123281 (717157), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Деталі контактуючої пари було виготовлено із сталі ШХ15, як такої, що широко використовується у машинобудуванні, підшипниковій промисловості, при випробуваннях мастильних матеріалів та має відносно стабільний хімічний склад і механічні властивості незалежно від серії поставки.

Для розробки методу лабораторних триботехнічних випробувань при контрольованих величинах радіальних відхилень було обґрунтовано вибір спектра мастильних середовищ різного функціонального призначення.

У третьому розділі показано, що радіальне биття спричиняє радіальні коливання, що характеризуються амплітудою ∆х та залежать від величини радіальних відхилень д. При радіальних коливаннях робочої поверхні контрзразка контакт переміщується. При цьому виділено діапазон, де контакт стає рухомим (А^і – Б^і ).

Виділяється чотири зони контактування. В зоні А контакт контрзразка 1 з плоским зразком 2 є максимально наближеним (товщина граничної плівки є мінімальною). Відстань між поверхнями 1 та 2 збільшується з наближенням контакту в зону Б. Товщина граничної плівки в зонах В і Г приблизно є однаковою і має деяке середнє значення між зонами А і Б.

Припускається, що в зонах Б,В,Г характер зношування буде однаковий (постійність контактних напружень, гарантований розподіл контактуючих поверхонь граничною плівкою). В зоні А характер зносу обумовлюється величиною радіальних відхилень. Графічно це можна представити як співвідношення кутів б і в. Кут б характеризує робочу поверхню контрзразка, що працює в режимі гарантованого змащування (в подальших трактуваннях назвемо це постійними умовами). Ділянка диска, позначена кутом в, працює під впливом радіальних коливань.

На підставі результатів проведених теоретичних досліджень та розрахунків було побудовано фізичну модель тертя валу при радіальних коливаннях контактуючих поверхонь у вигляді лабораторного приладу тертя ПТЛК(рв). Згідно з розробленою схемою, контрзразок 1 (модель валу) жорстко кріпиться на посадочній поверхні гнучкого валу 2, який конусною поверхнею К базується в порожнистому валу 3. Вал на двох конічних підшипниках 5 кріпиться в корпусі 6. Методом піджиму підшипників гайкою 4 вибирається мінімальне радіальне відхилення валу відносно осі обертання. Гнучкий вал виготовлено із сталі 50 ХФА, гартований на твердість 40 HRC. Це дозволяє максимально ефективно використовувати пружні властивості матеріалу. Піджимаючи гвинти 7, гнучкий вал деформується в місці виточки радіуса R і таким чином вибирається необхідне радіальне відхилення контрзразка 1. Контроль величини радіальних відхилень здійснювався індикатором годинникового типу 8 з ціною поділки 1 мкм.

Нерухомий плоский зразок 9 (модель втулки) кріпиться у ванночці 10, яка розміщена на штоку 11. Піджимаючи шток створюється необхідне контактне навантаження.

З метою запобігання провертанню штока в процесі тертя відносно направляючих 12 на його поверхні передбачено виточки. Відхилення штока відносно осі обертання 1мкм. Ванночка заповнюється досліджуваним мастильним матеріалом. Гвинтами 13 вибирається перпендикулярність поверхні плоского зразка відносно осі штока та паралельність відносно утворюючої циліндр контрзразка, забезпечуючи таким чином постійність контактних напружень.

Вузли тертя пристосовані для моделювання величин радіальних відхилень валу в межах допуску на вибраний діаметр контрзразка. Прилад оснащено системами контролю та автоматичної підтримки частоти обертання.

Технічні характеристики приладу тертя ПТЛК(рв)

Швидкість обертання м/с ......................................................................0 – 1

Похибка регулювання частоти обертання ,%......................................... ≤ 1

Максимальне контактне навантаження, Н .......................................... 3500

Контрольована температура досліджуваного середовища, ^оС ...-10 + 300

Похибка вимірювання температури досліджуваного середовища, ^оС ... 2

Діапазон задання можливих величин радіальних відхилень, мкм 0 – 500

Методика контролю амплітуди радіальних коливань полягає у контролі величин радіальних відхилень індикатором годинникового типу 8 з ціною поділки 1 мкм, жорстко закріпленим у магнітній державці та встановленим заокругленим наконечником, доведеним до високого класу чистоти, на робочу поверхню контрзразка 1.

Метод, реалізований на машині тертя, полягає у дослідженні протизносних властивостей конструкційних і мастильних матеріалів на лабораторному приладі тертя ПТЛК(рв), що дозволяє реалізовувати режим граничного тертя при контрольованих величинах радіальних відхилень контактуючих поверхонь.

