Конструкторская часть

Научные основы проектирования КМ составляет принцип комбинирования. В свою очередь, он основан на совокупности двух принципов:

- сочетания физико-химической и механической совместимости. Принцип сочета­
ния подразумевает сложение физических свойств компонентов аддитивным
образом. Второй принцип даёт границы возможности сочетания композитов и
подразумевает сохранение всех отличительных принципов КМ при его изготов­
лении и эксплуатации. Основными математическими выражениями принципа
комбинирования компонентов в КМ являются:

- зависимости структурных соотношении компонентов;

- зависимости концентрационных соотношений компонентов;

- зависимости физико-механических соотношений материалов компонентов;

- зависимости, отражающие технологическое создание композитов и

- оказывающие влияние на их проектирование.

В отличие от традиционной методики выбора КМ, в случае применения его в деталях шестеренных передач, первой и основной расчетной зависимостью выбора компонентов КМ являются аддитивные выражения твёрдости, а не прочности. Расчет основывается на методике [6] дополненной выражениями, интерпре­тирующими принцип комбинирования. Исходными данными являются: геометри­ческие размеры шестерни, набор которых соответствует ГОСТ 13755-81, ГОСТ 1643 - 80, ГОСТ 9584 -82; масса детали, её пористость, рабочая температура и па­раметры среды, время работы (срок службы), угловая скорость вращения, твёр­дость поверхности. В практике порошковой металлургии принято изготавливать шестерни мало и средненагруженного класса (НВ до 1500 МПа) холодным прес­сованием порошковых смесей и последующим спекании полуфабриката. Особен­ностью выбора арматуры КМ является ограничение по наибольшему из размеров частиц, волокон или пленок. Этот размер не должен превышать 240 нм для деталей подвергающихся напылению рабочей поверхности. В нашем случае применяют порошок ПЖ2ВР со смесью: медь (3%), стеарат цинка (0,3%), феррофосфор (1%), техническая сера (0,03%), с легированием углеродом (графит) (0,67%). Ар­мирующим элементом являются волокна ВМН-4 (углеродные).

     4.1 Расчет объема и плотности шестерни:

Расчёт произведен при помощи программы Student.exe, автор Мальцев И.М.

Выводы:

1. Для изготовления КМ подходит матрица следующего состава: железо, медь,
феррофосфор, графит, техническая сера. Предел    прочности матрицы
σ_в=450МПа.

2. В качестве армирующего элемента необходимо использовать углеродные
волокна ВМИ-4, диаметром 6 мкм, длиной  не менее 217,42 мкм, пределом прочности σ _в=2210МПа.

3. Получение однородной по объему производится при помощи V - образного
смесителя.

При проектировании КМ и расчете параметров технологического процесса не­обходимо решить задачи нахождения оптимального значения факторов, влияющих на свойства КМ. К ним принадлежат различные методы расчета коэффициентов полиномов, полученных при решении систем уравнений, отражающих протекание технологического процесса.

В проекте «КМ» с помощью ПЭВМ решается задача нахождения оптимальной величины пористости КМ, концентрация волокон, критической длины волокна.