Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,618

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПРИ ППД СООТВЕТСТВУЮЩЕЙ НАЧАЛУ ШЕЛУШЕНИЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ ПЕРЕНАКЛЕПА ПОВЕРХНОСТИ

Никифоров Н.И. 1
1 Камышинский технологический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета
В статье представлено решение задачи определения граничных значений силы деформирования при которых возникает недопустимое ухудшение шероховатости поверхности обрабатываемой ППД роликами конического профиля. За основу принята зависимость полученная В.М. Браславским [1] для роликов бочкообразного профиля. Преобразование принятой зависимости произведено на основе рассмотрения зоны контакта конического ролика как двух зон – зоны внедрения и сбега, для которых имеется методика определения геометрических параметров контакта. В результате получена математическая зависимость позволяющая для заданных условий определять величины сил деформирования, превышение которых ведет к шелушению обработанной поверхности.
ППД
поверхностное пластическое деформирование
конический ролик
сила деформирования
1. Браславский В.М. Технология обкатки крупных деталей роликами. – 2-е изд. – М.: Машиностроение., 1975. – 160 с.
2. Жасимов М.М. Управление качеством деталей при поверхностном пластическом деформировании. – Алма-Ата: Наука, 1986. – 208 с.
3. Никифоров Н.И. Определение площади контакта при ППД коническими роликами // Современные проблемы науки и образования. – 2010. – № 4 – С. 121–126.

Известно, что обкатывание с силой превышающей определенное значение может привести к перенаклепу и как следствие шелушению обкатанной поверхности. Об этом свидетельствует и наличие экстремума у кривых зависимости шероховатости от погонной силы обкатки (рис. 1) [1].

При обработке жесткими обкатниками это явление может наступить при натяге ≈ 150…175 мкм [2]. Начало шелушения зависит от механических свойств обкатываевого материала, формы микронеровностей, условий смазки и режима обкатки. В.М. Браславским [1], для бочкообразных роликов, предложено определять это усилие по формуле:

nik01.wmf (1)

где a и b – полуоси эллиптической площадки контакта; φ – средний угол вдавливания; Dp, r – диаметр и радиус профиля ролика; Dд, R – диаметр и радиус кривизны образующей детали.

Покажем как эта зависимость может быть применена для роликов конического профиля. Контурная линия контакта конического ролика с цилиндрической деталью имеет каплевидную форму (рис. 2), причем пятно контакта можно рассматривать как совокупность двух зон: зоны внедрения ролика – а1 в заготовку и зоны упругого восстановления (сбега) – а2. Геометрические параметры контакта могут быть определены по зависимостям приведенным в работе [3].

Приняв, что деформирующее усилие представляет собой равномерно распределенную по длине контакта нагрузку, полное усилие будет равно:

nik02.wmf (2)

где Ра1 – усилие действующее на участке внедрения; а2 – полуось контакта на участке упруго восстановления; hm – наибольшая глубина внедрения деформирующего ролика; R1 – радиус ролика на участке внедрения.

nikif1.tif

Рис. 1. Зависимость шероховатости от погонной силы обкатки роликами с прямолинейной образующей при диаметре ролика 3 мм (1), 5 мм (2), 12,5 мм (3), 32 мм (4) [1]

nikif2.tif

Рис. 2. Схема внедрения конического ролика в поверхность вала

Средний угол вдавливания определяется по формуле:

nik03.wmf (3)

где φa – угол вдавливания в направлении подачи; φв – угол вдавливания в направлении скорости обкатки.

Для определения угла φa рассмотрим схему внедрения ролика в направлении подачи (см. рис. 2, Б).

nikif3.tif

Рис. 3. Схема к определению угла вдавливания в направлении скорости обкатывания

nik04.wmf; nik05.wmf;

nik06.wmf (4)

Для нахождения угла φb рассмотрим схему внедрения ролика в сечении перпендикулярном продольной подаче (рис. 3).

Из этой схемы: nik07.wmf

Из прямоугольных треугольников ОрАВ и ОdАВ:

nik08.wmf

С другой стороны:

nik09.wmf

И, следовательно:

nik10.wmf

Катет AB = zm из тех же треугольников:

nik11.wmf

Откуда: nik12.wmf

Решая совместно полученные уравнения получим:

nik13.wmf

Откуда:

nik14.wmf (5)

nik15.wmf (6)

Таким образом можно записать для синусов определяемых углов:

nik16.wmf;

nik17.wmf

nik18a.wmf

nik18b.wmf (7)

Для нахождения отношения nik19.wmf применим зависимости [3] для геометрических параметров контакта каплевидной формы:

nik20.wmf;

nik21.wmf (8)

Откуда:

nik22.wmf (9)

Усилие, действующее на участке внедрения, будет определяться по формуле:

nik23.wmf (10)

Подставив полученную зависимость в формулу (2) получим зависимость силы деформирования от геометрических параметров контактной зоны, размеров контактирующих тел, а также механических свойств обрабатываемого материала, при которой возможно шелушение обрабатываемой ППД поверхности:

nik24.wmf (11)


Библиографическая ссылка

Никифоров Н.И. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПРИ ППД СООТВЕТСТВУЮЩЕЙ НАЧАЛУ ШЕЛУШЕНИЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ ПЕРЕНАКЛЕПА ПОВЕРХНОСТИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 12-4. – С. 599-601;
URL: http://applied-research.ru/ru/article/view?id=7984 (дата обращения: 16.11.2018).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252