Патрон для сверлильного станка

СОДЕРЖАНИЕ

1. ЧТО ТАКОЕ ПАТРОН ДЛЯ СВЕРЛИЛЬНОГО СТАНКА 3
2. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ 6
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 13

Моделирование основано на подобии процессов и явлений, протекающих в разных агрегатах. Впервые теорему о механическом подобии сформулировал Ньютон в 1636 г. Существенный вклад в развитие теории моделирования внесли ученые разных стран: Эйлер, Фурье, Бертран, Коши, Рейнольдс, Фруд и др. В России автор классических трудов по теории подобия академик В. Л. Кирпичев в 1874 г. сформулировал и доказал третью теорему подобия.
Моделирование можно определить как метод практического или теоретического опосредованного оперирования объектом. При этом исследуется не сам объект, а промежуточный вспомогательный, находящийся в некотором объективном соответствии с самим познаваемым объектом и способный на отдельных этапах познания представлять в определенных отношениях изучаемый объект, а также давать по исследованию модели информацию об объекте.
При моделировании всегда должны присутствовать некоторые соотношения, ставящие условия перехода от модели к исследуемому объекту (оригиналу). Моделирование включает научные исследования, направленные на решение как общефилософских и общенаучных проблем, так и на решение конкретных научно-технических задач, где моделирование выступает как инструмент исследования.
Метод одинаково требует установления критериев подобия, т. е. словесной или математической формулировки тех условий, при которых модель может считаться закономерно отражающей (в том или ином смысле) оригинал.
Классификация видов подобия
Абсолютное подобие - абстрактное понятие, требующее полного тождества состояний или явлений в пространстве и времени, реализуемое только умозрительно.
Полное подобие - подобие тех процессов, протекающих во времени и пространстве, которые достаточно полно для целей данного исследования определяют изучаемое явление. Например, можно считать, что синхронный генератор имеет полное электромеханическое подобие другому генератору, если все процессы изменений токов, напряжений, вращающих моментов на валу, изменение во времени и пространстве распределения магнитных и электрических полей отличаются в этих генераторах только масштабами. При этом нагрев или механическое напряжение в отдельных деталях генератора могут быть неподобными, так как они не оказывают существенного влияния на подлежащие исследованию электромеханические явления. Однако они могут быть наиболее существенными при исследовании тепломеханических процессов и т. д.
Рисунок 1 – Классификация видов подобия
Неполное подобие связано с изучением процессов только во времени или только в пространстве. Так, электромеханические процессы в синхронном генераторе могут быть подобны во времени, без соблюдения геометрического подобия полей внутри машины.
Приближенное подобие реализуется при некоторых упрощающих допущениях, приводящих к искажениям, заранее оцениваемым количественно.
С точки зрения адекватности физической природы модели и оригинала, моделирование может быть физическое, осуществляемое при одинаковой физической природе изучаемых явлений; аналоговое, требующее соответствия в том или ином смысле параметров сравниваемых процессов.
Все виды подобия подчиняются трем теоремам.
Первая теорема указывает необходимые условия подобия и формулирует свойства подобных систем: явления или системы называются подобными, если равны их соответствующие критерии подобия, составленные из параметров системы.
Вторая теорема подобия (π-теорема) доказывает возможность приведения уравнения процесса к критериальному виду: функциональная связь между характеризующими процесс величинами может быть представлена в виде зависимости между составленными из них критериями подобия.
Третья теорема подобия показывает пределы закономерного распространения единичного опыта: необходимыми и достаточными условиями подобия являются пропорциональность сходственных параметров, входящих в условия однозначности, и равенство критериев подобия изучаемого в натуре и на модели явления. К условиям однозначности относятся не зависящие от механизма явления факторы системы: геометрические свойства; физические параметры; начальные условия; начальное состояние; граничные или краевые условия; взаимодействие с внешней средой. [1]
2. Восстановление гильз цилиндров гальваноконтактным осаждением композитных покрытий
Традиционное гальваническое восстановление деталей хромированием и железнением не соответствует современным требованиям ремонтного производства. В этой связи все более широкое развитие и применение получают модернизированные способы восстановления деталей гальваническими покрытиями (рисунок 2).
Рисунок 2- Классификация способов нанесения гальванических покрытий
Способы восстановления деталей гальваномеханическим осаждением (ГМО) заключаются в совмещении процесса гальванического осаждения металлла с его одновременным послойным упругопластическим деформированием.
В сравнении с традиционными хромированием и железнением способы имеют значительные преимущества по производительности процесса и качеству осаждаемых покрытий. Однако требуется предварительная механическая обработка восстанавливаемой поверхности для устранения пространственных дефектов формы поверхности. Это обусловлено тем, что осаждаемое покрытие, наносимое по методу ГМО, в точности повторит пространственные отклонения формы восстанавливаемой поверхности.
