Диссертация (Разработка метода обеспечения работоспособности винтовых сопряжений с твердосмазочными покрытиями), страница 4

Решаясистему уравнений (1.14), он получил распределение нагрузки по виткам,представляющее собой убывающую геометрическую прогрессию. В решенииН.Е. Жуковского о распределении нагрузки между витками резьбы безиспользования ТСП показано, что первый и второй витки резьбывоспринимают 57% (соответственно 34% и 23%) от общей нагрузки.

Сучетом этого коэффициент неравномерности нагрузки по виткам крепежнойметрической резьбы с учетом пластических деформаций принимает значенияот 0,55 до 0,75.И.А. Биргер [5] полагал, что сближение δi в i-м витке возникаетвследствие как прогиба витков винта и гайки под действием силы Fi, так ипоперечной деформации стержня винта и тела гайки, вызванной тем, чтопрофиль резьбы треугольный. Решая подобную (1.14) систему уравнений, онустановил, что нагрузка от первого к последнему витку убывает по законугиперболического косинуса, т.е.

неравномерность нагрузки по виткам болеевыражена по сравнению с неравномерностью, полученной Н.Е. Жуковским.В.Б. Куклин [44] под руководством Д.Н. Решетова экспериментальноисследовал податливость метрической резьбы. Были изготовлены образцы,27предназначенные для определения контактной податливости рабочейповерхности одного витка резьбы винта и гайки и суммарной податливостивитка резьбы и гайки с учетом контактных сближений и прогиба витков [28].В работах А.С. Ивановым была получена система уравнений,позволяющая произвести расчет распределение нагрузки по виткам с учетомконтактной жесткости для модели из двух деталей, затянутых номинальнонеподвижным резьбовым соединением и нагруженных отрывающей силой(рисунок 1.9).Рисунок 1.9Затянутое соединение, нагруженное отрывающей силой Fa [28]Fзат + χFa = F1Σ +…+ FiΣ +…+ FnΣ;δ1Σ – δ2Σ = Δ11Σ + Δ21Σ;………………….………δiΣ – δ(i+1)Σ = Δ1iΣ + Δ2iΣ;(1.15)………………….………δ (n-1)Σ – δnΣ = Δ1(n-1)Σ + Δ2(n-1)Σ,l д 1   FaE д Aд ( 1   )FaF cд д  затAд0 ,50 ,5F  зат  Aд 284 Fa  l 0  0,5H 2 l1  2  cE d2d1 0 ,50 ,5FF 1    1   , Aр   A р  По результатам работы [28] были сделаны следующие выводы: Увеличениешероховатостирабочейповерхностирезьбыблагоприятно сказывается на распределении нагрузки по ее виткам. Применение мелкой резьбы при стандартной высоте гайки способносущественно повысить равномерность распределения нагрузки по виткамрезьбы, практически не снижая прочности резьбы на срез и смятие. Увеличение силы затяжки винта снижает долю внешней нагрузки,приходящуюся на первый виток резьбы гайки.

Поэтому увеличение силызатяжки винта в ряде случаев может рассматриваться как метод повышенияусталостной прочности резьбового соединения.В работах И.М. Егорова проведена оценка влияния действительногонаправления нормали и значения давления в различных точках боковойповерхности витка на точность результатов расчета момента и КПД ввинтовой паре.

В результате исследований была разработана программарасчета винтового механизма при возможных законах распределениядавления на рабочей поверхности витка, которая позволяет получатьуточненные данные по несущей способности винтового механизма и КПД.Работы данных ученых, не охватывают область исследования винтовыхпар с ТСП. Поэтому задача обеспечения работоспособности винтовыхсопряжений с ТСП, используемых в машинах, является актуальной и имеетважное научное и практическое значение.291.6 Экспериментальное оборудование и методики для исследованияфрикционныххарактеристиктрибосопряженийствердосмазочнымипокрытиями.Независимоотконструктивногооформлениястендыдолжныобеспечивать измерение мощности и работы, устанавливать потери на трениес учетом погрешности измерения, температурный режим зоны трения,окружающей среды, точно фиксировать значения измеряемых параметров.Необходимо предусматривать быструю разборку испытательного блока.Одной из известных является машина для испытаний на трение и износОТ-1 (рисунок 1.10).Рисунок 1.10Машина на трение и износ ОТ-1 [57]30Машина ОТ-1 для испытаний материалов на трение и износ содержиттри массивные плиты 2-4, соединенные стойками 5, 6.

