МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Российский государственный университет нефти и газа
имени
УТВЕРЖДАЮ:
Первый проректор по учебной работе,
___________________
«____»___________2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Избирательный перенос в узлах трения
Направление подготовки 151000 «Технологические машины и оборудование»
Программа подготовки Технологии и менеджмент реновации нефтегазового оборудования
Квалификация выпускника Магистр
Форма обучения ОЧНАЯ
Москва 2013 г.
1 Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является приобретение студентами знаний, умений и навыков в области науки о трении и изнашивании подвижных сопряжений машин, механизмов и оборудования и влиянии смазочных материалов на работоспособность узлов трения. Это необходимое условие для успешной учебы при профессиональной подготовке в области использования достижений триботехники для повышения износостойкости и восстановления деталей машин, подвергнутых различным видам изнашивания; подготовке к профессиональной деятельности в области проектирования, изготовления и эксплуатации трибосопряжений.
2 Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина «Избирательный перенос при трении» представляет собой дисциплину вариативной части цикла профессиональных дисциплин по выбору студента и относится к направлению «Технологические машины и оборудование». Дисциплина базируется на курсах профессионального цикла.
3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
В процессе освоения данной дисциплины студент формирует следующие общекультурные и общепрофессиональные компетенции при освоении ООП ВПО, реализующей ФГОС ВПО:
а) общекультурные компетенции:
– способность собирать, обрабатывать с использованием современных информационных технологий и интерпретировать необходимые данные для формирования суждений по соответствующим социальным, научным и этическим проблемам (ОК-4);
– способность на научной основе организовывать свой труд, самостоятельно оценивать результаты своей деятельности, владеть навыками самостоятельной работы в сфере проведения научных исследований (ОК-7);
– способность получать и обрабатывать информацию из различных источников с использованием современных информационных технологий, умеет применять прикладные программные средства при решении практических вопросов с использованием персональных компьютеров с применением программных средств общего и специального назначения, в том числе в режиме удаленного доступа (ОК-8);
– способность свободно пользоваться литературной и деловой письменной и устной речью на русском языке, умение создавать и редактировать тексты профессионального назначения, владение иностранным языком как средством делового общения (ОК-9);
– способность разрабатывать технические задания на проектирование и изготовление машин, приводов, оборудования, систем и нестандартного оборудования и средств технологического оснащения, выбирать оборудование и технологическую оснастку (ПК-1);
– умение оценивать технико-экономическую эффективность проектирования, исследования, изготовления машин, приводов, оборудования, систем, технологических процессов, принимать участие в создании системы менеджмента качества на предприятии (ПК-3);
– способность изучать и анализировать необходимую информацию, технические данные, показатели и результаты работы, систематизировать их и обобщать (ПК-16);
– умение организовывать развитие творческой инициативы, рационализации, изобретательства, внедрение достижений отечественной и зарубежной науки, техники, использование передового опыта, обеспечивающих эффективную работу подразделения, предприятия (ПК-18);
– умение организовывать и проводить научные исследования, связанные с разработкой проектов и программ, проводить работы по стандартизации технических средств, систем, процессов, оборудования и материалов (ПК-19);
– способность разрабатывать физические и математические модели исследуемых машин, приводов, систем, процессов, явлений и объектов, относящихся к профессиональной сфере, разрабатывать методики и организовывать проведение экспериментов с анализом их результатов (ПК-20);
– способность подготавливать научно-технические отчеты, обзоры, публикации по результатам выполненных и следований (ПК-21);
– умение применять новые современные методы разработки технологических процессов изготовления изделий и объектов в сфере профессиональной деятельности с определением рациональных технологических режимов работы специального оборудования (ПК-26).
В результате изучения дисциплины студент должен демонстрировать следующие результаты образования.
Студент должен знать:
- применение металлсодержащих смазочных материалов в узлах трения (ОК-4, 7, 8, 9);
- процессы финишной безабразивной обработки поверхностей трения, безразборного восстановления технических характеристик трибосопряжений, определения и расчета триботехнических характеристик (ОК-4, 7, 8, 9);
- роль металлов в формировании защитных пленок (ОК-4, 7, 8, 9).
