Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 14
1.1. Изучение опыта промышленности и обоснование основных элементов исследования 14
1.2. Современные направления исследований в области обкатки и приработки 15
1.2.1. Влияние микрогеометрии поверхностей трибосопряжений на приработку 25
1.2.2. Факторы, влияющие на эффективность и ускорение приработки 31
1.3. Ускоренная приработка редукторов 40
1.4. Учёт влияния смазочного материала при расчёте нагрузочной способности зубчатых передач 47
1.5. Постановка задачи исследования 48
2. Анализ работы и опыт промышленности по использованию зубчатых передач 49
2.1. Разработка классификатора редукторов системы машин 49
2.2. Анализ факторов оказывающих влияние на работоспособность зубчатых колёс приводов 65
2.3. Анализ отказов и изнашивания зубчатых колёс 70
2.4. Смазка зубчатых передач 95
2.5. Концепция отдельных положений избирательного переноса при создании смазочных и приработочных масел
2.5.1. Избирательный перенос как синергизм гетерогенной среды 98
2.5.2. Физико-математическая модель трибосистемы в условиях избирательного переноса 102
2.6. Явление самоорганизации при трении твёрдых тел 106
2.7. Создание металлоплакирующих смазочных и приработочных масел 107
Выводы 120
3. Прогнозирование надёжности и длительности приработки по функции параметра потока отказов (ППО) 121
3.1. Основные положения 121
3.2. Выбор математической модели для аналитического определения длительности приработки по параметру потока отказов 125
3.3. Определение оптимальной длительности технологической приработки 132
3.4. Прогнозирование надёжности по функции параметра потока отказов 133
3.4.1. Алгоритм определения параметров потоков отказов 133
3.4.2. Алгоритм определения наличия периода приработки по параметру параметров потоков отказов 136
3.4.3. Определение параметра потока отказов 138
Выводы 143
4. Теоретическое исследование температурного режима на контактирующих поверхностях зубчатых колёс 145
4.1 Постановка задачи по расчёту температуры вспышки 145
4.2 Тепловыделение при трении 148
4.3 Температура в зоне контакта
4.4. Алгоритм расчёта температуры вспышки на контактирующих поверхностях с антифрикционными покрытиями 164
4.5. Анализ результатов расчёта относительной температуры вспышки 171
4.6. Выбор покрытия по величине температуры вспышки на контактирующих поверхностях зубчатых колёс 175
Выводы 177
5. Разработка технологии приработки зубчатых передач 178
5.1. Характеристики эксплуатации и износа зубчатых колес 178
5.2. Влияние металлоплакирующих масел на длительность приработки батанных коробок 183
5.3. Влияние металлоплакирующих масел на шумовые характеристики редукторов 186
5.4. Исследование процессов приработки зубчатых передач на специальном стенде 191
5.5. Испытание разработанной технологии изготовления и приработки зубчатых колес в процессе эксплуатации 200
5.6. Нахождение коэффициента ZL, учитывающего влияние смазочного материала при расчете допускаемого контактного напряжения 206
Выводы 212
Основные результаты и выводы 213
Обозначения 215
Список использованных источников
- Факторы, влияющие на эффективность и ускорение приработки
- Концепция отдельных положений избирательного переноса при создании смазочных и приработочных масел
- Выбор математической модели для аналитического определения длительности приработки по параметру потока отказов
- Алгоритм расчёта температуры вспышки на контактирующих поверхностях с антифрикционными покрытиями
Введение к работе
Актуальность темы. Машиностроение является ведущей отраслью промышленности и в значительной мере определяет масштабы и темпы научно-технического прогресса. В связи с этим в современном машиностроении стоят задачи первостепенной важности по совершенствованию и перестройке производств В условиях, когда прекратила свою деятельность инфраструктура «НИИ, КБ - завод-изготовитель -предприятие-потребитель» но продолжается эксплуатация оборудования, имеющего сроки службы 15 лет и более, выпуск запасных деталей и отдельных механизмов типа редукторов не приостановлен. В этой связи настоятельной необходимостью является создание банков данных прогрессивных технологий и технологий, которые могут быть без капитальных затрат за короткое время реализованы в условиях эксплуатации, направленных на повышение долговечности деталей три-босопряжений, узлов и механизмов приводов, их основными элементами во многих случаях являются редукторы.
