Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
ШЕЦ СЕРГЕЙ ПЕТРОВИЧ
ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ ТРЕНИЯ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ
Специальность 05.02.04 - Трение и износ в машинах
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Брянск - 2011
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Брянском государственном техническом университете
Научный консультант: Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор, Суслов Анатолий Григорьевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, Албагачиев А.Ю.
доктор технических наук, профессор, Громаковский Д.Г.
доктор технических наук, профессор, Памфилов Е.А
Ведущая организация: ГОУ ВПО Санкт-Петербургский институт машиностроения (ЛМЗ-ВТУЗ)
Защита состоится л___ ___________ 2011 года в ____ часов на заседании диссертационного совета Д212.021.01 при ФГБОУ ВПО Брянский государственный технический университет по адресу: 241035, г. Брянск, бульвар 50 летия Октября, 7, БГТУ, ауд. 59.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Брянский государственный технический университет.
Автореферат разослан л___ ___________ 2011 года.
Ученый секретарь диссертационного совета _____________ доктор технических наук, доцент А.В. Хандожко
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Долговечность машин и механизмов во многом определяется износостойкостью применяемых в их конструкции подшипниковых узлов.
Недостаточная износостойкость подшипниковых узлов трения вызывает отказы, которые возникают при наработках, составляющих от 30 до 60% от общей наработки до предельно состояния машины или механизма в целом. При этом эксплуатационные затраты на техническое обслуживание и ремонт подшипниковых узлов в 2Е3 раза превышают затраты на их производство и изготовление.
Изнашивание подшипниковых узлов сопровождается изменением линейных размеров всех, составляющих их конструкцию трущихся деталей.
Особенностью работы подшипниковых узлов трения является воздействие:
рабочих давлений, температур, изменяющихся скоростей относительного скольжения или качения, агрессивности окружающей среды, что приводит к возникновению определенного вида изнашивания (усталостное, абразивное, гидроабразивное, коррозионно-абразивное и др.) и как следствие - к снижению работоспособности и уменьшению долговечности подшипникового узла в целом.
Износостойкость подшипниковых узлов трения, во многом определяется качеством применяемого смазочного материала, параметрами контактирующих поверхностей деталей (отклонение формы, волнистости, шероховатости), и физико-механическими свойствами поверхностного слоя, которые формируются при производстве и изменяются при эксплуатации.
В связи с этим, возникает необходимость в совершенствовании применения методов повышающих износостойкость подшипниковых узлов трения машин и механизмов. Улучшение эксплуатационных показателей применяемых смазочных материалов, качества поверхностей и поверхностных слоев трущихся деталей подшипниковых узлов в настоящее время сдерживается отсутствием системного подхода к выбору методов повышения износостойкости, научно обоснованных методик расчета на изнашивание в присутствии третьего тела смазочного материала, а также повышения степени организации смазывания и герметизации узлов трения.
Наиболее актуальными являются исследования, направленные на решение задач по конструктивному совершенствованию подшипниковых узлов с применением различных смазочных материалов, разработке новых адаптированных смазочных систем, предупреждающих износ трущихся деталей и снижающих потери на трение, а также герметизаторов (уплотнений) для предотвращения утечек смазочного материала или проникновения абразива в зону трения деталей подшипниковых узлов.
Объектами исследования являются различные подшипниковые узлы, в частности автомобильных электростартеров; ступиц передних и задних колес автомобилей, редукторов переднего моста автомобильных шасси, коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, промежуточных передач трансмиссии тракторов, а также: моторные, минеральные, индустриальные и трансмиссионные масла, пластичные смазочные материалы и магнитные жидкости (МЖ).
Целью работы является повышение износостойкости подшипниковых узлов трения машин и механизмов на этапах их проектирования, эксплуатации и ремонта на основе научно-обоснованного выбора и применения трибологических методов, связанных с совершенствованием процессов смазки и герметизации.
Методы исследований.
Методологической основой работы являются изучение и описание: закономерностей изменения форм поверхностей трения; структур поверхностных слоев;
тепловых процессов при трении, изнашивании и смазке; условий трения; действие смазки на поверхности трения, а также физических свойств и показателей качества смазочных материалов, работающих в подшипниковых узлах трения машин и механизмов.
Теоретические исследования базируются на установлении физической картины процессов трения и изнашивания в трибосопряжениях подшипниковых узлов с последующим математическим описанием основанном на теории контактных взаимодействий, абразивной и энергетической теорий изнашивания, адгезионно-деформационной, молекулярно-механической теорий трения, граничной и гидродинамической теорий смазки и др.
Экспериментальные исследования базируются на разработке рациональных модельных и стендовых триботехнических испытаний, дающих возможность экспериментально, ускоренно установить предполагаемую износостойкость деталей подшипниковых узлов в присутствии третьего тела смазочного материала, а также на лабораторных исследованиях качества смазочных материалов работавших в подшипниковых узлах трения машин.
Научная новизна.
1. Предложен научно обоснованный метод расчета нестационарно нагруженных подшипников скольжения при различных периодах эксплуатационного цикла:
старта, установившегося движения и останова, с учетом параметров качества контактирующих поверхностей (характеристик отклонений форм, волнистости, шероховатости, субшероховатости) и физико-механических свойств поверхностного слоя.
2. Впервые предложена физическая картина изнашивания элементов подшипниковых узлов на уровне субшероховатости поверхности трения и получены теоретические уравнения, описывающие данный процесс.
3. Получена модель изнашивания для пар трения скольжения при граничной смазке на уровне субшероховатости поверхности с учетом структурных изменений и термофлуктуационного разрушения поверхностного слоя.
4. На основе интегральных аналогов, исходной совокупности уравнений, граничных условий и условий однозначности, предложен критерий, определяющий возможность применения магнитных жидкостей в качестве смазочных материалов в подшипниковых узлах трения.
5. Предложен научно обоснованный подход к совершенствованию процесса смазки в подшипниковых узлах трения качения на основе применения магнитных жидкостей, заключающийся в обеспечении адаптирования смазочного материала к условиям трения с повышением герметичности сопряжения.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
1. Разработан ряд конструкций стендов, экспериментальных установок и методик триботехнических модельных и стендовых испытаний, для установления возможности к повышению износостойкости подшипниковых узлов трения машин и механизмов различного назначения применением смазочных материалов и герметизаторов (уплотнений).
2. На основе выбранных научных положений разработан алгоритм системного подхода для повышения износостойкости подшипниковых узлов машин, который имеет этапы: выявления ведущего процесса изнашивания для трибосопряжений, имеющих наиболее низкую износостойкость, установление метода или комбинации методов повышения износостойкости выявленных трибосопряжений, сравнительный анализ, накопление информации и предложение для внедрения в производство.
3. Разработаны новые перспективные технические решения, конструкции подшипниковых узлов машин и механизмов с учетом их функционального назначения, совершенствования процессов смазки и герметизации.
Реализация результатов работы:
Результаты выполненных исследований используются в условиях ООО автозавода Бергер, Брянского завода колесных тягачей (БЗКТ), сервисных центров ООО БН Моторс и ООО Экипаж. Расчетный экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы на ООО автозавода Бергер составил 0,6 млн руб., на Брянском заводе колесных тягачей БЗКТ за счет снижения расходов при производстве модернизированных подшипниковых узлов редукторов мостов автомобильных шасси БАЗ-690902 составил 2,3 млн руб., на ООО БН-Моторс и ООО Экипаж за счет повышения долговечности подшипников ступиц колес автомобилей ВАЗ применением более качественного смазочного материала составил 12,3 млн руб. Общий расчетный экономический эффект от мероприятий предложенных в диссертации составил 23,4 млн руб.
В условиях ФГБОУ ВПО Брянский государственный технический университет разработаны и изготовлены ряд стендов для проведения триботехнических испытаний подшипниковых узлов трения.
Для ООО Брянский центр независимой автотехнической экспертизы разработан комплекс методик для практических исследований причин выхода автомобильных подшипниковых узлов из строя.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы в различное время были рассмотрены и обсуждены на :
- Международном научном симпозиуме Гидродинамическая теория смазки - 120 лет, г. Орел, 2006 г.;
- Международной научно-технической конференции Актуальные проблемы трибологии, г. Самара 2007 г.;
- Международной научно-технической конференции Проектирование колесных машин, г. Москва, 2006 г.;
- Международной научно-технической конференции Контактная жёсткость. Износостойкость. Технологическое обеспечение, г. Брянск, 2003 г.;
- Международной научно-технической конференции Эксплуатация и методы исследования систем и средств автомобильного транспорта, г. Тула, 2006, 2009 г.
- Международной научно-технической конференции Проблемы качества машин и их конкурентоспособности, г. Брянск, 2008 г.;
- Международной научно-технической конференции Наука и производство, г. Брянск, 2009 г.;
Диссертация докладывалась и обсуждалась:
- на заседании кафедры триботехнология БГТУ в 2010 г.;
- на трибологическом семинаре ИМАШ РАН им. А. А. Благонравова 2011 г.;
- на трибологической секции БГТУ в 2011 г.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано научных статьи, в том числе 17 в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях из списка перечня ВАК РФ.
Структура и объём работы. Диссертационная работа изложена на 3страницах машинописного текста и содержит 126 рисунков и 20 таблиц, состоит из введения, шести глав основного текста, заключения, списка литературы из 2наименований, имеет 2 приложения.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цель и задачи исследований, научная новизна полученных результатов и основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе содержится анализ проблемы по теме диссертации, которая имеет постоянную динамику к усложнению, так как тенденция развития науки, техники и технологии ведет к постоянному усложнению конструкции и ужесточению режимов работы узла трения и его деталей по нагрузочным, скоростным, температурным, вибрационным и другим характеристикам. В связи с этим проблема повышения износостойкости подшипниковых узлов трения, относится к числу важнейших проблем, не теряющих своей актуальности с течением времени и имеет большое разнообразие научных подходов и направлений.
Общеизвестно, что подавляющая часть, деталей подшипниковых узлов трения машин подвергается разрушению (износу) поверхностных слоев и изменению форм поверхностей трения. Изучение процессов в поверхностных слоях контактирующих деталей заключается в теоретических и экспериментальных исследованиях и решениях деформационных, контактных и др. задач, которым посвящено значительное количество работ, таких ученых как: А.Ю. Албагачиева, М.А. Балтера, А.В. Белого, И.И. Берковича, А.Г. Бойцова, Э.Д. Брауна, Н.А. Буше, И.А.
