Введение к работе
Актуальность проблемы. Эффективность работы предприятий легкой промышленности и бытового обслуживания и качество выпускаемой продукции во многом зависит от технического состояния технологического оборудования , которое в первую очередь определяется работой узлов трения и инструмента .
Остро стоит проблема борьбы с износом деталей в швейном а обувном и трикотажном оборудовании , которое имеется на предприятиях легкой промышленности и бытового обслуживания . Большинство деталей этого оборудования работают при высоких скоростях и нагрузках в условиях ограниченной подачи смазочного материала.
Продление срока службы трущихся деталей машин и инструмента является одной из актуальнейших задач современной науки .
Одним из перспективных направлений борьбы с износом является реализация в узлах трения режима избирательного переноса ( эффекта безызносности ).
Придавая большое значение практическому использованию эффекта безызносности в промышленности ГКНТ СССР дважды принимал Постановления по этому вопросу : № 349 от 3.07.85 г. и № 193 от 9.06.86 г. Советом Министров СССР было принято Постановление № 359 от 26.03.87 г. « О мерах по широкому использованию в народном хозяйстве эффекта безызносности ».
Приказами Минбыта РСФСР №178 от 21.04.86г. и №365 от 31.07.87г. Московский технологический институт ( в настоящее время Московский государственный университет сервиса ) был определен головной организацией в отрасли бытового обслуживания по вопросам исследования , разработки и внедрения методов повышения износостойкости машин и оборудования на основе избирательного переноса и автор был назначен научным руководителем.
Научные исследования и внедрение результатов в производство
выполнялись в соответствии с координационными планами Гостанларта СССР по проблеме « Обеспечение износостойкости деталей машин и механизмов » на 1976 - 80 г.г., координационным планом НИР АН СССР по проблеме « Трение и износостойкость твердых тел » на 1981-86 г.г., координационным планом НИР АН СССР по проблеме « Трение и механика использования энергоаккумулирующих веществ , в том числе гидридов и восстановления окислов » на 1986-90 г.г, , планом НИР Минбыта РСФСР на 1985-90 г.г. , программой ГНТП «Технологии 5 машины и производства будущего» до 2000 г. Цель и задачи исследования . Целью исследования является разработка научно-обоснованных методов повышения срока службы трущихся деталей и инструмента машин легкой промышленности и бытового назначения во время эксплуатации .
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи : 1.Исследовать эффект безызносности в узлах трения компрессоров бытовых холодильников . 2.Разработать теоретические основы повышения срока службы трущихся деталей машин и лезвийного инструмента во время эксплуатации металлоплакированием . 3.Создать установки и методики для триботехнических испытаний материалов в режиме избирательного переноса и испытаний инструмента скользящего резания . 4.Разработать металлоплакирующие составы смазочных и технологических сред и устройства для безабразивной обработки деталей и инструмента . 5. Провести производственные испытания и внедрение разработок на
предприятиях легкой промышленности и бытового обслуживания .
Методология и методы исследования. Поставленные задачи решались теоретическими и экспериментальными методами с учетом современны? представлений о процессах взаимодействия материалов в зоне фрикционногс контакта . Испытания производились на специально сконструированных приборах и установках , позволяющих с высокой точностью измерять и непрерывно записывать измеряемые параметры во время работы.
Использовались методика триботехнических испытаний материалов в контролируемых средах (жидких 5 газовых и их смесях ) по ГОСТ 23.216-84 и методика определения режущей способности лезвийного инструмента .
Рабочие поверхности деталей исследовались металлографическими методами на оптических и электронных микроскопах « Филипс » с рентгеновским микроанализатором « Едакс » и « Камебакс » с рентгеновским микроанализатором « Камека » . Для определения элементного состава образующейся защитной пленки был использован метод ЭСХА ( электронная спектроскопия для химического анализа), прибор « Эскалаб ».