В технологическом оборудовании массового использования имеет место применение редукторов оригинальной конструкции, при этом в период приработки отмечены случаи схватывания и заедания зубьев колес, что приводит редукторы в неработоспособное состояние. Например, условия эксплуатации зубчатых передач на текстильных фабриках способствуют быстрому их износу и малому сроку службы. Простои по причине неисправности редукторов в среднем составляют 48 % и в отдельных случаях достигают 74 %
Поэтому актуальными являются исследования по совершенствованию технологии приработки на стадии изготовления зубчатых колес и созданию условий их эксплуатации в режиме избирательного переноса Результаты данных исследований могут быть использованы как в условиях завода-изготовителя, так и эксплуатации, и внести значительный вклад в существенное повышение надежности и её основных свойств безотказности и долговечности зубчатых передач, а следовательно, и конкурентоспособности изделий в целом
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта (шифр АОЗ-3.18-398) Минобразования России 2003 года для научно-исследовательской работы аспирантов высших учебных заведений
Цель работы: обеспечение долговечности зубчатых колес на основе улучшения процесса приработки технологическими методами
путем нанесения медного покрытия и применения масел, реализующих избирательный перенос.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи*
-
Разработать модель диагностирования и установить взаимосвязь структурных параметров технологической точности зубчатых колес и выходных параметров качества вырабатываемого продукта для технических систем, обладающих функциональной избыточностью на примере пневмопрядильных машин.
-
Разработать метод приработки и технологическое обеспечение на основе снижения начального износа, а также повышения износостойкости зубчатых колес в процессе эксплуатации
-
Разработать и обосновать технологию формирования поверхностного слоя зубьев колес, на основе медного покрытия обеспечивающего при использовании металлоплакирующего масла избирательный перенос - как физико-химический метод окончательной подготовки зубчатых передач к эксплуатации.
-
Выполнить теоретические и экспериментальные исследования по оценке влияния технологических режимов приработки зубчатых передач на качество рабочей поверхности зубьев
5. Разработать рекомендации по выбору антифрикционного покрытия зубчатых колес на основе теоретических исследований теп-лофизических характеристик и параметров режима трения по критерию наименьшей температуры вспышки в зоне контакта, который позволяет прогнозировать долговечность зубчатых передач.
6 Разработать научно обоснованные рекомендации установления экономически целесообразной продолжительности приработки по функции параметра потока отказов (ППО) с целью повышения надежности сложных технических систем, составными агрегатами которых являются редукторы.
Методология и методы исследования Основой методологии является системный подход к изучению причин и факторов, приводящих к интенсивному износу и потере точности зубчатых колес, установление взаимосвязи между входными параметрами - точности зубчатых колес и выходными - качеством вырабатываемого продукта Теоретические исследования выполнены с использованием основных положений технологии машиностроения, формирования ка-
чества поверхностей трения, теории вероятности и математической статистики, механики контакта Экспериментальные исследования проводились на специальном стенде, на машинах трения и технологическом оборудовании. Изучение микрорельефа и распределения химических элементов в поверхностном слое деталей проводилось с использованием электронно- и рентгеносканирующей микроскопии. Обработка экспериментальных данных выполнялась с помощью компьютерной техники.