Буяновского, Н.А. Воронина, Д.Н. Гаркунова, И.Г. Горячевой, В.В. Гриба, О.А Горленко, Д.Г. Громаковского, Н.Б. Демкина, Н.М. Добычина, Ю.Н. Дроздова, П.Е. Дьяченко, М.А. Елизаветина, С.М. Захарова, В.В. Измайлова, В.Я. Кершенбаума, В.И. Колесникова, В.С. Комболова, Б. И. Костецкого, И.В. Крагельского, В.Н. Латышева, Н.М. Михина, Н.К. Мышкина, А. Г. Наумова, А.В. Орлова, В.Г.
Павлова, Е.А. Памфилова, С.В. Пинегина, В.А. Погонышева, В.Н. Прокопьева, А.С. Пронникова, Э.В. Рыжова, Э.А. Сателя, А.И. Свириденка, М.А. Скотниковой, А.И. Спришевского, А.Г. Суслова, В.Ф. Терентьева, В.П. Тихомирова, В.П.
Федорова, К.В. Фролова, М.М. Хрущова, Г.П. Черепанова, А.В. Чичинадзе, зарубежных ученых Ф.П. Боудена, Д. Табора, Г. Польцера, Ф. Мейснера, Д. Мура и многих других.
Механохимические процессы, происходящие на контактирующих поверхностях деталей подшипников, существенно влияют на физико-химическую механику трения и износа и поэтому значительно изменяют процессы взаимодействия на поверхностях трения. Таким образом, износостойкость подшипниковых узлов трения, зависит не только от формы и качества поверхностного слоя деталей, но и от наличия (третьего тела) смазочного материала, а также образования процесса смазки, отвода продуктов износа и тепла, и от обеспечения герметичности подшипникового узла в целом.
Проведенный анализ состояния проблемы показал, что:
Ц ресурс деталей подшипниковых узлов, во многом уступает общему ресурсу машины или механизма;
Ц существующие подходы к описанию механики контактных взаимодействий, в поверхностных слоях деталей подшипниковых узлов трения показали, что в процессе трения возникают различные химические, физические и диссипативные явления, оказывающие существенное влияние на состояние трущихся поверхностей, что в значительной степени затрудняет теоретическое описание процессов изнашивания;
Ц поверхности деталей подшипников контактируют стохастично и дискретно в присутствии третьего тела (смазочного материала) и при относительном движении испытывают в равной степени импульсивное совместное сжатие со сдвигом, что вызывает износ в виде частиц различной размерности;
Ц износостойкость деталей подшипниковых узлов в значительной степени зависит от обеспечения качества контактирующих поверхностных слоев деталей и еще в большей степени от применяемых смазочных материалов, которые обеспечивают снижение потерь на трение и тепловой баланс в сопряжениях;
Ц повышение износостойкости подшипниковых узлов трения возможно устранением факторов, оказывающих отрицательное влияние, использованием методов: подвода и удержания смазочного материала в зоне трения, обеспечения герметичности подвижных соединений и упрочнения поверхностей деталей подшипникового узла.
Исходя из проведенного анализа, сформулирована цель работы, для достижения которой необходимо решить следующие задачи.
1. Разработать общую концепцию методологии теоретических и экспериментальных исследований повышения износостойкости подшипниковых узлов трения машин и механизмов.
2. Установить закономерности и разработать модель изменения интенсивности (скорости) изнашивания поверхностных слоев деталей подшипниковых узлов в присутствии третьего тела смазочного материала.
3. Провести модельные, стендовые триботехнические испытания пар трения с применением различных смазочных материалов.
4. Разработать системный подход для применения методов повышения износостойкости подшипниковых узлов трения.
5. Разработать перспективные технические решения, адаптированные смазочные системы, конструкции подшипниковых узлов с учетом совершенствования процессов смазки и герметизации, которые позволят повысить износостойкость подшипниковых узлов трения машин и механизмов.
6. Провести экономическую оценку разработанных решений, дать рекомендации для их практического применения и реализовать результаты исследований.
Во второй главе приведена методология работы, которая устанавливает основные направления исследований и разработку отдельных методик на решение поставленных в данной работе цели и задач. Методология предусматривает координацию теоретических и экспериментальных исследований направленных на решение проблемы по повышению износостойкости подшипниковых узлов трения машин.
Особенностью методологии настоящей работы является то, что она направлена на анализ влияния износостойкости отдельных элементов - трущихся деталей в подшипниковых узлах трения.
Теоретические исследования направлены на изучение и описание: закономерностей изменения форм поверхностей трения; структур поверхностных слоев;
тепловых процессов при трении, изнашивании и смазке; условий трения; действие смазки на поверхности трения, а также физических свойств и показателей качества смазочных материалов, работающих в трибосопряжениях подшипниковых узлов машин. В целом теоретическая концепция основана на исследованиях триботехнических свойств элементов, такой трибосистемы как подшипниковый узел, состоящий из отдельных подсистем: подшипник, уплотнение, смазочный материал. Каждая из представленных выше подсистем рассматривается в присутствии третьего тела - смазочного материала, а в исключительных случаях без его присутствия.
Проведение теоретических исследований в настоящей работе направлено на моделирование процессов:
Ц изнашивания в парах трения при различных периодах эксплуатационного цикла: старта, установившегося движения и останова с учетом параметров качества контактирующих поверхностей (характеристиками отклонений формы, волнистости, шероховатости) и физико-механических свойств поверхностного слоя для объекта типа вал - втулка;
Ц изнашивания в парах трения при граничной смазке на уровне субшероховатости поверхности с учетом структурных изменений и термофлуктуационного разрушения поверхностного слоя для объекта типа вал - втулка;
Ц изнашивания в парах трения, находящихся в контакте с учетом влияние физико-химических процессов и напряженно-деформированного состояния, для объекта типа вал - уплотнение;
Ц влияния герметизирующей способности с целью снижения изнашивания для объектов: типа вал - уплотнение, вал - втулка, внутреннее кольцо - тело качение - внешнее кольцо.
Экспериментальные исследования базируются на разработке рациональных модельных и стендовых триботехнических испытаний, дающих возможность экспериментально ускоренно установить предполагаемую износостойкость подшипниковых узлов трения в присутствии третьего тела смазочного материала, а также на лабораторных исследованиях качества смазочных материалов, работавших в подшипниковых узлах трения машин. На рис. 1 представлена структурная схема методологии экспериментальных исследований.
МЕТОДОЛОГИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Модельные испытания Стендовые испытания пар трения скольжения подшипников скольжения при при граничной смазке граничной смазке и цикловых и линейном контакте нагружениях Модельные испытания пар трения Стендовые испытания качения с проскальзыванием, подшипников качения при граничной смазке, с пластичными смазочными и линейном контакте материалами Лабораторные исследования Лабораторные исследования показателей качества физических свойств моторных масел магнитных жидкостей Стендовые испытания Стендовые испытания различного типа уплотнений магнитожидкостных уплотнений для подшипниковых для подшипниковых узлов машин и механизмов узлов машин и механизмов Рис.1. Структурная схема методологии экспериментальных исследований Модельные испытания пар трения при трении скольжения, граничной смазке и линейном контакте, проводились с использованием автоматизированной системы научных исследований (АСНИ) реализованной на базе машины трения МИ-1М (рис.2, а). Испытания осуществлялись с использованием нагрузочного устройства со схемой сбора данных и обработкой на ПК (рис.2, б). Нагрузочное устройство 1 обеспечивает крепление датчиков нагрузки 2, износа 3, момента трения 4, и температуры 5 непосредственно в местах контроля рабочих характеристик пары трения. Сигналы, поступающие с датчиков, передаются в систему сбора данных 6, обрабатываются и выводятся на монитор персонального компьютера (ПК) 7. В целом АСНИ представляет собой аппаратно-программный комплекс на базе ПК, что позволяет проводить испытания в автоматизированном режиме и существенно увеличивать точность и качество получаемых результатов.
В рамках изучения процесса трения скольжения при граничной смазке и цикловых нагружениях были проведены стендовые испытания экспериментальных подшипников скольжения с использованием контрольно диагностического стенда модели Э-240. Испытания сопровождались резкими переходами от режима максимальной мощности Pmax (при 0,5IТ, где IТ - ток полного торможения, частоте вращения n=2000 мин-1) до режима минимальной мощности Pmin (при IТ, частоте вращения n=0).
а) б) Рис.2. АСНИ: а - общий вид; б - нагрузочное устройство со схемой сбора данных и обработкой на ПК: 1 - нагрузочное устройство; 2 - датчик нагрузки; 3 - датчик износа; 4 - датчик момента трения; 5 Цдатчик температуры; 6 - система сбора данных; 7 - компьютер Имитация режима работы подшипника старт - останов осуществлялась с использованием (дискового) нагрузочного устройства стенда.
Модельные испытания пар трения каF A Mc A-A чения с проскальзыванием при граничной Ra1,смазке, и линейном контакте реализованы в d виде линейного контакта двух дисков (рис.3), прижатых друг к другу по касательным дугам. Проскальзывание оценивалось отношеB нием частоты вращения (n2) ведомого диска диаметром (D2) к частоте вращения (n1) веA Mп 0,дущего диска диаметром (D1) при условии Рис.3. Схема испытаний D1D2, а именно =n2/n1. Для обеспечения рационального цикла триботехнических модельных испытаний пар трения качения с проскальзыванием предложена методика, а также разработана и изготовлена экспериментальная установка. Экспериментальная установка способна имитировать возникновение такого фактора как: - относительного проскальзывание тел качения (линейный контакт двух дисков) с применением исследуемых смазочных материалов при определенных значениях температурных, нагрузочных и частотных характеристик.