Студент должен уметь:
- выбирать физико-механические характеристики твердых тел (ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26);
- предлагать и применять новые методы борьбы с изнашиванием на стадии конструирования узла трения (ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26);
- проводить экспериментальные исследования с целью определения триботехнических характеристик подвижных сопряжений (ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26);
- делать выводы по полученным результатам (ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26);
- пользоваться стандартами и другой нормативно-технической документацией и научной литературой (ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26).
Студент должен владеть:
- навыками работы на машинах трения и экспериментального определения силы, момента силы трения и величины износа образцов из твердых тел (ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26);
- навыками оценки изменений физико-механических свойств поверхностей трения, формирования медьсодержащих пленок на стальных поверхностях (ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26).
4 Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы – 108 часов.
№ п/п | Разделы | Семестр | Неделя семестра | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов | Коды компетенций | Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам) | |||
Л | ЛР | ПЗ (С) | СР | ||||||
Избирательный перенос в узлах трения | 3 | 1-18 | 18 | 18 | 72 | Текущий контроль: 7 неделя – рубежный контроль, 11 неделя – рубежный контроль, Форма промежуточной аттестации: экзамен | |||
1 | Введение. Обнаружение избирательного переноса в паре медный сплав–сталь. Общие сведения о самоорганизации в подвижных сопряжениях. | 3 | 1-4 | 6 | 2 | 16 | ОК-4, 7, 8, 9 ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26 | ||
2 | Термины и понятия триботехники. Физические основы эффекта безызносности | 3 | 5 | 2 | 4 | ОК-4, 7, 8, 9 ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26 | |||
3 | Современные представления о механизме избирательного переноса при трении | 3 | 6 | 2 | 4 | ОК-4, 7, 8, 9 ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26 | |||
4 | Структура медьсодержащей пленки на поверхностях трения пары медный сплав–сталь. | 3 | 7 | 2 | 4 | ОК-4, 7, 8, 9 ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26 | |||
5 | Влияние электронного строения металлов в смазочном материала на процессы трения и изнашивания металлических пар. | 3 | 8-10 | 4 | 2 | 12 | ОК-4, 7, 8, 9 ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26 | ||
6 | Трение и изнашивание пары алюминиевый сплав–сталь в смазочных материалах. | 3 | 11-15 | 6 | 4 | 20 | ОК-4, 7, 8, 9 ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26 | ||
7 | Состав, строение и толщина алюминийсодержащих защитных пленок. | 3 | 16 | 2 | 4 | ОК-4, 7, 8, 9 ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26 | |||
8 | Триботехнологии на основе избирательного переноса. Зарубежный опыт применения избирательного переноса в узлах трения. | 3 | 17-18 | 2 | 2 | 8 | ОК-4, 7, 8, 9 ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26 |
4.1. Содержание разделов дисциплин
1. Введение. Обнаружение избирательного переноса в паре медный сплав–сталь. Общие сведения о самоорганизации в подвижных сопряжениях.
К истории открытия эффекта безызносности в узлах трения шасси и шарнирно-болтовых соединений самолетов в спирто-глицериновой среде и пластичной смазке ЦИАТИМ-201.
Сущность явления и его влияние на процессы трения и изнашивания пары медный сплав–сталь.
Мура о взаимодействии поверхностей сустава живого организма.
О формировании медьсодержащей пленки на поверхностях трения компрессора домашнего холодильника.
2. Термины и понятия триботехники. Физические основы эффекта безызносности
Триада трения. Молекулярно-механическая теория трения о взаимодействии поверхностей. Приработка деталей машин (). Приспособляемость материалов при трении (). Совместимость материалов в узлах трения ().
Отличие эффекта избирательного переноса при трении от постулатов классической триботехники
3. Современные представления о механизме избирательного переноса при трении
Работы по исследованию механизма избирательного переноса и Крагельского массопереноса с позиций физико-химической механики и механохимии. Образование координационных соединений на контактирующих поверхностях. Эффекты, участвующие в процессе формирования поверхностных пленок. Роль микрогеометрии подвижных сопряжений при реализации эффекта безызносности. Схема взаимодействия триады трения.
