– разработана методика лабораторных испытаний трибосопряжений. Модернизирована машина трения СМТ – 1, позволяющая контролировать изменение электрохимического потенциала в зоне трения;
– проведена экспериментально-теоретическая оценка влияния «положительных» окислительных процессов на скорость и качество приработочных процессов;
– предложена технология изготовления приработочного состава на основе неорганического полимера – силиката натрия.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Разработанные методика лабораторных испытаний и технологическая среда для обкатки редуктора ведущего моста автомобиля ГАЗ – 53 А, могут быть использованы на производстве и в научных организациях при исследовании трения и изнашивания трибосопряжений, а также на кафедрах «Технология машиностроения» и «Технология ремонта автомобилей». Предложенный приработочный состав может быть использован при доводочных операциях узлов трения скольжения и трения качения.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения работы докладывались и одобрены на 11 научно-технических конференциях, среди которых:
1. Научно-техническая конференция “Триботехнология производству”, г. Таганрог, 1991.
2. Российский симпозиум по трибологии с международным участием “Ресурсосберегающие технологии. Прикладное использование трибологических исследований в машиностроении”. – г. Самара, 1993.
3. Международная научно-техническая конференция “Износостойкость машин”, г. Брянск, 1995.
4. Международная научно-техническая конференция “Производство и ремонт механизмов и машин в условиях конверсии. Киев,1995.
5. Международная научно-техническая конференция «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта», г. Ростов-на-Дону, 1999.
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.
СТРУКТУРА И ОБЪЁМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка использованной литературы и приложений. Работа содержит 203 страницы, 62 рисунка, 13 таблиц. В библиографический список литературных источников включено 153 наименования.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность рассматриваемой проблемы и дана общая характеристика работы.
В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ диссертационной работы кратко изложено состояние вопроса по рассматриваемой проблеме и поставлены задачи исследования. В основу материалов этой главы положен анализ работ отечественных и зарубежных учёных в области механизма приработки и изнашивания материалов, в том числе , , И., , и др.
Этот анализ позволил установить, что большинство внезапных отказов узлов и деталей машин наиболее интенсивны в начальный период эксплуатации машин. Это объясняется повышенными затратами мощности на преодоление сил трения при работе узла с полной нагрузкой.
Значительное внимание в главе уделено анализу методов проведения приработки узлов трения и влиянию нагрузочно-скоростных режимов на триботехнические свойства сопряжений. На основании данного анализа можно сказать, что задиры и схватывания наиболее распространены в узлах трения скольжения и являются следствием высоких удельных нагрузок в условиях не сформировавшейся "равновесной" шероховатости.
На основании проведенных исследований показано, что завершение процесса приработки сводится не только к формированию оптимальной шероховатости сопряжённых поверхностей, но включает в себя и физико-химические явления (тепловые, диффузионные, деформационные и т. п.), протекающих в зоне трения в присутствии смазочных сред и приводящих к образованию вторичных структур, отсутствующих на исходных поверхностях и формирующихся непосредственно в процессе приработки.
Рассмотрены существующие способы приработки узлов трения механизмов и машин, большое внимание уделено интенсификации приработочных процессов за счёт легирования смазочных сред полимерными соединениями.
Анализ приведенных данных позволяет считать, что сокращение процесса приработки с одновременным повышением его качества, позволит значительно повысить срок службы механизмов и машин и может принести ощутимый экономический эффект при их эксплуатации. Кроме того, вышеперечисленные данные говорят о том, что качество процесса приработки является значительным лимитирующим фактором для всех деталей и узлов механизмов и машин. Это позволяет считать, что создание качественных приработочных составов с определёнными заданными свойствами позволит решить многие проблемы в машиностроении и ремонте, связанные с приработкой узлов трения.
ВТОРАЯ ГЛАВА посвящена разработке методик проведения исследований силикатного приработочного состава.
Показано, что в силу затруднений, возникающих при изучении влияния отдельных факторов на процесс приработки в реальных условиях эксплуатации, большинство исследований проводятся в лабораторных условиях на специально созданных установках и стендах. При этом, в качестве положительного фактора при приработке рассматривается такое изменение трибометрических характеристик, которое даёт полезный эффект в отношении повышения износостойкости, задиростойкости и снижения потерь на трение.