Стендовые испытания подшипников качения на износ, с применением экспериментальных, пластичных смазочных материалов, реализованы с использованием АСНИ (рис.4, а, б). Нагружение испытуемого подшипника осуществляется посредством откидной каретки и нагружающего пружинного устройства и контролируется с помощью датчика нагрузки в виде тензометрического кольца. Для измерения величины линейного износа подшипника качения предложен вариант схемы измерения с адаптирующейся базой отсчета, позволяющей исключить влияние радиальных биений и тепловых деформаций подшипника. При этом используется индуктивный датчик. Для регистрации момента трения при испытаниях применяется маятниковый моментоизмеритель с установленным датчиком перемещений в виде тензобалb D а) б) Рис. 4. Общий вид экспериментальной установки (а) и испытательный блок (б) ки. Для осуществления сбора данных в АСНИ применяется серийно выпускаемое оборудование (рис.5), включающее: модуль согласования сигналов NISCC-2345 и персональной компьютер c встраиваемой платой сбора данных NIPCI-6220 M. Модуль NI SCC-2345 представляет собой портативное устройство для согласования сигналов в компьютерных системах измерения и автоматизации, имеющих небольшое количество индивидуально настраиваемых каналов. Модуль содержит необходимое количество (до 20) входов для сигналов с различных типов датчиков (тензодатчиков, термопар, термометров сопротивления, акселерометров и др.). Модуль NI SCC-23полностью совместим с примеМодуль согла- Персональный компьютер няемой платой сбора данных NI сования сигна- с программным обеспечеPCI-6220 M и составляет с ней Датчик лов NI SCC-23нием NI LabVEW 7.износа единую систему. Плата сбора данных осуществляет опрос каПлата налов и аналого-цифровое пре- Датчик сбора момента данных образование сигналов с датчитрения NI PCI-6220 M ков.
Испытания подшипников Датчик качения на выбег с применени- нагрузки ем различных пластичных смазочных материалов, проводиРис.5. Структурная схема АСНИ лись на стенде, принцип действия которого заключался в определении числа оборотов вращающегося по инерции вала в подшипниках качения под нагрузкой. При проведении эксперимента входными параметрами являются частота вращения вала подшипникового узла n (мин-1) и радиальная нагрузка на подшипник Р (Н), а выходным - выбег (число оборотов).
Исследование показателей качества моторных масел, проводилось с использованием лаборатории экспресс анализа качества и состояния масел Лама - 7. Исследовались такие показатели как: плотность при 20 С, г/см3; вязкость кинематическая, 0 мм2/с при 50 С и 100 С; загрязненность по массе, %; диспергирующая способность, ед.; щелочное число, мг КОН/г; содержание воды, %. Измеренные показатели качества экспериментальных масел сопоставлялись со стандартными и выбраковочными значениями, регламентированными нормативно-технической документацией.
Для определения физических свойств магнитных жидкостей (МЖ) и их влияния на момент трения MТ в подшипнике скольжения, в зависимости от индукции магнитного поля B и частоты вращения вала n, проводились лабораторные исследования с использованием экспериментальной установки общий вид которой представлен на (рис. 6,а), а принципиальная схема на (рис. 6, б). Экспериментальная установка позволяет реализовать гидростатическую смазку, в подшипнике скольжения. В данном случае подача магнитного смазочного материала осуществляется не принудительно, а за счет удержания его магнитным полем.
Испытания МЖ для установления возможности их применения в подшипниковых узлах в качестве герметизирующего материала проводились стендовые испытания.
Конструкция стенда представляет собой макет магнитожидкостного уплотнения (МЖУ) в однополюсном исполнении. Для оценки работоспособности МЖ принят критерий критического, или предельного, перепада давлений, при котором наступает пробой магнитожидкостного валика в узком зазоре. Этот критерий принимается как характеристическая величина устойчивости МЖ в неоднородном магнитном поле в течение 18 2 3 б) а) Рис.6. Экспериментальная установка: а - общий вид; б - схема: 1Цэлектродвигатель; 2Ц муфта; 3Цтензодатчик; 5Цсамописец; 6Цвольтметр; 7ЦЛАТР; 8Цамперметр; 9ЦАгат; 10ЦМорион; 11Ц охлаждающая камера; 12Цсоленоид; 13Цтахометр; 14Цреостат; 15Цпульт управления; 16Цвал; 17Ц соединительное устройство; 18ЦМЖ планируемой наработки. При этом принимаются постоянными величинами: геометрия конструкции, диаметр вала, радиальное и осевое биение вала, величина зазора, индукция в зазоре, материалы и шероховатость поверхностей трения после обработки. В этих условиях были проведены сравнительные испытания МЖ по составу и свойствам в зависимости от ресурса работы МЖУ.
Стендовые испытания контактных уплотнений для подшипниковых узлов трения проводились с использованием экспериментальной установки, состоящей из электродвигателя, вал которого соединён посредством муфты с валом подшипникового узла. Подшипниковый узел с противоположной стороны от привода прикреплен с помощью фланцевого соединения к ёмкости, в которой посредством насосной станции периодически изменялось давление. При проведении эксперимента для герметизации подшипникового узла отдельно устанавливались различные уплотнения: манжетное или комбинированное (последовательно установленная манжета и МЖУ). При проведении эксперимента входными параметрами в данном случае являются частота вращения вала подшипникового узла и температура, а выходным - давление пробоя уплотнения p (МПа). Величина износа уплотнения оценивалась по падению давления пробоя уплотнения, так как в данном случае имеется прямая взаимосвязь между давлением пробоя и износом уплотнения.
В третьей главе приведены теоретические исследования, связанные с моделированием процессов изнашивания деталей подшипниковых узлов с учетом внешних и внутренних факторов влияющих на их износостойкость.
Изменение частоты вращения вала и нагрузки на вал подшипникового узла в процессе эксплуатации, особенно при периодах старта и останова, приводят к интенсификации возникновения граничной смазки и контактных взаимодействий микронеровностей на поверхностях трения деталей подшипника. Характерная закономерность изменения среднего линейного износа и скорости изнашивания во времени нестационарно нагруженного подшипника скольжения представлена на (рис.7).
hh, мкм t, ч J, мкм/ч tц1 tц2 tц3 tцn-1 tцn t, ч tЭКС Рис. 7. Закономерность изменения линейного износа и скорости изнашивания во времени При рассмотрении всего периода эксплуатации tЭКС (рис.7) выявлено, что он состоит из большого количества различных по величине циклов старта - останова tц. В процессе исследования представленной закономерности установлено то, что даже при совершенно одинаковых периодах эксплуатации tЭКС однотипных подшипников, режимах работы и прочих равных условиях, количество tц совершенно различно, а следовательно и величина линейных износов за период tЭКС может отличаться на величину hh. Тогда продолжительность среднего эксплуатационного цикла определяется для n числа однотипных подшипников, работающих в одинаковых условиях по формуле:
n 1 t ЭКСi t , (1) ц n i1 k i где tЭКСi - продолжительность периода эксплуатации; ki - число циклов старта - останова на всей продолжительность периода эксплуатации i подшипника.
При изменении среднего линейного износа или скорости изнашивания во времени на протяжении среднего эксплуатационного цикла, можно выделить три периода времени действия: первый - период старта t ; второй - период установившегося движения t ; третий - период останова t3. Тогда период времени цикла определится как:
t t t t. (2) ц 1 2 Износ контактирующих поверхностей деталей реальных подшипников имеет достаточно сложную геометрическую форму из-за нестационарности нагружения, перекосов и др., поэтому для сравнительной оценки износа удобно оперировать средним линейным износом менее износостойкой детали (например, втулки), полученным на основании статистических исследований изношенных подшипников, пересчетом массового износа на правильную геометрическую форму:
4 h mц h d d, (3) hц 0 l где - плотность материала; hmц - средний массовый износ; l - длина подшипника; d - средний номинальный диаметр.
Средний массовый износ:
n t m0i mi ц h , (4) mц n i1 t эксi где m0i mi, - масса новой и замененной однотипной втулки подшипника.
Проведенный трибоанализ показал, что процесс изнашивания на контактирующих поверхностях подшипника на каждом из периодов, совершенно различен:
t - микрорезание или пластическая деформация;
t - усталостное разрушение поверхностного слоя;
t - упругая и пластическая деформация.
Тогда средний линейный износ за период t можно определить по формуле:
7 2 2 H 1 1,2 n d Ra p 1 3 об h 152 Wz H max, (5) 1 3 n Sm tm H E ц где nоб1 - число оборотов вала за время действия периода t ; Ra - среднее арифметическое отклонение профиля шероховатости; nц - число циклов воздействия, которое приводит к разрушению материала; - коэффициент, учитывающий влияние поверхностных усталостных напряжений; Sm - средний шаг неровностей профиля шероховатости; tm - относительная длина опорной линии профиля шероховатости на уровне средней линии; p - номинальное давление на поверхности трения; H0 - поверхностная микротвердость; Wz - средняя высота волн; Hmax - максимальное макроотклонение; - коэффициент Пуассона; E - модуль упругости материала.
Средний линейный износ за период останова t :
2 1 2 3 1,2 n d p 30 1 2 Ra Wz H обп max h , (6) 3 2 2 n tm H E Sm пр ц где n - число оборотов вала (цапфы) за время действия периода t.
обЛинейный износ, возникающий на протяжении периода t :
h h h h. (7) 2 пц 1 В процессе эксплуатации периоды t, t, t имеют j-e количество эксплуатаци1 2 онных циклов. Тогда с учетом ограничений (скорость изнашивания на элементарных участках const: J h t, J h t, J h t износ - линейный и др.) модель изt1 1 t 2 2 t 3 1 2 Jt, нашивания подшипника имеет вид (рис.8).
1 h, мкм/ч Модель, позволяет с достаточной точномкм jJ tстью, прогнозировать линейный износ и скорость изнашивания при изменении:
jh - параметров качества поверхностного jJ tjh слоя (рис.8 линии 5, 6);
- времени действия периодов t и t 1 (рис.9 линии 3, 4).
jh jJ tСогласно предложенной модели, величину среднего линейного износа подшипника за заданную наработку tЗН можно jt jt jt 1 2 3 t,ч jt определить как: ц tЗН Рис. 8. Модель процесса изнашивания:
h j J t J t J t , (8) ЗН t1 1 t 2 2 t 3 t ц 1 - линия скорости изнашивания; 2 - линия линейного износа; 3 - линия скороИзменение долговечности подсти изнашивания при уменьшении пешипника при заданном значении нарариода старта-останова; 4 - линия либотки применением различных методов нейного износа при уменьшении периода повышения износостойкости можно оплстарта-останова; 5 - линия скорости ределить по формуле:
изнашивания при улучшении качества t t t S S, (9) поверхности; 6 - линия линейного износа ЗН ЗН 2 при улучшении качества поверхности где S1 - площадь фигуры под линией 1;
S2 - площадь фигуры под линиями 3 или 5 (см. рис.8).
