Інформаційно-випробувальна трибологічна система з стабілізованими контактними напруженнями - Автореферат

Сучасні товарні ММ і конструкційні матеріали деталей, які працюють в їх середовищі з відповідною мікрогеометрією робочих поверхонь в сукупності визначають ефективність трибосистем машин і механізмів. Застосування новітніх технологій під час розроблення ММ з надефективними присадками до них призводить до суттєвого зменшення зношення трибосистеми за зростання контактних напружень, що потребує виконання дуже великого обсягу триботехнічних випробувань. Зокрема, велика похибка результатів випробувань і недостатня їх інформативність призводить до некоректності таких випробувань в цілому. Робота виконувалась згідно з планами наукових досліджень кафедри технології аеропортів Аерокосмічного інституту Національного авіаційного університету (АКІ НАУ) в рамках госпдоговірної теми №929 - Х99 “Розробка і створення трибологічного комплексу “ДЕДАЛ” з експериментального визначення протизносних і антифрикційних властивостей мастильних матеріалів та присадок до них, а також конструкційних матеріалів і покриттів поверхонь тертя в умовах граничного змащення”, а також бюджетних тем №550 - ГБ95 “Экспериментально - теоретическое исследование термоупруго-деформационной составляющей силы трения при реализации явления обменного автоколебательного взаимодействия поверхность - среда” (номер державної реєстрації 0195U010879), №774 - ГБ97 “Дослідження дифузійного масопереносу в поверхневих шарах та покриттях, утворених шляхом беззносного тертя” (номер державної реєстрації 0197U012932), №012 - ДБ01 “Розробка триботехнічних основ суттєвого підвищення ефективності процесів контактної металообробки, зносостійкості металорізального інструменту та якості обробки поверхонь деталей машин” (номер державної реєстрації 0101U002731). Мета дисертації - розроблення методики та створення дослідної інформаційно-випробувальної трибологічної системи, що дозволяє в лабораторних умовах виконати достовірну оцінку протизносних і антифрикційних властивостей ММ та надефективних присадок до них з урахуванням триботехнічних характеристик вторинних структур (ВС).Терновою, яка також показала, що робота РОБТ ґрунтується на організації упорядкованої хімічної обмінної, автоколивальної в часі, взаємодії поверхонь з ММ під дією механічної активації без руйнування поверхонь тертя та середовища. Тому для визначення оптимальних умов оцінки триботехнічних властивостей РОБТ був проведений аналіз основних характеристик якості робочих поверхонь вузлів тертя, методів їх визначення та процесів, що відбуваються в результаті їх взаємодії з активними елементами випробувального середовища під час тертя в умовах граничного змащення. Випробування протизносних властивостей авіагасу ТС - 1 як за реверсивного (установка тертя ПТЛК(р)), так і за однонапрямленого (ПТЛК(о), RFL Optimol Test System) тертя ковзання проведено за розробленою методикою показали механізм зношування зразків близький до класичного: перший етап тертя відповідає припрацюванню і початковому зношуванню та формуванню ВС; другий і третій етапи - нормальний режим роботи і завершення процесу утворення ВС, що відповідає сталому зношуванню; четвертий етап - подальший процес зношування поверхонь у часі, на яких утворились ВС у попередніх етапах, з високою імовірністю катастрофічного їх руйнування. Порівняно з результатами вимірювань обємної температури в базовому середовищі (авіагасу ТС - 1), значення якої лежала в межах від 34 до 80 ОС, спостерігається суттєве її зменшення у процесі випробувань розчину РОБТ за однакових зовнішніх умов тертя. У багатьох випадках, понад 95 % за реалізації тертя з ННІЗ на робочій поверхні нерухомого зразка спостерігається подвійна доріжка тертя або її зсув відносно центра початкового контактування зразків вузла тертя, що призводить до неможливості коректного вимірювання результатів зносу сучасними контактними методами вимірювань (рис.Проведений експериментальний аналіз існуючих засобів і методів лабораторних триботехнічних випробувань надефективних присадок до ММ показав, що вони не забезпечують достатньо високого ступеня відтворюваності, інформативності і коректності результатів, оскільки під час випробувань миттєві геометричні параметри фактичного трибоконтакту не стабільні. Розроблено макет машини тертя з новими конструкторськими, технологічними та вимірювальними рішеннями, який забезпечує під час тертя ковзання стабілізацію миттєвих геометричних параметрів лінійного контакту, що сприяє стабілізації контактних напружень і умов теплообміну на контакті. Уперше експериментально визначено, що вимірювальна система сили тертя та сили навантаження випробувального вузла в існуючих машинах і установках тертя з лінійним контактом під час трибовипробувань ММ і особливо надефективних присадок за умов граничного змащування спричиняють зсув початкового контакту і відповідно перерозподіл фактичних миттєвих контактних напружень, що, в свою чергу, призводить до некоректного визначення величини зносу випробувальних зразків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертації викладено теоретичні узагальнення і запропоновано нові вирішення наукових і практичних завдань, що є базовими для експериментального дослідження ефективності розчинів РОБТ до ММ за експлуатаційними властивостями з урахуванням триботехнічних характеристик ВС. Це дозволило вирішити важливе науково - практичне завдання підвищення достовірності оцінки протизносних та антифрикційних властивостей ММ і особливо надефективних присадок до них;

