Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Июня 2014 в 13:23, курсовая работа
В зависимости от размеров контура неровностей в деревообработке условно принято неровности реальной поверхности разделять на макронеровности и микронеровности, или шероховатость. К макронеровностям относят единичные неровности больших размеров по контуру, вызываемые главным образом короблением и геометрической неточностью оборудования. Макронеровности чаще характеризуют точность формы поверхности. Допуски на такие отступления обычно регламентируются системой допусков и посадок. Кроме размерных характеристик, неровности на реальной поверхности древесных материалов различают в зависимости от факторов, обусловливающих их проявление.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» ФГБОУ ВПО СПБГПУ
Кафедра “Машиноведение и основы конструирования”
Курсовая работа
По дисциплине «Машины и методы триботехнических испытаний»
на тему: Виды неровностей. Характеристика микрогеометрии поверхности. Шероховатость. Профилограф.
Выполнил:
Студент группы 3901
Зайцев Денис Олегович
Проверил: Цветкова Г.В.
Санкт-Петербург.
2014.
Виды неровностей
В зависимости от размеров контура неровностей в деревообработке условно принято неровности реальной поверхности разделять на макронеровности и микронеровности, или шероховатость. К макронеровностям относят единичные неровности больших размеров по контуру, вызываемые главным образом короблением и геометрической неточностью оборудования. Макронеровности чаще характеризуют точность формы поверхности. Допуски на такие отступления обычно регламентируются системой допусков и посадок. Кроме размерных характеристик, неровности на реальной поверхности древесных материалов различают в зависимости от факторов, обусловливающих их проявление.
Неровности могут быть результатом проявления анатомического и структурного строения материала, разрушения и восстановления в процессе физического воздействия на материал. Анатомические неровности свойственны древесным материалам: они образуются вскрытием сосудов, полостей клеток древесины. Структурные неровности характерны для древесных материалов, изготовленных из измельченной древесины, они обусловливаются формой, размерами и расположением частиц на поверхности этих материалов. Неровности упругого восстановления проявляются в результате неоднородности материала к упругому восстановлению из-за различных плотности и твердости, неодинаковой усушки различного направления волокон и т. д.
Неровности разрушения образуются при силовом воздействии на материал в процессе его обработки резанием, скалыванием, разрывом и т. п. Формы и размеры таких неровностей зависят от свойств материала, специфики и закономерности действия сил, разрушающих материал, в зоне формирования поверхности. Разновидностями неровностей разрушения поверхности древесины являются ворсистость и мшистость. Эти характерные для древесины дефекты поверхности обусловлены волокнистым строением древесины и соответствующими условиями ее разрушения. Под ворсистостью поверхности древесины понимают такое ее состояние, при котором на ней имеются отделенные одним концом волокна, способные приглаживаться или подниматься.
Если на поверхности древесного материала имеются участки с пучками коротких волокон, отделенных одним концом, но неспособных приглаживаться, то такой дефект поверхности называют мшистостью.
К неровностям разрушения можно отнести неровности, обусловленные кинематикой резания и вибрацией режущего инструмента. Такие неровности имеют форму траектории лезвия резца в виде волн и называются волнистостью поверхности. Микронеровности на каждой поверхности являются случайными дефектами. Волнистость поверхности является систематической погрешностью с определенным законом распределения, зная который, можно ее прогнозировать. При обработке поверхности вращающимися резцами волнистость всегда ориентирована в направлении подачи и зависит от радиуса резания и подачи на резец. Длина волны является надежным и достаточным критерием оценки волнистости поверхности древесных материалов.
Критерием шероховатости поверхности должен быть параметр, получаемый из уравнения, описывающего реальную поверхность в функции трех координат. Такой подход неприемлем для практики из-за сложности определения уравнения поверхности.
Линия той поверхности: параллельное, перпендикулярное, перекрестное, кругообразное, радиальное и произвольное. Эти направления возможны благодаря определенности траектории режущего инструмента при образовании поверхности. Благодаря этим допущениям шероховатость поверхности можно охарактеризовать по двум координатам одной плоскости нормального сечения и по одному из названных направлений.
Требования к шероховатости поверхности устанавливаются наибольшим числовым значением выбранного параметра или его пределами независимо от происхождения неровностей, обусловивших это значение параметра. Исключение составляют анатомические неровности. Поскольку при обработке древесины резанием появление этих неровностей не зависит от способов и режимов резания, в требованиях к шероховатости таких поверхностей анатомические неровности не учитываются.