Полученная модель дает сравнительную оценку повышения долговечности подшипников при выборе методов повышения износостойкости и позволяет сформировать базу данных для подшипников при прогнозировании их ресурса. Износ поверхностей деталей подшипника зависит не только от сформировавшихся геометрических параметров, но и от структуры материала поверхностного слоя. В трибологическом контакте приложенная нагрузка воспринимается вершинами сопряженных микронеровностей и фактическая площадь контакта представляет собой общую площадь деформированных вершин этих неровностей. В этом случае под фактической площадью контакта следует считать сумму площадей пятен контакта, имеющих наноуровневую размерность, сопоставимую с межатомарными размерами кристаллической решетки, т.е. с размерами субшероховатости. Параметры субшероховатости (средние шаг Smс и арифметическое отклонение профиля Raс) для различных материалов зависят от дефектности и субзернистости их структуры. Различие структуры материала и степень его дефектности вызывает изменение интенсивности изнашивания сопрягаемых деталей подшипника. Чем более крупнозернистую структуру и высокую концентрацию дефектов имеет материал, тем интенсивнее происходит изнашивание, так как частицы материала, отделяемые при взаимодействии сглаженных выступов шероховатости, будут иметь больший размер (рис.9.).
С позиции дислокационной теории интенсивность изнашивания определяется выражением:
G B Z, (10) частицы износа где - напряжение, необходимое для осуществления движения дислокации; G - модуль сдвига; B - вектор Бюргерса; Z - расстояние между частицами твердой фазы в плоскости скольжения.
Если предположить, что размеры субвыступы выступы шероховатости Rac и Smc сопоставимы и прошероховатости субшероховатости порциональны Z, то согласно выражению (10), чем меньше Rac и Smc, тем выше напряжение, необходимое для движения дислокаций, а следовательно, меньше интенсивность изнашивания материала на поверхности трения.
частицы износа Поэтому для материалов, находящихся во фрикционном контакте, с повышением дис- Рис. 9. Контакт поверхностей пар трения при различной структуре маперсности и количества твёрдой фазы усилитериалов поверхностных слоев вается эффект торможения дефектов, что приводит к повышению износостойкости пар трения.
Контактирование поверхностей трения на уровне субшероховатости характеризуется удельной интенсивностью (скоростью) образования частиц износа iw в момент времени t.
Тогда iw можно определить по формуле:
1 dn w i , (11) w A dt cc где Асс - контурная площадь контакта субшероховатой поверхности; dnw - число частиц материала, образовавшихся за промежуток времени dt; dt - элементарный промежуток времени образования наночастиц износа.
При этом следует учитывать, что размер частиц, получаемых при разрушении субшероховатой поверхности, сопоставим с диаметром фактического пятна контакта. Если считать, что каждый контакт на субшероховатой поверхности сглаженного выступа шероховатости приводит к отделению наночастицы износа, то явление периодического изнашивания будет определяться величиной удельной интенсивности контактов с образованием наночастиц износа ic.
Удельная интенсивность контактов ic за период одного цикла контактирования Тц может быть выражена как:
n rc i , (12) c A Sm cc c где nrc - общее число контактов субшероховатых выступов в пределах Асс.;
- относительная скорость между субшероховатыми поверхностями.
Общее число контактов субшероховатых выступов, находящихся в контакте на площади одного выступа шероховатости, можно определить по формуле:
A cc n . (13) rc Sm c Величина ic позволяет найти число взаимодействий субшероховатых выступов с отделением наночастиц, происходящих за промежуток времени t :
n i A t. (14) rc c cc Интенсивность усталостного изнашивания на контурной площади сглаженного выступа субшероховатости Асс можно выразить как n V rc cc I , (15) A L cc где V - средний объем частицы износа (субзерена) на пути трения L ;
cc Между атомами кристаллической решетки материала поверхностного слоя, находящегося в контакте, существуют силы отталкивания при сближении и силы притяжения при удалении. Cилы межатомарного отталкивания увеличиваются при приложении нагрузки, а силы межатомарного притяжения интенсифицируются при снятии нагружения. Периодический переход от притяжения к отталкиванию приводит к: колебанию атомов в кристаллической решетке (скрипу), повышению температуры, образованию дефектов и разрушению межатомарных связей с отделением частицы материала (рис.10, а). Процесс разрушения интенсифицируется при наличии резонансных явлений. При трении в режиме граничной смазки поверхностный слой покрыт пленкой окислов и смазочного материала. Амплитуда колебания атомов в кристаллической решетке в этом случае снижается и для отделения частицы с поверхности потребуется большая энергия, т. е. преодоление более высокого энергетического барьера (рис.10, б).
Анализ структуры поверхностного слоя и физики процесса его разрушения позволил выдвинуть гипотезу о послойном разрушении поверхностного слоя на уровне субшероховатости поверхности трения (рис.11). При моделировании поверхностного слоя, сделаны допущения, что отделяемая частица имеет форму сдвоенной пирамиды (рис.11, б), а поверхность сглаженного выступа шероховатости представлена в виде субшероховатости, образованной этими пирамидами (рис.11, а). При этом образующие поверхность пирамиды последующих слоев после снятия предыдущего не изменяют профиль поверхности трения, как это и происходит при установившемся процессе изнашивания на реальных поверхностях сопрягаемых деталей подшипникового узла трения.
Дислокационная структура металлов (материала поверхности трения) связана с флуктуационным (активационным) объемом, который равен произведению атомарОтделение ной площади, охваченной Граничный частицы слой единичным актом скольжения, на расстояние, включающее то число атомов, которые движутся во время процесса скольжения.
Флуктуационный объем можно определить по форСтруктура I II I III материала муле:
а) б) с 3 k V , (16) Рис.10. Отделение частицы с поверхности трения:
Е Е а - без граничного слоя; б - с граничным слоем: I - зона сжагде с - атомная теплоемкость;
тия; II - зона равновесия; III - зона растяжения - коэффициент теплового линейного расширения; E - модуль упругости материала; k = 1,3810-23 Дж/К - постоянная Больцмана; коэффициент перегрузки.
Коэффициент перегрузки определяется из соотношения Е , (17) р в где p - относительное удлинение после разрыва;
в - предел прочности на разрыв.
Время ожидания флуктуации (долговечность) при различных напряжениях и темпераа) турах можно определить по уравнению t t expU k T , (18) 0 A Rac = Smc где t0 =10-12Е10-13 - период колебаний атомов в твердом теле; UA - изменение энергии разрыва межатомарных связей; T - термодинамическая температура в зоне трения.
Smc Энергия разрыва межатомарных связей может быть определена по формуле:
б) U W V , (19) А Рис.11. Модель разрушения субгде W0 - начальный энергетический барьер нашероховатого поверхностного пряженного тела (энергия межатомарной свяслоя: а - процесс разрушения; б - зи); - напряжение межатомарной связи.
рельеф поверхности Температуру в зоне трения, характеризующую нагрев поверхностного слоя при наличие смазочного материала, можно определить по формуле f p гр T , (20) a u а t k c 2,6 nА Sm r c где - коэффициент, определяющий симметричность распределения механической энергии между трущимися поверхностями; fгр - коэффициент трения при граничной смазке; - скорость скольжения; - коэффициент теплопроводности, t - коэффициент теплоотдачи контакта; u - периметр номинальной площади пятна контакта в паре трения; kn1 - коэффициент, учитывающий влияние удельного давления и скорости скольжения; - плотность материала; c - коэффициент теплоемкости; а - коэффициент температуропроводности; Smc - средний шаг субшероховатости.
Время появления флуктуации:
t t expW V p k k 273 T . (21) 0 0 r п2 a Зная время появления флуктуации, можно определить среднюю скорость и интенсивность изнашивания Jt=Rac /2 t, Ih=Jt / .
Для деталей, работающих в условиях граничной смазки, параметром износостойкости являются, не только геометрия поверхности трения и твердость поверхностного слоя, а также:
h h h h n-n h h c 2Rmaх - способность поверхностного слоя химически активизироваться к процессам адсорбции смазочного материала на поверхности трения;
- критическая температура смазочного материала при трении.
Температура смазочного материала при трении имеет критическое значение, которое определяется выражением:
E x, (22) Т кр B1 N R ln n C m H где Ex - энергия активации процесса образования металлических связей между контактирующими поверхностями; - разность химических потенциалов компонента в смазочном материале и материале поверхностного слоя; R - универсальная газовая постоянная; N - нормальная сжимающая сила; C - концентрация активного компонента в смазочного материале; - скорость относительного перемещения поверхностей; H - твердость; В1, n, m - константы уравнения.
Температурный интервал для смазочного материала, тем шире, чем более активно его взаимодействие с поверхностью (более интенсивное образование модифицированного слоя), выше концентрация C активного компонента в смазочного материале, а также тверже поверхность трения H.
Износ непосредственно для подшипника связан с потерей герметичности уплотнений. Снижение герметичности приводит:
- к утечкам смазочного материала из зон контакта сопрягаемых деталей подшипника;
- к проникновению в зоны контакта сопрягаемых деталей подшипника абразива из атмосферы.
Утечка смазочного материала из подшипникового узла через уплотнение, или проникновение кварцевых частиц в подшипниковый узел, приводит к повышению коэффициента трения и возникновению абразивного или гидроабразивного изнашивания контактирующих поверхностей деталей подшипника. Таким образом, интенсивность изнашивания деталей подшипника зависит от концентрации абразива в смазочном материале и утечек смазочного материала из подшипникового узла трения, что может быть выражена функциональной зависимостью:
I FC,Q,, (23) h a где Ca - концентрация абразивных частиц в смазочном материале; Q - утечки смазочного материала; - скорость скольжения.
В диссертации рассмотрена возможность повышения износостойкости подшипниковых узлов применением магнитных жидкостей (МЖ), которые обладают способностью удерживаться в зоне трения и одновременно являться герметизатором подшипникового узла. МЖ состоит из трех основных компонентов (рис.12): ПАВ (молекулы) 1, дисперсной среды (жидкость носитель) 2 и дисперсной фазы (твердых частиц) 3. МЖ способна концентрироваться в местах повышенной напряжённости магнитных полей, а именно в местах контакта поверхностей трения, где образует смазочные слои и плёнки.
