Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Трение и изнашивание в машинах

Диссертационная работа:

Матлахов Виталий Павлович. Моделирование трибологических процессов цилиндрических поверхностей и установление технологических возможностей в обеспечении и повышении их износостойкости : дис. ... кандидата технических наук : 05.02.04, 05.02.08 / Матлахов Виталий Павлович; [Место защиты: Брян. гос. техн. ун-т (БИТМ)]. - Брянск, 2007. РГБ ОД,

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 5

Глава I. Анализ состояния вопроса обеспечения

износостойкости деталей с цилиндрическими поверхностями 10

  1. Применение деталей с цилиндрическими поверхностями в узлах трения машин 10

  2. Конструкторско-технологическое обеспечение износостойкости цилиндрических поверхностей трения 16

  3. Моделирование контактного взаимодействия цилиндрических соединений типа «вал-втулка» 21

  4. Современные технологические методы повышения износостойкости деталей с цилиндрическими поверхностями трения 26

  5. Способы нанесения нитридсодержащих покрытий 30

1.6. Выводы, цель и задачи исследования 38

Глава II. Методика проведения исследований 41

  1. Методика проведения теоретических исследований 41

  2. Материалы, образцы, инструмент 43

  3. Оборудование и экспериментальные установки 50

  4. Средства измерения параметров качества поверхностного слоя и физико-механических свойств........ 57

  5. АСНИ для испытания наружных цилиндрических поверхностей на трение и изнашивание 59

2.6. Планирование экспериментальных исследований 64

Глава III. Моделирование контактного взаимодействия,

трения и изнашивания цилиндрических поверхностей 67

  1. Контактное взаимодействие трущихся цилиндрических поверхностей 67

  2. Модель изнашивания цилиндрических поверхностей трения 77

Глава IV. Результаты экспериментальных исследований 85

4.1 Исследование влияния режимов электромеханической
обработки на теплообразование в поверхностном слое,
параметры шероховатости и распределение микротвердости

по глубине 85

4.2 Исследование влияния режимов электромеханической
обработки постоянным током нитрид-титановых покрытий на
качество и износостойкость поверхности обрабатываемых
деталей 95

  1. Исследование влияния режимов электромеханической обработки переменным током нитрид-титановых покрытий на качество и износостойкость поверхности обрабатываемых деталей 102

  2. Взаимосвязь износостойкости с параметрами качества

поверхностного слоя и условиями трения 108

4.5 Установление-технологических возможностей различных
методов обработки в обеспечении и повышении
износостойкости цилиндрических поверхностей трения 113

. Глава V. Реализация результатов исследований и расчет
экономической эффективности от использования результатов
исследования
120

  1. Результаты испытаний износостойкости натурных деталей.. 120

  2. Технико-экономическое обоснование изменения технологии обработки втулки стартера СТ-230 127

  3. Расчет полной себестоимости изготовления в предлагаемом варианте 128

  4. Экономическая эффективность использования технологии напыления с ЭМО при производстве стартеров 143

Основные выводы и результаты 147

Список использованных источников 149

Приложениеі 164

Приложение! 185

Введение к работе:

В диссертации рассматриваются вопросы, связанные с моделированием контактного взаимодействия, трения и изнашивания цилиндрических поверхностей трения деталей, обеспечением и повышением их износостойкости технологическими методами.

Одной из наиболее актуальных задач машиностроительного производства является задача повышения качества машиностроительной продукции. Низкое качество и невысокие эксплуатационные показатели отдельных деталей машин приводят к экономически неоправданно высоким затратам в сфере использования продукции и, как следствие, снижению ее конкурентоспособности.

В большинстве случаев основная часть деталей выходит из строя вследствие их интенсивного изнашивания в процессе трения. Практически все тяжело нагруженные узлы трения в те или иные моменты эксплуатации (при пуске и останове любых трибосистем, при недостаточной подаче масла, при нарушении механизма гидродинамической смазки, в "мертвых точках" цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания и т.д.) на отдельных участках работают в режиме граничной смазки. При этом наибольший процент износа приходится на цилиндрические поверхности деталей, поэтому прежде всего необходимо обеспечить износостойкость именно этих поверхностей трения при граничной смазке.

В настоящее время вопрос контактного взаимодействия, трения и изнашивания двух цилиндрических поверхностей, в частности выпуклой и вогнутой, с учетом их шероховатости, волнистости, физико-механических свойств поверхностного слоя изучен мало. В этой связи перспективным является применение для решения триботехнических задач методов моделирования контактного взаимодействия трущихся цилиндрических поверхностей с учетом параметров качества поверхностного слоя сопряженных тел.

Среди методов физического осаждения покрытий своей
универсальностью, высокой производительностью, малой энергоемкостью,
экономичностью, отсутствием инструментального контакта с
обрабатываемым материалом, высокой управляемостью различными
параметрами процесса с целью получения требуемых характеристик
покрытия, быстротой перестройки, экологической чистотой технологии
выделяется метод конденсации покрытия из плазменной фазы с ионной
бомбардировкой (метод КИБ). Метод КИБ, обладающий уникальными
характеристиками (высокой твердостью, теплостойкостью,

сопротивляемостью микро- и макроразрушению, пассивностью по отношению к контртелу и т.д.), нашел широкое применение в связи с задачами микроэлектроники и для упрочнения металлообрабатывающих инструментов. Однако ряд недостатков этого метода (пористость, наличие капельной фазы, резкий перепад свойств покрытия и подложки) не позволяет использовать его для широкого применения в деталях с наружными цилиндрическими поверхностями трения.

