Модернизация склерометрического комплекса для измерения твёрдости

Суть технологического процесса изготовления шайбы, понятие твёрдости. Описание работы склерометрического комплекса. Разработка модернизированного тестера для измерения твёрдости и метрологическое обеспечение процесса. Экономическое обоснование проекта.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит: 107 печатных листа, 6 разделов, 39 иллюстраций, 8 таблиц, 3 приложения, 23 использованных источника.

Графический материал содержит: 8 листов формата А1, 1 лист формата А3, 1 лист формата А4.

Ключевые слова:

Твёрдость, методы измерения твёрдости, шаговый двигатель, направляющая, шарико - винтовая пара, микротвёрдость, измерительный преобразователь, косвенное измерение, методика выполнения измерения, поверка.

Целью данного дипломного проекта является модернизация склерометрического комплекса для измерения твёрдости.

Для достижения этой цели в работе представлены устройства, обеспечивающие автоматизированное перемещение подвижных частей, а также управляющие устройства, в качестве которых представлены контроллер и центральный процессор. Проведено обоснование выбора датчиков для контроля силы и перемещения. Описаны преимущества и недостатки предлагаемого варианта прибора для измерения твёрдости. Выполнен точностной расчёт системы. Дана оценка экономической эффективности со сроком окупаемости модернизированного тестера.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Постановка задачи проектирования

1.1 Анализ объекта измерения

1.2 Технологический процесс изготовления шайбы

1.3 Понятие твёрдость

1.4 Описание работы склерометрического комплекса

1.5 Выбор места для исследования микротвёрдости

1.6 Постановка задачи проектирования

2. Разработка модернизированного тестера для измерения твёрдости

2.1 Обзор методов измерения твёрдости

2.1.1 Измерение твёрдости по Бринеллю

2.1.2 Измерение твёрдости по Роквеллу

2.1.3 Измерение твёрдости по Виккерсу

2.1.4 Метод измерения твёрдости металлов и сплавов по Шору

2.1.5 Измерение микротвёрдости царапанием алмазным наконечником

2.2 Описание блок-схемы комплекса для измерения твёрдости

2.3 Методика выполнения измерения твёрдости на тестере

2.4 Описание электрической схемы тестера

2.5 Обзор измерительных преобразователей для контроля силы и перемещения

2.5.1 Магнитоупругие ИП

2.5.2 Тензорезистивные ИП

2.5.3 Ёмкостные ИП

2.5.4 Пьезоэлектрические ИП

2.5.5 Индуктивные ИП

2.6 Датчик для измерения силы

2.7 Датчик для измерения перемещений

2.8 Датчик положения

2.9 Источник опорного напряжения

2.10 Стабилизатор

2.11 Усилитель

2.12 Контроллер

2.13 Шаговый двигатель

2.14 Шарико-винтовая передача

3. Метрологическое обеспечение процесса измерения контроля твёрдости

3.1 Анализ точности системы

3.2 Косвенные измерения с нелинейной зависимостью

3.3 Методика поверки тестера по образцовым мерам твёрдости

3.4 Государственный специальный эталон твёрдости металлов и сплавов

3.4.1 Рабочие эталоны

3.4.2 Рабочие средства измерений

4. Стандартизация и менеджмент качества

4.1 Анализ измерительного процесса измерения твёрдости

4.2 Анализ управляемости измерительного процесса контроля твёрдости

4.2.1 Контрольная карта размахов

4.2.2 Контрольная карта средних

4.3 Диаграмма Парето

5. Экономическое обоснование проекта

5.1 Расчет исходного способа проведения испытаний

5.2 Расчет варианта, предлагаемого по проекту

5.3 Эффективность внедрения проекта

5.4 Срок окупаемости проекта

6. Обеспечение безопасности жизнедеятельности

6.1 Общие требования

6.2 Требования безопасности перед началом работы

6.3 Требования безопасности во время работы

6.4 Требования безопасности в аварийных ситуациях

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время очень важным и актуальным вопросом является разработка новых месторождений, которую невозможно осуществлять без специального оборудования - бурового шарошечного долота. Поэтому необходимо уделять пристальное внимание вопросам качества буровых долот. В конструкцию бурового долота входит подшипник скольжения, в состав которого, в свою очередь, входит шайба, являющаяся в данном дипломном проекте объектом измерения. Она работает в экстремальных условиях (трение), при больших скоростях, поэтому очень важно контролировать её твёрдость. В трудных экономических условиях стоит уделять повышенное внимание этому показателю материала, из которого изготавливается шайба. Если контролю твёрдости не уделять стоящего внимания, то шарошечное долото может выйти из строя. А так как долото является дорогостоящим элементом системы бурения, то его поломка приведёт к серьёзным экономическим потерям, что необходимо пресекать в силу сложившейся в мире трудной экономической обстановки.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1 Анализ объекта измерения

