Объемного упрочнения

Потребность «применения следящих приводов в высоконагруженных машинах и оборудовании (мощностью свыше 5—10 кет) определила создание гидравлических следящих приводов объемного управления, в которых регулирование расходов рабочей жидкости, поступающей в силовые двигатели, осуществляется изменением производительности насоса. Эти приводы находят все более широкое распространение благодаря таким положительным свойствам, как повышенные жесткость и коэффициент полезного действия, уменьшенный нагрев рабочей жидкости, а также успехам промышленности в освоении серийного выпуска регулируемых насосов и гидромоторов. Принципы построения применяемых в машинах в станках одно- и двухкоординатных гидравлических и электрогидравлических следящих приводов 6

объемного управления, обеспечивающих постоянный крутящий момент или постоянное усилие на выходе, а также постоянную мощность, рассмотрены в главе VII. Разбираются преимущества и недостатки этих приводов, принципы введения дополнительных обратных связей и управляющих сигналов. Приводятся статические и динамические характеристики этих приводов, исследуются средства стабилизации линеаризованной модели, даются рекомендации по расчету параметров и целесообразной области применения приводов.

ОБЪЕМНОГО УПРАВЛЕНИЯ,

Конструкции и схемы гидравлических следящих приводов объемного управления, применяемые в различных машинах и механизмах, многообразны. В основном это приводы средней и большой мощности.

В настоящей главе проводится анализ динамики нескольких схем гидравлического следящего привода объемного управления, нашедших применение в конструкциях копировальных станков и станков с числовым программным управлением. Это главным образом приводы подач крупногабаритных станков мощностью 5—20 кет.

До последнего времени в большинстве выпускаемых копировальных станков и станков с программным управлением с гидравлически следящим приводом используются приводы дроссельного управления. Интерес, проявленный к гидравлическому приводу объемного управления, объясняется многими причинами.

Во-первых, гидравлические следящие приводы объемного управления обладают более высоким к. п. д., чем следящие приводы дроссельного управления.

В приводах же объемного управления при полном использовании подводимого давления и максимальной скорости выходного вала гидромотора к. п. д. всего привода, включая и к. п. д. насоса, составляет 65% и выше [15].

Во-вторых, нагрев рабочей жидкости при использовании привода объемного управления значительно меньше, чем при дроссельном управлении.

В-третьих, в приводе объемного управления обеспечивается более плавное реверсирование и торможение двигателя, чем в гидропередачах с золотниковым распределением потоков рабочей жидкости. В гидропередачах с дроссельным управлением резкое переключение реверсивного золотника, как правило, вызывает в трубопроводах и гидродвигателе явление гидравлического удара [6].

§ 7.1. КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НАСОСОВ И ГИДРОМОТОРОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ПРИВОДАХ ОБЪЕМНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Примеры объемного упрочнения показаны на рис. 275 (обжатые зоны зачернены). Балки (рнс. 275, я) упрочняют прокатыванием полок, фасонное детали (рис. 275, б) — обжатием наиболее напряженных на растяжение элементов; отверстия ступиц (рис. 275, в) — прошиванием; плоские детали (рис. 275, г) — опрессовкой с торцов; детали типа колец (рис. 275, д) — эксцентричным раскатыванием и накатыванием.

Цели объемного упрочнения самостоятельны, они главным образом направлены на создание таких оптимальных структур сплава, которые обеспечивают благоприятное сочетание прочности, вязкости и хладостойкости.

Способы объемного упрочнения развиваются на базе современной структурной теории прочности металлических сплавов, включающей основные положения физики реального строения сплавов, механики твердого деформируемого тела и термодинамики открытых систем на синергетической основе.

Упрочнение увеличением числа дислокаций должно рассматриваться с учетом двух механизмов (оД(Л) и 0д(пя>)- Рост плотности дислокаций при их беспорядочном переплетении и образовании «леса» для объемного упрочнения мало эффективен, так как вместе с активным ~ упрочнением устраняется возможность релаксации пиковых напряжений. В этом случае упрочнение, например наклепом, рационально, как правило, в поверхностном слое, при исходной матрице с высокой пластичностью. Деформационное упрочнение сохранит свое определенное значение, но развитие и совершенствование этого механизма, вероятно, целесообразно в сочетании с последующей перестройкой (подигонизационный нагрев) или сегрегационным закреплением (деформационное старение) созданных дислокаций.

Если изделие конструируется по принципу композиционного материала с реализацией комбинированного упрочнения — объемного и поверхностного, то открываются возможности успешного использования всех . дислокационных. механизмов упрочнения: 0д(п.я.) и О3 — для объемного упрочнения, сгД(Л), ош о"ф, ор — для поверхностного при нанесении покрытий. Такой новый подход к упрочнению различных металлических изделий - (развитие нового принципа комбинированного упрочнения) позволяет по-новому рассматривать и всю проблему покрытий в целом. С этих позиций покрытия рационально применять не только для восстановления изношенных поверхностей деталей машин, но и главным образом при производстве новых деталей машин, инструментов и конструкций.

установка, описанная в главе 8. На ней проведены многочисленные эксперименты, целью которых было определение усталостной прочности основного металла после различных видов объемного упрочнения и оценка роли различных покрытий в этой характеристике. В частности, нами определялась усталостная прочность образцов из стали У8 с напыленным на ионно-плазменной установке нитридом титана. Время напыления 30—60 мин. Механические свойства контрольных образцов и образцов с нанесенным покрытием даны в табл. 3.1. Контрольные образцы находились в камере вместе с напыляемыми. Перед усталостными испытаниями покрытие TiN с них сошлифовывалось. Испытания проводились на установке, представленной на фото 3. Результаты испытания приведены в табл.. 3.2. Установлено положительное влияние покрытий из TIN на малоцикловую выносливость.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЯЗКОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ ОБЪЕМНОГО УПРОЧНЕНИЯ СТАЛИ У8

Использование описанных выше методов определения вязкости разрушения позволяет оценить комплекс важных свойств материалов после объемного упрочнения по различным режимам. Для примера можно привести выбор оптимальных параметров регулируемого термопластического упрочнения (РТПУ) стали У8 при распаде аустенита в изотермических условиях. На рис. 8.16 представлена диаграмма конструктивной прочности стали со структурой пластинчатого перлита. Вязкость разрушения оценивали методом /-интеграла.

7. Меньшее повышение прочности за счет объемного упрочнения (термического и другого), но большая реакция на поверхностные методы упрочнения.

К процессам объемного упрочнения относятся: отжиг, нормализация, закалка, высокотемпературный отпуск.

Примеры объемного упрочнения показаны на рис. 275 (обжатые зоны зачернены). Балки (рис. 275, а) упрочняют прокатыванием полок, фасонное детали (рис. 275, б) — обжатием наиболее напряженных на растяжение элементов; отверстия ступиц (рис. 275, в) — прошиванием; плоские детали (рис. 275, г) — опрессовкой с торцов; детали типа колец (рис. 275, д) — эксцентричным раскатыванием и накатыванием.