Введение к работе
Актуальность темы. Долговечность и надежность узлов трения деталей машин, работающих в условиях качения со скольжением (зубчатые и фрикционные передачи, кулачковые механизмы, подшипники каче- і ния и др.) и подвергающихся воздействию циклических высоких контактных давлений, существенно зависят от трибологических характеристик контактов (состояния смазывающего слоя, сил трения, противозадирной стойкости и др.).
Рост силовой и тепловой напряженности, скоростей взаимного перемещения трущихся поверхностей приводит к увеличению вероятности возникновения заедания и затрудняет возможность обеспечения требуемой противозадирной стойкости контакта. В этих условиях вопросы трения, износа и заедания становятся определяющими при оценке работоспособности и долговечности механизма в иелом. Применение пластичных смазочных материалов (ПСМ) позволяет решать многие вопросы обеспечения работоспособности узлов трения, в том числе и зубчатых передач, работающих в экстремальных условиях. Однако более широкое применение этих смазочных материалов в тяжелонагруженных, тихоходных зубчатых передачах сдерживается из-за отсутствия методов расчета, позволяющих прогнозировать противозадирную стойкость (или работоспособность по задиру) зубчатых передач с ПСМ. Сложность и многообразие механизмов формирования и разрушения защитного смазочного слоя ПСМ затрудняют получение количественных закономерностей, определяющих процесс "срабатывания" смазывающего материала и .>. возникновение повышенного износа и задира. В этой ситуации получение расчетных зависимостей и разработка научно-обоснованной экспериментально-теоретической методики расчета работоспособности по
критерию задира катящихся со скольжением тел, смазываемых ПСМ, является несомненно актуальной задачей.
- г -
Целью данной работы является экспериментально-теоретическое исследование трибологических характеристик и области применения ПСМ в тихоходных, тяжелонагруженных катящихся со скольжением телах. Выявление механизма разрушения несущего смазочного слоя, создание научно-обоснованной методики экспериментального определения и расчета работоспосбности контакта с пластичной смазкой по критерию заедания (срабатывания).
Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
разработать и обосновать методики экспериментального исследования трибологических характеристик контакта с ПСМ (метод электроконтактной диагностики, тонкослойная хроматография, метод скользящего пучка рентгеновских лучей и др.);
создать экспериментальное оборудование с возможностью широкого изменения контактных параметров и с ускоренной оценкой работоспособности ПСМ. Разработать измерительную систему, позволяющую изучать трение, состояние смазочного слоя и процесс его разрушения;
провести экспериментальные исследования с широким спектром пластичных смазочных материалов;
обобщить результаты экспериментальных и теоретических исследований, получить критериальные выражения для расчетов коэффициента трения скольжения и работоспособности ПСМ (по критерию заедания);
по результатм проведенных исследований разработать практические рекомендации по выбору и применению ПСМ для тяжелонагружен-ных, тихоходных механизмов, с парами трения, работающими в режиме качения со скольжением.
Научная новизна работы.Разработаны установка (получены автор-
ские свидетельства: Л.с. № 1772686, А.с. № 1783373) и комплексная методика для исследования трибологических характеристик контакта катящихся со скольжением тел при использовании ПСМ. Сформулированы и подтверждены представления о формировании и разрушении смазочного слоя в тяжелонагруженном контакте при качении со скольжением тел. Проанализированы процессы возникновения и развития заедания при малых скоростях (скорость скольжения \/ск ^ 0-5 м/с, суммарная скорость качения \/хк ^ 1-25 м/с). Проведены экспериментальные исследования трибологических характеристик контакта с помощью роликовой аналогии. На основе анализа физико-химических закономерностей, экспериментальных даннмх, с помощью аппарата теории подобия и анализа размерностей получены расчетные зависимости для коэффициента трения скольжения и работоспособности ПСМ до возникновения заедания.
Практическая ценность работы. В результате проведенной работы разработана комплексная методика для исследования трибологических характеристик тяжелонагруженных, тихоходных катящихся со скольжением тел, смазываемых ПСМ, позволяющая подбирать пластичные смазки с высокой несущей способностью. Разработана комплексная методика для проведения ускоренных исследований с целью оценки работоспособности контакта, смазываемого ПСМ, Методика весьма полезна при создании новых видов пластичных смазочных материалов благодаря возможности ускоренной оценки влияния различных компонентов на качество смазки. Экспериментально определены трибологические характеристики различных ПСМ в широком диапазоне изменения контактных параметров. Установлена зависимость работоспособности ПСМ по критерию заедания, от твердости и шероховатости рабочих поверхностей трущихся тел. Получены расчетные зависимости для коэффициента трения скольжения и работоспособности
ПСМ по критерию заедания, позволяющие обоснованно папходить к выбору смазочного материала в процессе проектирования узлов трения.
Применение в промышленности. Переданы на предприятия и использованы при разработке объектов новой техники методики экспериментальных исследований и расчета работоспособности ПСМ по критерию заедания, результаты исследований сил трения при качении со скольжением тел.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на Всесоюзной научно-технической конференции "Современные проблемы триботехнологии" (Николаев, 1988 г.), на 12-ой юбилейной конференции молодых ученых ИМАШ АН СССР "Актуальные проблемы машиноведения" (Москва, 1989 г.), на 4-ой научно-технической конференции "Триботехника - машиностроению" (Москва, 1989 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Триботехнические испытания в проблеме контроля качества материалов и конструкции" (Рыбинск, 1989 г.), на 5-ой научно-технической конференции "Триботехника - машиностроению" (Н.Новгород, 1991 г.), на 5-ой Всесоюзной научно-технической конференции "Контактная гидродинамика" (Самара, 1991 г.), на научном семинаре по трению и износу в машинах им. М.М.Хрущова (Москва, ИМАШ РАН, 1993г.).
Публикации. По основным результатам выполненных исследований опубликовано 12 печатных работ, получено 2 авторских свидетельства (А.с. № 1772686, А.с.№ 1783373).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы. Содержит \%Ч страниц, включающих tyj~ рисунка, S~ таблиц, библиографию из / J* наименований, а также материалы, подтверждающие внед-
рение полученных результатов.
