Скоростях соударения

Червячные колеса изготовляют преимущественно из бронзы (табл. 9.4), реже из латуни или чугуна. Оловянные бронзы типа ОФ10-1, ОНФ и другие считаются лучшим материалом для червячных колес, однако они дороги и дефицитны. Их применение ограничивают передачами при сравнительно больших скоростях скольжения (и„= =5...25 м/с). Безоловянистые бронзы, например алюминиево-желе-зистые типа АЖ9-4 и другие, обладают повышенными механическими характеристиками (НВ, ств), но имеют пониженные противозадириые свойства. Их применяют в паре с твердыми (HRO45) шлифованными и полированными червяками для передач, у которых v^.5 м/с. Чугун серый или модифицированный применяют при vs-^2 м/с, преимущественно в ручных приводах.

1.28. Какими основными свойствами определяется качество: а) подшипников качения; б) подшипников скольжения, работающих при больших- нагрузках и скоростях скольжения; в) часов, работающих в условиях вибраций; г) сталей, предназначенных для работы к окислительной среде при высокой температуре; д) пружинных сталей; е) чугу-нов, предназначенных для отливки деталей сложной формы, воспринимающих ударные нагрузки; ж) металлорежущих станков; :i) мостовых кранов; и) зубчатых передач легковых автомобилей и точных механизмов; к) резиновых амортизаторов и покрышек автомобилей?

зацепление при номинальш х нагрузках работает [18J в режиме граничного трения. Поэтому тс пько при правильном выборе материалов и чистоты трущихся пов :рхностей могут обеспечиваться оптимальные размеры, стоимость i надежная работоспособность червячной передачи. Материал кол :са должен быть прочным и обладать хорошими антифрикционн ши и противозадирными свойствами, мало изнашиваться. В наибо. ыией степени этим требованиям отвечают оловянистые бронзы ( группа). Однако их рационально применять при больших сю ростях скольжения (us> >6 м/с), необходимости уменьшения раз [еров и повышения долговечности червячной передачи. Безоловя истые бронзы и латуни (II группа) значительно дешевле, но им« от низкие антифрикционные свойства и поэтому применяются при скоростях скольжения до 8 м/с. Для тихоходных малонагруженнь х передач при скоростях скольжения до 2 м/с применяются мягкие < ерые чугуны (III группа). Качество работы червячной передач! в значительной степени зависит от гладкости и твердости рабоч ix поверхностей червяка, причем наилучшие результаты достигают :я при закаленных (HRC 45...50) или цементуемых и закаленных ' ервяках, шлифованных и тщательно полированных после термичес сой обработки [39]. Материал червяка выбирается в зависимости )т вида назначаемой термической обработки, его размеров, технс логических возможностей изготовителя. В табл. 1.10 приведены ре* эмендации по выбору материалов червяков и червячных колес.

Червячные колеса для уменьшения трения в зацеплении изготовляют преимущественно из бронзы, реже — из латуни или чугуна. В наиболее ответственных случаях (пч ^ 500 об/мин или 5 ^ уск ^ ^25 м/с) венцы червячных колес делают из фосфористой БрОФ 10 — 1, оловяноникелевой БрОНФ или сурьмяноникелевой БрСУН 7 — 2 бронз, отличающихся хорошими антизадирными свойствами. При скоростях скольжения от 2 до 10 м/с червячные колеса можно изготовлять из безо лов ян истых бронз БрАЖЭ — 4, БрАЖН 10 — 4 — 4 и др., и латуней ЛМцС 58-2-2 и ЛМцОС 58-2-2-2, при этом червяк должен иметь твердость HRC ^ 45. И, наконец, при оск ^ 2 м/с допустимо применение относительно мягких серых чугунов СЧ 12-28, СЧ 15-32 и СЧ 18-36.

Материал выбирают с учетом условий работы (их часто оценивают по р, V и pV), назначения и конструкции опор, а также стоимости и дефицитности материала. По возможности следует применять более доступные материалы без ухудшения работоспособности опор. При невысоких скоростях скольжения (У < 5 м/с) применяют серые и антифрикционные чугуны.

Латуни медно-цинковые, алюминиево-железистомарганцовистые и др. применяют при малых скоростях скольжения (и ^ 2 м/с), но они удовлетворительно воспринимают ударные нагрузки и значительные удельные давления (р < 120 даН/см2).

2. Молекулярн о -механическое изнашивание (изнашивание при схватывании). Схватывание происходит вследствие молекулярных сил при трении. Наблюдается холодное схватывание, связанное с износом и выдавливанием смазочной пленки при малых скоростях скольжения, и горячее схватывание, связанное с понижением вязкости масла из-за нагрева при больших скоростях. Схватывание и начальной форме проявляется в намазывании материала одной сопряженной детали на другую, а в наиболее опасной форме — в местном сваривании трущихся поверхностей с последующим вырыванием частиц одного тела, приварившихся к другому, при дальнейшем их относительном движении. Схватывание особенно опасно для незакаленных трущихся поверхностей и химически однородных материалов.

Серые чугуны используют преимущественно для деталей относительно сложной конфигурации, требующих литой заготовки при отсутствии жестких требований к габаритам и массе деталей, а также при невысоких скоростях скольжения на поверхностях трения. По массе чугунные детали занимают в стационарных машинах первое место; например, в станках масса чугунных деталей составляет 60...80 %.

Алюминиевые бронзы с добавкой железа, а также иногда марганца и никеля применяют преимущественно как антифрикционный материал при высоких давлениях, но малых и средних скоростях скольжения. Необходима закалка, достаточная точность и высокое качество рабочей поверхности сопряженной детали.

