Оптимизация толщины пленки и смазочного слоя узлов трения

блемы энергетики АПК / В.А. Безик, Л.М. Маркарянц, И.Э. Алексанян // Материалы Международной научно-практической конференции / под ред. А.В. Павлова. - Саратов: Изд-во ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2010 - С. 44-47.

9. Алексанян, И.Э. Анализ состава и состояния электрооборудования сельскохозяйственных потребителей Рославльского района Смоленской области / И.Э. Алексанян, В.А. Безик // Проблемы энергетики, природопользования, экологии: сборник материалов международной научно-технической конференции / под общей редакцией Л.М. Маркарянц. -Брянск, 2009. - С. 7-11.

10. Безик, В.А. Экспериментальные исследования комбинированного устройства защиты / В.А. Безик, Л.М. Маркарянц, И.Э. Алексанян // Проблемы энергообеспечения, информатизации и автоматизации, безопасности и природопользования в АПК: сборник Международной научно-технической конференции / под общей редакцией Л.М. Маркарянц. - Брянск, 2013. - С. 3-8.

11. Маркарянц, Л.М. Повышение надежности электрооборудования путем использования устройства контроля сопротивления изоляции и сушки обмоток электродвигателя / Л.М. Маркарянц, В.А. Безик, П.А Самородский // Бюллетень научных работ Брянского филиала МИИТ. - 2012. - № 2. - С. 30-33.

УДК 621.891

ОПТИМИЗАЦИЯ ТОЛЩИНЫ ПЛЕНКИ И СМАЗОЧНОГО СЛОЯ УЗЛОВ ТРЕНИЯ

Optimization offilm thickness and lubricant layer friction

Погонышев В.А., д. т. н., профессор, Логунов В.В., ассистент Pogonyshev V.A., Logunov V. V.

ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» Bryansk state agricultural University

Аннотация. В данной работе рассмотрено взаимодействие пленки (медь) нанесенной на поверхности трения и жидкостной пленки. Исследованы смазочные свойства масла на поверхности шеек коленчатого вала. Получена в ходе эксперимента формула, выражающая зависимость величины износа от соотношения толщины медной пленки и смазки.

Summary. In hired cooperation of tape (copper) isconsidered inflicted on the surfaces of friction and liquidtape. Lubricating properties of oil are investigational on thesurface of necks of crankshaft. A formula is got during anexperiment, expressing dependence of size of wear oncorrela-tion of thickness of copper tape and greasing.

Ключевые слова: износ, трение, смазка, плёнка.

Keywords: wear, friction, greasing, tape.

Введение.

Как известно, медьсодержащая пленка полученная методом ФАБО (финишная антифрикционная безабразивная обработка) и смазка способствуют улучшению условий приработки и снижению коэффициента трения и износа поверхностей скольжения деталей ма-

шин[1,2]. В процессе работы двигателя масло изменяет свои свойства в зависимости от условий и состояния двигателя. По состоянию масла можно судить об износе двигателя и ресурсе масла. Для этого были проведены опыты, которые состояли в следующем. Ресурс масла устанавливается по цвету растекания масла на пористой бумаге. Чем темнее и больше центральная часть масляного круга на бумаге, тем меньше его остаточный ресурс. Целью данной работы явилась исследование влияния толщин пленки и смазочного слоя на демпфирующие свойства узла трения.

Методика проведения эксперимента.

Износ двигателя определяли по температуре вспышки масла. Сравнивали масло до и после эксплуатации (отработку). Подвергали образцы масла нагреванию до воспламенения его. При этом фиксировалась температура во время возгорания масла термометрами с рабочей шкалой до 350оС. Было замечено, что температура воспламенения отработанного масла всегда ниже температуры исходного. Это объясняется тем, что в отработанные масла проникают пары бензина. Так, например, температура возгорания исходного масла Shell (10W-40) равна 250оС, а отработанного - 220оС, Shell (SAE 20W-50) исходного - 270оС, отработанного - 230оС. Надо отметить, что импортные масла (Shell, SAE) по данным наших экспериментов имеют температуру возгорания больше - 250 -270оС, чем отечественные (М8Г1, М8В, М63/12Г1) - 220- 260оС.