Научная новпзна . 1.Исследован эффект безызносности в узлах трения компрессоров бытовых холодильников . Установлено , что хладон -12 и образующиеся в процессе эксплуатации медьсодержащие соединения способствуют формированию на трущихся деталях работоспособного поверхностного слоя , обладающего противоизносными и антифрикционными свойствами. 2.Раскрыт механизм формирования медьсодержащих и медьфторсодержаших защитных покрытий на поверхностях трущихся деталей во время работы в металлоплакирующих смазочных метариалах и при безабразивной обработке в металлоплакирующих технологических средах . Подтвержден факт формирования на трущихся поверхностях многослойной с участием частиц износа медьфторжелезосодержашей пленки во время работы . 3.Установлена способность покрытия 9 нанесенного безабразивной обработкой в металлоплакирующей среде , обеспечить в начальный период работы деталей режим избирательного переноса ( перенос металла покрытия на другую деталь и образование на ней защитной пленки ) и , тем самым , уменьшить их износ . 4.Разработана методика проведения триботехнических испытаний материалов в режиме избирательного переноса в жидких и газовых средах и их смесях , позволяющая в кратчайшее время определить наилучшие соотношения входящих в смазочную композицию компонентов э наилучшие сочетания материалов трущихся пар и их параметры трения . 5.Созданы новые установки для триботехнических испытаний материалов в конторолируемых средах s в том числе и маслохладоновых э отличительной особенностью которых является высокая точность измерений при непрерывной записи параметров трения , возможность нагружения и перемещения испытуемых образцов электромагнитными полями .
Практическая ценность и реализация результатов исследования -I .Предложен метод повышения срока службы трущихся деталей швейных , обувных и трикотажных машин во время эксплуатации применением металлоплакирующих смазочных материалов . Разработаны и внедрены в производство медьсодержащие и медьфторсодержащие присадки к смазочным материалам .позволяющие повысить срок службы трущихся деталей в 2..6 раз, 2.Разработаны устройства , инструмент и технология нанесения на поверхности деталей различной конфигурации фрикционным способом металл сод ер жаших пористых покрытий заданной толщины, что позволяет существенно (до 2 раз) сократить период приработки и увеличить срок службы узлов в 1,5...2 раза. 3.Предложены устройства и технология безабразивной обработки режущей кромки лезвийного инструмента в металлоплакирующих средах, позволяющее сформировать покрытие и поверхностный слой металла с улучшенной структурой, снизить наводороживаемость инструмента при резании в 2,4...3,3 раза и повысить его стойкость в 2...3 раза . 4.На основании результатов исследований были разработаны руководящие технические материалы , регламентирующие методы повышения срока службы трущихся деталей машин и инструмента металлоплакированием и порядок их внедрения на предприятиях бытового обслуживания . 5.Осуществлено внедрение результатов исследований на предприятиях бытового обслуживания и легкой промышленности . Подтвержденный экономический эффект на период начала массового внедрения (1990-91 г.г.) только на предприятиях бытового обслуживания составил более 10 млн.руб. Достоверность результатов исследования. Теоретические положения , полученные аналитические зависимости результаты испытаний , рекомендации и выводы , представленные в диссертационной работе , строго аргументированы и достоверны .Достоверность научных результатов подтверждается использованием современной контрольно-измерительной и записывающей аппаратуры , новейших научных приборов для исследования состояния э структуры и химического состава поверхностных слоев металла испытываемых деталей ; одобрением научной общественности э практической реализацией и внедрением предложенных технических решений .