Не включаются в числовую характеристику шероховатости, ворсистость и мшистость поверхности, поскольку нет методов и средств количественной оценки этих неровностей и в технических требованиях к шероховатости оговаривается только допустимость или недопустимость этих неровностей на деталях данного назначения.
Шероховатость поверхности — совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине. Измеряется в микрометрах (мкм). Шероховатость относится к микрогеометрии твёрдого тела и определяет его важнейшие эксплуатационные свойства. Прежде всего износостойкость от истирания, прочность, плотность (герметичность) соединений, химическая стойкость, внешний вид. В зависимости от условий работы поверхности назначается параметр шероховатости при проектировании деталей машин, также существует связь между предельным отклонением размера и шероховатостью. Исходная шероховатость является следствием технологической обработки поверхности материала, например, абразивами. В результате трения и изнашивания параметры исходной шероховатости, как правило, меняются.
Параметры шероховатости
Исходная шероховатость является следствием технологической обработки поверхности материала. Для широкого класса поверхностей горизонтальный шаг неровностей находится в пределах от 1 до 1000 мкм, а высота — от 0,01 до 10 мкм. В результате трения и изнашивания параметры исходной шероховатости, как правило, меняются, и образуется эксплуатационная шероховатость. Эксплуатационная шероховатость, воспроизводимая при стационарных условиях трения, называется равновесной шероховатостью.
Нормальный профиль и параметры шероховатости поверхности.
На рисунке схематично показаны параметры шероховатости, где: — базовая длина; — средняя линия профиля; — средний шаг неровностей профиля; — средний шаг местных выступов профиля; — отклонение пяти наибольших максимумов профиля; — отклонение пяти наибольших минимумов профиля; — расстояние от высших точек пяти наибольших максимумов до линии параллельной средней и не пересекающей профиль; — расстояние от низших точек пяти наибольших минимумов до линии параллельной средней и не пересекающей профиль; — наибольшая высота профиля; — отклонения профиля от линии ; — уровень сечения профиля; — длина отрезков, отсекаемых на уровне .
Ra, Rz и Rmax определяются на базовой длине l которая может принимать значения из ряда 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8; 25 мм.
Параметр Ra является предпочтительным.
Профилограф (от профиль и... граф)в металлообработке, прибор для измерения неровностей поверхности и представления результатов в виде кривой линии (профилограммы), характеризующей волнистость и шероховатость поверхности. Обработку профилограммы осуществляют графоаналитическим способом. Принцип работы П. заключается в последовательном ощупывании поверхности иглой, перпендикулярной к контролируемой поверхности, преобразовании колебаний иглы оптическим или электрическим способом в сигналы, которые записываются на светочувствительную плёнку или бумагу. Первые П. появились во 2-й половине 30-х гг. 20 в. и представляли собой оптико-механические устройства с записью сигнала на кино- или фотоплёнку. В современных П. колебания иглы обычно преобразуются в колебания электрические напряжения с помощью индуктивных, ёмкостных, пьезоэлектрических и др. преобразователей.
Профилограф-профиломер
П. состоят из 3 блоков (рис.): станина с измерительным столиком и приводом (I),электронный блок (II) и записывающее устройство (III). Алмазная игла с радиусом закругления 2—12 мкм располагается в датчике П. Статическое давление иглы на измеряемую поверхность 1—20 мн (1 мн = 0,1 гс), а в динамических условиях — в пределах 0,06—1,2 мн на 1 мкм осевого перемещения иглы. Запись профиля в приборах с электрическим преобразованием сигнала чаще всего выполняется на металлизированной бумаге. Для удобства расшифровки профилограмма вычерчивается в увеличенном масштабе. Увеличение записи измеряемых высот неровностей в вертикальном направлении возможно в диапазоне от 400 до 200 000 раз. Горизонтальное увеличение осуществляется благодаря более быстрому перемещению бумаги по сравнению со скоростью перемещения иглы (до 100 000 раз). Погрешность вертикального увеличения П. для разных видов приборов от ± 5 до ± 10%, а горизонтального — не более ± 10%. П. обычно изготавливают объединённым с профилометром,снабжают разнообразной оснасткой, обеспечивающей запись профиля деталей различной конфигурации.
