3.Функциональное назначение детали

Деталь «шток» предназначена для передачи поступательного движения от кривошипно-шатунного механизма к поршню. Условия работы данной детали - нормальные, среда неагрессивная. Линейная скорость движения штока V=2,5м/с.

Деталь представляет собой тело вращения и не является жесткой, так как ее длина, более чем, в 15 раз больше диаметра, поэтому ее обработка требует использования специальных приспособлений. Учитывая жесткие требования к шероховатости поверхностей, точности их размеров и форм, обработку производить на точном оборудовании.

Для обеспечения высокой износостойкости рабочих поверхностей детали, применен соответствующий материал: сталь 40ХГОСТ 5632-72. Заменителями для даного материала являються стали: 40Х13.

Основной конструкторской базой данной детали является цилиндрическая поверхность 1, вспомогательными - цилиндрическая поверхность 2 и торец 3. Таким образом поверхность 1 является двойной направляющей базой, и лишает деталь четырех степеней свободы: двух вращений и двух перемещений относительно осей Y и Х. Поверхность 2 лишает деталь одного вращения вокруг оси Z и является опорной базой. Поверхность 3 лишает деталь перемещения относительно оси Z и является опорной базой. Таким образом шток лишен 6-ти степеней свободы. Поверхность 2 является базовой поверхностью, так как предназначена для базирования штока в изделии, путем установки его в поршень поэтому к данному торцу предъявляются повышенные требования на изготовление.

Учитывая сравнительно тяжелые условия эксплуатации детали (большое трение, и продольные, переменные нагрузки) к ней предъявляются жесткие требования по размерной точности, точности взаимного расположения поверхностей, определяющих положение присоединяемых деталей, чистоте поверхностей.

Рисунок 1- Деталь «шток»

4. Выбор материала детали

На предприятии ОАО «Тяжпрессмаш» чаще всего используется материал – сталь40Х, но по прозьбе заказчика материал могут изменить. В детали «шток» эта сталь используется из-за необходимых механических и температурных свойств, а так же из-за прочности. Конструкционная легированная сталь 40Х подходит для изготовления : осей, валов, валов-шестерни, плунжеров, штоков, коленчатых и кулачковых валов, колец, шпинделей, оправок, реек, губчатых венцов, болтов, полуосей, втулок и других улучшаемых деталей повышенной прочности. Одним из этого перечня и является деталь «шток», которая изготавливается на предприятии. Для изготовления детали сталь 40Х подходит по всем эксплуатационным и экономическим свайствам. Данные о механических, физических и технологических свойствах стали и ее химическом составе приведены в таблицах 1, 2, 3 и 4 соответственно.

Таблица 1 - Механические свойства при t = 20^oС материала сталь 40Х

Сортамент	Сечение	Предел текучести	Временное сопротив ление	Относит.удлине ние	Относит. сужение	Ударная вязкость
-	мм	Н/мм2	Н/мм2	%	%	ДЖс/ см2
ПрутокГОСТ 4543-71	25	785	980	10	45	59

Твердость калиброванного термообработанного проката стали 40Х по Бринеллю: НВ не более 217.

Термообработка: закалка - 860 °С, масло; отпуск – 500 °С, вода или масло.

Таблица 2 - Физические свойства материала сталь 40Х

град	E, ГПа	а, 10 -6 1/град	l, Вт/(м·град)	r, кг/м3	C, Дж/(кг·град)	R, 109 Ом·м
20	214	11,8	41	7820	466	210
100	211	12,2	40	7800	508	285

Где, T - температура, при которой получены данные свойства , ^oС;

E - модуль упругости первого рода , ГПа;

a - коэффициент температурного (линейного) расширения

(диапазон 20° - T ), 1/Град;

l - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , Вт/(м·град);

r - плотность материала , кг/м³;

C - удельная теплоемкость материала (диапазон 20° - T ), Дж/(кг·град);

R - удельное электрическое сопротивление, Ом·м.

Таблица 3 - Химический состав (массовая доля элементов в %) стали 40Х

Углерод, C	Кремний, Si	Марганец, Mn	Никель, Ni	Сера, S	Фосфор, P	Хром, Cr	Медь, Cu
0,36 – 0,44	0,17 – 0,37	0,50 – 0,80	до 0,3	до 0,035	до 0,035	0,80 – 1,10	до 0,3

Таблица 4 – Технологические свойства стали 40Х

Температура ковки	начала - 1250, конца - 800; сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
Свариваемость	трудносвариваемая; способы сварки: РДС, ЭШС; необходимы подогрев и последующая термообработка; КТС - необходима последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием	в горячекатаном состоянии при НВ 163-168, sB = 610 МПа, Ku тв.спл. = 0.20, Ku б.ст. = 0.95.
Склонность к отпускной способности	склонна
Флокеночувствительность	чувствительна