Апробация работы , Результаты исследования докладывались и получили положительную оценку на следующих научно-технических семинарах и конференциях : Научно-технический семинар «Применение избирательного переноса в узлах трения машин» Госстандарт СССР, (г. Москва, 1976 г.);2-ая Всесоюзная встреча ученых и работников промышленности «Проблема водородного износа и вопросы стандартизации методов борьбы с ним», (г.Москва, 1978 г.) республиканская научно-техническая конференция «Управление надежностью машин» (г. Кировоград, 197S г.) ;Всесоюзная конференция «Физико-химические основы смазочного действия» (г. Кишинев, 1979 г.) ;Научно-технические семинары МДНТП (г. Москва, 1980 г., 1982 г ., 1983г., 1984 г., 1985 г., 1987 г., 1989 г.) ;Научно-технический семинар «Состояние и перспективы разработки и организации серийного производства в 1981-90 г.г. присадок и прогрессивных смазочных материалов, обеспечивающих безызносные условия работы узлов трения машин и оборудования» (г. Николаев, 1980 г.); Всесоюзная научно-техническая конференция «Влияние среды на взаимодействие твердых тел при трении» (г. Днепропетровск, 1981 г.); Научно-технические конференции МТИ (г. Москва,
1980 г., 1981 г., 1982 г., 1983 г., 1984 г., 1985 г., 1986 г., 1987 г., 1988 г., 1989 г, 1990 г., 1991 г., 1992 г.) ; Научно-техническая конференция «Формирование качества поверхности - путь к повышению долговечности деталей машин и инструмента» (г. Горький, 1982 г.) ; Межреспубликанское совещание «Прогрессивная технология при ремонте бытовых машин и радиоэлектронной аппаратуры» (г. Ташкент, 1982 г.) ; I и II Научно-технические семинары «Повышение износостойкости деталей машин на основе самоорганизующихся процессов фрикционного контакта» (г. Москва, 1982 г., 1984 г.) ; Научно-технический семинар ГОССТАНДАРТа СССР (г. Москва, 1983 г.) Научно-технический совет Миннефтехимпрома СССР (г. Москва, 1983 г.) Научно-технический семинар «Пути повышения износостойкости узлов трения машин, в том числе на основе избирательного переноса» (г. Николаев, 1983 г.);Семинар по проблемам машиностроения Научного совета АН СССР по теории машин и систем машин (г. Москва, 1984 г.) ;Совещание-семинар с главными механиками Минбыта РСФСР (г. Саранск, 1983 г.) региональная научно-техническая конференция «Повышение качества и производительности обработки деталей машин и приборов» (г. Горький, 1984 г.); Международная научная конференция «Трение, износ и смазочные материалы», (г. Ташкент, 1985 г.) -Научно-техническая конференция «Пути повышения организашюнно-техническогс уровня авторемонтного производства на основе достижений научно-технического прогресса» (г. Душанбе, 1985 г.); Коллегия ГКНТ СССР, (г Москва, 1985 г.) ; Научно-технический семинар «Триботехника на пути в 2 век » (г. Москва, 1985 г.) ; International seminar, Ingenieurhochschule (Zwickau DDR, 1985 g., 1987 g., 1989 g.) ; Научный семинар по трению и износу і машинах, ИМАШ, АН СССР, (г. Москва, 1986 г.); Всесоюзная научно техническая конференция «Теория и практика создания, испытания і эксплуатация триботехнических систем», (г. Андропов, 1986 г/ Республиканская научно-техническая конференция «Научно-технически прогресс в сфере услуг», (г. Уфа, 1986 г.) ; Technical seminar - Politechnik (Gdansk, Poland, 1987 g.) ; Научно-технический семинар «Химотология - теори и практика рационального использования горюче-смазочных материалов технике», (г. Москва, 1987 г.) ; Отраслевая конференция «Организаш: технического обслуживания и ремонта оборудования в условиях интенсификации производства» (г. Омск, 1987г.) ; XV Szkola tribologiczna (Rzeszow, Poland, 1987 g.) ; II Konferencja «Texnologia і organizacja produkcji masowej» (Rzeszow, Poland, 1988 g.) ; Научная конференция «Повышение надежности изделий триботехническими методами» (г. Пенза, 1988 г.) ; Межведомственный научный совет по трибологии при АН СССР, (г. Москва, 1988 г.) ; Всесоюзная научно-техническая конференция «Современные проблемы трибологии» (г. Николаев, 1988 г.); Всесоюзная научно-техническая конференция «Повышение качества и надежности продукции, программного обеспечения ЭВМ и технических средств обучения» (г. Куйбышев, 1989 г.) ; Научно-технический