В е н ц ы червячных колес при скоростях скольжения уск^4 м/с выполняют из оловянно-фосфористых бронз БрО 1 ОН 1Ф1,

При малых скоростях скольжения (менее 2 м/с) и при больших диаметрах колес допустимо применять чугуны марок СЧ15, СЧ20.

42. Сагомонян A. fl. Взаимодействие бойка и полубесконечной преграды при больших скоростях соударения. — Вестник МГУ, 1964, № 2.

43. Сагомонян А. Я., Кутляров В. С. Приближенный метод определения среднего диаметра отверстия, образованного в преграде бойком при больших скоростях соударения. — Вестник МГУ, 1964, № 2.

УДАР - совокупность явлений, возникающих при столкновении двух твёрдых тел, а также при нек-рых видах взаимодействия твёрдого тела с жидкостью или газом (напр., У. тела о поверхность жидкости, действие ударной волны на тело, У. струи о тело, гидравлический удар и т.п.). В местах контакта тел при У. возникают большие силы взаимодействия, наз. ударными, в результате чего за очень малое время (обычно порядка 1-100 мкс) происходит значит, изменение скоростей соударяющихся тел. Линия, перпендикулярная к поверхностям тел в точке их соприкосновения при У., наз. линией удара. Различают след, виды У.: прямой, если скорости тел до У. параллельны линии У.; косой - скорости до У. непараллельны; центральный -при У. центры масс лежат на линии У.; упругий- суммарная кинетич. энергия соударяющихся тел после У. такая же, как до У. Следствиями У. могут быть остаточные деформации, звук, колебания, нагревание тел, изменение механич. св-в, разрушение (при скоростях соударения, превышающих критические). Явления, сопровождающие У., учитываются в расчётах машин и механизмов. В ряде случаев У. применяют в рабочих органах машин (в прессах, буровых установках, копрах и т.п.), а также при динамич. испытаниях для определения пластичности, прочности, ударной вязкости конструкционных материалов. Расчёты на У. имеют важное значение при проектировании строит, конструкций, предназнач. для восприятия нагрузок ударного характера. УДАРНАЯ ВОЛНА - распространяющаяся со сверхзвуковой скоростью переходная область в газе, жидкости или тв. теле, в к-рой происходит скачкообразное увеличение давления, плотности, темп-ры и скорости движения в-ва. У.в. возникает при взрывах, при движении тел в среде со сверхзвуковой скоростью, при мощных электрич. разрядах, в фокусе лазерного луча и т.д. Возникновение У.в. может сопровождаться разрушением сооружений, поражением людей, животных и т.п.

Ниже обсуждается соударение твердых тел с твердыми поверхностями. Как уже отмечалось выше, исследование ударного воздействия жидких частиц или эрозии, вызванной дождем, также является важной задачей. Отметим, что при больших скоростях соударения твердые тела могут быть описаны с позиций гидродинамики, и модель жидкой частицы может оказаться полезной.

Дробилки ударного действия широко применяют для мелкого, среднего и крупного дробления пород разной крепости. Однако препятствием к расширению области применения этих дробилок служит большой расход металла в результате интенсивного изнашивания, особенно при дроблении крепких абразивных пород. Дробилки ударного действия наиболее эффективно работают при высоких скоростях соударения, но при этом износ еще больше увеличивается.

Из сравнения результатов исследований, приведенных на рис. 40, следует, что износ стали У8 по сравнению с износом стали 45 и У12 почти в 2. раза меньше. Такая тенденция прослеживается при всех скоростях соударения.

Необходимо учитывать, что значительное увеличение скорости соударения следует рассматривать как одну из причин существенного изменения начальных значений механических характеристик материалов взаимодействующих пар. Общая тенденция при этом сводится к увеличению показателей прочности стали и снижению ее пластичности. Значительное охрупчивание углеродистых сталей при скоростях соударения 6—7 м/с — одна из причин резкого повышения их износа.

Увеличение скорости соударения по-разному влияет на износостойкость сталей 9ХС и Х12М: при скоростях соударения v = 2,9 ... 4,2 м/с сталь ЭХС изнашивается больше, чем сталь Х12М, а при и>4,2 м/с более высокий износ имеет сталь Х12М. При и = 6,9 м/с износ стали Х12М в 1,7 раза больше износа стали ЭХС.

Пневматические ударные стенды предназначены для воспроизведения ударных воздействий при высоких скоростях [соударения тел. Разновидностью таких стендов являются вакуумные ударные стенды. Они отличаются простотой конструкции и представляют собой вертикальную пусковую трубу с фланцами на обоих открытых торцах. Нижний конец пусковой трубы устанавливают на массивный фундамент через вакуумное уплотнение. Ударная платформа представляет собой поршень с резиновым уплотняющим кольцом, расположенным на верхнем торце. Этим кольцом поршень прижимается к верхнему фланцу пусковой трубы посредством стопорного устройства. После вакуумирования пусковой трубы, стопорное устройство освобождает поршень, и он начинает перемещаться

скорость её отдельных элементов пропорциональна перемещениям этих элементов при статическом приложении нагрузки в месте удара (вообще говоря, это не согласуется с представлением о постепенном распространении ударной волны, которое имеет место в действительности; однако это допущение не вносит заметных погрешностей при скоростях соударения »0<5 м/сек); в) все деформации упруги и потенциальная энергия может быть подсчитана по формулам, соответствующим статическому нагружению.

При скоростях соударения 156— 600 м/с, вызывающих эрозию рабочих лопаток паровых турбин, расчетное давление составляет 25—95 МПа. Предел текучести для лопаточных сталей, определенный в статических условиях, составляет 68—80 МПа. Известно, что при высоких скоростях нагружения предел текучести повышается. Поэтому сравнение значений предела текучести и импульсного давления не позволяет сделать вывод о возможном повреждении материала при ударе одиночной капли.