Реальні трибосистеми типу „вал-втулка” залежно від класу точності виготовляються з відповідними радіальними відхиленнями. При цьому траєкторія руху валу буде подібною до траєкторії кулачкових механізмів, а початкова фактична площа контакту буде постійно змінюватись із амплітудою радіальних коливань ∆х на величину відхилення д.

Структурний стан поверхонь, що працювали при різних амплітудах радіальних коливань та напрацьовані вторинні структури будуть залежати від контактних температур та навантажень і відрізнятимуться між собою. Загальний вигляд поверхонь тертя з напрацьованими ВС при випробуваннях масла МС-20 по базовій методиці досліджених на РЕМ 106И наведено на рис. 9 та рис. 10. Поверхні відрізняються між собою за мікрорельєфом.

Фрактографічний аналіз поверхонь тертя було проведено за допомогою оптичного мікроскопа МИМ-10. У випадку тертя контрзразка з радіальними відхиленнями 120±1,5 мкм спостерігається утворення неявно вираженої карбідної сітки з включеннями вторинних структур. Найхарактернішим тут стало зародження тріщин 2 – результат втомного руйнування, яке наступає під дією повторних циклічних навантажень.

Для оцінки протизносних властивостей мастильних матеріалів випробувань на машині тертя ПТЛК(рв) ми розробили спеціальну експрес-методику випробувань при радіальних коливаннях валу з урахуванням властивостей вторинних структур. З цією метою було визначено кількість припрацьовочних етапів для змащувальних середовищ типу низькомолекулярні вуглеводневі середовища та масла. Напрацювання квазістабільних вторинних структур було оцінено за критеріями стабілізації лінійного зношування та об’ємної температури досліджуваного середовища. Для низькомолекулярних вуглеводневих середовищ (авіагаси, палива), а також масел з низькими в'язкісними характеристиками, вибрані критерії стабілізувались на другому і третьому етапах.

Радіальні коливання на припрацьовку поверхонь та формування метастабільних вторинних структур впливають несуттєво. Тому розроблена експрес-методика випробувань мастильних матеріалів різного функціонального призначення є чотирьохетапною при випробуваннях мастильних середовищ з низькими протизносними властивостями та п’ятиетапною при дослідженні високоефективних середовищ (останній етап в обох випадках, необхідний для довготривалої оцінки напрацьованих вторинних структур, становить 3000 м шляху).

У четвертому розділі визначено вплив амплітуди радіальних коливань на зношування поверхонь. Для цього було проведено випробування різних мастильних матеріалів за розробленою експрес-методикою при відповідних величинах радіальних відхилень контрзразка.

При взаємному контактуванні пари ШХ15–ШХ15 в середовищі ТС-1 прослідковується залежність збільшення величини зношування із збільшенням величин радіальних відхилень, а в середовищі масел наявні амплітуди радіальних коливань, за яких зносостійкість поверхонь є вищою порівняно з тертям із мінімальними амплітудами.

При терті пари ШХ15–БрАЖ10 в різних середовищах прослідковується залежність збільшення величини зношування зі збільшенням величин радіальних відхилень.

Вплив амплітуди радіальних коливань на зношування поверхонь визначено для пари тертя ШХ15–ШХ15 в мастильних середовищах різного функціонального призначення (авіагаси, палива, масла моторно-трансмісійної групи).

При випробуваннях мастильних середовищ з різними експлуатаційними властивостями на машині тертя ПТЛК(рв) було отримано закономірності впливу амплітуди радіальних коливань на інтенсивність зношування поверхонь тертя, які полягають у наступному:

• у середовищах з низькими протизносними властивостями інтенсивність зношування збільшується з ростом амплітуди радіальних коливань;

• у середовищах високоефективних масел існують амплітуди радіальних коливань, за яких інтенсивність зношування є меншою порівняно з тертям при амплітудах, що наближаються до нуля.

Дослідження тонкої структури поверхонь тертя, що працювали з різними амплітудами радіальних коливань, проведено рентгенографічним методом на установці ДРОН-3. Сукупне використання математичних методик обробки кривих фізичного розширення (методи апроксимації, Стокса, гармонічного аналізу) дозволили одержати достовірну інформацію про розміри блоків когерентного розсіювання, мікронапруги (рис.17), густину дислокацій.

За чітко контрольованих мінімальних величин амплітуди радіальних коливань похибка відтворюваності результатів на лабораторних приладах тертя з лінійним контактом одностороннньої дії ПТЛК(о), ПТПЛК, ПТЛК(рв) не перевищувала 10% та майже в 3 рази була меншою (20,1%) на ПТЛК(р), порівняно із випробуваннями без контролю радіальних коливань.

