Экспериментальные исследования износа эксцентрика

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 622:621.962.74

Экспериментальные исследования износа эксцентрика

ЖЕТЕСОВА Г.С.

БУЗАУОВА Т.М.

Повышение качества и надежности машин - необходимое условие развития машиностроения. Надежность машин обеспечивается в первую очередь при достижении высокого качества материалов с требуемым уровнем механических свойств. Чаще всего главная причина выхода машин из строя - износ подвижных сопряжений [1].

В нашем случае изнашиванию подвергается эксцентриковый узел КМДТ-2200, выполненный из стали 35Л. Как видно из вышеизложенного, на износ детали влияют в первую очередь физико-механические свойства материала и механическое качество поверхностного слоя и только затем условия работы изделия.

К факторам, влияющим на внешнее трение детали, которое и приводит к износу, можно отнести: природу трущихся тел, смазочный материал, нагрузку, скорость, температуру.

Износ, достаточный для выхода эксцентрика из строя, достигает всего 5-6 мм. Срок износа нового изделия и восстановленного различается в два раза, соответственно 8 и 16 месяцев.

По кинематическому признаку установим направление и взаимное расположение трущихся частей. Согласно установленной схеме (рисунок 1) и таблицам взаимодействия кинематических пар определяем, что движение будет однонаправленным по образующей, то есть схема будет 1.1.С (таблица 1) [1]. изнашивание триботехнический трение эксцентрик

Основными критериями оценки триботехнических характеристик являются интенсивность изнашивания и коэффициенты трения. По ГОСТ 27674-88 интенсивность изнашивания - отношение толщины изношенного слоя к пути, на котором происходило изнашивание [2]. То есть интенсивность изнашивания:

l=h/L,

где h - величина изношенного слоя, мм;

L - путь трения при конкретных оговариваемых условиях испытаний.

Рисунок 1 - Схема трения в сопряженной паре эксцентрик-втулка

Для пар трения вращательного движения по схеме «колодка - ролик» при определении потери массы каждого из испытуемых образцов интенсивность изнашивания определяют по следующим формулам.

Для образца-ролика за период испытаний с числом оборотов n интенсивность изнашивания

где h - средняя толщина изношенного слоя образца-ролика за n оборотов;

Дq1 - потеря массы образца за n оборотов;

R - радиус образца ролика;

F = lb - номинальная площадь контакта пары;

Таблица 1 - Основные кинематические типы сопряжений

l - размер образца-колодки и в направлении относительного перемещения;

b - размер образца-колодки в направлении, перпендикулярном относительному перемещению;

г - удельная плотность материала образца-колодки.

Согласно предложенной схеме, найдем входящие параметры для эксперимента. Для определения интенсивности изнашивания эксцентрика при проведении эксперимента создадим образцы.

Согласно ГОСТ 23.224-86 рекомендуется использовать типовые машины трения СМТ-1 и УМТ-1. В связи с отсутствием данного оборудования имеет смысл для данной кинематической пары использовать оборудование с одним вращательным и одним поперечным движением. Таким оборудованием может служить любой универсальный токарный станок. Так как сопряжение двух деталей должно лежать по образующей их соответственно по внешней и внутренней окружности согласно рисунку 1. Выбираем токарно-винторезный станок 16К20, который может обеспечить нам схему взаимодействия двух сопряженных деталей (рисунок 1).

Для обеспечения такой схемы на станке, то есть для контроля значения силы прижима сконструируем приспособление, показанное на рисунке 2.

