Збірник 04

ПЕРСПЕКТИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ ТА ПРИЛАДИ

Продуктивність віброобробки, як відомо, залежить від режимів вібрування (амплітуди і частоти), характеристики і розмірів робочого середовища, матеріалу оброблюваних деталей, їх маси і форми, співвідношення оброблюваних деталей і робочого середовища, а також, в певній мірі, від кількості одночасно оброблюваних деталей, об’єму і форми робочого контейнера.

Із збільшенням амплітуди, знімання металу зростає внаслідок збільшення сил мікроударів частинок робочого середовища і збільшення шляху активної взаємодії їх на оброблювану поверхню. На продуктивність процесу впливає і частота коливань. Із збільшенням частоти коливань знімання металу зростає (до певного значення). Ріст зняття металу із збільшенням кількості мікроударів абразивних частинок в оброблювану поверхню за одиницю часу пояснюється зростанням швидкості відносного ковзання цих частинок та оброблюваних деталей і зростанням сил мікроударів в результаті збільшення пришвидшень абразивних частинок при незмінній їх масі. Спостереження за поведінкою робочого середовища в робочому контейнері установки показують, що із збільшенням частоти коливань рух всієї маси пришвидшується. Значить, ріст зняття металу в даному випадку відбувається внаслідок більш інтенсивного перемішування робочого середовища.

Збільшення частоти коливань не тільки підвищує продуктивність, але й сприяє більш рівномірній обробці всієї поверхні і виключає можливості пошкодження і поломки тонкостінних і крихких деталей.

При вивченні процесу віброобробки за часом, було встановлено, що зняття металу відбувається достатньо рівномірно протягом всього часу обробки з деяким збільшенням в початковий період, коли відбувається зняття відносно грубих мікронерівностей і закруглення гострих кромок та зменшенням після певного часу обробки, коли в робочій суміші з'явились відходи обробки у вигляді дрібної стружки та продукти подрібнення абразиву у вигляді пилу.

Із збільшенням зернистості абразивного середовища зняття металу зростає внаслідок збільшення маси зерен і, відповідно, збільшення глибини їх проникнення в метал, що викликає більш інтенсивну оброблюваність поверхні. Варто відмітити, що інтенсивність обробки, в цьому випадку, збільшується при обробці відносно більш м`яких матеріалів.

Суттєвий вплив на зняття металу і інтенсивність перебігу таких процесів, як шліфування і полірування, видалення задирок, рубців і закруглення гострих кромок, при вібраційній обробці, мають механічні властивості матеріалу оброблюваних деталей і перш за все його твердість, а також пластичність. Зменшення зняття металу із збільшенням його твердості пояснюється великим опором проникненню абразивних зерен в оброблювану поверхню. Із збільшенням пластичності, зняття металу зменшується. Наявність пластичності в оброблюваного матеріалу завдає труднощів відділенню з його поверхні частинок металу. Метал у цьому випадку деформується і видавлюється царапаючим зерном в сторони.

При обробці крихких матеріалів зняття металу в основному відбувається в результаті зрізання, при обробці пластичних матеріалів зняття відбувається внаслідок викришування частинок металу від втоми при багаторазовому деформуванні окремих його ділянок абразивними зернами.

Збільшення зняття металу відбувається також у тому випадку, коли змінюється об’єм заповнення робочої камери. Збільшення об’єму заповнення робочої камери до певної межі, підвищує зняття металу при решті рівних умов. Це пояснюється ростом висоти шару абразивної крихти, що в свою чергу, збільшує тиск на оброблювані деталі.

Збільшення об’єму завантаження робочим середовищем більше 2/3 об’єму робочої камери зменшує інтенсивність обробки внаслідок погіршення умов перемішування робочого середовища, порушення ,,правильності “ перебігу процесу і збільшення кількості зон застою.

Форма оброблюваних деталей визначає кращий або гірший доступ і контакт частинок робочого середовища з різними елементами оброблюваної поверхні і, відповідно, більшу або меншу інтенсивність обробки. Найбільш інтенсивно відбувається обробка гострих кромок, виступів, гострих поверхонь, причому серед останніх більш рівномірно і інтенсивно оброблюються циліндричні та сферичні поверхні і порівняно гірше плоскі. Обробка в глибоких карманах, отворах, пазах і заглибинах відбувається менш інтенсивно і потребує більш ретельного підбору розмірів та форми частинок робочого середовища.

Суттєвим недоліком вібраційного абразивного методу обробки деталей машин та приладів є постійність режиму обробки, яка встановлюється протягом деякого проміжку часу, від початку обробки. Ця постійність режимів, дуже часто, викликає утворення ’’застійних’’ зон в робочому середовищі віброконтейнера, що призводить до неоднаковості обробки всіх деталей. Та частина деталей, яка знаходиться в безпосередній близькості до стінок робочого контейнера, завжди буде більш інтенсивно оброблюватись ніж та, яка знаходиться ближче до ’’застійної’’ зони, тобто до

121

ПЕРСПЕКТИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ ТА ПРИЛАДИ

умовної середини робочої суміші, а ті деталі, які знаходяться безпосередньо в ’’застійній’’ зоні, взагалі дуже малорухливі і, відповідно, їхня оброблюваність буде найнижчою.

У вібруючих резервуарах, під час перемішування деталей і абразиву, з оброблюваної поверхні знімається мікростружка. Чим інтенсивніше проходить перемішування робочої суміші тим інтенсивніше відбувається зняття стружки. Цьому сприяє режим обробки (частота і амплітуда коливань).