Використовуючи отримані результати, було розроблено метод оцінки протизносних властивостей мастильних матеріалів за радіальних коливань трибосистеми, який базується на випробуваннях мастильних матеріалів на лабораторному приладі тертя ПТЛК(рв) у широкому діапазоні швидкостей (0-1 м/с) та контактних навантажень (1-3500 Н). Метод передбачає вхідний контроль матеріалів, поверхонь, середовищ з метою зменшення похибки, що припадає на початкові умови.

Суть методу:

• випробування середовищ та присадок до них за чітко контрольованих величин радіальних відхилень для зменшення похибки випробувань;

- підбір масел та високоефективних присадок для трибосистем ковзання з метою підвищення їх довговічності, моделюючи умови їх роботи шляхом задання необхідних контрольованих величин радіальних відхилень деталей модельної трибопари.

У п’ятому розділі, використовуючи розроблені метод та методики дослідження процесів зношування при контрольованих амплітудах радіальних коливань трибосистеми, оцінено протизносні властивості мастильних середовищ моторно-трансмісійної групи.

Для оцінки протизносних властивостей масел були вибрані середовища з різними в'язкісно-температурними характеристиками вітчизняного виробництва та виробництва Республіки Корея, що використовуються як комплектуючі до автомобілів ВАЗ, КІА та Hundai на ВАТ „ЛуАЗ”. Випробування проводились на зразках із сталі ШХ15 з HRC 62..64, R_а менше 0,02 та осьовому навантаженні 1100 Н при контрольованих значеннях амплітуди радіальних коливань на ПТЛК(рв). В’язкісно-температурні характеристики масел (рис.18) визначались на приладі ГРАДІЄНТ – 1 за стандартною методикою.

Результати оцінки масел (рис. 19) за розробленим методом за критерієм лінійного зношування показують, що в’язкісно-температурні характеристики не відбивають реальні протизносні властивості масел (протокол спільних випробувань на ВАТ „ЛУАЗ”), як прийнято у класичній трибології.

У додатках приведено протоколи спільних випробувань з УЦАХ-СЕПРО та ВАТ “ЛуАЗ”; акт впровадження у випробувальному центрі УкрНДНЦ хімотології та сертифікації ПММ і ТР; результати оцінки напруженості випробовуваних поверхонь.

ВИСНОВКИ

У роботі виконано теоретичні й експериментальні дослідження, пов’язані з впливом величини амплітуди радіальних коливань поверхонь на поведінку трибосистем ковзання типу “вал-втулка”, що дозволило вирішити науково-прикладну задачу, створивши достовірний метод випробувань мастильних матеріалів за їх основними експлуатаційними властивостями – протизносними.

1. Проаналізовано роботи відомих учених, виконані в цьому напрямку, на основі яких було виявлено недостатньо висвітлені сторони вибраної проблеми, сформульовано мету та поставлено завдання дослідження.

2. Розглянуто методи та методики випробувань на тертя та зношування, прилади для контролю та вимірювання необхідних трибологічних параметрів модельної трибосистеми, в результаті чого для проведення даного дослідження було вибрано необхідне експериментальне обладнання, базову методику випробувань, обґрунтовано вибір випробовуваних конструкційних та мастильних матеріалів.

3. Виготовлено принципово новий прилад тертя з лінійним контактом, технологічні можливості якого дозволяють проводити дослідження мастильних матеріалів різного функціонального призначення при контрольованих амплітудах радіальних коливань поверхонь, що забезпечує коректність випробувань та відтворюваність результатів, передбачає можливість встановлення і контролю радіальних відхилень деталей у реальних діапазонах.

4. Розроблена методика задання та контролю радіальних відхилень утворюючої циліндр валу модельної трибосистеми “вал-втулка”, яка дозволяє проводити експериментальні дослідження мастильних матеріалів і присадок до них на лабораторному приладі тертя ПТЛК(рв) в широкому діапазоні амплітуд радіальних коливань. Експрес-методика випробувань мастильних матеріалів з різними експлуатаційними властивостями є чотирьохетапною при випробуваннях мастильних середовищ з низькими протизносними властивостями та п’ятиетапною при дослідженні високоефективних середовищ.

5. Теоретично обґрунтовано фізичну суть тертя ковзання при радіальних коливаннях модельного валу. Виявлено можливість підвищення зносостійкості трибосистеми ковзання при збільшенні амплітуди радіальних коливань та видом змащувального середовища.

6. Стан трибоповерхонь, що працювали при різних величинах амплітуди радіальних коливань та інших рівних умовах на приладі тертя ПТЛК(рв), оцінений за критеріями лінійного зносу та об’ємної температури досліджуваного середовища, рівномірністю напрацювання вторинних структур та напруженістю поверхонь тертя принципово відрізняється між собою:

Характеристики

Список файлов реферата