Наиболее интенсивному изнашиванию подвержены шатунные шейки коленчатого вала, т.к. работают в наиболее тяжёлых условиях.

Теоретические исследования.

В ходе эксперимента были исследованы образцы (сталь 45) с медной пленкой и без пленки[3]. Особая роль отводилась усталостному износу, который обусловлен дискретным характером фрикционного контакта. Это означает, что в процессе внешнего трения происходит многократное деформирование поверхностей шеек коленчатого вала в отдельных пятнах фактического контакта, которое приводит к разрушению и последующему отделению материала. Степень и частота деформирования зависят как от температуры, скорости скольжения и давления, так и от геометрии и состояния поверхностного слоя.

Рисунок 1. Износ антифрикционных сплавов: I - с медной пленкой

Интенсивность изнашивания рассчитывается по формуле:

I = С

где L = Н^-отношение толщины медной пленки к толщине слоя масла; ^коэффициент трения скольжения; Е - модуль Юнга; Д -максимальное отклонение формы; ра -номинальное давление;

у = 1/

где ю- частота вращения детали.

Из экспериментальной формулы видно, что если отношение меньше единицы, то износ стремится к минимальному значению. Предельное значение равно 1. Данная формула позволяет прогнозировать величину износа и ведет к выбору оптимальной толщины медной пленки, но эта формула справедлива не только для медной пленки, но и для пленок из других пластичных металлов.

Натурные испытания.

Предварительные натурные испытания многослойных плёнок пластичных металлов, полученных методом ФАБО, восстановленных поверхностей трения, производились в лаборатории трения и фреттингизноса Брянского государственного аграрного университета. На поверхность шеек коленчатого вала была нанесена методом фрикционного натирания двухслойная медно-оловянная плёнка [6].

Испытания полученных покрытий производили на машинах трения 2070 СМТ-1 (рис. 2), описанные в работе [5].

Рисунок 2. Испытания на машинах трения 2070 СМТ-1

Покрытия наносились методом электродуговой металлизации распылением сжатым воздухом, азотом, аргоном; наплавкой и плазменным напылением, а так же электролитические и фрикционные[4,8].

Важна оценка контактных деформаций при повторном нагружении контактирующих шероховатых поверхностей в связи с задачей оптимального режима нанесения пленки. В случае контактирования при первом нагружении осуществлялось пластическое смятие вершин микровыступов. Ниже приводятся результаты теоретической оценки и экспериментального определения сближения для контакта сферических инденторов, моделирующих микровыступы, с упругопластическим материалом при повторном нагружении.

При внедрении сферического индентора в упругопластический материал в нём образуется пластический отпечаток. Подбором физико-механических характеристик контактирующих пар, микрогеометрии их поверхностей можно прогнозировать интенсивность изнашивания валов. Методу, использованному в работе [5], контакт при повторном нагружении рассматривается как упругий контакт сферы радиусом кривизны Rl. То, что радиус кривизны восстановленного отпечатка существенно больше радиуса кривизны индентора отмечалось в ряде работ, в частности [3, 5]. При этом упругое восстановление радиуса проекции отпечатка гп незначительно.

Применение.

Приведённые в работе данные о кинетике коэффициента трения могут быть использованы для прогнозирования работы узлов, функционирующих некоторое время без смазки в режиме циклических перемещений. Сделан вывод о том, что для повышения долговечности трибосопряжений целесообразно наносить на поверхности трения металлические покрытия из пластичных металлов, полученных методом ФАБО[8]. Из полученных результатов следует, что для повышения жёсткости контакта при повторном нагружении без сдвига контактирующих поверхностей целесообразно применять материалы с низкой твёрдостью поверхностного слоя и высоким модулем упругости[9].

Выводы.

1. Формула (1) позволяет прогнозировать величину износа и ведет к выбору оптимальной толщины медной пленки, но эта формула справедлива не только для медной пленки, но и для пленок из других пластичных металлов.

2. Упругая и пластическая деформации существуют одновременно, причём рост нагрузки приводит к изменению относительного вклада пластических деформаций, что выражается в упрочнении рабочей поверхности узла трения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Батищев, А. Выгода от пластичных покрытий/ А. Батищев, В. Осипенко, Л. Репина // Сельский механизатор. - 2007.- №1. - С. 37.