Вышеуказанных недостатков лишены способы восстановления гальваноконтактным осаждением (ГКО). В ГКО совмещены процессы гальванического нанесения покрытия и его одновременной механической обработки. В качестве инструмента используют различные материалы, обеспечивающие контролируемый управляемый массовый перенос вещества инструмента на катод в зависимости от степени его износа. Это Доктором технических наук, профессором Жачкиным С. Ю. и его учениками (Воронежский ГТУ) разработан способ получения ГКО композитных покрытий на внутренних поверхностях цилиндрических деталей. Способ позволяет восстанавливать участки поверхности с различной скоростью осаждения покрытия, что позволяет не только компенсировать износ, но и восстанавливать требуемую геометрию поверхности детали без механической обработки. Регулируемое внедрение инструментального материала в покрытие (например, частиц карбида титана) позволяет значительно повысить его микротвердость и износостойкость по сравнению с покрытиями, полученными по традиционным технологиям. В качестве инструментального материала применяются бруски, спеченные из карбидов металлов.
Для реализации способа ГКО разработаны установка ГКО и обрабатывающий инструмент – электрод-инструмент (патент РФ № 100520), отличающийся тем, что прижимная поверхность выполнена в виде сегментов, имеющих возможность свободного перемещения относительно базовой оси.
Установка ГКО позволяет восстанавливать детали вневанным способом, обеспечивает равномерность распределения частиц наполнителя по объему композитной матрицы и цилиндричность восстановленного отверстия по высоте детали, благодаря равномерному обновлению электролита в межэлектродном пространстве.
Рисунок 3 - Электролитическая ячейка для нанесения композитных покрытий на внутреннюю поверхность цилиндров
На рисунке 3 показана электролитическая ячейка установки ГКО для нанесения покрытий на внутреннюю поверхность цилиндров. Устройство включает корпус в виде системы металлических трубок 1, соединенных с опорным 2 и центрирующим 3 дисками. В трубках выполнены отверстия 4 для подвода электролита. Отверстия в горизонтальных плоскостях расположены наклонно к радиальным направлениям под углом 15…40о, а по высоте трубок отверстия выполнены с шагом, уменьшающимся кверху на 1,0… 2,0 мм.
Вертикальное отклонение от равномерного шага и угловое отклонение каналов для истечения электролита рассчитывают отдельно для каждой конкретной детали.
Опорный диск 2 соединен с распределителем электролита 6, в который вмонтирован подводящий штуцер 5.
На центрирующий диск 3 посредством трех шпилек 11 монтируется крышка 9, в которой установлен сливной штуцер 8. Деталь 7 устанавливают в специально подготовленные пазы в распределителе электролита 6 и крышке 9 через уплотнители 10. К детали подведены инструментальные гребенки 13 с брусками из специального композитного материала 12.
Устройство работает следующим образом. Электролит от насосной установки через подводящий штуцер 5, распределитель электролита 6, выполненный в виде замкнутой кольцевой полости, и далее по трубкам 1 через отверстия 4 в них подается к поверхности обрабатываемой детали 7. Отвод электролита из зоны электролиза осуществляется через щели между трубками 1 во внутреннюю полость, образованную ими, и далее через сливной штуцер 8. Герметичность электролитической ячейки обеспечивается плотным прижатием крышки 9 через уплотнения 10 посредством трех шпилек 11.
Уменьшение расстояния между отверстиями позволяет компенсировать различную скорость истечения струй электролита из нижних отверстий (большая скорость) и верхних отверстий (меньшая скорость), а изменение углов истечения позволяет улучшить циркуляцию в межэлектродном пространстве. Экспериментально установлено, что для деталей высотой до 50 мм оптимальной величиной снижения расстояний между отверстиями является 1,0 мм, а для деталей высотой 600 мм – 2,0 мм. Применение данного устройства позволяет добиваться равномерного обновления электролита и получения равномерных осадков металла по высоте детали.
Процесс ведется при переменном давлении электрода-инструмента на обрабатываемую поверхность, которое зависит от ее износа и обеспечивает в конечном итоге необходимую геометрию восстанавливаемого отверстия.
1) Технология восстановления гильз гидроцилиндров гальваноконтактным осаждением композитных покрытий на основе хрома.
Традиционные технологии нанесения хромового покрытия не обеспечивают гарантированного получения беспористого покрытия, что приводит к нарушению герметичности и является основной причиной отказа гидравлических и пневматических цилиндров автотракторной техники.
Нарушение герметичности гидравлических и пневматических цилиндров обусловлено рядом причин. В осажденном покрытии формируется развитая сетка пор и трещин, являющихся результатом наличия высоких растягивающих остаточных напряжений, которые превышают предел прочности хрома. Второй причиной нарушения герметичности по слою хрома является само хромовое покрытие, которое формируется с микроканалами и трещинами. Третьей причиной является механическая обработка хромовых покрытий, после которой в поверхностном слое детали образуются микротрещины.