На основе интегральных аналогов, исходной совокупности уравнений, граничных условий и условий однозначности, найден критерий H характеризующий процесс трения и смазки применительно к МЖ, тогда 1 2 exp p H Т , (24) 1 п (25) .
y 0 exp p H Т G t где - динамическая вязкость сжатой пленки; 0 - динамическая вязкость смазочного материала при давлении и температуре окружающей среды; - пьезокоэффициент вязкости смазочного материала; p - давление; - магнитопроницаемый коэффициент, являющийся связующим звеном между давлением и напряжённостью магнитного поля; H - градиент напряженности магнитного поля; - коэффициРис.12. Структура магент, выражающий зависимость вязкости от температуры в нитожидкостного смаформуле Рейнольдса; T - приращение температуры; n - зочного материала:
скорость вертикального перемещения одной из поверхно1 Цмолекулы ПАВ; 2 - стей трибосопряжения относительно другой; y - координажидкость носитель; 3 - та, перпендикулярная плоскости пленки; - приложенное твердая частица напряжение сдвига; G - модуль сдвига (константа); t - время сдвига.
Полученные критериальные уравнения (20 и 21), имеют физическое содержание и не только выражают качественное влияние основных факторов, но и дают характеристики, особенно необходимые для возможности применения МЖ, с целью повышения износостойкости подшипниковых узлов трения.
В четвертой главе представлены результаты физических экспериментов, базирующихся на рациональных триботехнических испытаниях с целью оценки полученных теоретических моделей, а также лабораторных исследований смазочных материалов и стендовых испытаний подшипниковых узлов машин.
Стендовые испытания подшипников скольжения при граничной смазке и цикловых нагружениях, проводились на основании теоретической концепции периодического процесса изнашивания (старт - останов) с использованием стенда модели Э-240. Испытания показали, что при одинаковом пути трения с повышением количества циклов старт - останов, происходит увеличение диаметрального износа втулок однотипных подшипников скольжения (рис.13), что подтверждает теоретическое положение о неравномерности износа при различном количестве Число оборотов (путь трения)=const цикловых нагружений при одинаковом пути трения.
Зависимости средних значений диаметральных износов втулок от числа циклов нагружений, при применении упрочняющей триботехнологии (напыление TiN+ЭМО) и различных смазочных материалов 100 200 43представлены на (рис.14). ТрибоанаЧисло циклов лиз показал, что напыление нитриднагружений Рис.13. Зависимость среднего значения диаметтитанового покрытия с последующей рального износа втулки от числа циклов нагруэлектромеханической обработкой, жений (линия тренда) способно снизить износ на 60Е70%.
d d+2 Износ, мкм Использование смазочных h, мкм материалов Castrol или XADO в трибосопряжении (вал сталь 45 - втулка бронза БрОС10-10) без применения упрочняющей технологии, показало снижение износа на 30Е40% (см.
рис.14, линии 1 и 3). В связи с этим следует предположить, что применение упрочняющей технологии (на0 4200 3100 N, цикл пыление TiN+ЭМО) имеет эффект Рис. 14. Зависимости средних диаметральных изкоторый может быть перекрыт ис- носов втулок от количества циклов нагружений:
вал из стали 45 - втулка из бронзы БрОС10-10:
пользованием более качественного смазочный материал:
смазочного материала, так как при 1 - М-10Г2к; 2 - XADO Atomic SAE 10W-40 SL/CI-4;
этом значительно снижается трудо3 - Castrol SAE 10W-40 В3 Magnatec Diesel;
емкость и стоимость узла трения при вал из стали 45 + Ti N + ЭМО - втулка из стали 45:
его изготовлении или ремонте.
смазочный материал:
Проверка гипотезы об адек- 4 - М-10Г2к; 5 - XADO Atomic SAE 10W-40 SL/CI-4;
ватности модели изнашивания на - Castrol SAE 10W-40 В3 Magnatec Diesel уровне субшероховатости поверхности трения осуществлялась сопоставлением достигнутой точности модели с величиной, характеризующей точность наблюдений.
Численная реализация модели реализована с использованием стандартной программы Microsoft Excel. Для оценки ошибок расчета было проведено несколько испытаний образцов №1 - №4 по схеме лобразец (диск) - контртело (жесткозакрепленный диск) с использованием АСНИ на базе МИ-1М (см. рис.2):
- образцы №1 - №4 изготовлены из стали 40Х и имеют диаметры d = 48 1 мм;
- контртело (материал - сплав ВК 8; диаметр d = 15,2 мм);
- среда (смазочный материал - ИЦ20А).
Значения интенсивности изнашивания, полученные при проведении испытаний опытных образцов, а также значение расчета по модели, представлены в виде гистограммы (рис.15). Анализ результатов, полученных при проведении испытаний образцов, подтверждает адекватность модели, так как ошибки точности модели сопоставимы с ошибками проведенных Ih10-11, испытаний. При этом опытная интенсивность изнашивания Ih имеет тот 2,же порядок, что и теоретическая, полученная при численной реализации. 1,Полученная модель изнашивания по1,зволяет прогнозировать изменение Ih 0,в зависимости от n и Fn, что исключает необходимость проведения допоОбразец Образец Образец Образец Расчет по нительных, экспериментов. Графиче№1 №2 №3 №модели ские зависимости, интенсивности изРис. 15. Гистограмма полученных значений, при нашивания поверхности трения обиспытании износостойкости образцов с использоразца и температуры в зоне трения от ванием АСНИ и численной реализации модели n и Fn представлены на (рис. 16).
Анализ зависимостей, показыIh 10-11, T, К вает четкую логическую закономерFn = 200 H = const ность изменения Ih и T с повышением n 1,8и Fn (рис.16). В результате увеличения 1,25 8n при Fn=const происходит повышение T, однако это не приводит к интенси- 1,7фикации отделения частиц с поверхно0,7сти трения на уровне субшероховато0,6сти, а способствует повышению анти375 400 425 450 475 n, мин-фрикционных свойств (пластичности, а) Ih10-11, вязкости) и снижению Ih. В случае увеT, К личения Fn при n=const также повышаn = 400 мин-1 = const 4,5 7ется T, однако при этом ужесточаются условия контакта при трении, интен3,5 7сифицируется процесс отделения час2,5 7тиц, а следовательно возрастает интен1,5 7сивность изнашивания Ih.
Модельные испытания пар 0,5 6трения качения с проскальзыванием 175 200 225 250 275 Fn, H б) при граничной смазке и линейном контакте при радиальной нагрузке Рис.16. Зависимости интенсивности изнашивания поверхности трения образца (1, 3) и 300Н и частотах вращения ведомого температуры (2, 4):
диска 1000 мин-1 и 1500 мин-1 при иса - от частоты вращения образца (n);
пользовании смазочных материалов:
б - нагрузки на индентор (Fn) И-30А, ТАП-15 и МЖ на основе ПЭС5 показали рост коэффициента проскальзывания в течении первых 35 - 40 мин. Такое явление может быть объяснено тем, что на этом этапе происходит процесс приработки, сопровождающийся повышением температуры и как следствие увеличением доли металлического контакта, приводящего к адгезии. При таких условиях работы коэффициент проскальзывания стремиться в сторону чистого качения. По окончании приработки формируется равновесное состояние поверхностного слоя и стабилизируется режим работы (температура). Испытания показали, что коэффициент проскальзывания для МЖ на основе ПЭС-5 выше, чем для И-30А и ТАП-15. Это объясняется тем, что магнитный смазочный материал обладает реологическим эффектом, более высокой способностью к обеспечению фрикционного взаимодействия между поверхностями контактирующих дисков. Повышение частоты вращения ведущего диска с 1000 до 15мин-1 показало снижение коэффициента проскальзывания на 4Е5% как с использованием смазочного материала И-30А, так и ТАП-15В. Таким образом, при высоких частотах вращения в реальных подшипниках качения контр тела (тела качения) будут проскальзывать относительно колец, что приведет к повышению температуры, заклиниванию и разрушению подшипника. Для исключения этого явления при высоких частотах вращения рекомендуется применение подшипников скольжения, способных работать с разделением поверхностей трения смазочным материалом и обеспечением хорошего теплоотвода.
Стендовые испытания подшипников качения (№204 ГОСТ520-89) с пластичными смазочными материалами (ЛИТОЛ-24, CASTROL LMX и др.) проводились с использованием АСНИ (рис.4,а,б). Суть испытаний состояла в определении величины изнашивания подшипника с применением экспериментального смазочного материала, и определении соответствующих триботехнических свойств. Испытания проводились с одинаковым режимом смазывания пары трения и при одинаковых нагрузках. Результаты трибологических испытаний подшипников качения представлены на (рис. 17).
Износ, мкм 12,Время испытания - 8 часов ЛИТОЛ - 10,Нагрузка - 2640 Н Скорость - 0,69 м с-8,6,СASTROL LMX 4,2,0,0,010,010,01СASTROL LMX 0,000,00ЛИТОЛ - 24 0,000,007,5 12,0,0 2,5 5,0 10,0 15,0 17,5 20,Путь трения, тыс. м Рис. 17. Износ и коэффициент трения подшипника качения Длительность периода приработки при использовании в подшипнике CASTROL LMX меньше, чем при использовании ЛИТОЛ-24. Кроме того, средний коэффициент трения во втором случае ниже, а интенсивность изнашивания выше. Испытания подшипников качения показали, что с применением такого пластичного смазочного материала, как CASTROL LMX наблюдается значительное снижение интенсивности изнашивания (порядка 20%) в сравнении с общепринятым смазочным материалом ЛИТОЛ-24 (ГОСТ 21150-87).
Это объясняется тем, что смазочный материал (CASTROL LMX), лучше удерживается вблизи зоны контакта нагруженных поверхностей деталей подшипника и интенсифицирует отвод тепла. Кроме того обеспечиваются более высокие сцепные свойства, необходимые для работы подшипника качения, что устраняет проскальзывание (трение скольжения) и как следствие приводит к снижению интенсивности изнашивания.
Испытания подшипников качения №204 на выбег с применением пяти видов пластичных смазочных материалов, проводились со следующими режимами испытаний: диапазон изменения частоты вращения вала nвала = 1400Е0 мин-1; время испытания t=48 ч; нагрузка на подшипник F = 600 Н. Результаты испытаний двух видов смазочных материалов CASTROL LMX и ЛИТОЛ-24 представлены на (рис.18).
Испытания показали, что для отобранных пластичных смазочных материалов 2 - класса консистенции NLGI сохраняется общая закономерность к повышению выбега с увеличением времени испытаний, так как в процессе испытаний происходит процесс изнашивания. Подшипник качения со смазочным материалом CASTROL трения Коэффициент N, об.
