Scientific journal
International Journal of Applied and fundamental research
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

DETERMINATION OF DEFORMATION FORCE WHEN SPD CORRESPONDING START PEELING AS A RESULT OF THE PERENAKLEPA SURFACE

Nikiforov N.I. 1
1 Docent of Kamyshin Technological Institute (branch) of Volgograd State Technical University
1722 KB
The article presents the task of determining the boundary values of the deformation forces under which cause an invalid deterioration of surface roughness of cultivated SPD rollers conical profile. The basis adopted dependence obtained V.M. Braslavsky [1] roller barrel profile. The conversion of adopted dependence was based on the consideration in the contact area of the conical roller as two zones-a zone of introduction and sbega, for which there is a method of determining the geometric parameters of the contact. As a result of mathematic dependence allows for specified conditions to determine the magnitude of the force of deformation, the excess of which leads to the flaking surface.
SPD
surface plastic deformation
conical roller
the power of deformation

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)