2. Алябьев, А.Я. Влияние лазерной обработки сталей с различным содержанием углерода на износостойкость в условиях фреттинга / А.Я. Алябьев, В.В. Ковалевский, В.В. Мельников // Трение и износ. - 1984.-Т. 4, №3. - С. 508-513.

3. Погонышев, В.А. Повышение износостойки шеек коленчатого вала путём нанесения плёнок пластичных металлов / В.А. Погонышев, В.В. Логунов // Упрочняющие технологии и покрытия - 2013 - № 6. - С. 47-48.

4. Погонышев, В.А. Повышение долговечности покрытий, полученных методами напыления и наплавки / В.А. Погонышев, В.В. Логунов // Технологии упрочнения, нанесения покрытий и ремонта: теория и практика: материалы 15-й Междунар. науч.-практ. конф. в 2 ч. ч. 1 - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, - 2013. - С. 175-178.

5. Погонышев, В.А. Математическая модель демпфирования с помощью плёнок пластичных металлов / В.А. Погонышев, В.В. Логунов // Труды ГОСНИТИ, т. 110, ч. 1 - М., -

2013.- С. 92-95.

6. Способ гашения колебаний: патент RU № 2126916 / В.А. Погонышев, В.С. Харчен-ков, В.А. Матанцева, Н.А. Романеев, А.Г. Хохлов.; заявка № 96110840; заявл.31.05.96. БГСХА, БГТУ; Опубл. в Б.И. 1999, № 6

7. Погонышев, В.А. Исследование присадок к смазочным материалам / В.А. Погоны-шев, Н.А. Романеев, В.В. Логунов // Вестник ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия». - 2014. - №4. - С 37-38.

8. Погонышев, В.А. Влияние толщин пленки и смазочного слоя на демпфирующие свойства узла трения / В.А. Погонышев, В.В. Логунов // Проблемы обеспечения и повышения качества и конкурентоспособности изделия машиностроения и авиадвигателестроения. (ТМ-2015): материалы 7-й Междунар. науч.-техн. конф. - Брянск: Изд. Брянского ГТУ, 2015. - С.140-143

9. Погонышев, В.А. Улучшение антифрикционных характеристик коленчатого вала / В.А. Погонышев, В.В Логунов // Технологии упрочнения, нанесения покрытий и ремонта: теория и практика. материалы 14-й Междунар. науч.-практ. конф. в 2 ч. ч. 1. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012 - С. 309-312.

УДК 631.316

О ПОСТРОЕНИИ ПРОЕКЦИЙ СТРЕЛЬЧАТОЙ ЛАПЫ С ПЕРЕМЕННЫМ УГЛОМ КРОШЕНИЯ И ТРАНСФОРМИРОВАННЫМ ЛЕЗВИЕМ

About creation ofprojections of the lancet paw with the variable corner of dyeing

and the transformed edge

Старовойтов С.И., кандидат технических наук, доцент Starovoytov S.I.

ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» Bryansk State Agrarian University

Модернизация стрельчатой лапы осуществляется в направлении повышения эксплуатационной надежности, расширения функциональных возможностей, снижения энергоемкости. Снижению энергоемкости стрельчатой лапы способствует использование накладного элемента и крыла с переменным углом крошения. Дальнейшее же снижение возможно в случае вовлечения в процесс деформации в полном объеме режущей кромки за счет создания напряжений смятия и растяжения пласта. Если лезвие режущей кромки левого и правого крыла лапы отклонено от дна борозды в сторону дневной поверхности поля на угол, достаточный для преодоления упругих деформаций при минимальных значениях силы трения, то в процессе работы режущая кромка и лезвие правого, левого крыла работают на смятие и растяжение, а непосредственно крылья лапы на изгиб и кручение, что приведет к снижению энергоемкости при обработке. Построение поперечно -вертикальной проекции осуществляется одновременно с горизонтальной. Геометрические параметры груди стрельчатой лапы изыскиваются с учетом угла крошения передней части крыла и угла раствора. Длина лезвия учитывает ширину захвата и угол раствора лапы. Угол между лезвием режущей кромки отражает почвы как объект обработки через упругую составляющую относительной деформации сжатия, длину лезвия, глубину хода стрельчатой лапы.