семинар «Избирательный перенос при трении (эффект безызносности) и его применение в технике» (г. Москва, 1989 г.) ; Naykowy seminar. Institute of Basic Problems of Machine Construction (Krakow, Poland, 1990 g) ;III - International symposium «INS YCONT - 90» ( Krakow, Poland, 1990 ; Коллегия Минбыта РСФСР (Росбытсоюз), Президиум Росбытсоюза (г. Москва, 1990 г.); Международный совет «Избирательный перенос и фрикционные покрытия», (г. Москва, 1991 г.) ; Научно-практическая конференция «Научно - техническая продукция вузов бытового обслуживания населения - рынку 91-95» (г. Москва, 1991 г.) ; International Conference YTK -92» (Schmalkalden, Germany, 1992 g.) ; Межвузовская научно-техническая «От фундаментальных исследований до практического внедрения » s ГАСБУ (г. Москва, 1993г., 1994 г., 1995 г.) ;Conference Adhesive and bonding technology research institute (Xiangfan, China, 1993 g.) ; XIX Szkola tribologicznej fizynochemia obszary tarcia (Czestochowa - Kokotek, Poland, 1994 g.) ;National Conference on Tribologiy, «Tribologia-94», Sofia, Bulgaria, 1994 g.) ;Naykowy seminar - czkola Instytut eksploatacji pojazdov і maszyn (Poland, Radom, 1995 g., 1996 g., 1997 g.); XX Jesienna szkola tribologiczna, (Spala, Poland, 1995 g.); Международная научно-техническая конференция «Наука-сервису», ГАСБУ (г. Москва, 1996 г., 1997г., 1998 г., 1999 г,) ; VIII Krajowy kongres eksploatacji urzadzen technicznych ( Krynica, Poland, 1997 g.); Президиум Академии проблем качества (г. Москва, 1998 г.); Всероссийская конференция « Индустрия сервиса в XXI веке » (г. Москва , 1999 г.)
Основное содержание диссертации отражено в 1 монографии ; в 76 публикациях в журналах , сборниках трудов и тезисов конференций ; в 23 описаниях авторских свидетельств СССР и патентов РФ ; в 14 отчетах по НИР .
Личное участие автора. Личное участие автора состоит в постановке цели и формулировке задач исследования , в разработке теоретических основ повышения срока службы трущихся деталей машин и инструмента в процессе эксплуатации металлоплакированием , в создании новых экспериментальных установок и технологической оснастки , в проведении производственных испытаний и внедрении результатов исследования .
На защиту выносятся следующие основные положения диссертации :
1. Теоретические основы повышения срока службы трущихся деталей швейного , обувного и трикотажного оборудования и инструмента скользящего резания в процессе эксплуатации металлоплакированием .
2. Исследования эффекта безызносности в узлах трения компрессоров бытоеых холодильников ; механизм металлоплакирования деталей при смазывании маслохладоновыми смесями .
3. Исследования и разработки составов металлоплакирующих присадок к смазочным материалам, результаты их триботехнических испытаний .
4. Исследования механизма формирования медьсодержащих и медьфторсодержащих защитных покрытий на поверхностях трущихся деталей во время работы в металлоплакирующих смазочных материалах и при безабразивной обработке в металлоплакирующих технологических средах .
5. Исследования и разработки новых способов нанесения металлсодержащих покрытий и формирования поверхностных слоев металла с улучшенной структурой безабразивной обработкой в металлоплакирующих технологических средах ; составы сред , устройства для обработки и технология обработки .
6. Новые конструкции установок и методика для триботехнических испытаний в контролируемых средах в режиме избирательного переноса .
7. Результаты производственных испытаний и внедрения комплекса технических мероприятий по повышению срока службы трущихся деталей и инструмента машин легкой промышленности и бытового назначения .
Объем и структура диссертации . Диссертация представлена в двух томах ; первый том представляет собой результаты проведенных исследований содержит 243 страницы , включая 61 рисунок и 4 таблицы, состоит из введения ,семи глав , общего заключения и выводов по работе, списка литературы (251 наименования , в том числе 15 на иностранных языках); второй том содержит 213 страницы : документы подтверждающие актуальность работы, достоверность полученных результатов исследований, акты производственных испытаний и внедрения в производство.