Объектом измерения является шайба (Приложение 1), входящая в конструкцию бурового долота. Она работает в экстремальных условиях (трения), при больших скоростях, поэтому очень важно контролировать её твёрдость. Шайбы постоянно испытывают трение, да еще при очень высоких температурах. Сейчас для их изготовления используют такие материалы, как: сталь 3, сталь 10, сталь 25, сталь 35, сталь 45, сталь 35Х, сталь 40Х, 09Г2С, 14Х17Н2, 15ХМ, 20Х13, 20ХН3А, 38ХС, 40ХМФА, 30ХМА, 25Х1МФ, 25Х2М1Ф, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х11Н23Т3МР, 18Х12ВМБФР, 20Х1М1Ф1ТР, 45Х14Н14В2М, бронза и т.д.

Шайба имеет форму диска с цилиндрическим отверстием.

Шайба используется для предохранения поверхности детали от повреждения гайкой при затяжке, увеличения опорной площади гайки, головки болта, для устранения возможности отвинчивания гаек при вибрации и других случаях. Применение шайбы способствует более равномерному распределению давления на соединяемые детали.

Шайбы стальные сочетают высокие прочностные свойства с хорошей пластичностью и вязкостью, поэтому шайбы в зависимости от исполнения можно применять в районах с расчетной температурой до минус 65°С. достигается это специальной термической обработкой. Шайбы стальные жаропрочные имеют высокое сопротивление ползучести и разрушению при высоких температурах. Шайба применяется для предохранения поверхности деталей двигателей, паровых и газовых турбин, котлов, атомно-энергетических установок от повреждения гайкой при затяжке. Жаропрочность стальных шайб определяется физическими факторами - прочностью межатомных связей стали, из которой изготовлена шайба, и ее структурой. Обычно необходимую для высокой прочности структуру получают введением легирующих элементов, способных к дополнительному упрочнению основного компонента стали. Нержавеющие шайбы это шайбы стойкие против коррозии в атмосферных условиях и различных агрессивных средах.

Изготавливают шайбы плоские вырубкой из листового материала или точением из калиброванного пруткового металла.

В рассматриваемом случае шайба изготовлена из материала БрБ2, т.е. состоит из следующих элементов: CuBe2Ni(Co). Массовая доля основных компонентов: бериллий (1,8ч2,1)%, никель (0,2ч0,5)%, кремний 0,15%, алюминий 0,15%, свинец 0,005%, железо 0,15%, остальное занимает медь.

Рисунок 1 - Шайба

1.2 Технологический процесс получения шайбы

[СамГТУ.200501.059.009.03]

1. Входной контроль-операция 001. Полоса запускается в производство при положительном входном контроле.

2. Разрезка - операция 005 - гильотинные ножницы НБ-478 (Т_шт=0,258 мин.). Резать полосу на заготовки, выдерживая размер А (53,3 мм), (Штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1-2 ГОСТ 166). Контроль рабочим - 100%.

S=2,2^+0,12 - толщина листа;

В=160^+2,0 - ширина листа.



Рисунок 2 - Операция 005 - Разрезка

3. Зачистка - операция 010 - обдирочно - шлифовальный круг 3Б634 (Т_шт=0,075 мин.) Зачистить заготовку от заусенцев (Шлифовальный круг I 400х40х127 24А 40 П СТ2 7К1А 35м/с А 1кл. ГОСТ 2424).

4. Наладка - операция 015 - пресс КД2330 (Т_шт=0,04 мин.). Произвести отладку штампа 151-0215 на прессе на первых двух деталях). Контроль рабочим - 100%.

5. Штамповка - операция 020 - пресс КД2330 (Т_шт=0,8 мин.). Смазать заготовку маслом (Масло индустриальное И-20А ГОСТ 20799; Кисть-ручник КР 20 ГОСТ 10597). Установить заготовку в штампе по упору (Штамп). Произвести пробивку отверстия, выдерживая размер 1...