Дослідження процесу поверхневого зміцнення деталей машин та механізмів у вібраційній машині
Автор: Орлевич Назарій Ігорович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Обладнання переробних і харчових виробництв
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Орлевич Н.І., Велика О.Т. (керівник). Дослідження процесу поверхневого зміцнення деталей машин та механізмів у вібраційній машині. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2020. Розширена анотація. Об’єкт дослідження: вібраційна машина поверхневого оброблення деталей машин та механізмів. Предмет дослідження: процес поверхневого зміцнення деталей машин та механізмів шляхом поверхневого деформування у вібраційному полі. Мета дослідження: підвищення експлуатаційних параметрів поверхонь деталей машин та механізмів. В роботі описано види та доцільність використання механічного пластичного деформування поверхонь деталей машин та механізмів. Проаналізовано види зношувань поверхонь деталей в умовах експлуатації, основні етапи виготовлення типової деталі машини чи механізму, основні види зміцнення поверхонь деталей машин та механізмів. Визначено силові та енергетичні характеристики процесу поверхневого зміцнення деталей машин та механізмів. Визначено твердість поверхні деталі та товщини зміцненого шару після її поверхневого зміцнення у вібраційному полі. На час оброблення деталей пластичним деформуванням у вібраційному полі впливають наступні чинники: вихідні розміри поверхні (поверхонь), які слід обробити; початковий стан поверхні деталі; параметри вібраційної машини: частота коливань камери (кількість обертів двигуна приводу), амплітуда коливань (коливна маса та жорсткість підвіски), параметри дебалансу (маса та ексцентриситет), тип завантаження (розмір та кількість кульки, ролика тощо). Амплітуда коливань камери вібраційної машини є одним з важливих параметрів у формуванні рівня енергії удару кульки завантаження об поверхню деталі, що підлягає обробленню. А рівень амплітуди коливань камери вібраційної машини, за незмінної маси камери, можна варіювати доволі в широких межах через масу дебалансу та величину ексцентриситету дебалансу – раціональний шлях, та через зміну жорсткості підвіски (кількості пружин чи їх типу) – менш раціональний шлях. Із зростанням маси дебалансу вібраційної машини зростає і твердість поверхні деталі, що підлягає механічному пластичному деформуванню, та величина зміцненого шару за усталеного часу оброблення. Зростання маси дебалансу веде до зростання товщини зміцненого шару поверхні оброблюваної деталі, але знижує максимальну твердість цього шару. За більшої маси дебалансу енергія удару тіл оброблення об деталь більше передається в глибину поверхні деталі, розподіляється по ній, пластично деформуючи її та зміцнюючи наклепом. При виборі маси дебалансу для відповідного режиму оброблення деталі механічним пластичним деформуванням у вібраційному полі, слід знати, виходячи з експлуатаційних характеристик деталі, чи потрібно отримати меншу твердість але більшу товщину зміцнення, чи потрібно отримати меншу твердість поверхні але за меншої товщини зміцнення. Твердість поверхні деталі безпосередньо залежить і від часу проведення операції зміцнення. Маючи залежність впливу маси дебалансу на товщину зміцненого шару та його твердість можна визначити найбільш оптимальний час проведення цього оброблення з формуванням наклепу. При механічному пластичному деформуванні поверхні деталі явище перенаклепу починається з найвищих шарів поверхні деталі, так як з них починається і зміцнення поверхні, яке потім, поступово передається в глиб поверхні. З перебігом часу оброблення більш внутрішні шари ще б могли зміцнюватись, але поверхневі шари вже стають перенаклепаними, на них виникають тріщини, вони починають викришуватись, тобто руйнуватись. Іншими словами – явище перенаклепу поверхневого шару зупиняє перебіг зміцнення поверхні деталі по її товщині. Із зростанням рівня ексцентриситету дебалансу вібраційної машини, глибина зміцнення поверхні деталі зростає. Таке зростання можна пояснити тим, що збільшення ексцентриситету веде до підвищення енергії коливань камери вібраційної машини, а від так і до збільшення енергії взаємодії складових завантаження камери – деталей та кульок. Із зростанням амплітуди коливань камери вібраційної машини як глибина зміцненого шару так і поверхнева твердість зростають параболічно. Це спостерігається для двох типів матеріалів деталі. Збільшення амплітуди в даному випадку не має сенсу, адже вона безпосередньо впливає на динамічне навантаження на вузли вібраційної машини. Також в роботі розраховано основні вузли вібраційної машини для реалізації поверхневого зміцнення деталей машин та механізмів, а саме: робочу камеру вібраційної машини, пружну підвіску, дебалансний привід, підібрано електричний двигун приводу. Ключові слова: вібраційна машина, поверхневе зміцнення, робоча камера, дебаланс, пружинна підвіска, коливання, наклеп, пластичне деформування, деталь, поверхня.