В связи с этим повышение износостойкости цилиндрических поверхностей трения за счет устранения недостатков нанесения покрытий технологическими методами является весьма актуальной задачей.

Целью работы является повышение износостойкости деталей с цилиндрическими поверхностями на основе моделирования их контактного взаимодействия, трения и изнашивания и установления возможностей технологических методов обработки.

Для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Проанализировать существующие способы обеспечения и повышения износостойкости цилиндрических поверхностей трения деталей машин.

  2. Разработать модель контактного взаимодействия, трения и изнашивания цилиндрических поверхностей, с учетом их

7 шероховатости, волнистости и физико-механических свойств

поверхностного слоя.

  1. Провести экспериментальные исследования износостойкости цилиндрических поверхностей трения с целью установления возможностей технологических методов их обработки в обеспечении и повышении износостойкости.

  2. Разработать технологию повышения износостойкости цилиндрических поверхностей трения с нитрид-титановыми покрытиями, за счет применения электромеханической обработки, позволяющей устранить недостатки метода КИБ и обеспечить оптимальные параметры качества и износостойкости.

  3. Провести натурные испытания износостойкости цилиндрических поверхностей трения.

  4. Выявить возможность экономической эффективности применения ЭМО нитрид-титановых покрытий.

Методика исследований. Теоретические исследования базируются на основных положениях молекулярно-механической теории трения, теории контактного взаимодействия деталей, технологии машиностроения, современной статистической теории и методологии, а также на широком применении математических методов исследований и математического аппарата дифференциального и интегрального исчислений. Экспериментальные исследования базируются на современных методах математической статистики, математических методах обработки экспериментальных данных, теории планирования экспериментов, широком применении ЭВМ и автоматизированных систем научных исследований.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту: 1. Модель контактного взаимодействия, трения и изнашивания

цилиндрических поверхностей с учетом параметров волнистости,

шероховатости и физико-механических свойств.

2. Подход к определению методом статистических испытаний модели на

ЭВМ характеристик контактного взаимодействия трущихся цилиндрических поверхностей: геометрической, номинальной, контурной, фактической площадей контакта и давлений; сближения контактирующих поверхностей; интенсивности изнашивания сопрягаемых цилиндрических поверхностей.

  1. Технологию обработки наружных цилиндрических поверхностей трения на основе сочетания методов нанесения нитрид-титановых покрытий и последующей электромеханической обработки.

  2. Математико-статистические модели взаимосвязей параметров Ra, Сх и интенсивности изнашивания нитрид-титановых покрытий с режимами их электромеханической обработки при переменном и постоянном токах.

  3. Полученные на основе математико-статистического моделирования регрессионные зависимости износостойкости с параметрами качества поверхностного слоя и условиями трения для различных технологических методов обработки.

  4. Программный модуль и база данных по коэффициентам моделей изнашивания цилиндрических поверхностей трения. Достоверность и обоснованность научных результатов

подтверждается результатами экспериментальных лабораторных и натурных

исследований.

Научная новизна работы заключается в следующем: 1. Разработаны теоретические положения, позволяющие реализовать подход к моделированию процесса контактного взаимодействия, трения и изнашивания цилиндрических поверхностей деталей триботехнических систем, учитывающий влияние шероховатости, волнистости, физико-механических свойств и позволяющий с помощью статистических испытаний модели на ЭВМ научно обоснованно подойти к нормированию параметров качества их

9 поверхностных слоев и выбору технологических методов и режимов

обработки.
2. Установлена возможность повышения износостойкости

цилиндрических поверхностей трения на основе сочетания методов нанесения нитрид-титановых покрытий и последующей их электромеханической обработки. Практическая значимость:

  1. Установлены возможности электромеханической обработки нитрид-титановых покрытий в обеспечении требуемой износостойкости цилиндрических поверхностей трения деталей машин.

  2. Разработаны методика, алгоритм и программный модуль для расчета контактного взаимодействия, трения и изнашивания цилиндрических поверхностей трения.

  3. Создана база данных по коэффициентам моделей изнашивания цилиндрических поверхностей трения для различных технологических методов обработки.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на 5-й междунар. науч.-техн. конф. «Обеспечение и повышение качества машин на этапах их жизненного цикла» (Брянск, 2005 г.); на научно-практической конференции приграничных областей России и Беларуси «Развитие приграничных регионов Беларуси и России на современном этапе: проблемы и перспективы» ( Респ. Беларусь, Могилев, 2006 г.); на Всерос. конф. «Территории развития: образование, наука и инновации» (Брянск, 2006 г.); на междунар. науч.-техн. конф. «Менеджмент качества продукции и услуг» (Брянск, 2007 г.); на 14-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2007» (Зеленоград, 2007 г.); на заседании кафедры «Триботехнология» (БГТУ, 2007г).

Публикации. По теме работы опубликовано 15 печатных работ.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net