Учитывая сложные процессы трения, протекающие в зубчатых сопряжениях, для моделирования трения скольжения использовалась специально изготовленная торцевая машина трения (рис.1).
Рисунок 1 – Лабораторная установка:
1 – торцевая машина трения; 2 – блок измерительной аппаратуры.
В качестве образцов применялись диски диаметром 50 мм и шириной 10 мм. контробразцы имели форму цилиндров диаметром 30 мм с шириной рабочей поверхности 3 мм. для изготовления исследуемых объектов использовались материалы, представленные в таблице 1.
Таблица 1 – Характеристика материалов испытуемых образцов
№ п/п | Наименование и марка материала | Вид термообработки | Твердость |
1. | Сталь 45 | Закалка ТВЧ | HRC 56...61 |
2. | Сталь 40Х | Закалка ТВЧ | HRC 56...61 |
3. | Сталь 45 | Нетермообработанная | HB 180...200 |
4. | Сталь 40Х | Нетермообработанная | HRC 28 |
5. | Сталь 12ХН3А | Нитроцементация и закалка | HRC 58...65 |
6. | Сталь 20 ХНМ | Закалка ТВЧ и фософтирование | HRC 58…65 |
7. | СЧ 18 – 36 | Нетермообработанный | HB 170 |
Сравнительным испытаниям подвергался приработочный состав, изготовленный на основе водного раствора неорганического полимера – силиката натрия. Данный выбор объясняется высокими антифрикционными свойствами, низкой стоимостью, экологической чистотой и пожаробезопасностью вышеназванного материала.
При определении оптимального содержания компонентов в приработочном составе использовался активный метод математического планирования эксперимента.
Учитывая сложность процессов трения и изнашивания, в качестве функции, адекватно описывающей процесс приработки, использовался полином второго порядка:
где Х1, Х2, Х3 – содержание вводимых в приработочный состав компонентов;
b0,...,b23 – коэффициенты уравнения, определяемые с помощью метода наименьших квадратов на основании экспериментальных данных.
Использование статистических методов анализа с определением дисперсии коэффициентов регрессии, позволило пренебречь незначительными составляющими и определить значения оптимальных ингредиентов с последующим определением оптимального состава силикатной приработочной среды.
Разработка методики трибометрических испытаний производилась для поверхностей, приработанных различными приработочными составами, и преследовала цель:
1 – определение критических нагрузок заедания;
2 – определение величины поверхностного потенциала в зоне трения контактирующих пар;
3 – определение температуры на поверхности трения и в объеме смазочного состава;
4 – нахождение коэффициента трения сопряженных деталей;
5 – определение весового износа по массе пары трения.
Исследования проводились на модернизированной машине трения СМТ – 1, позволяющей фиксировать изменение величины поверхностного потенциала в зоне трения контактирующих пар.
Исследование ряда авторов , , показали, что в условиях граничного и сухого трения на поверхностях контактирующих деталей протекают различные физико-химические процессы, в частности, окислительно-восстановительные реакции, которые в значительной степени определяют силы трения, износ и повреждения поверхностей. Проведенные исследования позволили установить взаимосвязь между интенсивностью этих реакций в процессе трения и величиной разности работ выхода электрона 
из контактируемых поверхностей металла.
Оценка погрешности проведения испытаний показала, что относительное отклонение измерений находится в пределах 9 %.
В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ представлены результаты исследований механизма приработочного действия и оптимизирован состав приработочной среды на основе жидкого стекла.
Исследованиями , , и др. установлено, что жидкое стекло может быть использовано в качестве смазочного материала. При этом на поверхности трения образовываются силоксановые плёнки, имеющие высокие антифрикционные и противоизносные свойства.
Учитывая высокую нестабильность жидкого стекла на воздухе (быстрая карбонизация при контакте с кислородом воздуха) в работе решена задача по сохранению стабильности раствора и высоких антифрикционных свойств за счёт введения добавок (рис. 2).
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