Відносна швидкість проковзування частинки абразиву і деталі є одним із основних факторів підвищення ефективності обробки і залежить від абсолютних величин швидкостей руху абразивних частинок і оброблюваних деталей. В свою чергу ці швидкості знаходяться в залежності від амплітуди і частоти коливань, траєкторії руху резервуара, а також від співвідношення мас оброблюваних деталей та абразивних частинок. Чим більша різниця в їх масах, тим швидкість взаємного їх проковзування буде більшою. При невеликій різниці в масах деталей і абразивних частинок, а відповідно незначній відмінності їх інерції, швидкість проковзування між ними буде невеликою, що при всіх інших рівних умовах приведе до зниження ефективності обробки. Значить, ефективність вібраційної обробки деталей з невеликою масою може бути забезпечена за рахунок збільшення швидкості руху резервуару.

Твердість матеріалу деталі впливає як на продуктивність обробки, так і на якість поверхонь оброблюваних деталей. Чим вища твердість матеріалу, тим на меншу глибину будуть проникати зерна абразиву в деталь. При цьому, відповідно, знижується зняття металу з оброблюваної поверхні деталі при одночасному зменшенні її мікронерівностей.

Форма оброблюваної поверхні деталі також впливає на ефективність процесу віброобробки. Співударяння абразивних частинок із складними елементами, які утворюють в деталях різного роду пази і заглибини, відбувається не завжди під оптимальними кутами, що викликає різке зниження продуктивності обробки і якості оброблюваних поверхонь деталей. Більш того, можливі випадки, коли форма оброблюваної поверхні така, що співударяння з нею абразивних частинок неможливе.

До важливих характеристик абразивних частинок, які впливають на ефективність вібраційної обробки, необхідно віднести масу, розміри, форму і твердість гранул.

При взаємодії елементів середовища в робочому резервуарі, коли абразивною частинкою наноситься прямий удар по оброблюваній поверхні деталі, його сила пропорційна масі цієї частинки. Значить, збільшення маси абразивної частинки приводить до підвищення якості поверхні оброблюваної деталі. Але, значне збільшення маси абразивних частинок може викликати погіршення якості обробки, а також зменшення швидкості проковзування. Детальне дослідження цього питання дозволило зробити узагальнений висновок: для виконання грубих очисних операцій повинні використовуватись абразивні частинки відносно більшої маси, а для оздоблювальних - відносно меншої.

Форма абразивних гранул суттєвого впливу на ефективність вібраційної обробки немає. Але при складному доступі абразивних частинок до оброблюваних поверхонь виникає необхідність в підборі раціональної форми гранул.

Зернистість абразивного матеріалу в значній мірі відтворюється як на якості, так і на продуктивності обробки. При використанні крупнозернистого абразиву, кількість зерен, що знаходяться в контакті з оброблюваною поверхнею деталі, зменшується і іноді може досягати незначної кількості. В такому випадку, за іншими рівними умовами (наприклад, при однаковому тиску), занурення зерна в метал відбувається на більшу глибину і знімається більш крупна металічна стружка. При малій зернистості різко збільшується кількість контактів частинок з поверхнею деталі, але занурення зерен відбувається на невелику глибину. Це сприяє зняттю дрібної стружки і зменшенню висоти мікронерівностей.

Твердість абразивних гранул є однією із основних характеристик, які суттєво впливають на ефективність віброабразивного процесу. Чим більшу твердість мають абразивні частинки, тим більшу вони мають стійкість до викришування і ,,притуплення” ріжучих кромок.

При вібраційній абразивній обробці об’єм завантаженого в резервуар абразивного матеріалу, як правило, перевищує об’єм оброблюваних деталей. В зв’язку із цим, абразивні частинки в процесі обробки стикаються одна з другою частіше, ніж з оброблюваними деталями, що викликає підвищене спрацювання абразиву.

Поява в абразивній масі продуктів її спрацювання заповнює пори між зернами гранул і приводить до ,,засалювання“ абразиву, а також до зниження його ріжучих властивостей.

Об’ємне співвідношення абразиву і оброблюваних деталей в резервуарі в значній мірі відтворюється на продуктивності вібраційної обробки. Якщо кількість деталей в резервуарі

122

ПЕРСПЕКТИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ ТА ПРИЛАДИ

вібраційного верстата відносно велика, то абразивні частинки будуть контактувати з оброблюваними поверхнями невеликої кількості деталей. Процес обробки при цьому протікає повільно. Крім того, на поверхнях цих деталей буде велика кількість забоїн внаслідок значної кількості співударянь деталей між собою. Якщо кількість одночасно оброблюваних деталей невелика в порівнянні з завантаженим об’ємом абразиву, то можливості віброустановки не будуть використовуватись повністю.

При розробці технологічного процесу, дуже важливим фактором, який впливає на досягнення необхідних результатів по якості поверхонь оброблюваних деталей і продуктивності процесу обробки, є вибір наповнювача, який може бути різноманітним: неметалічним - абразивна крихта, шліфзерно, формований абразив у вигляді куль, призм, конусів; металічним - стальні кулі, стальний або чавунний шрот, металічні зірочки, а також предмети із природних матеріалів: кубики із деревини, плодові кісточки, клаптики шкіри, войлока і інше. В залежності від виконуваної операції, геометричних розмірів і матеріалу деталей вибираються розміри і матеріал наповнювача.

При конструюванні вібраційних машин, всі вищевказані технологічні особливості повинні бути враховані. На сьогодні існує велика кількість різних за конструкцією та способом збурення коливань віброприводів.