Научная новизна. На основе теоретических и экспериментальных исследований решена актуальная научная задача, которая заключается в повышении долговечности и сохранении точности зубчатых передач за счет совершенствования технологии приработки
Разработана технология приработки зубчатых передач, обеспечивающая повышение их долговечности, за счет снижения начального износа и скорости изнашивания в процессе эксплуатации, при формировании износостойкой, неокисляемой пленки с малым сопротивлением сдвигу на поверхностях зубьев зубчатых колес путем создания медного покрытия с последующей термообработкой и применением металлоплакирующего масла
Разработана технология приработки зубчатых передач в составе сложных технических систем, которая рассмотрена с позиций надежности, по критерию установления минимума параметра потока отказов
Разработана методика для оценки эффективности предложенной технологии приработки по несущей способности зубчатых передач с учетом влияния металлоплакирующих масел на коэффициент долговечности по усталостной прочности
Разработана математическая модель, которая позволяет оценить эффективность выбранного покрытия в предложенной технологии приработки по температуре вспышки в зоне контакта на поверхностях зубчатых колес
Практическая ценность работы
1 Разработана и внедрена технология приработки зубчатых передач, позволяющая повысить их долговечность в 2.3 раза на основе нового метода обработки зубчатых колес с применением медного химического покрытия с последующей термообработкой и использо-
ванием в качестве приработочных и смазочных сред металлоплаки-рующих масел. Предложен состав масла, реализующего эффект избирательного переноса на основе индустриального масла И-Т-С-68 с добавлением металлоплакирующен присадки, главными компонентами которой являются присадки МКФ-18 и диалкилдитиофосфат цинка ДФ-11, уменьшающего коэффициент трения и способствующего равномерному распределению нагрузки в зоне контакта зубьев колес (масло по ГОСТ 17479.4 и ISO 3448 имеет обозначение И-Т-С-68(мп) ТУ 38 401127-92).
-
Проведена оценка технического состояния зубчатых колес за фиксируемые промежутки времени на примере пневмопрядильной машины ППМ-120А1М по параметрам технологической точности Определены предельные значения износа и параметров точности зубчатых колес — начало перехода вырабатываемого продукта в более низкое качество
-
Спроектирован и изготовлен стенд для исследования покрытий и технологий приработки зубчатых передач. Результаты испытаний, полученные на стенде, апробированы на батанных коробках ткацких станков.
-
Разработана методика определения экономически целесообразной длительности приработки сложных технических систем и зубчатых колес в их составе с позиции надежности по функции параметра потока отказов Предложено параметр потока отказов ввести в нормативно-техническую документацию прядильных машин
5. Разработан автономный программный модуль расчета температуры вспышки в зоне контакта зубчатых колес с покрытиями, который может быть интегрирован в систему автоматизированного проектирования зубчатых передач, что позволяет осуществлять выбор покрытия и конструкционного материала, обеспечивающих повышение долговечности при улучшении теплового режима в зоне контакта
Основные положения, выносимые на защиту:
- технология формирования поверхностных слоев зубьев на основе медного антифрикционного покрытия и реализации эффекта избирательного переноса в процессе приработки и эксплуатации зубчатых передач,
результаты промышленных испытаний зубчатых колес по параметрам технологической точности в связи с их износом. Влияние параметров технологической точности зубчатых колес и их взаимосвязь с параметрами качества вырабатываемого продукта;
результаты исследований точности зубчатых колес и качества рабочих поверхностей зубьев при реализации разработанной технологии приработки в процессе работы зубчатых передач,
рекомендации для определения экономически целесообразной длительности приработки по функции параметра потока отказов зубчатых колес в составе сложных технических систем.
Апробация работы. Основные положения работы рассмотрены на 5 научно-технических конференциях и семинарах, в том числе на V Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2002); Межвузовской научно-практической конференции «Техническая эксплуатация и технический сервис: технология, организация, экономика и управление» (Кострома, 2003), VIII Международной научно-технической конференции «Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков» (Пенза, 2003); Международном юбилейном симпозиуме «Актуальные проблемы науки и образования» (Пенза, 2003); Всероссийской научно-практической конференции «Информационный инжиниринг организационного, технического и информационного сервиса» (Кострома, 2005), а также на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Пензенского государственної о университета (2002 - 2006)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 статей, из них 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 232 наименований и 6 приложений Общий объём работы 264 страницы машинописного текста, в том числе 52 рисунка, 20 таблиц.
Факторы, влияющие на эффективность и ускорение приработки
Как отмечается в специальной литературе, все новые машины и механизмы перед вводом в эксплуатацию в соответствии с нормативно-технической документацией должны пройти приработку (П).
Согласно ГОСТ 30858-2003 (введен 01.2006) для приработки изделий, входящих в состав машин, необходимо использовать технологический процесс обкатки с целью: подготовки машин к восприятию эксплуатационных нагрузок; исключения перегрева и заеданий изделий при их эксплуатации; сведению к минимуму погрешностей сопрягаемых поверхностей и неточностей в их взаимном расположении, допущенных при изготовлении изделий.
Обкатка - вид кратковременных технологических испытаний, в процессе которых начинает формироваться эксплуатационное состояние сопряженных поверхностей. Окончательная подготовка машин и их составных частей к восприятию эксплуатационных нагрузок заканчивается на стадии полной приработки. Технологическому процессу обкатки в ряде публикаций [1,33,173,191 и др.] соответствуют понятия: «технологический прогон» [63], технологическая «тренировка» [76]. Термин «технологический прогон» заимствован из иностранной литературы и отождествляется с приработкой [177].
Во многих источниках обкатка отождествляется с понятием приработки [15,35,71,84,117,127,134,165,177 и др.]. Так, например, в [35] указано, что назначение обкатки - приработка в едином комплексе всех трибосопряжений (ТС), входящих в состав машины. В технологии машиностроения обкатка определяет технологические операции поверхностного пластического деформирования [166].
Часто в нормативно-технической документации и научно-технической литературе используется термин «обкатка» как равнозначный термину «приработка». На наш взгляд и по определению многих специалистов [17, 166], это некорректно. Поэтому мы в дальнейшем будем пользоваться термином «приработка».
Исследования в главе 3 убедительно доказали, что приработка не ограничивается ТС. Имеется большое количество элементов в машинах, которые отказывают по причине дефектов и повреждений, устраняющихся на стадии обкатки и приработки.
Исходя из физики процесса приработку правильнее рассматривать с точек зрения надежности и изнашивания изделий. С точки зрения надежности под приработкой понимают возможный начальный период наработки технической системы, в течение которого имеет место устойчивая тенденция к уменьшению параметра потока отказов (ППО) (в том числе и не участвующих в трении), что обусловлено постепенным выявлением и устранением скрытых дефектов, приводящих к отказу машин -полному или частичному.
Приработка с точки зрения изнашивания - процесс изменения шероховатости и волнистости поверхностей трения и физико-механических свойств поверхностных слоев материала деталей ТС в начальный период трения, обычно проявляющийся при постоянных внешних условиях в уменьшении работы трения и интенсивности изнашивания [71].
Графически надежность и изнашивание можно описать сходными зависимостями за весь срок службы изделий: через ППО ш(0 и интенсивность изнашивания Ih(t) (рисунок 1.1). Изучая эти зависимости, можно выделить три стадии жизни изделия: первая стадия (I), продолжительность которой невелика по сравнению с ожидаемой долговечностью. Эта стадия характеризуется нестационарным состоянием ТС и высоких значений ППО и Д, постепенно убывающих во время П (/„р) ТС, т.е. её переход во вторую стадию (II) с наибольшей продолжительностью. Стадия II характеризуется установившимися значениями ППО u)0=const и 7«)=const. Вторая стадия относится к нормальной работе (Q узла трения, механизма и машины в целом после завершения приработки. В ходе её развития износ постепенно возрастает, приводя к повреждению контактирующих поверхностей, изменению формы и зазора трущихся элементов пары, что в конечном итоге приводит к значительному изменению условий работы; ( (t) и Д резко возрастают и наступает катастрофическая фаза износа (стадия III).
Ввиду большой важности технологии приработки для функционального назначения сопряжений машин предпринимаются попытки оптимизировать имеющиеся методы, чтобы получить приработанные поверхности за минимальное время: установить научно обоснованные режимы приработки сложных механизмов (редукторов, коробок скоростей и др.) и технических систем в целом (отдельное малогабаритное оборудование легкой, швейной, текстильной отраслей, станки, автомобили и др.).
Концепция отдельных положений избирательного переноса при создании смазочных и приработочных масел
Согласно карт смазки, полную замену масел осуществляют 1 раз в 3 месяца, в 24 % случаев 1 раз в год. Как показала паспортизация и анализ карт смазки, а также с учетом мнения специалистов, можно сделать вывод, что применяемые смазочные материалы обеспечивают нормальную работу редукторов. Однако в соответствии с новыми положениями о системе технического обслуживания [126] и опытом промышленности периодичность замены масел должна быть уменьшена, что можно достичь приработкой редуктора перед началом эксплуатации и вводом в смазочные масла противоизносных и других функциональных присадок, в том числе применение масел реализующих ИП.
В основу же выбора приработочной среды, способа и режимов приработки целесообразным является выбор комплексного параметра, которым для редукторов может быть произведение передаваемой мощности на окружную скорость N-V (кВт-м/с), диаграмма распределения редукторов по этому параметру представлена на рисунке 2.2, в. Кроме того, следует учесть шероховатость и твердость сопрягаемых поверхностей.
Редуктор является сложным агрегатом в котором возможны различные виды повреждений, развивающиеся по разному в течение срока служ 62 бы. Поэтому во избежание внезапных поломок необходимо проводить контроль за работой редукторов в процессе эксплуатации.
Дефект эксплуатации в том числе: 43 техническое обслуживание 24 нарушение условий эксплуатации 19 Внешние причины в том числе: 17 инородные тела 8 смежные узлы 7 перегрузка при переключениях электросхемы 2 Из таблицы 2.5 видно, что главными причинами разрушений являются нарушения при техническом обслуживании и ненормальные условия эксплуатации. Устранение этих причин разрушений редукторов является одной из главных задач текущего контроля состояния редукторов. Эта задача должна быть решена, во-первых, за счет снижения объема работ по техническому обслуживанию при наличии текущего контроля и, во-вторых, за счет своевременного обнаружения случаев неправильного обращения с редуктором.
Дефекты конструкции (следующие из наиболее частых причин отказов (см. таблицу 2.5) приводят обычно к дефектам при сборке, которые могут быть обнаружены при текущем контроле, если они влияют непосредственно на работу зацепления или стабильность работы подшипников. Однако часто дефекты сборки, например, дефекты в установке маслопровода, проявляются только через значительное время в результате вторичных повреждений.
То же самое можно сказать и о дефектах производства и материалов, которые могут быть обнаружены только по увеличению содержания продуктов износа в масле.
Поэтому главной задачей контроля работы редукторов является выявление дефектов конструкции и сборки на ранней стадии, до того, как они, приведут к существенному повреждению редуктора.
Важной задачей текущего контроля работы редуктора является обеспечение возможности его ремонта по потребности, т.е. только в случае обнаружения дефекта. Исходя из изложенного, контроль работы редукторов должен включать следующие задачи: контроль состояния редуктора после монтажа, включает анализ масла и анализ характеристик вибрации для обнаружения перекосов и других дефектов сборки; - контроль в течение срока службы зубчатой передачи. Большинство инженеров считает, что нельзя определенно указать срок службы редуктора. В качестве ориентировочного может быть принято 10 циклов нагружения. В пределах этого срока образование продуктов усталостного выкрашивания не должно быть интенсивным. В течение срока службы для своевременного обнаружения неисправностей в редукторе необходимо проводить регулярные замеры уровня вибрации, содержания продуктов износа и температуры. Контроль вибраций является достаточно простым и информативным методом определения сбоя в работе зубчатой передачи. При нормальной работе редуктора характеристики вибраций должны оставаться стабильными. Важным качеством редуктора в процессе эксплуатации является возможность восстановления трибосопряжений безразборным методом. Все известные в настоящее время методы и средства для восстановления по компонентному составу, физико-химическим процессам их взаимодействия с трущимися поверхностями, свойствам получаемых покрытий (защитных пленок), а также механизму функционирования в процессе дальнейшей эксплуатации можно разделить на три основные группы [9]: - металлоплакирующие композиции (МКФ, REPOWER, СУРМ-В, LURIFILM metal, Супермет и др.); - полимеризующиеся вещества («Форум», SLIDER 2000, PTFE, ANTIFRICTION PTFE, «Аспект-модификатор» и др.); - металлокерамические материалы (ХАДО, «Живой металл», «Трибо» и др.).
Условно к восстановителям, в основном по критерию повышения технико-экономических показателей, следует отнести продукты ещё двух дополнительных групп: - кондиционеры металла и другие поверхностно-активные вещества (Micro Х2, SUPER DURALUBE, Fenom, Energy release и др.); - слоистые добавки-модификаторы (ПАФ-14, Дисмол, М-55 PLUS и ДР-) 65 2.2. Анализ факторов оказывающих влияние на работоспособность зубчатых колёс приводов
В приводах открытых передач и редукторах содержится большое количество металлических ЗК. В основном это колёса прямозубые с эвольвентным профилем зуба. Главная техническая функция ЗП -связывание движения в продольном направлении и передача мощности.
Зубчатые колёса текстильной и лёгкой промышленности эксплуатируются в условиях пыльной среды. При этом смазка вместе с хлопковой пылью и продуктами износа действует на поверхности зубьев как абразив.
Открытые ЗП машин имеют маложёсткую конструкцию, крепятся консольно. Производственный опыт показал, что для эвольвентной передачи наиболее опасной погрешностью является перекос валов, вызывающий неравномерное распределение нагрузки по длине зуба. Известно, что консольные передачи имеют пониженную грузоподъёмность, так как при увеличении нагрузки увеличивается неравномерность её распределение по длине зуба и на конце зуба напряжения возрастают не только от увеличения передаваемого крутящего момента, но и от относительного увеличения доли нагрузки, приходящейся на эту часть, вследствие перераспределения усилия [119].
Важными факторами, оказывающими влияние на работоспособность и долговечность ЗК, являются условия эксплуатации, главное из которых -окружная скорость, крутящий момент, смазка, температура, а также геометрия, точность изготовления и инженерия поверхностей зубьев (модификация и нанесение покрытий). Теоретическому изучению влияния указанных факторов на работоспособность и долговечность ЗП посвящены работы [3,19,101,114,119,137,150,168,175,190,214,220,232 и др.]. В общем виде влияние совокупности факторов на контактирование и разрушение ЗК представлено на рисунке 2.5.
Выбор математической модели для аналитического определения длительности приработки по параметру потока отказов
%. У данных масел подтверждён эффект реализации ИП. Масла 1559 +0,6-1,0 % МКФ-18 имеют минимальные коэффициенты трения, износ затронул только выступы микронеровностей исходного профиля до средней линии, за счет срабатывания медной плёнки, а процесс приработки происходил с наименьшей величиной износа, что свидетельствует о больших возможностях масел. Данные масла содержат многофункциональные присадки МКФ-18 и ДФ-11. Известно, что от характера взаимодействия присадок друг с другом зависит взаимное ослабление (антагонизм) или усиление (синергизм) функционального действия присадок при их совместном применении. Синергизм действия присадок МКФ-18 и ДФ-11 проявленный с максимальной интенсивностью, является одной из основных причин улучшения по сравнению с другими опытными образцами масла трибологических характеристик масел 1559 +0,6-1 % МКФ-18.
В целях изучения физических процессов, протекающих в зоне трения и факта реализации ИП, была проведена электронная и рентгено-микроскопия трущихся поверхностей образцов прошедших в лаборатории НПО «СТАРТ». Эти исследования проводились на сканирующем микроскопе фирмы «JEOL» марки «JSM35C». При напряжении 15 кВ. Морфология поверхности образцов наблюдалась во вторичных электронах, а в рентгеновских лучах распределение меди (цинка) по поверхности (по наличию белых точек).
Микро и ренгеноструктурный анализ поверхности образца работавшего в среде масла 1557 (рисунок 2.21, 16) показал, что на поверхности имеются светлые полосы, указывающие на наличие меди, что подтверждается в рентгеновских лучах (рисунок 2.21, 1а). Медь образует пленку с выраженной рыхлой структурой большой концентрации. Светлые участки (Г) и (Д) (см. рисунок 2.21,16) не являются скоплением меди, как, казалось бы, при визуальном восприятии морфологии поверхности во вторичных электронах. Наблюдение этих мест в рентгеновских лучах (см. рисунок 2.21, 1а) позывает, что области (Г) и (Д) соответствуют тёмным участкам, что указывает на отсутствие меди в данных точках. Так же на рисунке 2.21, 1а хорошо виден участок, где формируется при трении медная пленка (Б) и не контактирующий участок (А), где медь присутствует на уровне фона. На рисунке 2.21, 2 представлены фотографии поверхности образца работавшего с базовым маслом И-Г-А-68 с присадкой МКФ-18 -0,6 % (образец масла 1560). На фотографии во вторичных электронах (рисунок 2.21, 26) видны скопления на поверхности, причём только на участке изнашивания (А) произошло значительное осаждение меди большой плотности, что видно в рентгеновских лучах (рисунок 2.21, 2а). Поверхность трения образца работавшая с маслом 1559+0,4% МКФ-18 имеет бугристую структуру и отсутствие микротрещин (рисунок 2.21, 36). Это указывает на хорошее формирование плёнки на поверхности трения, что подтверждается на рисунке 2.21, За, где представлен рентгеноспектральный анализ при одновременном плёнкообразовании от присадок МКФ-18 и ДФ-11. Цинк равномерно распределён по поверхности, а медь образует участки пленки с рыхлой структурой толщиной не более 1 мкм. При этом только у масла 1559 + 1 % МКФ-18 особенно ярко выражен синергизм присадок МКФ-18 и ДФ-11 по сравнению с другими маслами. На поверхности трения обнаружены участки со сплошным медным покрытием, приработанная поверхность и наличие веществ осевших из присадок МКФ-18, ДФ-11 и других, входящих в состав масла и материалов испытанных образцов (рисунок 2.21, 4). Это является доказательством устойчивости формирования защитной медной плёнки в процессе реализации эффекта ИП при использовании опытного образца масла 1559 + 1 % МКФ-18. Проведенные исследования показывают, что в присутствии присадки ДФ-11 толщина образовавшейся на поверхности трения пленки в три раза превосходит толщину пленки, образовавшейся в присутствии только присадки МКФ-18.
В ходе испытаний также выявлено, что увеличение концентрации присадки МКФ-18 до 3 % в масле 1559 не улучшает трибологических свойств и не приводит к повышению интенсивности образования и сохранения в процессе работы защитной медной и комбинированной плёнки. При использовании данного образца масла с 3-х процентным содержанием присадки МКФ-18 уже при давлении 10 МПа за счёт глубокого пластифицирования поверхности (эффект Ребиндера) произошел полный износ выступа колодки высотой 2 мм.
Алгоритм расчёта температуры вспышки на контактирующих поверхностях с антифрикционными покрытиями
К зубчатым передачам предъявляются жесткие требования, которые все время повышаются. Так, в автомобилях зубчатые передачи представляют весьма ответственные детали, определяющие плавность и бесшумность хода; в металлорежущих станках коробка скоростей определяет точность и качество обработки; в редукторах качество зубчатых колес определяет их КПД и бесшумность.
Обычный шум зубчатых передач в работе при высоких скоростях происходит от ударов зубьев в момент сцепления, когда еще не успела сформироваться равновесная шероховатость наступить упругая деформация в зоне контакта зубьев. Это происходит даже и в том случае, когда профили зубьев точно изготовлены. Шум колес присущ самой их конструкции.
По величине создаваемого шума можно распределить передачи в следующей последовательности, начиная с наименее шумной: 1 -червячная, 2 - косозубая цилиндрическая шлифованная, 3 - винтовая со скрещенными осями, 4 - косозубая цилиндрическая и шевронная, 5 -коническая спиральная и гипоидная, 6 - прямозубая цилиндрическая шлифованная, 7 - то же нешлифованная, 8 - прямозубая коническая.
Из опыта промышленности шум можно разделить на пять видов [228]: - ударный (стучащий) шум или непрерывное гудение, вызываемое крупными ошибками в шаге или неправильностью профиля зубьев; - пульсирующий шум, вызываемый эксцентричностью колес; - скрипящие звуки, вызываемые шероховатостью профиля зубьев; - переменчивый шум, возникающий при различии в окружных скоростях; - характерный шум (дребезжащий) зубчатых колес принято относить за счет определенных ошибок их изготовления.
Неизменяющийся постоянный шум указывает - на равномерность зацепления, а шум изменяющийся силы - на изменение условий зацепления.
Подобные изменения обычно могут возникнуть за счет неправильной формы зубьев, неравномерности шага, переменной нагрузки или деформации валов, а также вследствие неправильности монтажа.
Если величины отдельных шагов зубьев колеса неодинаковы, то сцепление колес будет происходить толчками и с шумом (неспокойный ход). Ведомые колеса будут вращаться со скоростью, изменяющейся за очень короткий промежуток времени; в течение этого времени неточный зуб попадает в зацепление и выходит из него. Чем больше окружная скорость, тем в меньшие промежутки времени происходят её колебания. Вследствие неправильности (неравномерности) шага зубьев нагрузка на них повышается, что влечет за собой уменьшение допустимой нагрузки.
Ошибки шага очень сильно сказываются на износе зубьев. При неравенстве шагов ведущего колеса по отношению к шагам ведомого колеса, получается постоянный шум, сила которого зависит от величины расхождения шагов зацепления ведущего и ведомого колес, а высота звука - от величины окружной скорости. Неравномерность шага зацепления у каждого отдельного колеса вызывает гудящий звук переменной силы. Эти шумы вредны для человека с точки зрения здоровья.
От неправильностей и неточностей расположения и очертания рабочих профилей зубьев происходят удары в момент сцепления каждой пары. Эта ударная и переменная нагрузка ведет к появлению трещинок и ямок в наиболее напряженном материале, которые с своим дальнейшим ростом приведут к к образованию питтинга на рабочих профилях.
Можно с полной уверенностью утверждать, что именно износ зубьев в огромном большинстве случаев (кроме аварий) и является причиной выхода из строя зубчатых колес. Поэтому вопросу уменьшения износа следует уделять особое внимание.
При износе зубьев во время работы искажается профиль зуба, нарушается правильность зацепления, начинаются удары зубьев и дальнейший износ идет очень быстро и сопровождается значительным шумом.
Одной из основных задач, стоящих в настоящее время перед отечественной промышленностью, является снижение вибрации и шума зубчатых передач. Главным направлением решения этой задачи является совершенствование технологии изготовления зубчатых колес: повышение геометрической точности, обеспечение равновесной шероховатости поверхностей зубьев, использование изотропных по упругим свойствам исходных материалов, не допускать засоренности смазочных материалов и деталей выше допустимых норм, а также обеспечение надлежащего качества монтажа и условий эксплуатации.
Для оценки эффективности применения металлоплакирующих масел, были проведены испытания в условиях эксплуатации технологического оборудования на примере батанных коробок ткацкого станка СТБ. Испытания проведены на опытной фабрике Пензенского НИЭКИПмаш. В ходе испытаний проведены измерения шумовых и энергетических показателей машины. Измерения проводились для двух серий. Первая серия измерений проведена до замены товарных смазочных материалов металлоплакирующими, но после проведения технического обслуживания машины - её чистки и добавления товарных СМ в соответствии с картой смазки, приведенной в техническом описании машины [106]. Редуктор привода лентоукладчиков залит маслом И-40А ГОСТ 20799, в шариковые подшипники и шестерни их привода, ЗК открытых передач, цепи и звездочки цепных передач смазаны смазкой Лита ОСТ 38.01295. Вторая серия замеров проведена после замены СМ на металлоплакирующие, соответственно на масло И-Т-С-32 (мп) ТУ 38.401127-92 и смазку СМП-5 ТУ УССР 38-2-01-469. В этих случаях после проведения технического обслуживания до проведения замеров машина проработала на рабочей скорости под заправкой по три смены.
