Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование оборудования для технологического процесса виброударного упрочнения. Учебное пособие
.pdf
, МПа
a, мм
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
250
200
150
100
50
0
50
0.45
б)
, МПа
a, мм
0 0.05 0.1 0.15
0.2
0.25 0.3 0.35 0.4
250
200
150
100
50
0
50
0.45
, МПа
a, мм
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
250
200
150
100
50
0
50
0.45
в)
г)
Рис. 4.10. Окончание
71
Анализируя результаты экспериментальных исследований
внутренних напряжений в поверхностном слое образцов после
ВиОУО, можно сделать следующие выводы:
1. Остаточные напряжения в поверхностном слое являются
сжимающими, что позволяет прогнозировать высокие эксплуатационные свойства обработанных деталей.
2. Величина остаточных напряжений на поверхности детали
находится в пределах 180-220 МПа и не зависит от места расположения образца.
3. Глубина залегания остаточных напряжений находится в
пределах 0.4-0.45 мм и не зависит от места расположения образца.
4. ВиОУО позволяет создать в поверхностном слое деталей
сжимающие остаточные напряжения на значительной глубине, а
следовательно, получить детали с хорошими эксплуатационными
свойствами.
4.4. Исследование микротвердости поверхностного слоя
Микротвердость поверхностного слоя оказывает влияние на
такие эксплуатационные свойства деталей, как износостойкость,
контактная жесткость и т.п.
Согласно изложенной в 4.1 методике проведены экспериментальные исследования микротвердости поверхностного слоя образцов после ВиОУО из циклически стабильного материала АВТ-1 и
циклически упрочняемого материала Д16Т (рис. 4.11).
Установлено, что для циклически стабильного материала
АВТ-1 изменения микротвердости незначительны, а для циклически упрочняемого материала Д16Т происходит её повышение в
пределах 10-15%.
При этом степень упрочнения соответствует данным теоретических расчетов по зависимости (2.28), а глубина упрочненного
слоя несколько меньше, чем рассчитанная по зависимости (2.31).
72
h, мкм
150
140
130
120
110
100
90
0 100
200
300
400
500
2
1
Гц
Рис. 4.11. Изменение микротвердости поверхностного слоя после ВиОУО
образцов из Д16Т: 1 – до обработки; 2 – после обработки
Анализируя результаты экспериментальных исследований
микротвердости поверхностного слоя, можно сделать следующие
выводы:
1. Микротвердость поверхностного слоя при ВиОУО деталей
из циклически упрочняющихся материалов повышается на 10-15%.
2. Зависимости (2.28) и (2.31) могут использоваться при про-
гнозировании изменения микротвердости поверхностного слоя при
ВиОУО деталей из циклически упрочняющихся материалов.
4.5. Экспериментальные исследования вибрации и шума
на стенде виброударного упрочнения труб лонжеронов
Экспериментальные исследования шума и вибрации произво-
дились в лаборатории динамических испытаний (ЛДИ) ОАО «Роствертол» с помощью прибора ВШВ-003-М2 с применением конденсаторного микрофона и комплекта вибродатчиков. В процессе экспериментов фиксировались уровни звука (дБА), октавные уровни
звукового давления и виброскорости (дБ) (рис. 4.12).
73
Рис. 4.12. Спектры шума стенда: 1 – двигатель; 2 – стенд в рабочем режиме;
1 2 3 4 5 6 7
12
10 8 9
11
6
250
100
400
f, Гц
60
70
80
90
100
L, дБ
2 1 3 4 5
3 – холостой ход стенда; 4 – только рама; 5 – предельный спектр
Превышение уровней шума наблюдается практически во всем
диапазоне частот [25].
