбции) полярные концы молекул, связываясь с поверхностью тела, образуют на ней монослой химического соединения. Подвижность молекул в этом случае сильно ограничивается.

Во многих случаях физическая и химическая адсорбции протекают одновременно, но одна из них является преобладающей. Хемосорбция, в отличие от физической адсорбции, носит избирательный характер -- она протекает с большей интенсивностью в местах нарушения регулярности кристаллической решетки включениями или незаполненными узлами. Предполагается, что адсорбция жирных кислот на металлических поверхностях при нормальных температурах носит в основном физический характер, а при повышенных -- химический.

Адсорбционный слой поверхностно-активных веществ является мономолекулярным. Его существование и прочность определяются температурой.

Минеральные и растительные масла, а также соединения, входящие в состав животных жиров, имеют молекулы удлиненной формы и образуют на металле тонкую пленку из отдельных слоев с ориентацией молекул в них перпендикулярно поверхности. Для повышения прочности и устойчивости такой адсорбированной пленки в состав масла добавляют незначительное количество (порядка 0,1%) поверхностно-активного вещества. При этом образуется адсорбированный монослой поверхностно-активных молекул, способный сообщить вышерасположенным слоям масла ориентацию при плотном их заполнении.

Жидкости с молекулами большой длины, содержащие в растворе ПАВ, образуют над монослоем полярных молекул 1 граничный слой 2, в котором молекулы правильно ориентированы. Граничные слои находятся в особом агрегатном состоянии, имея квазикристаллическую структуру. При некоторой температуре пленка такой структуры как бы расплавляется, происходит дезориентация адсорбировавшихся молекул и теряется способность смазки к адсорбции. Температура дезориентации на химически неактивных металлах для жирных кислот близка к температурам их плавления (40--80^пС), а на химически активных металлах -- к температуре плавления их металлических мыл (90--150°С).

Адсорбированный слой, понижая поверхностное натяжение металла, облегчает пластическое течение в зернах, расположенных в поверхностном слое. Это действие адсорбционных пленок известно как эффект адсорбционной пластификации--эффект П.А. Ребиндера.

Адсорбируемые поверхностно-активные молекулы, стремясь покрыть всю поверхность тела в зоне соприкасания с активной средой, проникают в ультрамикроскопические трещины, мигрируя по их стенкам со скоростями, значительно превосходящими скорость всасывания жидкости в зазор. Когда активные молекулы достигают мест, где зазор равен размеру одной-двух молекул, адсорбционный слой своим давлением стремится расклинить трещину. Это явление известно под названием адсорбционно-расклинивающего эффекта Ребиндера. Давление на стенки трещины у вершины ее может доходить до 100 МПа.

Эффект Ребиндера имеет прямое отношение к смазке деталей машин. Считалось, что действие граничного слоя смазочного материала заключается лишь в том, что он разъединяет соприкасающиеся поверхности даже при высоких давлениях. Исследования акад. П. А. Ребиндера и его учеников показали, что активные смазки всегда облегчают пластическое течение тонкого поверхностного слоя при трении деталей в условиях достаточно высоких давлений. Это облегчает приработку деталей ib первый период работы машин и исключает возможные задиры поверхностей при перегрузках пар трения. Когда приработка деталей завершается, контактные давления падают, так как нагрузки распределяются на большую несущую площадь контакта сглаженных поверхностей. В этих условиях смазочный материал оказывает меньшее пластифицирующее действие и играет главным образом роль разделяющего слоя.

Смазки общего назначения

СОЛИДОЛЫ - гидратированные кальциевые мыла высших жирных кислот являются самыми массовыми по объему производства антифрикционными автомобильными смазками. Это объясняется прежде всего их низкой стоимостью по сравнению с другими смазками общего назначения и многоцелевыми. Их применяют у нас и за рубежом в основных узлах трения автомобилей (правда, в основном, устаревших моделей). К недостаткам солидолов можно отнести их узкий температурный диапазон применения (верхняя граница применения составляет порядка 65 град.С, что обусловлено наличием в их составе воды в качестве стабилизатора стуктуры) и низкую механическую стабильность. Последнее ограничивает время бессменной работы смазки, так как вследствии ухудшения прочностных характеристик возможно ее вытеснение из узла трения или при чрезмерном уплотнении - резкое ухудшение эксплуатационных характеристик. С конца 70-х годов в нашей стране и на 10-15 лет ранее за рубежом солидолы стали активно "вытесняться" многоцелевыми литиевыми смазками.

СМАЗКА ГРАФИТНАЯ - используется для смазывания листовых рессор всех семейств отечественных грузовых и легковых автомобилей. В этом узле трения увеличение сопротивления, вызываемого смазкой, не имеет практического значения, поэтому данный смазочный материал обеспечивает его всесезонную эксплуатацию. Из-за наличия в смазке порошка графита (относительно грубого помола) применять ее в узлах трения с поверхностями высокой чистоты обработки и в малонагруженных узлах (из-за более узкого по сравнению с солидолом или Литолом температурного диапазона применения) нецелесообразно.

СМАЗКА 1-13 - предназначена для смазывания узлов трения качения и скольжения механизмов и машин, работающих при температурах от -20°С до110°С. В достаточно мощных механизмах сохраняет работоспособность при температурах до -40°С.