Підвищення довговічності трибоз’єднань, що експлуатуються в умовах динаміки навантаження, циклічно мінливих температур і газових середовищ. Основні закономірності тертя і зношування жароміцних матеріалів при контактній взаємодії в екстремальних умовах.
Аннотация к работе
АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук Процеси контактної взаємодії в трибозєднаннях і зносостійкість жароміцних сплавів в екстремальних умовахРобота виконана в Запорізькому державному технічному університеті, Міністерство освіти України. Науковий консультант: доктор технічних наук, професор Внуков Юрій Миколайович, Запорізький державний технічний університет, проректор. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Дідик Ростислав Петрович, Дніпропетровська національна гірнича академія, завідувач кафедри технології гірничого машинобудування, м. доктор технічних наук, професор Кузьменко Анатолій Григорович, Технологічний університет Поділля, завідувач кафедри зносостійкості і надійності машин, м. доктор технічних наук, професор Любченко Анатолій Петрович, ДП "з-д ім.Для сучасних енергетичних установок і зокрема авіаційних двигунів ресурс визначається довговічністю найбільше відповідальних деталей гарячої частини таких як диски, робочі і соплові лопатки турбіни, термін служби яких багато в чому залежить від зносу контактних поверхонь. Процеси тертя і зношування, а також руйнування поверхневих прошарків деталей гарячої частини газотурбінних установок, визначаються динамічним характером навантажень у контакті, амплітудами взаємного переміщення, що створюють специфічні умови контактної взаємодії (удар із наступним просковзуванням). Дослідивши вплив кожного з параметрів навантаження окремо або в сукупності на трибохарактеристики вузла (деталі), можна визначити еквівалентний стан взаємодіючих поверхонь і потім моделювати ці стани в лабораторних умовах. З іншого боку дослідження механізму пошкоджуваності матеріалів, створення моделей зношування контактних поверхонь деталей, що працюють в екстремальних умовах, дозволяють цілеспрямовано створювати (або вибирати з числа існуючих) зносостійкі матеріали, розробляти конструктивно-технологічні заходи, спрямовані на підвищення довговічності деталей, що зношуються. З використанням спеціально створеного газодинамічного стенда, ряду експериментальних установок і розроблених методик, що забезпечують фізичне моделювання умов навантаження трибовузлів стаціонарних і авіаційних ГТУ і дозволяють досліджувати процеси тертя і зношування матеріалів в умовах динаміки навантаження в широкому діапазоні контактного тиску, частот, амплітуд взаємного переміщення, температур як постійних, так і циклічно мінливих, а також при зміні перерахованих параметрів, що програмуються: жароміцний сплав трибозєднання температураАналіз умов формування пошкоджень деталей гарячої частини ГТУ, що експлуатуються в екстремальних умовах, виконаний в основному на прикладі бандажних полиць робочих лопаток турбіни двигунів різноманітних конструкцій, дозволив оцінити діапазони параметрів навантаження, що знаходяться в межах: питоме навантаження в контакті - 10 - 70 МПА, амплітуда взаємних переміщень - 0,005 - 0,2мм, температура - до 1000ОС. установку для дослідження зношування при динамічному контактному навантаженні ДКН-2 (рис.3), що дозволяє досліджувати роздільний вплив параметрів навантаження (амплітуди, навантаження, частоти, температури, газового середовища) на трибологічні характеристики матеріалів, а також проводити випробування при програмованій зміні режимів навантаження; При випробуваннях передбачався контроль параметрів, які визначають протікання процесів руйнування поверхневого прошарку (сила тертя, навантаження в контакті, частота й амплітуда коливань, число циклів навантаження, температура, швидкість потоку газоповітряного середовища). На достатньо великій вибірці (більш 90 комплектів лопаток двигунів) проведені дослідження процесів зношування бандажних полиць, у результаті чого встановлено, що: лінійний знос лопаток по робочому колесу має нерівномірний характер (рис.5), коли абсолютна величина зносу коливається в межах від 0,1 до 1,5 мм; із збільшенням часу експлуатації лінійний знос змінює свій характер від монотонно зростаючого (наробіток нижче 1000 годин) до різкого збільшення внаслідок еволюції навантажувальних параметрів (амплітуда, навантаження в контакті) у бік їхнього збільшення; спостерігаються три характерних типи зношених поверхонь у зоні контакту (відповідно до характеру зєднання натяг, зазор, "нульовий" зазор), які обумовлені як технологією складання деталей, так і зносом останніх у процесі експлуатації; у залежності від наробітку має місце періодична зміна характеристик якості поверхневого прошарку (мікротвердості, деформаційної структури, g /-фази, параметра решітки основного твердого розчину).