Рис. 4.13. Расположение точек измерения шума вибростенда
Замеры уровней звука и уровней звукового давления произво-
дились с шагом 1,5 м по периметру стенда (рис. 4.13). Результаты
измерений показали, что шумовые характеристики во всех точках
измерения различаются не более чем на 3 дБ, что говорит о диффузном характере звукового поля (табл. 4.2). Аналогичные результаты получены при измерении вибраций на вибрирующей раме и
контейнерах. Необходимо отметить очень высокое превышение
шумовых характеристик в сравнении с санитарными нормами
(см. рис. 4.12), которое достигает 31 дБА по уровню звука и 33 дБ
74
по уровням звукового давления. Для данного оборудования харак-
Номер
точки
Уровни звукового давления (дБ) в октавных интервалах частот, Гц
Уровни
звука, дБА
31,5
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
1
104
105
103
102
100
103
101
96
94
108
2
105
105
100
103
104
104
104
99
97
109
3
106
104
103
107
104
106
106
99
98
110
4
106
106
103
104
104
105
105
99
97
110
5
106
108
104
105
104
106
106
99
97
111
6
103
108
103
102
100
102
100
98
97
110
7
102
106
102
104
102
102
100
96
94
108
8
102
107
104
102
101
102
102
98
94
109
9
105
105
107
104
104
102
104
99
95
109
10
102
107
107
103
103
104
102
99
95
110
11
102
106
102
105
103
105
103
99
96
111
12
102
105
102
103
103
104
102
99
97
110
терными особенностями, отличающими его от большинства технологических машин механической обработки, являются следующие:
практически равномерная интенсивность составляющих спектра в
широкой полосе частот 31,5-2000 Гц, где разница в уровнях не превышает 2-3 дБ, что сравнимо с точностью измерений; превышение
уровней звукового давления наблюдается практически по всему
нормируемому частотному диапазону; уровень холостого хода, т.е.
в режиме, когда измерения проводились без лонжеронов и шариков
в контейнерах, также превышает норматив во всем нормируемом
диапазоне. Уменьшение уровней шума холостого хода в сравнении
с рабочим режимом относительно невелико и составляет 3-6 дБ в
интервале частот 31,5-2000 гЦ и 2-3 дБ – в высокочастотной части
спектра 4000-8000 Гц. Таким образом, даже на холостом ходу
уровни шума превышают предельно допустимые значения на
10-27 дБ в широкой полосе частот 124-8000 Гц. Поскольку ЛДИ переносилось в новое помещение и стенд для виброударного упрочнения размонтировался, то при его монтаже в новом помещении
были выполнены измерения шума, излучаемого вибрирующей рамой без контейнеров. Измерения показали, что характер спектра
практически полностью идентичен спектру шума стенда в сборе
как в холостом, так и в рабочем режиме [48].
Таблица 4.2
Уровни шума вибростенда в контрольных точках
75
Превышение уровней шума в данном случае над предельно
63
250
1000
4000
f, Гц
60
70
80
90
100
L, дБ
2 1 63
250
1000
4000
f, Гц
60
70
80
90
100
L, дБ
2
1
допустимыми значениями составляет 8-25 дБ. Шум только двигателей уже создает превышение норматива на 3-5 дБ в среднечастотной части спектра 500-1000 Гц. Характер спектров виброскорости
на контейнерах и вибрирующей раме идентичен как в рабочем режиме, так и на холостом ходу (рис. 4.14).
а)
б)
Рис. 4.14. Спектры вибраций в рабочем режиме (а), холодного хода (б):
1 – контейнера; 2 – вибрирующей рамы
Увеличение уровней вибраций на контейнерах в рабочем ре-
жиме в сравнении с холостым ходом составляет 4-7 дБ, а на вибрирующей раме изменение уровней вибрации не превышает 2 дБ. Эти
76
данные подтверждают правильность теоретического подхода к опи-
4
16
63
f, Гц
60
70
80
90
L, дБ
санию виброакустической динамики стенда.
Следует отметить превышение уровней виброскорости на ра-
бочем месте над нормативными значениями на 4-6 дБ в интервале
от 4 до 16 Гц (рис. 4.15).
Рис. 4.15. Спектры вибрации на рабочем месте:
––– – норматив; - - - – уровни виброскорости
Оценка погрешностей измерений
уровней шума и вибрации
Погрешность измерения уровней шума и вибрации складыва-
ется из суммы неисключенной систематической погрешности и
случайной составляющей .
Неисключенная систематическая погрешность обусловли-
вается:
погрешностью измерительных приборов соответственно при
измерении уровней звукового давления и виброскорости Ш (В);
погрешностью измерения И.