Центробіжний віброзбурювач – це інерційний віброзбурювач з обертовим рухом інерційного елемента. Збурююча сила, яка розвивається при русі інерційного елемента, має переважно, а в деяких випадках виключно, нормальну складову сили інерції, тобто центробіжну силу. В перехідних режимах, а для деяких схем віброзбурювачів і в установленому режимі, суттєве значення має і тангенціальна складова сили інерції.

Центробіжні віброзбурювачі поділяють на дебалансні і планетарні. У дебалансного віброзбурювача інерційний елемент, який в цьому випадку називається дебалансом, встановлений в підшипниках, зв’язаний з корпусом віброзбурювача, і неврівноважений відносно осі обертання, яка визначається підшипниками.

У планетарного віброзбурювача інерційний елемент, який в цьому випадку називається бігунком, обкочується по біговій доріжці корпуса і, відповідно, здійснює два рухи: обкочування і власне обертання, які пов язані певним передаточним відношенням.

У кінематичних віброзбурювачів ведуча ланка має рух, який залежить тільки від геометричних розмірів механізмів (ексцентриситета кривошипа).

Віброзбурювач надає вібромашині енергію, яка необхідна для подолання внутрішніх втрат і виконання корисної роботи, забезпечує її пуск і підтримання робочого режиму. Кінематичні віброзбурювачі у відповідності з принциповою будовою поділяються на ексцентрикові із пружним шатуном та привідним демпфером; примусові віброзбурювачі які мають жорсткий шатун. Розрізняють приводи зрегульованою і не регульованою амплітудою коливань. Регульовані приводи, в свою чергу, поділяють на приводи, регульовані без зупинки машини, і приводи, які регулюються в неробочому стані машини.

Воснові електродинамічного способу збурення коливань лежить явище утворення змінної електродинамічної сили при взаємодії постійного магнітного поля з провідником, по якому протікає змінний електричний струм.

Електродинамічні віброзбурювачі, як правило, використовують в лабораторіях для вібраційних випробувань різних видів. Порівняно рідко електродинамічні віброзбурювачі використовують для виконання технологічних операцій.

Основними частинами електродинамічного віброзбурювача є магнітна система; рухома система; пружні елементи; система живлення, керування і контролю.

Велектромагнітних віброзбурювачах, коливання створюються в результаті впливу змінного в часі магнітного поля на феромагнітні тіла. Система складається із сердечника електромагніта з обмоткою, якоря, на якому закріплений бункер і пружини, з якою з’єднаний якір. Коли по обмотці протікає струм, виникає магнітне поле, силові лінії якого замикаються. В магнітному полі на торцеві січення сердечника і якоря діють поверхневі навантаження. Якщо струм змінний, то навантаження змінюються в часі, збурюючи коливання якоря та закріпленого на ньому бункера.

Основними перевагами машин з електромагнітними віброзбурювачами є відсутність деталей тертя та вузлів які потребують змащування, легкість керування амплітудою коливань на ходу.

Інформаційні джерела

1.Вибрационные станки для обработки деталей. - М.: Машиностроение, 1984. - 168с.

2.Шаповал В.Н. и др. Вибрационные приводы в металлообработке. - К.: ,,Техніка”, 1983. - 107с.

123

ПЕРСПЕКТИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ ТА ПРИЛАДИ

3.Бабичев А.П. и др. Наладка и експлуатация станков для вибрационной обработки. М.:Машиностроение, 1988. - 64с.

4.Искович-Лотоцкий Р.Д. и др. Машины вибрационного и виброударного действия. - К.: ,,Техніка”,

1982. - 208с.

5.Бабичев А.П. Вибрационная обработка деталей. - М.: Машиностроение, 1974. - 134с.

6.Обработка деталей свободными абразивами в вибрирующих резервуарах. - К.: ,,Вища школа”,

1975. - 188с.

УДК 616-71 Мельник С.А., Кросовський В.В.

Луцький національний технічний університет

ОСОБЛИВОСТІ ПІДКЛЮЧЕННЯ ЕЛЕКТРОНЕЙРОМІОГРАФА «НЕЙРО-МВП» ДЛЯ ПОКРАЩЕННЯ ЯКОСТІ РОБОТИ ПРИЛАДУ

Вданій роботі розглянуті медико-технічні вимоги до електронейроміографічного дослідження для мінімізації спотворень міографічної інформації в процесі передачі та обробки.

Ключові слова: електронейроміограф, електронейроміографія, електроміограф, біопотенціал, медичні прилади.

Вданной статье рассмотрены медицинские и технические требования к электромиографическим исследованиям для минимизации искажений миографической информации в процессе передачи и обработки.

Ключевые слова: электронейромиограф, электронейромиография, электромиография, биопотенциал, медицинские приборы.

Defined technical requirements to the telemetric systems for minimization of distortions of biomechanics and bioelectric information in the process of transmission and treatment.

Keywords: еlectroneuromyograph, electroneuromyography, electromyography, action potential, medical devices.

Дегенеративні захворювання з ураженням нервово-м’язової системи становлять найбільш значну групу серед усієї спадкової патології людини. Загальновідомо, що із порушенням спінальних функцій (зокрема мієлопатією) неврологи та нейрохірурги зустрічаються у своїй клінічній практиці щодня. Це пов’язано з поширеністю нервово-м’язових патологій і недостатньою ефективністю діагностичних та лікувальних заходів. Найпопулярніші стандартні методи діагностики, такі як КТ, МТР або рентгенографія, не в змозі зареєструвати біоелектричну активність м’язів. У той час усі нервово-м’язові захворювання (НМЗ) характеризуються хронічним перебігом і досить високою інвалідизацією хворих. На допомогу лікарям приходить особливий метод дослідження – електроміографія (ЕМГ) – метод реєстрації та вивчення біоелектричної активності м’язів у спокої і під час довільного напруження.