1. Проведений експериментальний аналіз існуючих засобів і методів лабораторних триботехнічних випробувань надефективних присадок до ММ показав, що вони не забезпечують достатньо високого ступеня відтворюваності, інформативності і коректності результатів, оскільки під час випробувань миттєві геометричні параметри фактичного трибоконтакту не стабільні.

2. Розроблено макет машини тертя з новими конструкторськими, технологічними та вимірювальними рішеннями, який забезпечує під час тертя ковзання стабілізацію миттєвих геометричних параметрів лінійного контакту, що сприяє стабілізації контактних напружень і умов теплообміну на контакті.

3. Уперше експериментально визначено, що вимірювальна система сили тертя та сили навантаження випробувального вузла в існуючих машинах і установках тертя з лінійним контактом під час трибовипробувань ММ і особливо надефективних присадок за умов граничного змащування спричиняють зсув початкового контакту і відповідно перерозподіл фактичних миттєвих контактних напружень, що, в свою чергу, призводить до некоректного визначення величини зносу випробувальних зразків.

4. Вперше теоретично обґрунтовано і експериментально доведено фактичну рухомість лінійного контакту трибосистеми і випадковість траєкторії доріжки тертя ковзання на твірній циліндричного контрзразка в процесі випробувань надефективних присадок, таких як розчину РОБТ. Установлено, що ступінь нестабільності ширини лінійного контакту визначає його теплонапруженість, а відтак і інтенсивність зношування трибосистеми в цілому.

5. Створено й апробовано інформаційно-випробувальну трибологічну систему з принципово новою схемою навантаження і контактної взаємодії, що дозволяє з високою точністю і відтворюваністю результатів випробувань визначати протизносні й антифрикційні властивості новітніх ММ і особливо надефективних присадок до них. Запропоновано способи та галузі практичного промислового і наукового використання розробленої системи, а також розроблено рекомендації щодо підвищення зносостійкості машин і механізмів шляхом створення рухомих контактів у реальних вузлах тертя машин та механізмів.

6. Проведено порівняльні випробування спільно з МНВП “Присадки” і показано кореляцію результатів лабораторних випробувань товарних масел з результатами стендових моторних 600 - годинних випробувань.

Стельмах О.У., Сидоренко О.Ю., Костюнік Р.Є. Об?ємна конфігурація мікрогеометрії поверхонь тертя - один з основних факторів ефективності трибосистем // Вісн. НАУ. - 2002. - №1. - С. 174 - 177.

Стельмах О.У., Сидоренко О.Ю., Костюник Р.Є. Методика идентификации ГСМ по противоизносным и антифрикционным свойствам с учетом реальных условий их работы // Технологические системы. - 2002. - №3. - С.96 - 101.

Стельмах О.У., Сидоренко О.Ю., Костюник Р.Є. Триботехнічна система “ДЕДАЛ” випробувань паливно - мастильних матеріалів за протиспрацьовувальними та антифрикційними властивостями // Вісн. НАУ. - 2002. - №4. - С. 52 - 55.

Костюнік Р.Є. Вплив сталості лінійного контакту трибосистеми ковзання на її характеристики // Вісн. НАУ. - 2004. - №3. - С. 23 - 25.

Костюнік Р.Є. Підвищення зносостійкості трибосистем ковзання при збільшенні контактних тисків шляхом створення рухомого контакту. - Луцьк: Вид - во ЛДТУ, 2004. - Вип. 15. - С. 146 -153.