Поставим задачу описания зависимости интенсивности изнашивания от нагрузки Р (х1), времени t(х2), диаметра образца D (х3). В качестве математической модели принимаем неполную кубическую функцию:

Для получения оценок коэффициентов этого уравнения можно использовать полный факторный эксперимент типа 23. Выберем основные уровни факторов, близкие к применяемым на производстве, а интервалы варьирования - исходя из реальных пределов колебаний значений факторов (таблица 2). Для трехфакторной задачи выборочное уравнение регрессии имеет вид:

Рисунок 2 - Приспособление для испытания на интенсивность износа

1 - испытуемый образец; 2 - державка; 3 - баббитовый слой; 4 - шток; В - жидкость; Г - отверстие для манометра

Таблица 2 - Уровни факторов и интервалы варьирования

Полный факторный эксперимент дает возможность найти раздельные оценки коэффициентов b.

Нахождение модели методом полного факторного эксперимента состоит: а) из планирования эксперимента; б) собственно эксперимента; в) проверки воспроизводимости (однородности выборочных дисперсий); г) получения математический модели объекта с проверкой статистической значимости выборочных коэффициентов регрессии; д) проверки адекватности математического описания. Используя кодированные значения факторов (+1, -1), условия эксперимента можно записать в виде таблицы или матрицы планирования эксперимента, где строки соответствуют различным опытам, а столбцы - значениям факторов.

Матрица планирования для трех факторов приведена в таблице 3. В таблице 2 столбцы x1, х2, х3 образуют матрицу плана. Эти столбцы задают планирование - по ним непосредственно определяются условия опытов. Далее поместим столбцы с возможными комбинациями произведений факторов: хгх2, xxxt, x2xs, xxx2xz, которые позволяют оценить эффекты взаимодействия факторов. Добавим в таблицу еще один столбец - фиктивную переменную х0 для оценки свободного члена р0. Значение х0 одинаково во всех строчках и равно +1.

Таблицу, содержащую такие столбцы, называют расширенной матрицей планирования. Часто к ней добавляют столбец со значениями параметра оптимизации, т. е. с результатами опытов.

Проверка однородности дисперсий производится с помощью различных статистических критериев, из всех дисперсий si находится наибольшая simax, которая делится на сумму всех дисперсий по точкам. Критерий Кочрена - это отношение максимальной дисперсии к сумме всех дисперсий. В нашем случае, пользуясь таблицей 1, найдем:

По соответствующей таблице в работе [4] находим для fvmax = 2, fзнам = 8 степеней свободы и уровня значимости 5 %. Критическое значение GKP = 0,5157. Гипотеза об однородности дисперсий принимается, если, как в нашем случае, экспериментальное значение критерия Кочрена не превышает табличного значения G < GКР, т.е. 0,014 < 0,5157.

Проверка значимости каждого коэффициента проводится независимо. Для этого можно использовать проверку по t-критерию Стьюдента. При использовании полного факторного эксперимента или регулярных реплик доверительные интервалы для всех коэффициентов равны друг другу.

Проведем оценку адекватности в нашем примере, пользуясь данными расчетной таблицы 2:

Так как в нашем случае > s2 {у} (19,2 > 0,09), то адекватность модели рассчитываем по критерию Фишера. Ввиду того, что в нашем случае оказались значимыми все коэффициенты при взаимодействиях и, следовательно, число коэффициентов модели т -- 8, то тогда не остается ни одной степени свободы для оценки адекватности. Оценим значимость коэффициентов при членах второго порядка: | b0 -- | = | 1,854 - 1,773 | = 0,081.

Эта величина меньше, чем ошибка эксперимента , из чего следует, что квадратичные эффекты пренебрежимо малы и поэтому линейную модель можно считать адекватной.

Таблица 3 - Матрица планирования и результаты испытаний образцов, изготовленных из стали 35Л

Список литературы

1. Методы испытания на трение и износ: Справ. изд. / Л.И. Куксенова, В.Г. Лаптева, А.Г. Колмаков, Л.М. Рыбакова. М.: Интермет Инжиниринг, 2001. 152 с.: ил.

2. ГОСТ 27674-88. Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения.

3. Кацев А.П. Статистические методы исследования режущего инструмента. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1974.

4. Большев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М.: Наука, 1965.

Размещено на Allbest.ru