Поверхностях инструмента

1° . При рассмотрении явления сухого трения во вращательной кинематической паре пользуются различными гипотезами о законах распределения нагрузки на поверхностях элементов этой пары. С помощью этих гипотез могут быть выведены соответствующие формулы для определения сил трения и мощности, затрачиваемой на преодоление этих сил. Такие гипотезы были предложены некоторыми учеными (Рейе, Вейсбах и др.). Недостатком всех этих гипотез, так же как это имело место и для винтовой пары, является отсутствие достаточного экспериментального материала по вопросам распределения давлений во вращательных парах, работающих без смазки. Поэтому мы не будем останавливаться на всех различных формулах определения сил трения во вращательных парах, ограничившись выводом простейших из них, сделанным на основе элементарнейших предположений, схематизирующих явление.

f. При рассмотрении явления сухого трения во вращательной кинематической паре пользуются различными гипотезами о законах распределения нагрузки на поверхностях элементов этой пары. С помощью этих гипотез могут быть выведены соответствующие формулы для определения сил трения и мощности, затрачиваемой на преодоление этих сил. Такие гипотезы были предложены некоторыми учеными (Рейе, Вейсбах и др.). Недостатком всех этих гипотез, так же как это имело место и для винтовой пары, является отсутствие достаточного экспериментального материала по вопросам распределения давлений во вращательных парах, работающих без смазки. Поэтому мы не будем останавливаться на всех различных формулах определения сил трения во вращательных парах, ограничившись выводом простейших из них, сделанным на основе элементарнейших предположений, схематизирующих явление.

В результате действия движущих сил, сил полезного сопротивления и сил тяжести в кинематических парах возникают реакции, которые сами непосредственно не влияют на характер движения механизма, но на поверхностях элементов кинематических пар вызывают силы трения, с которыми приходится считаться при динамических исследованиях, Так как работа сил трения превращается

В результате действия движущих сил, сил полезного сопротивления и сил тяжести звеньев в кинематических парах возникают реакции, которые сами по себе непосредственно не влияют на характер движения механизма, но на поверхностях элементов кинематических пар вызывают силы трения. С последними приходится считаться при динамических исследованиях. Так как работа этих сил превращается в тепло, рассеивающееся в окружающую среду, то силы трения, возникающие в кинематических парах, считаются силами вредного сопротивления.

Наиболее часто структурой и фрикционными свойствами управляют, создавая условия для появления на рабочих поверхностях элементов, которые в процессе трения, существуя в виде пленок, способны химически или физически взаимодействовать с поверхностями трения и обеспечивать регулирование фрикционного режима. Такие вещества вводят в состав полимерного или смазочного материалов. Это явление, открытое Д. Н. Гаркуно-вым и И. В. Крагельским и названное ими избирательным переносом, играет важную роль в процессе трения метал-лополимерных пар [10].

В пространстве 5, ограниченном трубными досками 4 и 6, в которых закреплены входные элементы, циркулирует охлаждающая вода, способствующая образованию пленки на внутренних поверхностях элементов //. Ее расход опытным путем подбирается так, чтобы пара конденсировалось минимально необходимое количество при максимальной степени его очистки.

На рабочих поверхностях элементов пар трения у деталей торцового уплотнения допускаются незначительные риски и раковины глубиной и шириной до 0,01 мм.

-2) образование' влаги в области ^ближнего следа за выходными кромками 'сопловых и рабочих лопаток; 3) возникновение влаги в концевых вихревых и отрывных областях турбинных решеток; 4) конденсация переохлажденного пара на поверхностях элементов проточных частей турбин; 5) конденсация пара в областях повышенной крупномасштабной турбулентности потока; 6) частичная конденсация на твердых и жидких частицах солей.

Говоря о том, что величина Re характеризует поток, подразумевают, что модель и натура подобны не только по размерам, определяющим форму проточной части, но подобны и шероховатости поверхностей проточной части; однако величина технологических неровностей, остающихся на поверхностях элементов проточной части, практически не меняется при изменении размеров рабочих колес. Зачастую на модели и натурной машине при работе на одинаковой рабочей жидкости невозможно выполнить требования постоянства Re. Поэтому вводят поправки, учитывающие масштабный эффект, т. е. некоторое нарушение подобия. Общая тенденция назначения этих поправок такова, что при пересчете меньших размеров на большие при одинаковых числах Re можно ожидать некоторого увеличения коэффициентов мощности и момента. Если модель больше рассчитываемой машины, то, как правило, последняя покажет меньшую энергоемкость, чем следует из расчета. Это изменение можно подсчитать по формуле, приведенной в работе Л. Г. Подвидз.

Рис. 3.13. Распределение количества усталостных трещин на наружной и внутренней поверхностях элементов.