Нижняя плита служитоснованием для установки, на верхней плите крепится устройство длянагружения7,9,10,23.Насреднейплитекрепитсянижнийобразцедержатель 8, на хвостовик которого установлен радиальныйшарикоподшипник 22. На внешнее кольцо подшипника запрессованозубчатое колесо 19, соединенное с помощью штифтов с чашкой 18. Чашкаможет свободно перемещаться относительно колеса в вертикальномнаправлении и не может проворачиваться относительно него. В двух взаимноперпендикулярных направлениях в чашке сделаны прямые пазы. В эти пазывставляются плоские пружины 17, на которые наклеенытензодатчики.Другим концом пружины закреплены в пазах головок винтов, ввернутых воправку 16, в которую в центре запрессован шаровой индентор 15.

Плоскиепружины закреплены в головках винтов, ввернутых в оправку стопорнымивинтами. Зубчатое колесо находится в зацеплении с шестерней 20,закрепленных неподвижно на валу электродвигателя [57].Также получила широкое распространение универсальная машинатрения МТУ-01, предназначенная для проведения испытаний на трение иизнашивание металлических и неметаллических материалов в условияхприменения различных смазочных материалов.

МТУ-01разработана ипроизводится ЗАО «Наноиндестрия» [57].СпомощьюмашинытренияМТУ-01можноопределятьиконтролировать триботехнические характеристики различных материалов исмазочных составов, при проведении научно-исследовательских работ дляопределения оптимальных сочетаний материалов и смазочных составов сцелью повышения износостойкости различных узлов машин и механизмов, атакже в учебных целях при проведении лабораторных и исследовательскихработ по триботехнике. Метод испытаний основан на взаимном перемещении31прижатых друг к другу с заданным усилием испытываемых образцов в средесмазочных материалов или без них.Для испытаний материалов на трения в настоящее время такжеиспользуются машины трения СМЦ-2, СМТ-1, Setta-Shell, УМТ и др.,которые позволяют проводит исследования в различных условиях сразличными параметрами испытаний.При эксплуатации триботехнических машин и стендов особоевнимание уделяется строгому соответствию условий и режимов инструкциямзавода-изготовителя.

Обязательна периодическая калибровка измерительныхсистем(тахометров,динамометров,моментомеров,рычажно-гравитационных систем) в статике с помощью образцовых средствизмерений и специальных приспособлений. Статическая погрешностьизмерений силы трения обычно устанавливается в пределах 1…5 %измеряемой величины или верхнего предела измерений. При длительнойработе показания измерений могут несколько меняться вследствие вибрациии ползучести материала силоизмерителей [80].Трибосопряжения с ТСП можно свести к следующим схемам трения [64]:1. Торцевая схема трения (рисунок 1.11). Схема моделирует упорныйподшипник скольжения, торцевое уплотнение, плоскую прокладку, упорнуюшайбу;2. Пальчиковая схема трения (рисунок 1.12).

Схема моделируетплоские направляющие, подвижные шпоночные и шлицевые сопряжения,ходовые резьбы, толкатели;3. Обратная пара сопряжения типа вал с ТСП – втулка (рисунок 1.13).Схема моделирует радиальный подшипник скольжения, цилиндрическийшарнир, цилиндрическую направляющую, шпиндель, ось цепи, поршень,палец;324. Контакт роликов с параллельными осями, один или оба из которыхимеют ТСП (рисунок 1.14).

Схема моделирует зубчатую передачу, цепнуюпередачу, кулачковый механизм, винтовую пружину.Рисунок 1.11Торцевая схема трения [73]Рисунок 1.13Обратная пара сопряжения типавал с ТСП – втулка [73]Рисунок 1.12Пальчиковая схема трения [73]Рисунок 1.14Контакт роликов с параллельнымиосями, один или оба из которыхимеют ТСП [73]33Для проведения испытаний трибосопряжений с ТСП на образцынаносят исследуемые покрытия. Технология нанесения покрытия состоит изследующих этапов:1.

подготовка поверхности образца;2. нанесение покрытия;3. термообработка и контроль качества.Подготовка поверхности образца определяет адгезионную прочностьнаносимогопокрытия.Образцы,послемеханическойобработки,обезжиривают и сушат при температуре 100°С в течении 10 минут. Затемповерхность образца подвергают пескоструйной обработке для повышенияадгезионного взаимодействия ТСП и основания. После этого образцыпромывают и сушат. Для предотвращения окисления металлическойповерхности на поверхность образцов может наноситься гальваническоепокрытие толщиной 4-6 мкм.НанесениеизбыточномТСПдавлении.производитсяпистолетом-распылителемНепосредственнопереднанесениемприТСПподготовленные образцы обезжиривают и нагревают до 50°С.