2.Изучение технологического процесса механической обработки.

2.1Назначение и условия работы детали.

В данной работе будет рассмотрена деталь шток-поршень. Поршень - это деталь, предназначенная для циклического восприятия давления расширяющихся газов и преобразования его в возвратно-поступательное механическое движение, воспринимаемое далее кривошипно-шатунным механизмом. Служит также для выполнения вспомогательных тактов по очистке и наполнению цилиндра. В поршневых компрессорах для воздуха, фреона или другого газа его роль прямо противоположная - приводимый в движение кривошипно-шатунным механизмом, поршень сжимает газ, поступивший в камеру на этапе впуска газа.

Также можно сказать, что поршень - подвижная деталь компрессора, плотно перекрывающая поперечное сечение цилиндра и совершающая возвратно-поступательное движение в направлении его оси. Под действием поршня перекачиваемому газу сообщается избыточное давление.

Шток - служит для передачи движения поршню от вала компрессора. При этом вращательное движение вала преобразовывается в возвратно-поступательное, совершаемое поршнем.

Шток - стержень круглого сечения, соединяющий поршень с ползуном (крейцкопфом) в поршневых машинах (насосах, компрессорах, паровых двигателях, некоторых двигателях внутреннего сгорания и т.д.) или в гидравлических и пневматических механизмах привода поступательного движения. Шток применяется, когда используются обе полости цилиндра (по ту и другую сторону поршня). При использовании одной полости цилиндра в поршневой машине шток обычно отсутствует и шатун присоединяется непосредственно к поршню. Не проходящий, или односторонний, шток располагается по одну сторону поршня и пропускается через одну крышку цилиндра, проходящий шток пропускается через обе крышки цилиндра с целью лучшего направления тяжёлого поршня (в паровых машинах) или присоединения второго цилиндра (в компрессорах). В гидроприводах поступательного движения цилиндр иногда крепится к подвижной части машины (столу станка), а шток - к станине. Тогда через шток подводится масло в полости цилиндра.

Диаметр штока обычно определяется его прочностью, жёсткостью и устойчивостью, но в гидроприводе поступательного движения - иногда требуемым соотношением скоростей прямого и обратного хода при постоянной подаче насоса.

Штоки изготовляют из сталей 35, 40, 38XА или легированных с более высокими механическими свойствами. Штоки, подлежащие азотированию, изготавливают из сталей 35ХМЮА, 38Х2МЮА или 35ХЮА.

Анализ условий работы детали

Условия работы штока - поршня характеризуются большими механическими и тепловыми нагрузками. На поршень действуют механические нагрузки от давления газов и сил инерции.

При сжатии воздуха температура поршня повышается. Такое нагревание нежелательно, поскольку ухудшаются условия работы поршня. Кроме того, если отводить тепло, выделяющееся при сжатии, то требуется меньше работы для сжатия. Поэтому компрессоры обычно имеют водяное или воздушное охлаждение.

Трение поршня о стенки цилиндра вызывает механический износ поршня, а воздействие на его поверхность газов высокой температуры, содержащих агрессивные соединения, - эрозионный и коррозионный износ.

Шток подвергается продольным напряжениям от действия массовых сил; напряжениям изгиба; поперечным напряжениям сжатия.

Шток работает в условиях постоянного или периодического трения при высоких тепломеханических нагрузках, подвергается различного рода напряжениям сжатия, изгиба, кручения.

Описание требований, которые предъявляются к материалу деталей и состоянию поверхности

К материалам, применяемым для изготовления штока-поршня, предъявляются следующие требования:

· высокая механическая прочность;

· стабильные линейные размеры;

· высокая коррозионная стойкость;

· хорошие антифрикционные свойства;

· должен сопротивляться:

- высокой температуре,

- давлению газов;

· сопротивление износу.

· достаточную жаростойкость;

· износостойкость;

Материал, для изготовления данной детали должен обладать высокой прочностью, иметь высокую твердость и вязкую сердцевину.

К сталям, используемым для изготовления поршня предъявляют следующие требования:

- высокая твердость поверхностного слоя;

- высокое сопротивление износа;

- достаточная вязкость и прокаливаемость;

- отличная полируемость;

- высокий предел выносливости.

Общий вид вала с пронумерованными поверхностями представлен на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1- вал обрабатывающей головки

Деталь, вал, состоит из ряда поверхностей:

В отверстие 1 вставляется болт, закрепляет звездочку на валу.

Поверхности 2,7,9,14 - торцевые, а поверхность 8 являются свободной.

Поверхности 3,13 являются фасками.

Шпоночные пазы 4,12 - в них вставляются шпонки для препятствия взаимному перемещению.

Поверхности 5,11 – посадочные концы, предназначенные для установки деталей, передающих вращающий момент.

Поверхности 6,10 – посадочные поверхности под подшипники.

В отверстие 15 вставляется болт, закрепляет шкив на валу.

Как упоминалось ранее штоки - поршни изготовляют из сталей 35, 40, 38XА или легированных с более высокими механическими свойствами. Штоки-поршни, подлежащие азотированию, изготавливают из сталей 35ХМЮА, 38Х2МЮА или 35ХЮА,40ХН2МА.

Табл. 1 - Химический состав сталей в % (ГОСТ 1050-74)

Сталь	С	Mn	Ni	S	P	Si	Сr
38Х2МЮА	0.35-0.42	0.3-0.6	До 0.3	До 0.025	До 0.025	0.2-0.45	1.35-1.65
40ХН2МА	0.37-0.44	0.5-0.8	1.25-1.65	До 0.25	До 0.025	0.17-0.37	0.6-0.9
38Х2Ю	0.35-0.43	0.2-0.5	1.25-1.65	До 0.035	До 0.035	0.2-0.4	1.5-1.8