Износостойкость металлополимерных трибосистем при низкочастотном вибронагружении

УДК 678.5.046.621.762

ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ ТРИБОСИСТЕМ ПРИ НИЗКОЧАСТОТНОМ ВИБРОНАГРУЖЕНИИ В.А. КОХАНОВСКИЙ, С.И. ИВАНОВ, Н.Г. СНЕЖИНА

Приведены экспериментальные результаты износостойкости металлополимерной трибосистемы с композиционным покрытием в условиях динамического нагружения.

Ключевые слова: металлополимерный подшипник скольжения, вибронагружение, износостойкость.

Введение. Антифрикционные самосмазывающиеся полимерные композиты в виде покрытий широко применяются в авиакосмической, транспортной, строительной и ещё в целом ряде промышленных отраслей техники. Области их использования характеризуются частыми значительными по величине перегрузками, как статическими, так и динамическими [1]. В работе приводятся результаты исследования триботехнических параметров этих материалов при низкочастотном (несколько герц) вибронагружении.

В процессе эксплуатации температура генерируется как на контактной поверхности при трении, так и в объёме композита в результате гистерезисного нагрева при вибронагружении. Она снижает физико-механические свойства покрытия и увеличивает его износ и деформацию ползучести, формирующих зазор трибосопряжения.

Методика исследований. Экспериментальные исследования покрытий проводились на стенде, смонтированном на базе токарно-винторезного станка. Статическая нагрузка создавалась динамометром сжатия ДОСМ-3-1, динамическая - приспособлением для поверхностного пластического деформирования. Исследования выполнялись по экспериментальным планам типа ПФЭ 2к (табл.1).

Таблица 1

Исходные данные ПФЭ 23

Факторы Уровни варьирования Интервал варьирования

Наименование Обозначе- ние Размер- ность Нижний Нулевой (средний) Верхний

Контактные напряжения с МПа 50 75 100 25

Скорость скольжения V м/с 0,08 0,19 0,3 0,11

Коэффициент динамичности Кй б/р 1,0 1,4 1,8 0,4

Полученные результаты. Реализация исследований позволила получить регрессионную модель зависимости температуры покрытия от эксплуатационных режимов в условиях динамического нагружения в виде

Т = 26,463 • о0А5^ 0Шк°’438 ,

Модель (1) адекватна, а её погрешность не превышает 6%. Коэффициенты при смешанных взаимодействиях статистически незначимы, что подтверждает малую информативность параметра РV для металлополимерных трибосистем [2]. Геометрическая интерпретация представлена на рис.1.

Экспериментальные исследования интенсивности изнашивания выполнялись в том же диапазоне эксплуатационных режимов (рис.2). Критерием полного износа покрытия являлся резкий рост коэффициента трения.

т,°с

200

150

, 100,МПа

0,08,м/с . ' " ' \ 75,МПа / ч 50,МПа

0,30,м/с/

1,10 1,33 1,57 1,80 Кй

Рис.1. Влияние режима эксплуатации на температуру композиционного полимерного покрытия

Рис.2. Влияние режима эксплуатации на интенсивность изнашивания

Зависимость интенсивности изнашивания от режимов нагружения представлена моделью

3

I = 8,648 • 105 о4’0^1 773К1 412,

где величина I умножена на 108.

Модель адекватна, и её погрешность не превышает 10%. Наиболее сильное влияние на интенсивность изнашивания оказывают контактные напряжения. Графическое представление модели в связи со значительными вариациями выхода выполнено в полулогарифмических координатах.

Армирующая компонента антифрикционного покрытия оказывает существенное влияние на его триботехнические параметры (табл.2).

Таблица 2

Влияние армирующей компоненты покрытия на процесс трения в стационарном режиме

Тип ткани Толщина покрытия, мм Температура, 0С Коэффициент трения Интенсивность изнашивания, х108 Ресурс, циклов нагружения

Атлас 0,55 155,7 0,0088 107,9 9850

0,31 145,0 0,0094 121,5 5801

Саржа 1/1 0,29 139,0 0,0123 94,7 6720

Покрытия со 100%-ным слоем фторопласта на рабочей поверхности сформированы на основе полутораслойных тканей атласного переплетения. Однослойная саржа 1/1 (полотно) имеет на поверхности 66,9% фторопласта. Износостойкость зависит от толщины атласа и саржи, количества фторопласта и демпфирующей способности полимерного композита. В целом, по результатам экспериментальных исследований лучшие антифрикционные показатели имеет покрытие на основе неправильного атласа толщиной 0,55 мм.

В зависимости от степени нагруженности интенсивность изнашивания покрытия на основе тканого каркаса атласного плетения меняется от 2,69-10"5 до 8,1-10"8, что соответствует 4-8-му классам износостойкости.

Вывод. Таким образом, экспериментально установлена высокая несущая способность фторопластсодержащих антифрикционных покрытий и возможность их применения в условиях субкритических и критических статических и динамических нагрузок.

Библиографический список

1. Кохановский В.А. Износостойкость металлополимерных трибосистем с композиционным покрытием / В.А. Кохановский // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2007. - №1. - С.13-19.

2. Белый В.А. Трение и износ материалов на основе полимеров / В.А. Белый, А.И. Свири-денок, Н.И. Петраковец и др. - Минск: Наука и техника, 1976. - 431 с.

Материал поступил в редакцию 28.01.11.

References

1. Kohanovskii V.A. Iznosostoikost' metallopolimernyh tribosistem s kompozicionnym pokry-tiem / V.A. Kohanovskii // Trenie i smazka v mashinah i mehanizmah. - 2007. - №1. - S.13-19. - In Russian.

2. Belyi V.A. Trenie i iznos materialov na osnove polimerov / V.A. Belyi, A.I. Sviridenok, N.I. Petrakovec i dr. - Minsk: Nauka i tehnika, 1976. - 431 s. - In Russian.

WEARABILITY OF METAL-POLYMERIC TRIBOSYSTEMS UNDER LOW-FREQUENCY VIBRATIONAL LOADING

V.A. KOKHANOVSKIY, S.I. IVANOV, N.G. SNEZHINA

The experimental results of the wearability of metal-polymeric tribosystem with the composite coverage under dynamic loading are presented.

Keywords: metal-polymeric slider bearing, vibrational loading, wearability.