Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту

по теме:

«СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ ПРИ ТРЕНИИ В ВАКУУМЕ»

Москва, 2004

Аннотация

Целью проекта является разработка системы автоматизации сбора данных при проведении экспериментов по исследованию процессов, происходящих при трении в вакууме. В данной работе рассмотрен исследовательский стенд, предназначенный для изучения процессов, происходящих при трении в вакууме.

1. введение

Согласно большинству публикаций вакуум рассматривается как агрессивная среда, вызывающая увеличение сил трения и ускоряющая износ фрикционных механизмов. Увеличение коэффициента трения в вакууме обычно объясняется:

- уменьшением количества газов, сорбированных на поверхности, при уменьшении давления;

- образованием ювенильных (чистых) поверхностей, способных ''схватываться '' при контакте;

- невозможностью, в большинстве случаев, использования жидких смазок, ухудшающих вакуум, а в ряде случаев недопустимостью использования даже сухих смазок.

Таким образом, вопрос снижения трения в условиях вакуума оказывается особенно актуальным на данном этапе развития науки.

Рассматриваемый исследовательский стенд предназначен для изучения газообмена в парах трения. Конструкция стенда позволяет получить зависимость коэффициента трения для изучаемых материалов пар трения (Si, SiO , медь, сталь и т.д.) от состава атмосферы (H₂ , D₂, N₂ и т.д.), степени вакуума, температуры при проведении эксперимента и также силы нагружения зоны контакта.

Изучение явлений, происходящих в приповерхностных слоях (сорбции, десорбции, растворения, диффузии) позволит уменьшить износ механизмов, вызванный фрикционными взаимодействиями в вакууме, найти возможные пути увеличения надежности различных механизмов, снижения энергозатрат и повышения КПД.

1. Описание процессной модели

Экспериментальный стенд предназначен для исследования процессов, происходящих при трении в вакууме, с контролем уровня и состава газовыделения, в зависимости от температуры нагрева и материалов пары трения, а также с последующим анализом распределения концентраций водорода и дейтерия по глубине изучаемого материала.

Для проведения испытаний установку необходимо откачать до остаточного давления Р=10^-5-10^-7 Па. Для чего используется откачная система, состоящая из механического, диффузионного и магниторазрядного насосов.

Для обеспечения требуемого уровня надежности и удобства работы оператора предложена система полуавтоматического управления процессами подготовки и проведения экспериментов.

1. Разделение технологии на процессы

Процесс работы экспериментальной установки можно условно разделить на три этапа:

- подготовительный этап

- этап проведения эксперимента

- заключительный этап.

На подготовительном этапе проведения эксперимента выполняются все необходимые механические и электрические соединения. Осуществляется монтаж исследуемого образца на устройство загрузки и нагружения зоны контакта “образец – индентор”, установка исследуемого ввода возвратно – поступательного движения на вакуумную камеру и подготовка вакуумной системы. Так же к подготовительному этапу можно отнести процесс предварительной откачки и проверки герметичности, процесс нахождения и устранения течей, высоковакуумную откачку и обезгаживание вакуумной системы, настройку приборов, нагрев зоны трения до заданной температуры и напуск рабочей экспериментальной среды (аргон, дейтерий, азот, воздух до нужного давления и т.д.)