Діагностичний алгоритм та вибір додаткових досліджень залежать від особливостей клінічного патерну і локалізації ураження — м’яз, нерв, сплетіння, корінці, рухові нейрони. Якщо НМЗ поєднуються з ураженням центрального мотонейрону, застосовується транскраніальна магнітна стимуляція, в разі підозри на спадкові форми проводиться аналіз ДНК, автоімунний характер процесу потребує визначення специфічних антитіл, у разі первинно-м’язових уражень перевіряється рівень вмісту креатинфосфокінази (КФК). Але золотим стандартом діагностики НМЗ залишається електроміографія.

Апаратура для електронейроміографії складається з двох основних блоків – електроміографа та електростимулятора. Електроміограф підсилює м’язові біопотенціали і забезпечує мінімальний рівень завад («шумів»). Сучасні електроміографи – компактні комп’ютерні системи, з допомогою яких, проводять дослідження за заданою програмою. Аппратура дозволяє отримати запис мінімальних по амплітуді біопотенціалів, проводити автоматичний оперативний облік амплітуди, частоти та тривалості латентних періодів, спонтанних та викликаних потенціалів м’язів і нервів, здійснювати їх спектральний аналіз. Можливість усереднення кривих, високий коефіцієнт підсилення при низькому рівні «шумів» забезпечують можливість використання цих апаратів й при записі та аналізі стовбурових і кіркових викликаних потенціалів. Використовують різноманітні моделі

124

ПЕРСПЕКТИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ ТА ПРИЛАДИ

електроміографів та електростимуляторів: двоканальний електроміограф ЕМГ СТ-01, Нейро-ЕМГ- Мікро, а також електроміографи М-440, М-500 та ін.

Прилади для електроміографічних досліджень та аналізу викликаних потенціалів мозку є досить чутливими до завад медичними вимірювальними приладами, які вимагають окремого контуру заземлення.

У відповідності з «Посібником по проектуванню закладів охорони здоров’я» в кабінетах функціональної діагностики забезпечується вирівнювання потенціалів між всіма доступними для дотику металічними частинами. Переріз металевих шин вирівнювання потенціалів повинен бути не меншим 40х4 мм. Шина встановлюється на висоті 150 мм від рівня підлоги в одній площині зі стіною, без зазорів та щілин або ховається. Крім того, для забезпечення нормальної роботи високочутливої медичної апаратури, в кабінетах функціональної діагностики крім захисного занулення нульового проводу, передбачене самостійне робоче занулення з допустимим опором не більше 2 Ом.

В зв’язку з перерахованим вище, для нормальної роботи приладів рекомендується виконати окреме робоче заземлення з опором не більше 2 Ом. Підключати його слід через третій контакт європейської розетки. Шину вирівнювання потенціалу рекомендовано підключити до робочого заземлення. Не рекомендується під’єднувати до лінії живлення, до якої приєднаний прилад, силові та прилади, які створюють шуми (в тому числі комп’ютери, крім комп’ютера, який входить до складу комплексу, телевізори і т.д.).

При невиконанні вимог по електроживленню та заземленню можливе зростання рівня завад, які сприймає прилад, і як наслідок – погіршення якості роботи приладу.

Підключення приладу до комп’ютера потрібно проводити при виключеному живленні комп’ютера і приладу для запобігання їх виходу з ладу. Підключення стимуляторів можна проводити як при виключеному, так і включеному живленні комп’ютера.

Потрібно встановити настільний штатив як можна ближче до місця обстеження і закріпити на ньому блок попереднього підсилювача. Основний блок розмістити поряд з комп’ютером. Не рекомендується встановлювати на основний блок приладу монітор комп’ютера для попередження завад. Корпус основного блоку є тепловідвідним і не повинен більш як на половину закриватись сторонніми предметами.

Потрібно з’єднати кабель попереднього підсилювача з роз’ємом «ПІДСИЛЮВАЧ» основного блоку. Кабель основного блоку «ДО КОМП’ЮТЕРА» включити в роз’єм паралельного порту (порта принтера, LPT-порту) комп’ютера. Вилку шнуру електромережі включити в мережу 220 вольт. До розетки мережі в якості третього проводу повинно бути підведене заземлення. Від надійності заземлення особливо залежить якість сигналів, які реєструються, в першу чергу низькоамплітудних (викликані потенціали). Стимулятори (зоровий, струмовий та слуховий) можуть підключатись до основного блоку при необхідності.

При наявності в комплекті поставки магнітного стимулятора, він підключається до роз’єму «МАГНІТНИЙ СТИМУЛЯТОР» основного блоку.

Рекомендується використовувати принтер з USB-роз’ємом підключення до комп’ютера, який мають всі сучасні принтери. При виводі будь-якої інформації на принтер живлення електронейроміографа повинно бути включеним.

