ПОВЕРХНОСТИ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ

СВОЙСТВА УЗЛОВ И МЕХАНИЗМОВ

Волнистость и шероховатость поверхностей оказывают значительное влияние на ресурс подвижных и надежность неподвижных соединений.

В подвижных соединениях из-за волнистости и шероховатости фактическая площадь контакта в 3 - 5 раз меньше номинальной, что приводит к увеличению давления в точках контакта и разрыву масляного слоя. Давление при этих условиях становится таким, что упругие деформации неровностей переходят в пластические, и это сглаживает неровности. Кроме того, при разрыве масляного слоя и большом давлении происходит схватывание отдельных неровностей и вырывание частиц металла. Эти процессы сопровождаются значительным повышением температуры, что в таких соединениях, как «коленчатый вал – вкладыши», приводит к выплавлению антифрикционного слоя. Если при этом разрушения сопрягаемых поверхностей не происходит, то все равно наблюдаются ускоренный износ поверхностей и значительное увеличение зазора. Эти процессы продолжаются до тех пор, пока высота и форма неровностей не достигнет определенного стабильного значения. Получающуюся при этом шероховатость называют оптимальной. Она характеризуется определенными высотой, шагом и формой неровностей.

Важно отметить, что если неровности поверхности первоначально будут меньше оптимального значения, то через определенный промежуток времени, равный периоду приработки, высота неровностей увеличится и также будет близка к оптимальной. Чем больше первоначальная шероховатость отличается от оптимальной, тем больший износ будет иметь поверхность в период приработки и тем на большее значение сократится технический ресурс соединения.

Шероховатость поверхности влияет также на усталостную прочность деталей, так как неровности являются концентраторами напряжений. Поэтому детали, работающие в условиях знакопеременных нагрузок, не должны иметь грубо обработанных поверхностей с большими неровностями.

Впадины неровностей являются резервуарами, в которых скапливаются вода и другие жидкости, поэтому поверхности с большими неровностями особенно подвержены коррозии. В местах уплотнений, где требуется герметичность, большая высота неровностей также вредна. Как правило, чем меньше допуск на обработку, тем меньшей получается высота неровностей. В то же время прямой зависимости между допуском и высотой неровностей нет.

Иногда при большом допуске на обработку назначают шероховатость с минимальной высотой неровностей для придания декоративного вида поверхности или для обеспечения надежной защиты ее от коррозии. Порой при минимальных допусках на обработку получают поверхности со сравнительно большими неровностями, надежно удерживающие смазку (например, поверхности поршней, направляющих станков, различных салазок).

Шероховатость поверхности – фактор управляемый, зависящий от режимов резания, вида режущего инструмента и охлаждающей жидкости и, наконец, от вида обработки.

При изготовлении и восстановлении деталей подвижных соединений в большинстве случаев следует стремиться к получению шероховатости, близкой к оптимальной.

В неподвижных соединениях шероховатость поверхностей деталей значительно влияет на их надежность. При напрессовке деталей соединений с натягом происходит частичное сглаживание неровностей, при этом изменяется натяг, который в собранном соединении будет меньше расчетного. Это приведет к уменьшению прочности соединения. С уменьшением высоты неровностей влияние шероховатости будет меньшим.

Из сказанного следует, что обоснованное назначение шероховатости поверхности с определенными параметрами – важный фактор повышения надежности и долговечности соединений и машины в целом.

При назначении параметра шероховатости можно ориентироваться на наибольшие допустимые значения параметра Ra в зависимости от допусков на размер и форму, определяемые для следующих условий:

при допуске 60 % от допуска на размер – Ra ≤ 0,05 Т;

при допуске 40 % от допуска на размер – Ra ≤ 0,025 Т;

при допуске 25 % от допуска на размер – Ra < 0,012 Т.

Контрольные вопросы

1. Как определяют отклонения формы и расположения поверхностей?

2. Какие отклонения формы цилиндрических деталей существуют в осевом и радиальном сечениях?

3. Что такое комплексные и дифференцированные показатели отклонения формы поверхностей?

4. Как обозначают отклонения формы и расположения на чертежах?

5. Какие параметры волнистости поверхности вы знаете?

6. Какие основные параметры шероховатости поверхности предусмотрены ГОСТ 25142–82 ?

7.  Как обозначается шероховатость поверхности на чертежах?