4. Структура медьсодержащей пленки на поверхностях трения пары медный сплав–сталь.
Исследование медьсодержащей пленки на электронном микроскопе и методом скользящего пучка рентгеновских лучей. Рентгеноструктурный и электронографический анализ поверхностных слоев пары медный сплав–сталь, изношенных в глицерине. Рентгеноспектральный анализ зоны трения стального образца. Послойные исследования медьсодержащей пленки методом ОЖЕ-спектрометрии и электронной спектроскопии.
5. Влияние электронного строения металлов в смазочном материала на процессы трения и изнашивания металлических пар.
Влияние 32 элементов периодической системы в глицерине на триботехнические характеристики узла трения скольжения. Изменение контактной выносливости тел качения от свойств металла в смазочном материале. Роль координационного числа меди на трение и изнашивание металлических пар. Электронографический и рентгеноспектральный анализ изношенных поверхностей трения. Содержание меди по толщине медьсодержащей пленки на поверхностях трения.
6. Трение и изнашивание пары алюминиевый сплав–сталь в смазочных материалах.
Экспериментальные исследования формирования алюминийсодержащей пленки на поверхностях трения пары алюминиевый сплав–сталь в смазочных материалах. Влияние нагрузки, скорости скольжения, твердости стального образца, вязкости смазочного материала, микрогеометрии пары алюминиевый сплав–сталь на процесс формирования защитной пленки. Роль химического состава алюминиевого сплава.
7. Состав, строение и толщина алюминийсодержащих защитных пленок.
Рентгеноструктурный и электронографический анализ поверхностей трения пары алюминиевый сплав–сталь с целью изучения фазового состава защитных алюминийсодержащих пленок. Исследование защитных пленок на растровом микроскопе с рентгеноспектральной приставкой. Послойные ОЖЕ-спектральные и фотоэлектронно-спектральные исследования алюминийсодержащей пленки. Изучение частиц износа пары алюминиевый сплав–сталь на плазменном спектрометре. Схема элементного состава, строения и толщины алюминийсодержащей пленки на поверхностях трения пары антифрикционный сплав–сталь
8. Триботехнологии на основе избирательного переноса. Зарубежный опыт применения избирательного переноса в узлах трения.
Металлоплакирующие смазочные материалы, используемые металлы для получения защитных пленок. Металлсодержащие пластичные смазки. Финишная антифрикционная безабразивная обработка поверхностей трения. Схема нанесения антифрикционных, смазочные материалы, используемы металлы. Безразборное восстановление технических характеристик трибосопряжений. Классификация направлений по восстановлению трибосопряжений двигателей внутреннего сгорания. Использование триботехнологий в технике. Работы ученых Германии, Польши в области эффекта избирательного переноса.
4.2. Основные темы лабораторных занятий
1 Исследование триботехнических характеристик пары медный сплав–сталь (ОК-4, 7, 8, 9, ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26)
2 Трение и изнашивание пары латунь–сталь в минеральном масле (ОК-4, 7, 8, 9, ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26)
3 Влияние присадки олеиновой кислоты на коэффициент трения и износ пары медный сплав–сталь (ОК-4, 7, 8, 9, ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26)
4 Оценка триботехнических характеристик пары трения алюминиевый сплав–сталь в минеральном масле (ОК-4, 7, 8, 9, ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26)
5 Изменение триботехнических характеристик пары трения алюминиевый сплав–сталь в масле с присадкой (ОК-4, 7, 8, 9, ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26)
6 Трение и изнашивание стальных пар в масле с медьсодержащей присадкой (ОК-4, 7, 8, 9, ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26)
7 Влияние масла и медьсодержащей присадки на контактную выносливость тел качения (ОК-4, 7, 8, 9, ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26)
8 Нанесение медьсодержащих пленок на сталь методом финишной безабразивной обработки (ОК-4, 7, 8, 9, ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26)
4.3. Темы практических занятий
1 Введение. Обнаружение избирательного переноса в паре медный сплав–сталь. Общие сведения о самоорганизации в подвижных сопряжениях (ОК-4, 7, 8, 9, ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26)
2 Термины и понятия триботехники. Физические основы эффекта безызносности (ОК-4, 7, 8, 9, ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26)
3 Современные представления о механизме избирательного переноса при трении (ОК-4, 7, 8, 9, ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26)
4 Структура медьсодержащей пленки на поверхностях трения пары медный сплав–сталь (ОК-4, 7, 8, 9, ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26)
5 Влияние электронного строения металлов в смазочном материала на процессы трения и изнашивания металлических пар (ОК-4, 7, 8, 9, ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26)
6 Трение и изнашивание пары алюминиевый сплав–сталь в смазочных материалах (ОК-4, 7, 8, 9, ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26)
7 Состав, строение и толщина алюминийсодержащих защитных пленок (ОК-4, 7, 8, 9, ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26)
8 Триботехнологии на основе избирательного переноса. Зарубежный опыт применения избирательного переноса в узлах трения (ОК-4, 7, 8, 9, ПК-1, 3, 16, 18, 19, 20, 21, 26)
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
При реализации программы дисциплины «Избирательный перенос в узлах трения» используются различные образовательные технологии: во время аудиторных занятий занятия проводятся в виде практических занятий и лабораторных работ.