Незалежно від типу електродів розрізняють два способи відведення електричної активності - моно- і біполярний. У електроміографії монополярним називається таке відведення, коли один електрод розташовується безпосередньо поблизу досліджуваної ділянки м'язів, а другий - у віддаленій від нього області (шкіра над кісткою, мочка вуха та ін.) Перевагою монополярного відведення є можливість визначити форму потенціалу досліджуваної структури і справжню фазу відхилення потенціалу. Недолік полягає в тому, що при великій відстані між електродами в запис додаються потенціали від інших відділів м'яза або навіть від інших м'язів. Біполярне відведення - це таке відведення, при якому обидва електроди знаходяться на досить близькій і однаковій відстані від досліджуваної області м'яза. Таким є відведення за допомогою біполярних або концентричних голчастих електродів і за допомогою пари поверхневих електродів, зафіксованих в одній колодці. Біполярне відведення в малому ступені реєструє активність від віддалених джерел потенціалу, особливо при використанні голчастих електродів. Вплив на різницю потенціалів активності, що надходить від джерела на обидва електроди, призводить до спотворення форми потенціалу та неможливості визначити справжню фазу потенціалу. Проте висока ступінь локальності робить цей спосіб кращим у клінічній практиці. Оскільки відведення поверхневими електродами в будь-якому

125

ПЕРСПЕКТИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ ТА ПРИЛАДИ

випадку реєструє інтерференційну активність багатьох взаємонакладних потенціалів дії рухових одиниць (ПДРО), використання такого монополярного відведення не має сенсу.

Таким чином, при невиконанні вимог по електроживленню, заземленні та правил відведення електричної активності можливе зростання рівня завад, які сприймає прилад, і як наслідок – погіршення якості роботи приладу.

Інформаційні джерела

1.Николаев С.Г. Оптимизация ЭМГ обследования. // Юбилейная научная конференция с международным участием "Современные подходы к диагностике и лечению нервных и психических заболеваний". Санкт-Петербург, июнь. 2000. -СПБ, 2000. -С. 537-538.

2.Николаев С.Г. Практикум по клинической электромиографии. — Иваново: Иван. гос. мед.

академия, 2003. — 264 [1] с.

УДК 621.822

С.А. Мороз Луцький національний технічний університет

ВПЛИВ ЗМІЦНЮВАЛЬНО-ВИГЛАДЖУВАЛЬНИХ ОПЕРАЦІЙ НА ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ РОБОЧИХ ПОВЕРХОНЬ РОЛИКОПІДШИПНИКІВ

Мороз С.А. Вплив зміцнювально-вигладжувальних операцій на експлуатаційні властивості робочих поверхонь роликопідшипників. Розглянуто експлуатаційні властивості робочих поверхонь кілець роликопідшипників та шляхи їх покращення за допомогою зміцнювально-вигладжувальних операцій. Проведений аналіз результатів експериментальних даних обробки робочих поверхонь роликопідшипників. Визначено оптимальну силу вигладжування при обробки зразки зі сталі ШХ-15.

Ключові слова. Роликопідшипник, експлуатаційні властивості, опір контактній втомі, зміцнювально-вигладжувальна обробка.

Мороз С.А. Влияние укрепляюще-выглаживательных операций на эксплуатационные свойства рабочих поверхностей роликоподшипников. Рассмотрены эксплуатационные свойства рабочих поверхностей колец роликоподшипников и пути их улучшения с помощью упрачняющевыглаживательных операций. Проведенный анализ результатов экспериментальных данных обработки рабочих поверхностей роликоподшипников. Определено оптимальную силу выглаживания при обработки образцы из стали ШХ-15.

Ключевые слова. Роликоподшипник, эксплуатационные свойства, сопротивление контактной усталости, упрачняюще-выглаживательная обработка.

Moroz S. Improvements operating properties of workings surfaces roller bearings by pressing operations. Operating properties workings surfaces of rings roller bearings and way of their improvement are considered by pressing operations. Conducted analysis results experimental information treatment of workings surfaces roller bearings. Optimum force of pressing is certain at treatments standards from steel ШХ-15.

Keywords. Roller bearings, operating properties, resistance contact fatigue, pressing operations.

Основними причинами виходу із ладу роликопідшипників, які працюють в звичайних умовах може бути їх статичне та втомне руйнування, викришування при контакті та зношення. При контакті кожний елемент поверхні кочення сприймає змінні напруження.

Переміщення зони контакту по поверхні деталей викликає циклічні зміни напруження у всіх мікрооб’ємах поблизу траєкторії контакту. В результаті циклічного контактного напруження на робочих поверхнях виникають втомні тріщини, які призводять до втомного крихкого руйнування матеріалу.

На основі експериментальних досліджень [1] було встановлено, що в більшості випадків руйнування деталей починається з утворення на їх поверхнях мікроскопічних тріщин, які є місцями концентрації напружень. Втомні тріщини появляються на робочих поверхнях деталей роликопідшипників в зоні дії максимальних напружень, на центральній частині доріжок кочення, і розміщуються поперек доріжки, тобто поперек дії розтягуючи напружень на краях контакту кочення. Поряд з тріщинами, які виникають на робочих поверхнях під дією ковзаючих та нормальних розтягуючи напружень, мікронерівності обробленої поверхні грають роль аналогічну мікротріщинам. Зношення роликопідшипників кочення в результаті контактної втоми відбувається

126

ПЕРСПЕКТИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ ТА ПРИЛАДИ

внаслідок поступового порушення міжкристалічних зв’язків, місцевих зсувів кристалічної решітки в поверхневих шарах робочих поверхонь деталей роликопідшипників під дією великого числа циклів повторно-змінних контактних напружень.

Тобто, для підвищення довговічності роботи роликопідшипників необхідно:

Забезпечити високі пружні якості металу робочої поверхні за рахунок попереднього зміцнення;

Підвищити опір наклепуванню поверхні металу;

Підвищити якість обробки поверхні, покращивши її мікропрофіль;

Підвищити точність виготовлення деталей, забезпечивши для робочих поверхонь мінімальні відхилення від ідеальної круглої форми у відповідних перерізах Для фінішної обробки робочих поверхонь деталей роликопідшипників поряд із шліфуванням

перспективним є використання зміцнювально-вигладжувальних операцій, які забезпечують вищенаведені вимоги. Збільшення твердості, створення залишкового напруження стискування та отримання характерної мікрогеометрії поверхні в результаті вигладжування сприяє значному підвищенню її експлуатаційних властивостей.

Значні дослідження по зміцненню поверхонь деталей машин провели І. В Кудрявцев, Е. Г. Коновалов, Д. Д. Папшев і ін. [2]. При розгляді мікрошліфів вигладжених деталей відмічено що поверхневий пластично деформований шар значно відрізняється від основного металу. Первинна дія вигладжуючих елементів на поверхню заготовки супроводжується сильним дробленням зерен металу на блоки (полігонізацією), при цьому виникає так звана мозаїчна структура. Надалі унаслідок зрушень, що посилюються по площині ковзання зерна значно подрібнюються. При цьому кристали витягуються у напрямі деформації, утворюючи так звану текстуру.

Основним фактором, який впливає на структурний стан поверхневого шару при вигладжуванні є пластична деформація, яка відбувається в результаті зсувів по площинах ковзання окремих частин кристалів. Структура поверхневого шару при цьому стає більш дрібнозернистою та орієнтованою.

Зміцнення вигладжуванням найчастіше застосовують після шліфування до Ra=0,63÷2,5 мкм, рідше після чистового точіння і розточування до Rz=10÷20 мкм.

Ефективність зміцнення залежить від матеріалу оброблюваної деталі. Так за даними Е. Г. Коновалова і В. А. Сидоренко [2], твердість поверхневого шару залежно від чутливості металу до наклепування збільшується на 30—80 %, при обробці деталей з силуміну — на 50 %, сталі 25 — на 45 %, чавуну — на 30—60 %, латуні — на 60 %. Глибина наклепа для м'яких матеріалів складає 0,8— 3 мм, а для матеріалів середньої твердості 0,3—8 мм.

Зміцнювально-вигладжувальна обробка підвищує опір контактній втомі робочих поверхонь контактуючих деталей. Під контактною втомою розуміють процес руйнування поверхневого шару (викришування) в результаті дії дотичного напруження. Причому це напруження концентрується на відносно невеликих площах і може виникати в умовах статичного і динамічного навантаження, а також при коченні без просковзування або коченні з просковзування. Контактна втома загалом володіє тими ж характерними властивостями що і будь-який інший вид втоми. Для контактної втоми також існує певна межа величини навантаження — межа контактної витривалості, при навантаженнях менше якої руйнування поверхні не виникає при скільки завгодно великому числі циклів. У явищах контактної втоми є ті ж спільні для всіх видів втоми явища, як утворення і розвиток втомних тріщин, вплив концентрації напруження, вплив відпочинку тощо. Проте поряд з цим на протікання процесів контактної втоми роблять вплив процеси тертя, зношування, окисоутворення при терті, пластична деформація поверхневого шару, теплові дії, які, накладаючись на основні, можуть істотно змінити процес контактної втоми.

Основним чинником, що викликає явище контактної втоми, є дотичне напруження зрушення, що діє в поверхневих шарах контактуючих тіл. Величина цього напруження залежить від нормальної по відношенню до контактної площі і дотичної (сили тертя) навантажень. Проте, не дивлячись на те що максимальне дотичне напруження знаходиться на деякій глибині від поверхні контакту, руйнування від втоми, як правило, починається на самій поверхні. При дослідженні сталевих роликів було встановлено, що викришування є наслідком тріщин, що виникають на самій поверхні.

Розвиток процесів контактної втоми поряд з навантаженнями, що діють на деталь, і фізикомеханічними властивостями матеріалу деталей визначається характеристиками якості поверхневого шару, що формується в основному на фінішних операціях механічної обробки.

По висновку С. В. Пінегіна мікронеровності взаємодіючих поверхонь сприяють значній зміні контактного напруження в поверхневому шарі, викликаючи додаткове контактне напруження, залежне як від абсолютної величини нерівностей, так і від форми їх профілю. Зниження

127

ПЕРСПЕКТИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ ТА ПРИЛАДИ

мікронеровностей і профіль закругленої форми значно збільшує відносну опорну довжину профілю, тобто фактичну площу контакту, а, отже, і опір контактній втомі деталі. Мікронеровності, наприклад, хвилястість можуть викликати в деяких випадках трикратне збільшення максимального розрахункового контактного напруження.

Поряд з шорсткістю поверхні на контактну втому робить вплив також деформаційне зміцнення і напружений стан, знак і величина залишкового напруження, структура і фазовий склад поверхневого шару.

В разі деформаційного зміцнення контактні деформації знижуються і тим більше, чим вищий приріст твердості, тобто вищий ступінь зміцнення. Відбувається це в основному за рахунок зменшення пластичної складової, обумовленої як безпосередньою зміною поверхневої твердості, так і здатністю матеріалу до зміцнення [2].

				Таблиця 1
Контактна втома зразків із сталі ШХ-15 в залежності від напряму волокон
Напрям вирізування зразків	Максимальне напруження, МПа	Середня стійкість
		10-6, цикли		%
Вздовж волокон	4100	10,18		100
Під кутом 45º	4100	8,81		83,15
Поперек волокон	4100	6,29		62,03

Величина залишкової (пластичної) деформації при контактній втомі багато в чому визначається характером і величиною попереднього напруженого стану. Наявне в поверхневому шарі залишкове напруження стискування знижує величину і пружної і пластичної деформації, на відміну від розтягуючих, які здійснюють зворотну дію. Зменшуючи градієнт залишкового напруження по глибині і знижуючи величину залишкового напруження розтягування в поверхневому шарі можна збільшити опір контактній втомі деталей.

Структурний стан позначається на контактній втомі в основному через зміну міцності поверхневого шару і виникнення залишкового напруженого стану. Проте важливе значення має однорідність структури в поверхневому шарі. Проведені дослідження показали що структурно змінений шар значно знижує опір втомному викришуванню, причому тим сильніше, чим вище ступінь структурної неоднорідності. Істотний вплив на контактну втому надає також направлення волокон. Це добре ілюструється дослідженнями І. В. Колотенкова і А. С. Шейна, результати яких приведені в таблиці. 1.

З таблиці 1 витікає, що найменшим опором контактній втомі володіють зразки, в яких напрям волокон перпендикулярний максимальній дотичній напрузі.

Як вже наголошувалося вище, втомне викришування – процес, що зароджується на поверхні контактуючих тіл. На поверхні протікають процеси тертя і зношування. Тому тертя не може не робити впливу на контактну втому матеріалів. Тертя може впливати на контактну втому поверхонь через ступінь збільшення поверхневої дотичної напруги, ступінь зносу від стирання, ступінь підвищення температури в контакті, ступінь вигладжування контактуючих поверхонь, циклічну зміну напруження сил тертя.

Властивості поверхневого шару формуються впродовж всіх етапів виготовлення деталі, починаючи від способу здобуття заготовки і закінчуючи фінішною операцією механічної обробки. Залежно від способу виплавлення межа контактної витривалості сталі ШХ-15 може бути підвищена на 23 % за рахунок збільшення щільності сталі. Істотний вплив на контактну втому роблять термічна, хіміко-термічна і деякі види механічної зміцнюючої обробки.

Серед технологічних методів, що дозволяють підвищити опір контактній втомі деталей, значне місце займає вигладжування. В результаті обробки цим методом покращуються параметри якості поверхневого шару, його фізико-механічні властивості, збільшується однорідність структури а тим самим збільшується і опір контактній втомі деталей. Причому це збільшення може складати істотну величину. Так зміцнення вигладжуванням бігових доріжок роликопідшипників забезпечило підвищення довговічності в 2—3 рази.

При вигладжуванні зразків із сталі ШХ-15 [2] істотно покращується якість поверхні: мікротвердість збільшується з 9500 до 11 500 Мпа; параметр шорсткості Ra зменшується з 0,32 мкм до 0,16—0,040 мкм (при режимах Ру = 150 Н, s = 0,05 мм/об, v — 0,3 м/с); збільшуються величина (до 700 Мпа) і глибина (до 260 мкм) залишкового напруження стискування, знижується градієнт залишкового напруження; на поверхні і на деякій глибині спостерігається наявність дрібнодисперсних карбідів. Все це дозволило підвищити довговічність зразків як при 10 %

128

ПЕРСПЕКТИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ ТА ПРИЛАДИ

(приблизно у 3,5 рази), так і при 50 % (на 70 %) ймовірності виходу з стану в порівнянні із зразками, поверхня яких суперфініширована.

Велике значення для підвищення опору контактної втоми має сила вигладжування. У таблиці 2 приведені експериментальні дані за визначенням довговічності зразків із сталі ШХ-15 (HRC 62), оброблених при різних режимах.

Аналізуючи отримані результати, можна відмітити що при збільшенні сили вигладжування до 250 Н не спостерігається підвищення довговічності і навіть є тенденція до її зниження. Проте при силі вигладжування Ру = 100 Н, як при 10 %-вій, так і при 50 %-вій ймовірності руйнування зразків, довговічність підвищується і це підвищення порівняно з суперфінішированними зразками складає 2,5

і3,6 рази відповідно, Таким чином, існує оптимальна сила вигладжування яка визначається ступенем її впливу на структурний стан поверхневого шару металу. Зміцнення вигладжуванням з силою 100 Н різко зменшує число дефектів поверхневого шару, що залишилися від попередньої операції, і усуває структурні концентратори напруги. В результаті знижується ймовірність зародження втомних тріщин

ізростає опір їх поширенню. Підвищення ж сили вигладжування до 250 Н викликає появу великого числа дефектів кристалічної будови, що приводить до такого стану коли щільність дислокацій перевищує деяку критичну щільність. Крім того, при вигладжуванні з силами, більшими оптимальних, акумульована поверхневими шарами енергія може стати причиною утворення субмікроскопічних тріщин.

Таблиця 2 Результати випробувань на контактну втому зразків із сталі ШХ-15, які вигладжувалися при різних режимах

Обробка	N10		N50
		10-6, цикли
Вигладжування з силою Ру, Н
100	25,7		105,2
250	12,5		53,1
Суперфінішування	9,8		75,3

Таким чином, на основі приведених даних випливає наступне: зміцнювально-вигладжувальні операції при правильно підібраних режимах, напрямку волокон по відношенню до вектора вигладжування суттєво підвищують опір контактній втомі, яка є основним критерієм, що визначає довговічність роликопідшипників.

Інформаційні джерела

1.Спришевский А.И. Подшипники каченя. М., «Машиностроение», 1968 – 630с.

2.Повышение несущей способности деталей машин алмазным выглаживанием / В.К. Яценко, Г.З. Зайцев, В.Ф. Притченко, Л.И. Ивщенко – М., Машиностроение, 1985.-232с.

129

ПЕРСПЕКТИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ ТА ПРИЛАДИ

ЗМІСТ

	Адаменко Ю.І., Родін Р.П., Цемашко В.В.	5
	ЧАШКОВИЙ РІЗЕЦЬ З ЦИЛІНДРИЧНОЮ ЗАДНЬОЮ ПОВЕРХНЕЮ
	С.В. Луньов, О.В.Бурбан, Л.А. Косинець, А.І. Цизь, Т.В. Максимчук
	РОЗСІЯННЯ ЕЛЕКТРОНІВ ДЛЯ РІЗНИХ Δ1 МОДЕЛЕЙ ЗОНИ ПРОВІДНОСТІ	8
	МОНОКРИСТАЛІВ n-Ge
	Н. Б. Ващук, В.Т. Михалевич
	ОСОБЛИВОСТІ ВИБОРУ ТА ЗАСТОСУВАННЯ П’ЄЗОЕЛЕКТРИЧНИХ	12
	ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ВІБРАЦІЙНИХ ПРИСКОРЕНЬ
	Вісин О.О.	15
	ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ ПРИ ЗАСТОСУВАННІ ЛАЗЕРІВ В ПРИЛАДОБУДУВАННІ
	Гордєєв О.Ф., Четвержук Т.І.	21
	МЕТОДИКА ВИЗНАЧЕННЯ ТОЧНІСНОЇ НАДІЙНОСТІ ВУЗЛІВ ВЕРСТАТА
	В.Ю. Денисюк
	МОДЕЛЮВАННЯ ЗВ’ЯЗКІВ ПАРАМЕТРІВ МІКРОРЕЛЬЄФУ ПОВЕРХНІ З	27
	ТЕХНОЛОГІЧНИМИ ЧИННИКАМИ ФОРМОУТВОРЮЮЧИХ ТОКАРНО-
	АВТОМАТНИХ ОПЕРАЦІЙ
	Заблоцький В.Ю., Дахнюк О.П.
	ДОСЛІДЖЕННЯ ЗВ’ЯЗКІВ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ З ПАРАМЕТРАМИ	33
	ЯКОСТІ ФОРМОУТВОРЕННЯ ПОВЕРХОНЬ ОБЕРТАННЯ ТА ТЕХНІКО-
	ЕКОНОМІЧНИМИ ПОКАЗНИКАМИ ТОКАРНО-АВТОМАТНИХ ОПЕРАЦІЙ
	Ю.А.Лук’янчук, В.В. Казановська
	МЕТОДИ І ЗАСОБИ КОНТРОЛЮ ЦУКРОВОГО ДІАБЕТУ СУЧАСНИМИ	41
	ПРИЛАДАМИ
	Кайдик О.Л., Терлецький Т.В.
	РОЗРОБКА АЛГОРИТМУ КЕРУВАННЯ ТОЧНІСТЮ ШЛІФУВАННЯ КІЛЕЦЬ	44
	КАРДАННИХ ПІДШИПНИКІВ
	І.В. Ковальчук, С.А. Мороз
	ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ІНТЕГРОВАНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ШВИДКОГО	48
	ПРОТОТИПУВАННЯ В МЕДИЧНІЙ ГАЛУЗІ
	В.Є. Караченцев, Ю.С. Лапченко
	СПОСОБИ СИНХРОНІЗАЦІЇ ТА ОСОБЛИВОСТІ ЇХ ВИКОРИСТАННЯ В	51
	ЦИФРОВИХ СХЕМАХ
	V.P. Larshin, N.V. Lishchenko, E.N. Kovalchuk
	A CUTTING TOOL VIBRATION MECHANISM IN METALWORKING	55
	TECHNOLOGICAL SYSTEM
	V.P. Larshin, N.V. Lishchenko	60
	CUTTING TOOL VIBRODIAGNOSTICS SYSTEM ON THE MACHINING CENTER
	Мельник С.А.
	АПАРАТНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТА МЕТОДОЛОГІЯ	64
	ЕЛЕКТРОНЕЙРОМІОГРАФІЧНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ
	О.Г.Дмитрук , С.А. Мороз
	ПРОБЛЕМАТИКА ВПРОВАДЖЕННЯ ТЕЛЕМЕДИЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ У	66
	ВІТЧИЗНЯНІ ЗАКЛАДИ ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я
	Петрина Л.Г.	69
	ДОСЛІДЖЕННЯ ЗВ'ЯЗАНИХ І НЕЗВ'ЯЗАНИХ МІКРОЕЛЕМЕНТІВ В КРОВІ
	Попова Н.О.	71
	ПРО ТИПИ ТАХОМЕТРИЧНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ ТУРБІННИХ ВИТРАТОМІРІВ
	В.І. Марчук, Л.М. Равенець, С.В. Марчук
	МОДЕЛЮВАННЯ ДИНАМІЧНОЇ СИСТЕМИ БЕЗЦЕНТРОВОГО ШЛІФУВАННЯ	74
	РОБОЧИХ ПОВЕРХОНЬ РОЛИКОПІДШИПНИКІВ
	Я.В. Рева, Ю.А. Лук’янчук
	ВПЛИВ МЕХАНІЧНОГО ВПЛИВУ НА ТЕХНІЧНІ ОБ’ЄКТИ І ЛЮДИНУ ТА	81
	ОСНОВНІ МЕТОДИ ВІБРОЗАХИСТУ
	В.П. Симонюк, К.В. Шишко, М.О. Малиш, Д.О. Мосiюк	84
	ЧЕРВ'ЯЧНІ ПЕРЕДАЧІ В МАШИНОТА ПРИЛАДОБУДУВАННІ

130