Акустические профилографы
Параметрический профилограф (ППФ) - гидролокационный комплекс, использующий методы нелинейной акустики для подводного поиска заиленных объектов и стратификации донных осадков. Применение параметрических излучающих антенн в режиме излучения сложных сигналов в гидроакустической аппаратуре позволяет получить высокую разрешающую способность по дистанции при значительном увеличении глубины проникновения сигнала в толщу морского донного грунта.
Параметрический профилограф (ППФ) - гидролокационный комплекс, использующий методы нелинейной акустики для подводного поиска заиленных объектов и стратификации донных осадков. Применение параметрических излучающих антенн в режиме излучения сложных сигналов в гидроакустической аппаратуре позволяет получить высокую разрешающую способность по дистанции при значительном увеличении глубины проникновения сигнала в толщу морского донного грунта.
Перспективы современных гидроакустических технологий базируются, в основном, на повышении информативности гидроакустического канала за счет применения новых типов сигналов, совершенствования методов излучения и обработки, более полного использования потенциала заложенного в амплитудных, частотных и фазовых характеристиках сложных широкополосных сигналов.
Для решения ряда специфических задач гидроакустики целесообразно использование параметрических излучающих антенн, принцип действия которых основан на нелинейном взаимодействии акустических волн при распространении. Применение параметрических антенн в гидроакустической аппаратуре позволяет за счет их широкополосности, высокой направленности, низкого уровня бокового поля существенно увеличить отношение сигнал/помеха в сложной помеховой обстановке, повысить информативность и точность при обнаружении и определении координат подводных объектов, получить дополнительные признаки для распознавания.
Круг конкретных задач, которые могут быть решены с помощью параметрических гидроакустических систем, весьма широк. Сюда следует отнести проблемы стратификации морских донных осадочных структур с комплексной оценкой свойств грунта, поиск объектов и трубопроводов в толще донного ила, экологический мониторинг водных районов, количественную оценку и определение видового состава рыбных скоплений, обнаружение пловцов, измерение силы цели объектов в широком частотном диапазоне, дистанционное измерение вертикального распределения скорости звука в море и др.
Основными элементами параметрической антенны являются: участок водной среды, в которой происходит нелинейное взаимодействие волн накачки и антенна накачки, представляющая собой антенную решетку, состоящую из двух подрешеток из элементов с разными резонансными частотами. Подрешетки вставлены друг в друга так, что элементы располагаются в порядке чередования типов. На рисунке 1 представлена двухчастотная антенна накачки круглой формы. Вокруг антенной решетки располагается приемная антенна в форме кольца.
Ширина характеристики направленности антенны составляет ~3° и практически постоянна на всех разностных частотах в диапазоне 7-20 кГц. Уровень бокового поля не превышает -40дБ.
Высокая направленность ППФ при излучении низких, хорошо проникающих в грунт частот, позволяет добиться хорошего разрешения и за счет этого получить детальную информацию об изучаемом участке. В силу своей широкополосности ППФ способен адаптивно решать задачу профилирования донных отложений, позволяя выбрать оптимальную рабочую частоту в зависимости от вида и типа донного грунта. При этом «озвученный» объем на разных частотах будет одинаковым благодаря свойству постоянства характеристики направленности параметрической антенны в широком частотном диапазоне.
Существенно повысить энергетический потенциал ППФ можно только с помощью сложных, например, ЛЧМ сигналов. Однако обычная практика увеличения энергии сигнала за счет существенного увеличения длительности при одновременном уменьшении амплитуд излучаемых сигналов для облегчения режима работы излучающей антенны и усилителей мощности для параметрической антенны не годится. Это объясняется амплитудной зависимостью эффективности процесса нелинейного взаимодействия волн. Так как давление сигнала разностной частоты, пропорционально произведению уровней давления волн накачки, то сколько–либо значительно уменьшить излучаемую акустическую мощность не представляется возможным.
ППФ с широкополосными сигналами позволяют повысить разрешающую способность по дистанции за счет оптимальной обработки. Результаты экспериментальных исследований показывают, что разрешающая способность по дистанции составляет 15 см при длительности импульса 2 мс. Использование более длинных импульсов позволит существенно увеличить глубину проникновения при той же разрешающей способности по дистанции.