Самостоятельная работа студентов предусматривает подготовку к аудиторным занятиям. Для закрепления изученного материала могут задаваться домашние задания.
В течение преподавания курса «Избирательный перенос в узлах трения» в качестве форм текущей аттестации студентов используются такие формы, как собеседование при приеме лабораторных работ с рейтинговой оценкой. По окончании изучения дисциплины проводится промежуточная аттестация – экзамен.
5.1. Основные темы домашних заданий
1. Научные дисциплины, явления, термины и понятия, необходимые для изучения избирательного переноса (ОК-4, ОК-9; ПК-16).
2. Влияние пленок антифрикционных металлов на трение и изнашивание трибосопряжений (ОК-7; ПК-3, ПК-19).
3. Влияние координационного числа меди на коэффициент трения и интенсивность изнаштвания стальных пар в глицерине (ПК-19, ПК-20, ПК-21).
4. Изменение триботехнических характеристик металлических пар от химического состава алюминиевого сплава (ПК-19, ПК-20, ПК-21).
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Оценочными средствами являются:
– для текущей аттестации – являются два рубежных контроля, которые проводятся перед контрольными неделями, рейтинговая система своевременности и качества выполнения лабораторных работ и оценка активности работы студента на практических занятиях, собеседование при приеме домашних заданий.
- для промежуточной аттестации – экзамен с рейтинговой оценкой знаний.
Перечень примерных вопросов к текущей и промежуточной аттестации:
1. Введение. Обнаружение избирательного переноса в паре медный сплав–сталь. Общие сведения о самоорганизации в подвижных сопряжениях (ОК-7, ОК-8, ОК-9):
– в каких подвижных сопряжениях установлен перенос меди на сталь;
– какие смазочные материалы обеспечивали избирательный перенос;
– как влияет пленка меди на трение и изнашивание медный сплав–сталь;
–закрытые и открытые узлы трения;
– является ли избирательным переносом формирование медьсодержащей пленки на поверхностях трения компрессора холодильника.
2. Термины и понятия триботехники. Физические основы эффекта безызносности (ОК-7; ОК-8, ОК-9):
– как взаимодействуют поверхности трения по ;
– с чем связана необходимость приработки деталей машин;
– что является основным положением в современной триботехнике;
– чем можно обеспечить безызносную и длительную работу подвижных сопряжений;
– как контактируют подвижные сопряжения при формировании медьсодержащей пленки на поверхностях трения;
– эффект пленки индия при изнашивании подвижных сопряжений.
3. Современные представления о механизме избирательного переноса при трении (ОК - 9; ПК-1, ПК-16),
– как переносится медь при трении пары медный сплав–сталь по ;
– какие эффекты обеспечивают избирательный перенос;
– как влияет шероховатость поверхностных слоев пары медный сплав–сталь на избирательный перенос;
– влияние химического состава медного сплава на триботехнические характеристики пары медный сплав–сталь;
– толщина медьсодержащей пленки;
– как изменяется коэффициент трения и износ медного сплава от твердости стального образца.