Доктором технических наук, профессором Жачкиным С. Ю. и кандидатом технических наук Цысоренко П. В. (Воронежский ГТУ) разработан способ получения ГКО композитных покрытий на основе хрома на внутренних поверхностях гидравлических и пневматических цилиндров . Процесс ведется при переменном давлении инструмента на обрабатываемую поверхность, которое зависит от ее износа и обеспечивает в конечном итоге необходимую геометрию восстанавливаемого отверстия.
Схема обработки показана на рисунке 4 - деталь 1, закрепленная на шпинделе установки, совершает вращательные движения вокруг своей оси, а инструмент 2, с расчетным усилием воздействуя на осаждаемое гальваническим способом покрытие, совершает возвратно-поступательные движения вдоль оси вращения детали .Исследованиями установлено, что основные свойства покрытий определяет именно усилие воздействия инструмента на поверхность детали, подвергаемую восстановлению.
Рисунок 4 – Схема ГКО
Композитные покрытия на основе хрома, благодаря включениям микрочастиц карбида титана в матрице, имеют микротвердость на 20% выше, а скорость изнашивания до 1,25 раза ниже чем у покрытий, полученных традиционным хромированием.
2) Технология восстановления гильз цилиндров двигателей гальваноконтактным осаждением композитных покрытий на основе железа
Наиболее ответственным агрегатом автотракторной техники является двигатель, на долю которого приходится 36…52 % от общего количества отказов. Ресурс двигателя в значительной мере зависит от износа деталей цилиндро-поршневой группы (ЦПГ), к которым относятся к гильзы цилиндров. Межремонтный ресурс деталей ЦПГ не превышает 40% от ресурса двигателя, что не отвечает современным требованиям технической эксплуатации.
К покрытиям гильз цилиндров дизелей предъявляются специфические требования:
гильзы должны хорошо противостоять явлениям химической и электрохимической коррозии связанной с воздействием на стенку гильзы сухих газов и электролитов серной, угольной и других кислот;
покрытие должно иметь высокую маслоемкость, пористость, смачиваемость, адгезию к основе, низкий коэффициент трения и высокую износостойкость в условиях воздействия высоких температур.
Доктором технических наук, профессором Жачкиным С. Ю. и кандидатом технических наук Живогиным А. А. (Воронежский ГТУ) разработан способ получения ГКО композитных покрытий на основе железа на внутренних поверхностях гильз цилиндров дизельных двигателей тракторов, отвечающих вышеуказанным требованиям.
Определен рациональный режим обработки: плотность тока 26 – 28 А/дм2, температура рабочей среды 65 – 70 °С, давление инструмента 1 – 1,5 МПа. Скорость осаждения покрытия составляет 6,7 мкм/мин, что в 1,4 – 1,8 раз превышает стандартную скорость осаждения износостойких стандартных железных покрытий в хлористых ваннах железнения.
Покрытия осаждают в стандартном электролите железнения, содержащем 300 – 350 г/л FeCl2•4H2O ТУ 6-02-609-86. В качестве анодов используют пластины, нарезанные из полос стали марки 10 ГОСТ 1050-88. Аноды размещают в чехлах, изготовленных из фильтровальной ткани из стеклянного волокна ГОСТ 8481-75. Отношение площади Sa:Sk = 1…2.
Анодное травление и нейтрализацию проводят в щелочном электролите, содержащем 200 – 250 г/л каустической соды, 100 г/л кальцинированной соды, 5 – 10 г/л жидкого стекла, остальное – вода.
Общая технологическая схема восстановления гильз двигателей имеет следующую последовательность:
- Промывка деталей от грязи и масел. Включает обработку поверхностей под покрытие шлифовальной шкуркой (в случае необходимости).
- Вторичная промывка.
- Окраска защитными красками или лаками (при употреблении их).
- Травление в хлористом электролите.
- Промывка.
- Анодная обработка в щелочной ванне.
- Промывка.
- Монтаж деталей и защитных футляров на подвеску установки ГКО.
- Выдержка без тока.
- Осаждение композитных гальванических покрытий на основе железа.
- Демонтаж детали с установки ГКО.
- Промывка.
- Удаление лаков.
- Нейтрализация.
- Промывка.
- Контроль качества осадка.
- Консервация [2]
Список используемых источников
Собрание лекций «Моделирование и подобие» [Электронный ресурс]/ - Режим доступа: https://studfiles.net/preview/4411895/page:10/ , вход свободный
Статья «Восстановление гильз цилиндров гальваноконтактным осаждением композитных покрытий» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://extxe.com/9595/vosstanovlenie-gilz-cilindrov-galvanokontaktnym-osazhdeniem-kompozitnyh-pokrytij/ , вход свободный