деляющейся при резании, уменьшается. Смазочно-охлаждающие среды отводят теплоту во внешнюю среду от мест ее образования, охлаждая режущий инструмент, деформируемый слой и обработанную поверхность заготовки. Смазывающее действие сред препятствует образованию налипов металла на поверхностях инструмента, в результате чего снижается шероховатость обработанных поверхностей заготовки. Применение смазочно-охлаждагощих сред приводит к тому, что эффективная мощность резания уменьшается на 10— 15 %; стойкость режущего инструмента возрастает, обработанные поверхности заготовок имеют меньшую шероховатость и большую точность, чем при обработке без применения сшзочно-охлаждагощих сред.

ляются изменения сил резания, трение на рабочих поверхностях инструмента, площади поперечного сечения срезаемого слоя металла; образование наростов; упругие деформации заготовки и инструмента. Автоколебания могут быть низкочастотными (/ = 50-7-500 Гц) и 1'ысокочастотными (/ = 800н-6000 Гц). Первые вызывают на обработанной поверхности заготовки волнистость, вторые — мелкую рябь. Возникновение автоколебаний можно предупредить, изменяя режим резани я И геометрию инструмента, правильно устанавливая заготовку и инструмент на станке, а также обрабатывая заготовки на больших скоростях резания.

Природа трения и изнашивания двух находящихся во фрикционном контакте тел (в данном случае пара инструмент—заготовка) объясняется закономерностями молекулярно-механической теории трения. Трение в процессе резания имеет ряд специфических особенностей, характерных только для механической обработки металлов резанием: наличие довольно высоких температур на контактных площадках инструмента и заготовки, значительные давления, сопровождающие процесс резания. При работе инструментов весьма затруднен подвод смазочно-охлаждающих средств в зону резания. Кроме того, в отличие от трения обычной фрикционной пары контактные площадки на рабочих поверхностях инструмента находятся в соприкосновении с ювенильными металлическими поверхностями.

Одним из путей снижения износа инструмента в процессе резания является создание в зоне контакта пары инструмент—заготовка условий для проявления эффекта ИП, выражающегося в образовании на рабочих поверхностях тонкой пленки меди, имеющей значительную механическую прочность на сжатие и низкое сопротивление тангенциальному сдвигу. Такая твердая смазывающая пленка может быть получена в результате хемо-сорбционного взаимодействия некоторых медьсодержащих химических веществ, введенных в зону трения, с поверхностно-активными веществами и с поверхностями трения [23]. Если во время работы инструмента в зону контакта его с заготовкой подавать компоненты, из которых образуется такая хемосорбционная пленка, то она будет сохраняться на рабочих поверхностях инструмента непрерывно в течение всего процесса резания. Наличие пленки уменьшает коэффициент трения за счет уменьшения времени непосредственного контакта поверхностей инструмента и заготовки, понижает температуру резания и, следовательно, уменьшает износ инструмента.

Исключение из рабочей жидкости олеиновой кислоты приводило к тому, что наряду с медью на рабочих поверхностях инструмента выпадало довольно твердое вещество черного цвета, которое «загрязняло» сверло, создавая неоднородность медного слоя, в результате чего задняя поверхность выглядела неровной, а режущая кромка рваной. С понижением скорости резания это вещество становилось пастообразным, а количество его столь значительным, что при va =12,6 м/мин оно целиком покрывало

Образование медной пленки на рабочих поверхностях инструмента и снижение его износа наблюдаются также и при исполь-

Смазочно-охлаждающие жидкости, применяемые при обработке металлов резанием, должны удовлетворять следующим требованиям: обладать достаточными смазочно-охлаж-дающими свойствами, при выполнении тяжелых работ образовывать на соприкасающихся поверхностях инструмента и детали прочную пленку, выдерживающую большие удельные давления.

Смазывающее действие обусловлено образованием смазочной пленки на внешних поверхностях инструмента и обрабатываемого металла — изделия и стружки. Смазочная пленка предотвращает износ инструмента, уменьшает трение между инструментом и обрабатываемой деталью.

При резании высокопрочных аустенитных сталей серьезные затруднения вызывают налипы на задних и передних поверхностях инструмента. Их природа не совсем ясна. Предполагают, что налипы образуются в результате сдавливания частиц нароста, проскальзывающих через режущую кромку, между поверхностями резания и режущего инструмента.

Тепловой баланс процесса резания. Приходная часть теплового баланса учитывает: а) теплоту QJ, выделяющуюся в результате пластической деформации металла стружки в направлениях плоскостей сдвига; б) теплоту Qi, выделяющуюся в результате разрушений металла по плоскости скалывания; в) теплоту Qs, выделяющуюся на трущихся контактных поверхностях инструмента, стружки и поверхности резания; г) теплоту Q
Распыленная жидкость выходит из смесителя со скоростью 200—300 м/сек. Эффективность этого способа подвода жидкости обусловлена проникновением ее в мельчайшие зазоры на контактных поверхностях инструмента и интенсивным испарением.