Влияние точности расположения поверхностей на износ и ресурс работы соединения

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Отклонения взаимного расположения поверхностей в сопряжении увеличивают интенсивность изнашивания, сокращают долговечность сопряжения, часто являются причиной аварийного износа [1, 2, 3].

Для обобщения роли действующих факторов при изготовлении и сборке вала и подшипников выполнен анализ вариантов первичных погрешностей расположения, вызывающих взаимный поворот осей шипа и втулки (рис. 1): смещение осей втулок на величину ∆ при сохранении их параллельности (рис. 1, а); смещение шипов на величину е при сохранении их параллельности (рис. 1, г); отклонение от параллельности установленных в корпус втулок (рис. 1, ж); отклонение от параллельности осей шипов вала (рис. 1. к). Характер износа трущихся поверхностей при этом различен. Так, в первом и третьем случаях на шипе образуется замкнутая поверхность вращения износа ( рис. 1, б, в), а на втулке - локальная лунка, как часть конуса. Во втором и четвертом случаях втулка изнашивается по замкнутой поверхности, а шип - по лунке. В реальных соединениях могут действовать одновременно несколько вышеуказанных причин ошибок положений, и характер износа будет еще сложнее. Отклонение от параллельности контактирующих поверхностей, обусловленное указанными ошибками, способствует увеличению скорости изнашивания вследствие нарушения масляного клина и неравномерному по длине сопряжения износу. Поэтому фактически может быть изношен объем материала, меньший предельно допустимого. Но пара будет не работоспособна по точности положения.

Полагают использованный ресурс сопряжения пропорциональным объему сношенного материала. Этот объем при наличии отклонений от параллельности образующих определяют на примерах ( рис. 1, б, в, з, и). При этом делают сле-

дующие допущения: поверхность шипа и втулки до износа - идеальные цилиндры; допускается свободное вращательное движение шипа и втулки; в процессе износа образующие поверхностей износа шипа и втулки продолжают оставаться идеальными прямыми; торцы втулок перпендикулярны их осям и образующей отверстия до износа; отношение размерных износов в одноименным исходных поперечных сечениях втулки и шипа iш - величина постоянная.

Оси координат для соединения шип - втулка (рис. 2) расположены следующим образом: OZ -совпадает с осью отверстия втулки; OY - лежит в плоскости торца втулки. Ось вала (поверхности 1 шипа до износа) вследствие технологических погрешностей расположения поворачивается относительно оси втулки ( поверхности 2 отверстия втулки) на угол α ₁. Поверхность 3 шипа в процессе износа наклонена к оси вала под углом α _1. Обозначают длину изношенной части втулки - ЕД через l, длину втулки - l_{вт .} Отрезки ЕГ и ГК представляют собой размерные износы, соответственно втулки i_вт и шипа i_ш . Тело изношенной части втулки при l < l_вт ограничено поверхностями цилиндра 2, конуса 3 и плоскости XOY, а при l > l_вт еще и плоскостью z = l_вт. Это тело длиной l имеет серповидное основание в плоскости XOY с вершинами в т. А и В, а вершины его Б и Ж принадлежат одновременно поверхностям цилиндра 2 и конуса 3. Определим объем тела АБЖВ.

Образующая поверхности износа вала пересекается с его осью в т. О с координатами yo, zo й — 1ш z0 = — ОМ • cos (аг — а2) =--cos(a1 — а2), (1)

sma2

Рис. 1. Характер износа поверхностей трения при различных погрешностях расположения

Таблица 1. Значения для коэффициента К₁

Рис. 2. Схема расчета износа цилиндрического сопряжения