Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ. Развитие современных машин направлено на повь-- ' шение их производительности, надежности, конкурентоспособности и эффективности, снижение материалоемкости, энергопотребления, вредного воздействия на человека і: природу.
Как показывает отечественный и мировой опыт, достижение требуемого уровня большинства машин и механизмов невозмо-яго без обеспечения необходимых эксплуатационных показателей узлов трения. Это требует проведения большого объема всесторонних исследования триботехнических свойств материалов и подвижных сопряжений.
В настоящее время определение фрикционных характеристик поверхностей трения и кинетики изменения их параметров в процесса работы является весьма трудоемкой задачей, а доведение наїюплеішой трибологической информации до практического использования занимает чрезвычайно много времени. Поэтому автоматизация, исследований процессов конгактирования, трения и изнашивания, формирования на их основе банка данных, поиска и практического использования необходимых трибологических сведений становится одной из важнейших проблем современного машиностроения.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИИ. Цель настоящей.работы - создание и исследование автоматизированного трибокомплокса, позволявшего осуществить выбор, определение и практическое использование геометрических, физшсо-мехадиче сках и триботехнических характеристик поверхностей твердых тел для заданных условий трения.
Для достижения поставленной цели решались следувдие основные
задачи: 1) определение структуры и синтез расчетно-испнтательного
автоматизированного трлоокомплэкса; 2) разработка способов и при
боров автоматизированной оценки геометрии и упруго-диссипативных
свойств металлических поверхностей трения; 3) разработка методики
и исследование еффективности применения трибоксмплекса в различных
условиях; 4) выбор основ построения информационно-аналитических
трибосетей, Еключавдих множество автоматизированных трибокомп-
лексов. п
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ. Создание и развитие автоматизированного трибокомплекса " базируется на принципах трибомониторинга, моделирования компьютерного сбора, хранения, передачи и приложения информации. Состояние и свойства поверхностей трения оцениваются с использованием методов ощупывания иглой, ударного воздействия ин-дентором, дарометрии', рентгеносгруктурного анализа, электронной микроскопии, принципов распознавания образов. Потери на тренле
1 ї
і определяются тензометричесжим методом и по величине отклонения от вертикали заданного груза. Абсолютный износ устанавливается о помощью линейных микродатчиков, аналитических весов и профилографи-рования. Подготовка и. проведение испытаний, обработка и интерпретация опытных данных базируются на положениях теории планирования экспериментов, физического моделирования, математической статистики,, трибологии.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Предложены принципы синтеза локальных автоматизированных трибокомплексов, создана методлка практического применения комплекса, позволяющая в 4-5 раз ускорить испытание, проектирование, анализ и оптимизацию поверхностей и узлов трения. Разработан способ прямой передачи профяюметрической информации на компьютер, систематизации, хранения и анализа этой информации. Созданные программы позволяют определять, помимо стандартных характеристик микрогеометрии, ряд важных для трибологии нестандартных величин (к шил относятся, в частности, коэффициент формы выступа, радиус кривизны верикн, коэффициенты распределения вершин). Предложены направления неразрушающего исследования изменения контактно-динамического модуля упругости (КДМУ) и внутреннего трения материала приповерхностных слоев деталей с помощью параметров контролируемого удара.
Показано: природа формирования равновесной шероховатости одинакова и для скольжения, и для качения с проскальзыванием; показатели равновесной шероховатости являются диагностическим признаком реализующихся на практике режимов трения и видов нарушения фрикционных связей. Величина КДМУ характеризует структуру поверхностного слоя металлических деталей трения.» существуют критические значения КДМУ, приводящие к образованию частиц износа. Изменение КДМУ поверхностей трения в процессе работы носит циклический, волнообразный характер. Амплитуда и шаг рабочего цикла КДМУ соответствуют износостойкости материалов.