LMX показал невысокую величину выбега в сравнении с другими смазочными материалами, в част11ности ЛИТОЛ-24. Это объясняется тем, что коэф1фициент трения для CASTROL LMX выше и стабильнее во времени. Однако следует учитывать, 111что потери мощности в подшипнике со смазочным 1материалом CASTROL LMX, также будут выше в 100 1сравнении со смазочным материалом ЛИТОЛ-24, так как величина выбега у него меньше. Таким образом, повышение износостойкости подшипников качения применением более качественных пластичных смазочных материалов приведет к увеличению потерь мощности. Поэтому для применения смазочных материалов в подшипниковых узлах трения необходимо CASTROL LMX ЛИТОЛ-решать задачу оптимизации, которая бы учитывала Рис. 18. Гистограммы измеоптимальное соотношение между потерями мощнонения выбега подшипника сти в подшипнике качения и повышением его изнокачения: - показатель при состойкости.
испытании t = 0,5ч; - показаЛабораторные исследования показателей каче- тель при испытании t = 48ч ства работавших моторных масел проводились методом взятия проб при определенных значениях ресурса. В качестве объектов исследования были отобраны моторные масла марок: 1 - ТНК СУПЕР Oil SAE 10W-40 API SG/CD (М-5з/14-Д); 2 - XADO Atomic Oil 10W-40 SL/CI-4; 3 - Castrol Magnatec Diesel 10W-40 B3, которые эксплуатировались в ДВС автомобилей Volkswagen Transporter T4. Для определения показателей качества каждого исследуемого образца смазочного материала было взято по три пробы: 1 - свежее масло при нулевом пробеге; 2 - работавшее масло с пробегом от 3 до 5 тыс. км.; 3 - работавшее масло с пробегом от 12 до 20 тыс. км. Исследования показали, что кинематическая вязкость при 100 С у трех марок экспериментальных масел имеет тенденцию к снижению (срабатываемости полимерного загустителя). Для синтетического масла Castrol Magnatec Diesel 10W-40 B3 в процессе эксплуатации (пробег 16,2 тыс. км) относительный показатель кинематической вязкости при 100 С изменился всего лишь на 4,89%, в то время как для XADO Atomic Oil 10W-40 SL/CI-4 (пробег 14.17 тыс. км) - 7,38 %, а ТНК СУПЕР Oil SAE 10W-40 API SG/CD (М-5з/14-Д) (пробег 17,21 тыс. км) - 11,11%. При этом для масла Castrol Magnatec Diesel 10W-40 B3 щелочное число было на уровне Nщ = 4,3 мг КОН/г, в то время как у моторного масла XADO Atomic Oil 10W-40 SL/CI-4 оно составило Nщ = 3,1 мг КОН/г, а для масла ТНК СУПЕР Oil SAE 10W-40 API SG/CD (М-5з/14-Д) имелся выбраковочный показатель Nщ = 2,4 мг КОН/г. Остальные показатели качества такие как: плотность при 20 С, загрязненность % и содержание воды % не являются основными с точки зрения повышения износостойкости деталей, а характеризуют степень старения базового масла. В результате исследований установлено, что для повышения износостойкости подшипниковых узлов машин большое значение имеет не только показатели качества исходного смазочного материала, но и способность этого материала сохранять эти показатели в процессе эксплуатации.
абораторные исследования свойств МЖ проводились в парах трения работающих при гидростатической смазке без контакта поверхностей трения с использованием экспериментальной установки (см. рис.6). В качестве объектов исследований были выбраны магнитные смазочные материалы: МЖ-17 - на основе минерального масла МВП; МЖ-20 - на основе кремнийорганической (силиконовой) жидкости ПЭС-5; МЖ-31 - на основе фторорганических соединений. Экспериментальные исследования по определению момента трения Mт в зависимости от частоты вращения вала подшипникового узла, представлены на (рис. 19). Исследования показали тенденцию снижения момента трения для МЖ в среднем до 0,02Е0,04 Нм в диапазоне малых частот вращения вала подшипникового узла (порядка от 400 до 800 мин-1) при постоянной индукции магнитного поля B = 0,6 Тл. При повышении частоты вращения происходило увеличение момента трения, связанное с изменением структурных составляющих МЖ. Влияние индукции магнитного поля B на момент трения Mт в подшипниковом узле экспериментальной установки, заправленного МЖ, представлена на (рис. 20). При повышении индукции магнитного поля от 0,2 до 1,0 Тл при постоянной частоте вращения вала подшипникового узла 800 мин-1 для всех трёх типов магнитных жидкостей наблюдается плавное увеличение момента трения в среднем от 0,03 до 0,09 Нм. Такое увеличение момента трения объясняется изменением вязкости МЖ при повышении индукции магнитного поля. В целом исследования показали, что момент трения Mтр (Нм) для всех типов исследуемых МЖ является оптимальным в диапазоне изменения частот вращения вала подшипникового узла от 400 до 1200 мин-1 и индукции магнитного поля от 0,2 до 0,6 Тл. При таких условиях, момент трения изменяется от 0,02 до 0,Нм и не вызывает значительных изменеМтр, ний структуры магнитных жидкостей, а Нм МЖ-также потерь мощности в парах трения.
0,Результаты исследований позволяют устаМЖ-новить оптимальные частотные и индук0,ционные характеристики МЖ, применяеМЖ-мых в различных технических устройст- 0,вах. Магнитный, смазочный материал МЖ 0,обладает не только функцией смазки, но и 0 400 800 1200 1600 n, мин-герметизации для подшипниковых узлов Рис.19. Момент трения при трения. А герметизация подшипникового использовании МЖ: В = 0,6 Тл = const узла способствует повышению износоМтр, стойкости непосредственно подшипника.
Нм С целью исследования герметизирующих МЖЦ0,свойств МЖ были проведены испытания, МЖЦрезультаты которых представлены в (табл.1). Анализ полученных результатов 0,показал, что коэффициент стабильности МЖЦсоответствует стандартному показателю 0,0,2 0,4 0,6 0,8 В, Тл только МЖ-17 состоящей из магнетика (18%), железа карбонильного (16%), минеРис.20. Момент трения при использовании рального масла. МЖ: n = 800 мин-1= const Таблица Результаты испытаний Материал Показатель Максимальное Давление Коэффициент Стандартный давление пробоя Рt=366, стабильности показатель пробоя Рmax, (после 366 ч (после 366 ч работы) (диапазон) (после 0,5 ч работы), МПа Рmax Рt33КCT 1работы ), МПа Рt3МЖ-15 на основе 0,0510 0,0470 8,50 <минерального МЖ-0,0570 0,0566 0,70 <масла МЖ-20 на основе крем0,0631 0,0578 9,10 <нийорганичеМЖ-0,0673 0,0596 13,0 <ской жидкости МЖ-31 на основе фтор 0,0442 0,0398 11,1 <органических МЖ-0,0491 0,0363 35,3 <соединений Результаты исследований двух типов уплотнений: манжетного и комбинированного с МЖУ представлены на (рис.21). Исследования показали, что давление пробоя отдельно установленной манжер, ты (1.1-2040-1 ГОСТ 8752-79) в теМПа чение 360 часов, понизилось с 0,0,до 0,18 МПа, что составило порядка 49 %, а комбинации МЖУ с манже0,той с 0,35 до 0,27 МПа, что состави0,ло 26%. Это объясняется тем, что у отдельно установленной манжеты, 0,20 кромка губки изнашивается значительно интенсивнее, чем в комбина0,ции с МЖУ, так как МЖ 0 36 72 108 144 180 216 252 288 t, ч 3концентрируясь и удерживаясь в Рис. 21. Зависимость давления пробоя уплотнений от времени работы (линия тренда): 1 - комсопряжении вал - кромка губки бинация МЖУ с манжетой; 2 - манжета манжеты противодействует износу.
Следовательно разработки комбинированных МЖУ являются целесообразными с точки зрения повышения ресурса, характеризующего долговечность как самих уплотнений, так и уплотняемых ими подшипниковых узлов трения.
В пятой главе представлен алгоритм выбора метода или группы методов повышения износостойкости подшипниковых узлов трения и его реализация в виде технических решений.
На основании системного анализа подшипниковых узлов трения машин и механизмов, предложена структурно-функциональная схема (рис.22) повышения износостойкости, которая показывает приоритетность элементов конструкции и влияние на них основных управляемых и неуправляемых факторов.
Методы повышения износостойкости подшипниковых узлов отличаются интенсивностью противодействия ведущему процессу изнашивания и экономической целесообразностью использования, поэтому для их выбора разработан алгоритм системного подхода, имеющий несколько этапов реализации.
ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА: РЕЖИМЫ РАБОТЫ:
МЕТОДЫ:
коррозионная активность; нагрузочные;
- ТРИБОМАТЕРИАЛОВЕДЧЕСКИЕ;
запыленность; влажность; скоростные:
- ТРИБОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ;
температура и др. вибрационные и др.
- КОНСТРУКЦИОННЫЕ;
- ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ;
- ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ;
- РЕМОНТНЫЕ ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ВЛИЯНИЕ Неуправляемые факторы Управляемые факторы ПОЛОЖИТЕЛЬНОЕ ВЛИЯНИЕ ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ Скорость изнашивания ВТОРОСТЕПЕННЫЕ ГЛАВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕМЕНТЫ - герметизатор (уплотнение); ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ - вал-втулка - смазочное устройство;
- кольцо-тело качения;
- корпус;
- прочие - прочие Интенсивность изнашивания Рис.22. Структурно-функциональная схема повышения износостойкости подшипникового узла Первый этап:
Ц синтез - выявление уровней влияния внешних неуправляемых факторов (рис.23);
ВЫЯВЛЕНИЕ уровней влияния внешних неуправляемых факторов на подшипниковый узел трения - температура (уровень Х1) - запыленность (уровень Х2) - влажность (уровень Х3) X1 X2 ... X n - прочие (уровень Хn) Xn XX1 XРис.23. Синтез - эвристический и параметрический синтез - анализ конструкции и принципа действия подшипникового узла с целью выявления главных элементов, имеющих наиболее низкую износостойкость, а также выявление второстепенных элементов, от работоспособности которых зависит износостойкость выявленных главных элементов подшипникового узла (рис.24);
второй этап:
Ц выбор метода или сочетающихся методов повышения износостойкости, оказывающих наиболее существенное влияние на выявленные главные элементы (рис.25).
