Розробка на основі теорії стохастичних процесів методу розрахунку коефіцієнту тертя ковзання беззмащувальних поршневих ущільнень - Автореферат

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИНауковий керівник - доктор технічних наук, Doktor-Ingenieur habilitatus, професор Семенюк Микола Федорович Технологічний університет Поділля, професор кафедри машинознавства Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Кіндрачук Мирослав Васильович, Національний технічний університет України "КПІ", професор кафедри металознавства та термообробки металів доктор технічних наук, доцент Войтов Віктор Анатолійович, Харківський державний автомобільно-дорожній технічний університет, професор кафедри технології машинобудування і ремонту машин Захист відбудеться 27 квітня 2001 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д70.052.02 при Технологічному університеті Поділля за адресою: 29016 Хмельницький, вул.Під дією тиску газу між кільцем та стінкою циліндра виникають сили тертя, котрі в значній мірі визначають інтенсивність зношування деталей циліндро-поршневої групи та втрати енергії на протидію тертю, а значить і коефіцієнт корисної дії машин. Для розрахунку втрат потужності на тертя в ущільненнях необхідно знати величину коефіцієнту тертя. Але, отримані таким чином значення коефіцієнту тертя, по-перше, вірні лише для тих умов роботи ущільнення, які ідентичні лабораторним, в яких і визначалась величина коефіцієнту тертя; по-друге, отримані таким чином значення не дозволяють аналізувати залежність коефіцієнту тертя від різноманітних факторів. Аналіз існуючих методів розрахунку коефіцієнту тертя свідчить про те, що з інженерної точки зору найбільш привабливим є розрахунковий метод І.В. Крагельського. Зважаючи на сказане вище, розробка на основі теорії стохастичних процесів методу розрахунку коефіцієнту тертя ковзання беззмащувальних поршневих ущільнень є важливою і актуальною задачею.Вступ розкриває сутність і стан наукової проблеми та її значущість, підстави і вихідні дані для розробки теми, обгрунтування необхідності проведення дослідження, дається загальна характеристика дисертації. В силу кінематики відносного руху елементів поршневого ущільнення шорсткі поверхні елементів ущільнення можна розглядати як поверхні з сильною анізотропією. Поверхні з сильною анізотропією можуть бути описані на підставі характеристик профілю в поперечному напрямку. Для того, щоб розрахувати характеристики контакту шорстких поверхонь, необхідно замінити шорстку поверхню системою окремих виступів правильної геометричної форми. Для забезпечення рівності опорних площ реальної та модельної поверхонь необхідно відповідним чином, в залежності від висоти виступів, визначати кривизну виступів модельної поверхні.Отримано основне рівняння контактування металополімерних беззмащувальних поршневих ущільнень, яке має вигляд: , (13) де sn - номінальне напруження в зоні контакту; E - зведений модуль Юнга: ; Основне рівняння контактування дозволяє за заданою величиною номінального напруження sn, фізико-механічними властивостями матеріалів (зведений модуль Юнга E) та параметрами шорсткості (градієнт поверхні q та параметр широкополосності a) розраховувати взаємне положення контактуючих поверхонь, що визначається рівнем деформації h. Тому на підставі основного рівняння контактування можна зробити важливу практичну рекомендацію - керувати контактними властивостями шорстких тіл потрібно, насамперед, зміною їх параметрів шорсткості, найбільш важливим з яких є градієнт поверхні q. Показано, що при достатньо невеликих навантаженнях (K=1,83sn/(Eq)?0,1) відносна фактична площа контакту може бути розрахована за формулою: . Цікаво відмітити, що в той час, коли залежність площі контакту від навантаження на кожному окремо взятому виступі є нелінійною, залежність площі контакту від навантаження для всієї сукупності контактуючих нерівностей є, в відповідності з формулою (14), лінійною.У відповідності з отриманими формулами єдиним параметром шорсткості, від якого залежить коефіцієнт тертя, є градієнт поверхні. Для цього за допомогою програмного продукту Mathcad 2000 Professional симулювався профіль поверхні, після чого розраховувався градієнт поверхні двома способами: · за допомогою теорії стохастичних процесів; · не використовуючи теорії стохастичних процесів, а виходячи з того, що градієнт поверхні - це усереднене значення тангенсів кутів нахилу профілю, тобто усереднене значення абсолютної величини похідної від функції, що описує профіль поверхні. В результаті був зроблений висновок про те, що використання теорії стохастичних процесів дозволяє з високою точністю визначити характеристики шорсткості - можлива похибка при визначенні градієнта за методом стохастичних процесів не перевищує 4,5%. Не знаючи точної величини номінального контактного напруження в поршневому ущільненні, неможливо достатньо точно розрахувати такі характеристики фрикційного контакту, як, наприклад, фактична площа контакту, фактичні напруження, температура, коефіцієнт тертя, інтенсивність зношування, плин газу в ущільненні і т.д.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