Погрешность измерительных приборов определяется их клас-
сом в соответствии с нормативно-технической документацией
(паспортом, инструкцией по эксплуатации или поверочным свидетельством). Поскольку при измерении шума и вибрации использо-
вали измерительный прибор ВШВ-003-Н2, то Ш = В = 8%.
77
Погрешность измерения И обусловливается погрешностью
130
И
L
22
ШИ
2
22
12
0,5
1
m
n L L L L L L
S
n
0,5
100LSn
S
L
3,182LS
L
S
измерения шума (вибрации), определяемой по формуле
. (4.2)
Неисключенная систематическая погрешность определяется
по формуле
. (4.3)
Для оценки случайной составляющей погрешности результата
измерения проводились по три наблюдения на минимальном, среднем и максимальном постоянных уровнях соответственно звукового давления и виброскорости в заданных точках. При этом определяли:
среднее арифметическое значение измеренных уровней зву-
кового давления L, дБ;
среднее арифметическое значение уровней виброскорости
LV, дБ;
среднеквадратичное отклонение результата наблюдения по
формуле
где n – число наблюдений;
среднеквадратичное отклонение результата измерения по
формуле
Случайную составляющую погрешности результата измерения находили по формуле
, (4.4)
. (4.5)
. (4.6)
Для оценки суммарной погрешности результата измерения
рассматривали величину
. (4.7)
78
В случае если < 0,8, то суммарную погрешность принима-
KS
0,5
2 2 2
*
33
ШИ
S
S
L
0,5
22
33
ШИ
L
K
S
Номер октавы
Число наблюдений n
Уровень звукового давления
L
i
, дБ
Среднее арифметическое
L, дБ
|L
i
| = |L
i
– L'|
(L
i
)
2
Среднеквадратичное отклонение
результата наблюдения S
Среднеквадратичное отклонение
результата измерения S
L
Случайная составляющая
погрешности
Неисключенная систематическая
погрешность
Оценка,
Погрешность
измерения %
9
1
96
97,6
1,6
2,56
1,10
2,24
7,14
1,54
0,69
7,14
2
99
1,4
1,96
3
98
0,4
0,16
ли равной случайной составляющей погрешности , т.е.
В случае если > 8,0, то суммарную погрешность принимали равной неисключенной составляющей погрешности
Когда 0,8 < < 8,0, то погрешность результата измерений
находили по формуле:
; (4.8)
; (4.9)
. (4.10)
Результаты оценки погрешности результатов измерений уровней звукового давления представлены в табл. 4.3, а уровней виброскорости – в табл. 4.4 (для некоторых октавных полос).
Таблица 4.3
Оценка погрешности результатов измерений
уровней звукового давления
79
Оценка погрешности результатов
Номер октавы
Число наблюдений n
Уровень звукового
давления L
i
, дБ
Среднее
арифметическое L, дБ
|L
i
| = |L
i
– L'|
(L
i
)
2
Среднеквадратичное
отклонение результата
наблюдения S
Среднеквадратичное
отклонение результата
измерения S
L
Случайная составляющая
погрешности
Неисключенная система-
тическая погрешность
Оценка
Погрешность
измерения %
7
1
86
87,7
1,7
2,89
0,81
0,53
1,69
1,22
2,31
2,62
2
89
1,3
1,69 3 88
0,3
0,09
3
1
97
96,7
0,3
0,09
1,41
0,84
2,67
1,16
1,38
3,25
2
94
2,7
7,29 3 99
2,3
5,29
1
1
104
106,3
2,3
5,29
1,41
0,77
2,45
1,10
1,43
3,05
2
109
2,7
7,29 3 106
0,3
0,09
63
250
1000
4000
f, Гц
60
70
80
90
100
L, дБ
2
1
Таблица 4.4
измерений уровней виброскоростей
В результате выполненной оценки установлено, что максимальная относительная погрешность измерений уровней звукового
давления при проведении экспериментальных исследований составляет 7,14%, а уровней виброскорости – 3,25% при доверительной вероятности 0,95.
Следует отметить, что стенд для виброударного упрочнения
создает повышенный шум не только в самом производственном
помещении, но и вне его. Результаты измерений на расстоянии 3 м
от ЛДИ (со стороны стенда) представлены на рис. 4.16.
Рис. 4.16. Спектры шума вне ЛДИ: 1 – спектр шума; 2 – норматив
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]