третий этап:
Ц сравнительный анализ; накопление информации и тех. предложение (рис.26).
Алгоритм имеет несколько циклов оборота информации: синтез - математическое моделирование (малый оборот); синтез - модельный физический эксперимент (средний оборот) и синтез - стендовые и эксплуатационные испытания (внешний оборот). Цикличность оборотов информации позволяет исключить экономически и технически нецелесообразные решения, результаты которых уже имеются в базах данных, тем самым предотвратить проведение достаточно трудоемких и ненужных экспериментов и испытаний. Системный поход к применению методов повышения износостойкости подшипниковых узлов трения с учетом предложенного алгоритма позволяет, как модернизировать существующие конструкции подшипниковых узлов трения, так и разрабатывать новые.
ЭВРИСТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ - Конструкция подшипникового узла трения - Принцип действия, функционирование узла трения ВЫЯВЛЕНИЕ объекта (главного элемента), для которого необходимо повысить износостойкость и др.
ОБЪЕКТ ОБЪЕКТ ОБЪЕКТ (выявлен) ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ - Геометрические параметры:
диаметр, длина, ширина, углы контакта, путь трения и др.
- Динамические параметры:
предельная нагрузка, нормальная сжимающая сила и др.
- Кинематические параметры:
частота вращения, относительная скорость перемещения и др.
- Временные параметры: время работы, цикличность и др.
- Среда: смазка и др.
Выявление второстепенных элементов (уплотнение, смазочное устройство, корпус и др.) оказывающих наиболее значимое влияние на повышение износостойкости выявленного главного элемента Второстепенный Второстепенный и др.
элемент элемент Второстепенный элемент (выявлен) Рис.24.Эвристический и параметрический синтез КОНСТРУКЦИОННЫЙ АСПЕКТ (МЕТОД) - Изменение конструкции выявленного главного элемента (пары трения);
- Разработка или подбор конструкции второстепенного элемента для противодействия ведущему процессу изнашивания в выявленном главном элементе (паре трения) ПРЯМОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ - изменение характера относительного движения;
возможность изменения да нет - изменение режима трения;
конструкции главного - изменение геометрии контакта;
элемента - обеспечение равномерности изнашивания КОСВЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ возможность изменения - обеспечение защиты от контакта с абразивной и агреснет да конструкции второстепенного сивной средой;
элемента - обеспечение подвода и удержания смазочного материала в зоне трения ТРИБОМАТЕРИАЛОВЕДЧЕСКИЙ АСПЕКТ (МЕТОД) Подбор материалов для трибологической совместимости выявленного главного элемента (пары трения) с учетом экономической целесообразности или возможность замены или нет да материалов главного материал материал элемента и третьего тела детали детали и (смазочного материала) смазочный да нет смазка материал ТРИБОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ (МЕТОД) Выбор упрочняющей триботехнологии для поверхностного слоя деталей с учетом экономической целесообразности возможность применения деталь 1 или нет да деталь триботехнологии к поверхностному слою деталей главного элемента и способ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ, ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ И РЕМОНТНЫЙ АСПЕКТЫ (МЕТОДЫ) Соблюдение технологии изготовления, ремонта и правил эксплуатации главных и второстепенных элементов подшипникового узла - контроль качества: конструкционных и смазочных материалов, поверхТребования ностей трения, сборки и др.;
к производству - испытания: стендовые, полигонные и др.;
- прочие - соблюдение режимов эксплуатации и правил технического обслуживания;
Требования - соблюдение технологии ремонта, монтажа;
к эксплуатации - прочие и ремонту Рис.25. Выбор метода повышения износостойкости подшипникового узла трения МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИНТЕЗ (рис. 23) с учетом принятых методов повышения износостойкости выявленных главных и второстепенных элементов подшипникового узла:
МОДЕЛЬНЫЙ ФИЗИЧЕСКИЙ - допущения;
- базовые и вспомогательные уравнения; ЭКСПЕРИМЕНТ - граничные условия да нет СРАВНИТЕЛЬНЫЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ АНАЛИЗ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ БАЗА ДАННЫХ да нет СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТЕНДОВЫЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ БАЗА ДАННЫХ да нет СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРЕДЛОЖЕНИЕ ДЛЯ ВНЕДРЕНИЯ БАЗА В ПРОИЗВОДСТВО ДАННЫХ Рис. 26. Сравнительный анализ, накопление информации и техническое предложение Примером реализации разработанного алгоритма, является модернизация подшипникового узла редуктора переднего моста автомобильного шасси БАЗ690902 прямым воздействием на главный элемент (рис.27). В результате модернизации внесены следующие изменения:
- установка вместо двух роликовых радиально-упорных конических однорядных подшипников одного роликового радиального сферического двухрядного подшипника повышенной грузоподъемности;
- замена трех деталей вал, шайба и фланец одной вал-фланец;
- прочие конструктивные изменения (замена крепежных элементов и др.).
б) а) Рис.27. Подшипниковый узел редуктора переднего моста автомобильного шасси БАЗ-690902:
а - базовый; б - модернизированный Реализация разработанного алгоритма позволят не только модернизировать существующие конструкции с целью повышения износостойкости подшипниковых узлов, но и разрабатывать новые, перспективные технические решения. Примером такого решения, является разработка подшипникового узла (рис.28), отличающегося тем, что в конструкции установлен постоянный магнит, магнитопроводящее контактное уплотнение и в качестве смазочного материала используется магнитная жидкость. При этом обеспечиваются: 1 - замкнутый магнитный контур; - концентрация магнитной жидкости в местах конРис.28. Подшипниковый узел:
такта (лкромка губки манжеты - поверхность вала, 1 - внутреннее кольцо; 2 - конилролик - внешнее и внутреннее кольцо подшипческий ролик подшипника; 3 - ника); 3 - удерживание магнитного смазочного мамагнитный уплотнительноЦ териала в зоне трения за счет действия магнитного смазочный материал; 4 - стакан;
5 - линия магнитного контура; поля; 4 - жесткость подшипникового узла.
Ц корпус; 7 - прокладка; 8 - наРеализация алгоритма позволила разработать ружное кольцо; 9 - постоянный решения связанные с повышением износостойкости магнит; 10 - манжета; 11 - брасподшипниковых узлов:
етная пружина; 12 - вал - электростартеров за счет применения стальных втулок подверженных ЭМО с напылением TiN;
- подшипниковых узлов полуприцепов Бергер, за счет применения комбинированных уплотнений;
- подшипников ступиц колес легковых автомобилей семейства ВАЗ, за счет замены пластичного смазочного материала более качественным (Литол-24 на CASTROL LMX) и др.
В шестой главе представлены расчеты экономической эффективности от разработанных решений и даны рекомендации для их практического применения.
Модернизация подшипникового узла редуктора переднего моста автомобильного шасси БАЗ-690902, позволила снизить: себестоимость его изготовления на 14 % за счет экономии затрат: на материалы, покупные и изготавливаемые детали, технологические операции и др. При этом за счет повышения износостойкости подшипниковых узлов увеличился ресурс изделия на 10%.
Расчетный экономический эффект от применения трибо-технологического метода (ЭМО с напылением TiN) получен за счет повышения износостойкости подшипников автомобильных электростартеров, а следовательно и их долговечности.
Применение комбинированного уплотнения, для подшипникового узла полуприцепа Бергер позволило повысить износостойкость подшипника, а следовательно и его долговечность (ресурс увеличился в 1,5 раза). Применение данной конструкции приводит к повышению цены изделия в целом, однако при этом увеличивается ресурс и повышается качество изделия, что формирует спрос и конкурентоспособность, а следовательно дает экономический эффект.
На основании проведенных научных исследований свойств смазочных материалов, стендовых и эксплуатационных испытаний подшипников качения, разработано техническое предложение по практическому использованию пластичного смазочного материала CASTROL LMX в подшипниках ступиц колес легковых автомобилей.
В результате замены пластичного смазочного материала более качественным, (Литол24 на CASTROL LMX) повышается износостойкость подшипников, а следовательно и их долговечность. Расчетный экономический эффект от повышения долговечности получен за счет уменьшения числа замен смазочного материала и подшипников за заданную наработку эксплуатации автомобилей.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 1. Изложены научно обоснованные технические решения для повышения износостойкости подшипниковых узлов трения машин на основе выбора и применения трибологических методов, связанных с совершенствованием процессов смазки и герметизации, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны.
2. Разработана теоретическая модель изнашивания подшипников скольжения в зависимости от частоты и продолжительности эксплуатационных циклов старт, установившееся движение и останов.
3. Разработана и экспериментально подтверждена модель процесса изнашивания на уровне субшероховатости поверхностей пар трения в присутствии смазочного материала.
4. Установлено, что физико-механические и трибологические свойства поверхности трения определяются субшероховатостью, которая зависит от структуры материала поверхностного слоя.
5. Установлено, что магнитная жидкость, как уплотнительно-смазочный материал обладает свойством концентрироваться (удерживаться) в сопряжениях деталей подшипниковых узлов трения за счет действия магнитных полей, что вносит новый физический смысл на уровне физического явления, заключающегося в способности смазочного материала адаптироваться к условиям трения, повышая герметизацию сопряжения.
6. На основе интегральных аналогов, исходной совокупности уравнений, граничных условий и условий однозначности, предложен критерий, определяющий возможность применения магнитных жидкостей в качестве смазочных материалов в подшипниковых узлах трения.
7. Разработан алгоритм системного подхода к применению комбинации методов, обеспечивающих снижение влияния основного вида изнашивания в подшипниковых узлах трения машин и механизмов различного назначения.
8. Разработаны новые перспективные конструкции подшипниковых узлов трения, которые обладают повышенной износостойкостью.
9. Рассчитан экономический эффект от внедрения результатов исследований по повышению износостойкости подшипниковых узлов трения, который составил более 20 млн. руб.
ОСНОВНОЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПЕЧАТНЫХ РАБОТАХ Статьи в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК для опубликования результатов диссертационных исследований:
1. Шец, С.П. Возможность применения магнитной жидкости в качестве уплотнительно-смазочного материала в подшипниках качения/ С.П. Шец // Трение и смазка в машинах и механизмах. - М.: Машиностроение, 2006. №5. С. 73-76.