4. Структура медьсодержащей пленки на поверхностях трения пары медный сплав–сталь. (ОК-7; ПК-16, ПК-19):
– что представляет собой верхний слой медьсодержащей пленки;
– имеются ли на стальной поверхности элементы антифрикционного сплава;
– в каком состоянии находится медь в составе защитной пленки;
– что происходит с легирующими элементами медного сплава при взаимодействии триады трения;
– схема строения медьсодержащей пленки.
5. Влияние электронного строения металлов в смазочных материалах на процессы трения и изнашивания металлических пар. (ПК-19, ПК-20, ПК-26):
– как влияют соединения металлов в глицерине на трение и изнашивание подвижных сопряжений в скольжении;
– являются ли свойства меди исключительной способностью элемента обеспечивать низкие триботехнические характеристики подвижных соединений;
– какие металлы визуально видны на поверхностях трения;
– какой металл обеспечивает высокую износостойкость тел качения;
– что определяет координационное число элемента;
– как распределена медь в составе медьсодержащей пленки.
6. Трение и изнашивание пары алюминиевый сплав–сталь в смазочных материалах (ОК-9; ПК-3, ПК-16):
– какие смазочные материалы обеспечивают образование алюминийсодержащей пленки;
– как влияет твердость стального образца на трение и изнашивание пары алюминиевый сплав–сталь;
– влияние вязкости смазочного материала на триботехнические характеристики трибосопряжения;
– оптимальная шероховатость поверхностных слоев пары антифрикционный сплав–сталь для формирования алюминийсодержащей пленки;
– роль химического состава антифрикционного сплава при формировании защитной пленки;
– в каких машинах и оборудовании используются алюминиевые сплавы.
7. Состав, строение и толщина алюминийсодержащих пленок (ОК-7; ПК-16, ПК-19):
– каким элементом представлен верхний слой алюминийсодержащей пленки;
– в каком состоянии в составе защитной пленки находятся алюминий, кислород, углерод;
– при взаимодействии пары алюминиевый сплав–сталь имеет ли место микросхватывание;
– различие в размерах частиц износа при трении пары алюминиевый сплав–сталь в минеральном масле и в масле с присадкой;
– какая толщина алюминийсодержащей пленки;
– чем отличается состав и строение алюминийсодержащей пленки от медьсодержащей.
8. Триботехнологии на основе избирательного переноса. Зарубежный опыт применения избирательного переносав узлах трения (ОК-7; ПК-16, ПК-18, ПК-26):
– какие металлы используют в металлоплакирующих смазочных материалах;
– какая пластичная смазка наиболее эффективна для металлоплакирования поверхностей трения;
– что достигается при финишной антифрикционной обработке поверхностей трения;
– с какой целью выполняются работы по безразборному восстановлению двигателей внутреннего сгорания;
– какие зарубежные ученые занимаются исследованиями эффекта безызносности.
7. Учебно-методическое и информационной обеспечение дисциплины
а) основная литература
– Гаркунов безызносности при трении. Водородное изнашивание. – М.: МСХА, 2004. – 384 с.
б) дополнительная литература
– Гаркунов . Износ и безызносность. – М.: МСХА, 2001, 616 с.
– Избирательный перенос в узлах трения. М.: изд-во РГУ им. , 2005, 121 с.
– Балабанов восстановление трущихся соединений автомобилей. М.: Астрель, 2002, 64 с.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Триботехнический центр, оснащенный машинами трения: 4-х шариковая «Seta-Shell», 4-х шариковая «Plint», машины трения МИ-1М, СМЦ-2, УМТ-1.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению 151000 «Технологические машины и оборудование» и программе подготовки «Технологии и менеджмент реновации нефтегазового оборудования».
Автор(ы):
Профессор кафедры трибологии
и технологий ремонта НГО, д. т.н.
Заведующий кафедрой трибологии
и технологий ремонта НГО, д. т.н.
Программа одобрена на заседании УМК факультета инженерной механики РГУ нефти и газа имени от «___»____________ 2012 года, протокол № ____.
Председатель учебно-методической комиссии
факультета инженерной механики
Начальник УМУ