При помощи трибокомплекса сформирован банк систематизированных данных о влиянии шероховатости, волнистости и макрогеометріш поверхностей, вида, физико-механических и фрикционно-усталостных свойств конструкционных материалов, коэффициента взаимного перекрытия, температуры, нагруженности, схемы и кинематигси контакта на показатели трения и изнашивания подвижных сопряжений машин. Определены значения фрикционных характеристик твердых тел от десяти моделей контактирования. Построены регрессионные математические модели, дающие возможность прогнозировать влияние основных воз-действующи факторов на работоспособность пар трения в различных
условиях.
Развиты предпосылки построения распределенных информационно-аналитических сетей, благодаря которым многие специалисты могут использовать в своей работе удаленные банки данных, вычислительные и испытательные ресурсы.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Созданы автоматизированные приборы ПАВП-1 для оценки шероховатости, ПЛУД-1 и ПАУД-2 для послойного неразрушащаго исследования КДМУ и диссипативных свойств поверхностей трения. На прибор ПАУД-1 получено авторское свидетельство на изобретение II 174-4587. Разработаны испытательные установки для изучения процессов трения, изнашивания и тепловыделения. На установку УТП-4 для испытания моделей поршневых пар получено положительное решение о выдаче авторского свидетельства. Сформирован пакет прикладных программ для компьютерного анализа поверхностей трения и определения их фрикционных свойств.
Применение методаки исследований с использованием автоматизи-ванного трі.Локомшіекса, позволило предложить пути повышения износостойкости ряда пар трения (радиальных поднилников скольжения, поршневых сопряжений и зубчатых передач высокооборотных авиационных дизелей, опор сколькения натискних валов полиграфических машин, опорных незамкнутых сопряжений транспортной системи АЛПДЩ -автоматических линий для производства длинных макаронных изделий).
Определены конкретные способы организации локальных автоматизированных трпбоиспытателышх комплексов и варианты формировагаїя единой распределенной информационно-аналитической трибосетп.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Результаты работы реализованы в виде изготовленных экспериментальных трибоустановок УТ-1, УТ-2, УРТ, УТП-4, ЭТ-2, приборов ПАВП-1, ПАУД-1 и ПАУД-2, прикладных программ, локального трябокомшгекса, опытного образца подшипников сколькения с попеременным отдыхом опорных сегментов и автокомпенсацией износа, технологического приспособления для понесения медьсодержащих покрытий- Приборы ПАВП-1, ПЛУД-1, ПАУД-2, установка УТП-4 прошли проверку и приняты к практическому применению в Акционерном обществе "Рыбинское конструкторское бюро моторостроения" при проектировании, изготовлении и испытании авиациогашх дизелей. Технологический процесс обработки исполнительных поверхностей натискних опор скольжения печатных машин медьсодержащим инструментом - роликами применен в Акционерном обществе "Рыбинск-Полиграф-маш", на Никненовгородской и Костромской типографиях. Результаты исследования опорных незамкнутых сопряжений используются Акционерным обществом "Рыбинские моторы" при изготовлении и гарантийном
1 *
обслуживании транспортной системы АЛПДМИ.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения работы доложены и обсуждены на следующих форумах: III Международном симпозиуме "INS/CONT" (Польша, г. Краков, 1990); конференции "Dlagnostika Letecki Tech-niky" (Чехословакия, г. Прага, 1990); семинаре "Грибология-90" с международным участием (Болгария, г. София, 1990); международном 'семинаре-коллоквиуме "Триболог-7м" (г. Ростов, 1991); семинаре "Трибология-91" с международным участкам (Болгария, г. Созополь, 1991); семинаре с международным участием "Триболсг-9м" (г. Ростов, 1992); международном симпозиуме "INTERTRIBO 93" (Словакия, г. Братислава, 1993); международном семинаре "SLAVyANTHIBO-1" (г. Рыбинск, 1993); VII Sumposjum Ekaploatacji - Urzadzen Tecnnicznych (Польша, Порабка-Козубник, 1993).
, ПУБЛИКАЦИИ. По результатам выполненных исследований опубликовано 17 работ.
СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения.
Похожие диссертации на Разработка и исследование автоматизированного комплекса для определения триботехнических свойств твердых поверхностей