2. Шец С.П. Изнашивание нестационарно нагруженных радиальных подшипников скольжения / С.П. Шец // Вестник Брянского государственного технического университета. - Брянск.: Брянск ГТУ. №1.(13), 2007. С. 13-19.
3. Шец, С.П. Повышение долговечности подшипниковых узлов автомобильных двигателей совершенствованием конструкции системы смазки/ С.П. Шец, И.А.
Осипов // Известия Тул ГУ. Сер. Автомобильный транспорт. - Тула: Изд-во Тул ГУ, 2006. С. 182 - 188.
4. Шец, С.П. Модельные испытания пар трения с проскальзыванием при граничной смазке/ С.П. Шец// Вестник Брянского государственного технического университета. - Брянск.: БГТУ. №3.(23), 2009. С.87-92.
5. Шец, С.П. Термофлуктуационная модель изнашивания поверхностей трения твердых тел при граничной смазке/ А.Г. Суслов, С.П. Шец, М.И. Прудников// Трение и смазка в машинах и механизмах. - М.: Машиностроение, 2008. № 10. С. 40-47.
6. Шец, С.П. Выбор методов обеспечения износостойкости подшипниковых узлов трения // Вестник Брянского государственного технического университета. - Брянск.: Брянск ГТУ. №2.(26), 2010. С. 36-41.
7. Шец, С.П. Модернизация системы смазки автомобильных двигателей с целью обеспечения долговечности и безотказности подшипников/ С.П. Шец // Ремонт, восстановление и модернизация. - М.: Наука и технологии, 2008. №2. С. 2 - 7.
8. Шец, С.П. Повышение герметизирующей способности манжет комбинированием с магнитожидкостным уплотнением/ С.П. Шец // Вестник Брянского государственного технического университета. - Брянск.: Брянск ГТУ. №2.(14), 2007. С. 27-31.
9. Шец, С.П. Стендовые испытания подшипников автомобильных электростартеров с нанесением антифрикционных износостойких покрытий/ С.П. Шец, А.О. Горленко, В.П. Матлахов// Ремонт, восстановление и модернизация. - М.: Наука и технологии, 2008. №8. С. 34-37.
10. Шец, С.П. Критерий работоспособности магнитожидкостного смазочного материала в трибосопряжениях подшипниковых узлов/ С.П. Шец// Вестник Брянского государственного технического университета. - Брянск.: Брянск ГТУ. №1.(29), 2011. С. 44-46.
11. Шец, С.П. Моделирование процесса изнашивания в подшипниках скольжения/ С.П. Шец // Ремонт, восстановление и модернизация. - М.: Наука и технологии, 2008. №3. С. 32 - 37.
12. Шец, С.П. Экспериментальные исследования процесса герметизации подшипниковых узлов с использованием манжет и их комбинаций с магнитожидкостными уплотнениями/ С.П. Шец // Вестник Брянского государственного технического университета. - Брянск.: Брянск ГТУ. №2.(2), 2004. С. 78-81.
13. Шец, С.П. Триботехнические испытания подшипников автомобильных электростартеров/ С.П. Шец, А.О. Горленко, В.П. Матлахов // Вестник Брянского государственного технического университета. - Брянск.: Брянск ГТУ. №3.(19), 2008.
С. 46-50.
14. Шец, С.П. Интенсивность изнашивания манжет в трибосопряжении типа вал - уплотнение / С.П. Шец // Вестник Брянского государственного технического университета. - Брянск.: Брянск ГТУ. №2.(22), 2009. С. 9-12.
15. Шец, С.П. Метод испытания подшипников качения на трение и изнашивание/ С.П. Шец, А.О. Горленко, М.Л. Клюшников // Вестник Брянского государственного технического университета. - Брянск.: Брянск ГТУ. №1.(25), 2010. С. 14-19.
16. Шец, С.П. Предварительная оценка себестоимости внедрения конструкторско-технологических изменений в агрегатах, узлах и деталях трансмиссии колесных машин/ С.П. Шец, И.А. Осипов, В.М. Сканцев // Известия Тул ГУ. Сер. Автомобильный транспорт. - Тула: Изд-во Тул ГУ, 2006. С. 175 - 180.
17. Шец, С.П. Трибологические испытания смазочных материалов в подшипниках качения/ С.П. Шец // Вестник Брянского государственного технического университета. - Брянск.: Брянск ГТУ. №1.(29), 2011. С. 32-34.
Другие основные публикации:
18. Шец, С.П. Сцепляющие свойства жидкости-носителя - фактор повышения долговечности подшипников качения/ С.П. Шец, А.М. Баусов// Надёжность и ремонт машин: Сб. научн. трудов МГАУ. - М.: 1994. С. 30 - 33.
19. Шец, С.П. Повышение эффективности образования гидродинамической смазки в подшипниках скольжения применением магнитной жидкости/ С.П. Шец, В.В. Надуваев// Гидродинамическая теория смазки - 120 лет: Труды Международного научного симпозиума. В 2-х томах. Т.1. - Машиностроение-1, Орел: Орел ГТУ, 2006. С. 176-181.
20. Шец, С.П. Исследование механизма изнашивания подвижных соединений вал-уплотнение в автотракторной технике/ С.П. Шец // Надёжность и эффективность работы автомобильного транспорта: Сб. научн. трудов. БГТУ. - Брянск., 2003 С. 49Ц53.
21. Шец, С.П. Применение магнитожидкостных уплотнений в подшипниковых узлах сельскохозяйственной техники/ С.П. Шец, Н.Ф. Тельнов, А.М. Баусов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - М.: Колос. №11., 1999. С. 30.
22. Шец, С.П. Исследование герметизирующей способности манжет и их комбинаций с магнитожидкостными уплотнениями/ С.П. Шец // Надёжность и эффективность работы автомобильного транспорта: Сб. научн. трудов. БГТУ. - Брянск., 2003 - С. 54Ц61.
23. Шец, С.П. Технико-экономическое обоснование решений по совершенствованию конструкции колесных машин / С.П. Шец, Осипов И.А., Сканцев В.М// Проектирование колесных машин. Материалы международной научно-технической конференции посвященной 70-летию кафедры Колесные машины МГТУ им. Н.Э. Баумана 22 - 23 ноября 2006 г. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. С. 310-317.
24. Шец, С.П. Теоретическое обоснование изменения критического перепада давлений магнитожидкостного уплотнения в зависимости от температуры магнитной жидкости/ С.П. Шец // Совершенствование средств механизации и технологических процессов в сельском хозяйстве: Сб. научн. трудов ИГСХА - ПГАУ. - Санкт Петербург, 1996. С. 19 - 24.
25. Шец, С.П. К вопросу повышения долговечности подшипников скольжения автомобильных двигателей/ С.П. Шец// Актуальные проблемы трибологии.: Сб. тр.
междунар. науч.-техн. конф. г. Самара, июнь. 2007 г. М.: Машиностроение, 2007., Т2. - С. 488-501.
26. Шец, С.П. Механизм изнашивания уплотнительных устройств подвижных соединений и их дефекты в узлах трения автотракторной техники/ С.П. Шец// Тезисы докладов 56-й научной конференции профессорско-преподавательского состава / под. ред. О.А.Горленко и И.В.Говорова. - Брянск: БГТУ, 2002.- С. 179-181.
27. Шец, С.П. Термофлуктуационная теория изнашивания трибосопряжений и ее экспериментальная проверка/ С.П. Шец// Материалы 58-й научной конференции профессорско-преподавательского состава/ под ред. С.П. Сазонова, И.В. Говорова. - Брянск: БГТУ, 2008. С. 9 - 10.
28. Шец, С.П. Контроль качества смазочных материалов, применяемых в узлах трения машин и механизмов/ С.П. Шец// Менеджмент качества продукции и услуг:
материалы международ. науч. Цтехн. конф. (5 - 6 апр. 2007 г., г.Брянск) / под ред.
О.А. Горленко, Ю.П. Симоненкова. - Брянск: БГТУ, 2007. С. 123 - 125.
29. Шец, С.П. Влияние наложенного магнитного поля на работоспособность магнитной жидкости, применяемой в качестве смазочного материала в узлах трения/ С.П. Шец// Контактная жёсткость. Износостойкость. Технологическое обеспечение.:
Сб. тр. междунар. науч.-техн. конф. в г. Брянске, 22 Ц24 окт. 2003 г./ Под общ. ред.
А.Г.Суслова.- Брянск: БГТУ, 2003.- С. 71-72.
30. Шец, С.П. Методы обеспечения износостойкости подшипниковых узлов автотракторной техники/ С.П. Шец, И.А. Осипов// Материалы 2-й Международной научно-технической конференции Актуальные проблемы автомобильного транспорта. 25 сентября 2009 г. - Тула, 2009.- С. 112.
31. Шец, С.П. Модификация автомобильных конструкционных материалов нанокластерными добавками/ С.П. Шец// Материалы 58-й научной конференции профессорско-преподавательского состава/ под ред. С.П. Сазонова, И.В. Говорова. - Брянск: БГТУ, 2008. С. 139 - 141.
32. Шец, С.П. Испытание трибосопряжений в модельных узлах трения/ С.П.
Шец, А.О. Горленко// Менеджмент качества продукции и услуг: материалы международ. науч. Цтехн. конф. (5 - 6 апр. 2007 г., г.Брянск) / под ред. О.А. Горленко, Ю.П. Симоненкова. - Брянск: БГТУ, 2007. С. 125 - 127.
33. Шец, С.П. Моделирование процесса изнашивания в приработанных парах трения при граничной смазке/ С.П. Шец// Наука и производство - 2009; материалы Междунар. науч.- практ. конф. (19-20 марта 2009 г., г. Брянск): в 2 ч. / под ред. С.П.
Сазонова, П.В. Новикова. - Брянск: БГТУ, 2009. - Ч.2. С. 93-95.
Шец Сергей Петрович ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ ТРЕНИЯ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук _______________________________________________ Подписано в печать __.__.2011 г.
Формат 60х84 /16. Бумага офсетная.
Офсетная печать. Гарнитура книжно-журнальная.
Уч.-изд. л. 2. Усл. печ. л. 2.
Тираж 120 экз. Заказ. Бесплатно Лаборатория оперативной полиграфии БГТУ, ул. Институтская Брянский государственной технический университет Брянск, бульвар 50-летия Октября, 7, тел. 58-82-
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям