Механизмов деформации

И тем не менее интерес к вопросам автоматостроения возрастал. В 1931 г. в Ленинградском политехническом институте была создана первая в СССР кафедра машин-автоматов под руководством С. В. Вяхирева. Появляются первые работы Г. М. Головина, С. В. Вяхирева, А. П. Иванова и других авторов, посвященные анализу кинематики и механизмов автоматов. В числе этих авторов был и молодой инженер, выпускник МВТУ Григор Шаумян. В 1930 г. он получил диплом инженера и был оставлен в МВТУ при вновь организованной кафедре «Металлорежущие станки», основателем и первым руководителем которой был замечательный ученый и педагог профессор Г. М. Головин.

Тем самым закладывались основы прикладного направления теории производительности и в первую очередь разработки методов решения конкретных задач проектирования и эксплуатации машин с позиций обеспечения их высокой производительности. В этой связи представляют интерес и на сегодняшний день работы Шаумяна по расчету и конструированию кулачковых и зажимных механизмов автоматов,

Другими примерами реализации методов прикладной теории производительности могут служить разработанные в эти же годы расчеты зажимных механизмов автоматов, оптимальных режимов резания на автоматах и т. д.

три секции: «Прикладные вопросы теории производительности и методика преподавания курсов по автоматизации», «Прогрессивная технология как основа проектирования высокопроизводительных средств производства», «Расчет, конструирование и исследование механизмов автоматов и автоматических линий». В ее работе приняло участие около 200 человек, было сделано 83 доклада.

АН СССР, 1940, № 5. Конструкция и расчет зажимных механизмов автоматов. — Станки

Автомат — это рабочая машина, которая самостоятельно выполняет все рабочие и холостые ходы, кроме операций наладки и устранения, отказов в работе. Конструктивным признаком автомата является наличие полного комплекта механизмов рабочих и холостых ходов (целевых механизмов автоматов), выполняющих все действия, необходимые для получения годной продукции.

мм; Щ— cocp-j/У — коэффициент быстроходности механизма. Установлено, что все поворотно-фиксирующие устройства автоматов, указанных в табл. 4, относятся к механизмам средней точности, так как их угловые погрешности лежат в зоне погрешностей от 5" до 1'. Нет опасений за работоспособность механизмов автоматов моделей 1261П, 1261М, 1262М, 1265М-6 и 1265-8, так как коэффициенты быстроходности К лежат у них в пределах изменения Кср для данных угловых погрешностей 8. Поворотно-фиксирующее устройство автомата модели 1А290-6 работает в напряженных условиях, так как коэффициент К у него (2,17) больше величины Kcv = 0,65 -~- 1,30 при б = 15". Поворотно-фиксирующие устройства моделей 1А225-6 и 1А240-6 нормального исполнения или имеющих повышенные угловые погрешности являются тихоходными. Коэффициенты быстроходности у них (0,65 и 0,64) при угловой погрешности б = 20" меньше величины Kcv = = 0,72 -т- 1,5. У станков этих же моделей повышенной точности угловые погрешности позиционирования шпиндельных блоков снижаются соответственно до 13 и 11" и нет опасений за их работоспособность, так как коэффициенты К у них лежат в пределах изменений Кср.

ков, книги по станкам-автоматам, по наладке и расчету механизмов автоматов, по кулачковым механизмам, по исследованию технологической точности зуборезных станков (проф. Е. М. Хаймович, доц. М. Л. Орликов, М. П. Бондарь, А. Я. Лопато, А. М. Фарбер, Л. Г. Лу-бенец, В. А. Федорец и А. Ф. Домрачев).

Нормативные и допустимые значения крутящих моментов на РВ для механизмов автоматов модели 1А225-6

деталей. Сопоставление экспериментальных данных с расчетными, полученными в том числе методами математического ходелирования, облегчило выбор оптимальных величин и марактера изменения крутящих моментов на РВ на различных участках цикла работы механизмов и последующую расшифровку причин возникновения дефектов и выявления симптомов, свидетельствующих об их наличии. Этот параметр достаточно стабилен для каждой модели станков и может служить объективным критерием качества их поворотно-фиксирующих механизмов. Процедура контроля и диагностирования этих устройств разработана « использованием выбранного критерия. Метод диагностирования, •основанный на сравнении осциллограмм, с успехом применялся ла станкостроительных и машиностроительных заводах для контроля качества изготовления и технического состояния механизмов шпиндельных блоков. Для примера на рис. 7.3 приведены типовые динамограммы дефектов поворотно-фиксирующего механизма автомата модели 1А225-6. Здесь обозначено: М3 — момент, соответствующий началу расфиксации шпиндельного блока; М" — момент, соответствующий началу зацепления ролика кривошипа с мальтийским крестом и началу поворота блока; М4 — максимальный (теоретический) момент, возникающий при повороте шпиндельного блока; Af4, M± — пики моментов, соответствующих ударам, возникающим в результате наличия зазора между роликом кривошипа и стенками пазов мальтийского креста и переменной знака инерционной составляющей момента во второй половине поворота креста. Нормативные и допустимые значения крутящих моментов на РВ на различных участках цикла поворотно-фиксирующих механизмов автоматов 1А225-6 приведены в табл. 7.5, а их дефектная карта — в табл. 7.9.

За последние годы комплексная автоматизация производственных процессов стала основным средством технического прогресса в промышленности. Современные темпы развития машиностроения требуют сокращения сроков и повышения качества разработки новых конструкций автоматов, что определяет необходимость в развитии экспериментальных и аналитических методов исследования их механизмов. Эти исследования становятся все более сложными и трудоемкими. Они составляют существенную часть общего объема работы научно-исследовательских организаций, конструкторских бюро и требуют системного подхода к их проведению [1]. Важное значение в этих условтиях приобрели динамические методы исследования и диагностирования механизмов, проведение которых в производственных условиях часто представляет значительные трудности. Успехи, достигнутые в области теории механизмов, машин и вычислительной техники, создали необходимую базу для усовершенствования методов расчета и синтеза наиболее ответственных механизмов автоматов, а также для более точного определения критериев их качества.

Для большинства механизмов деформации деталей нежелательны, так как они могут внести погрешности в работу механизма вследствие появления зазоров, увеличения трения и изменения передаточных отношений передач. Наряду с этим в механизмах широко применяют упругие детали, деформации которых полезны. Такие детали называют упругими элементами.

С позиции синергетики как пластическая деформация, так и разрушение являются способом реализации диссипации энергии, а значит, являясь механизмами диссипации энергии, они должны быть взаимосвязаны. Но вопрос сводится к тому, какой из указанных механизмов является контролирующим при данном температурно-силовом воздействии. Выделение контролирующего механизма диссипации энергии требует анализа энергии активации элементарного механизма деформации и разрушения. В главе 3 уже отмечалось, что параметром порядка при перестройках структур из неустойчивого состояния в устойчивое является энергия активации элементарного процесса. С учетом того, что существует иерархия спектров элементарных механизмов деформации и разрушения, следует выделять и соответствующий спектр энергии активации элементарных процессов, который можно описать с помощью функции самоподобия (см. главу 3)

Используя общие определения пластичности, принятые в механике, физика прочности со своей стороны большое внимание придает исследованию природы конкретных механизмов деформации в кристаллических телах, их поведения в зависимости от указанных внутренних и внешних факторов [3—6, 8—10].

1.4. КАРТЫ МЕХАНИЗМОВ ДЕФОРМАЦИИ

Карты механизмов деформации и разрушения, предложенные Эшби и соавторами [30—32], являются заметным этапом развития современной физики прочности. Благодаря им появилась возможность свести в единую логическую систему взглядов многочисленные результаты самых разнообразных исследований в области пластической деформации и разрушения материалов. Простая и наглядная форма взаимосвязи механизмов деформации с уровнем механических свойств материала в широком диапазоне температур позволяет выделить основной механизм деформации в каждом из температурных интервалов. При этом карты Эшби несут как бы двойную нагрузку, с одной стороны, они являются фактически механическим паспортом материала, а с другой,— акцентируют внимание на узловых и, следовательно, наиболее актуальных и перспективных направлениях исследований.

Пластическая деформация при активном нагружении, т. е. деформация со скоростями s < 10~5 с"1, занимает сравнительно узкую полосу в верхней части карты Эшби, но результаты, полученные при такой деформации, часто используются для расчета самых различных режимов эксплуатации материала (т, е. все остальное температурно-силовое поле а — Т/Тил карты). Это свидетельствует о том, что знание карт механизмов деформации необходимо не только специалистам по

Карты механизмов деформации [31, 32] связывают три переменные: напряжение, скорость деформации и температуру. Поскольку напряжение и температура являются независимыми параметрами, они используются в качестве координатных осей, третья переменная (скорость деформации) изображается в этом случае посредством нанесения линий одинаковых уровней. Карта разделена на несколько областей (рис. 1.9), для каждой из которых характерен свой особый механизм течения, т. е. такой механизм, который обеспечивает более высокую скорость течения, чем любой конкурирующий процесс.

Рис. 1.9. Карта механизмов деформации [32] для нержавеющей стали, имеющей размер зерна 50 мкм:

Карты механизмов деформации Эшби построены с использованием уравнений, которые связывают между собой указанные основные три параметра у, TS, Т и, дополнительные параметры, характеризующие структуру материала (размер зерна, расстояние между дисперсными выделениями, их размер, плотность и распределение дислокаций и

Значения показателей степени р и q связаны с распределением и формой препятствий и изменяются в пределах Q^.p^.lnO^.q^.2. В картах механизмов деформации значения р и q определяют кривизну линий одинакового уровня скоростей деформации в области дислокационного скольжения. Показано [31, 32], что наилучшее совпадение с экспериментом достигается при малых значениях р — 3/4 и q — 4/3, которые и были использованы в дальнейшем. Данные значения р и q и выражение (1.19) позволяют записать уравнение (1.18) в виде

Уравнение (1.25) с эффективным коэффициентом диффузии De дает фактически скорости двух процессов. С одной стороны, при высоких температурах и низких напряжениях, где определяющей является объемная диффузия, скорость деформации изменяется пропорционально т". Соответствующая область на карте is — Г представляет собой область высокотемпературной ползучести. С другой стороны, при низких температурах и больших "напряжениях преобладает диффузия вдоль дислокационных линий и скорость деформации уже будет пропорциональна т" • Соответствующее этим условиям поле на карте механизмов деформации называется областью низкотемпературной ползучести. Использование уравнения (1.25) несколько ограничено, поскольку с его помощью трудно объяснить ползучесть легированных сплавов [31, 32], в которых легирование твердого раствора может приводить к уменьшению коэффициента диффузии вдоль дислокационных линий [32].