A friction machine design and samples of details to be tested on wearing out which distinctive feature is an opportunity of introduction of an abrasive of given dimensions in a zone of friction have been presented. Application of friction machines allows to study and estimate an impact of different factors on endurance and to develop the methods of a protection against wearing out on a design stage.


Область наук:
  • Механіка і машинобудування
  • Рік видавництва: 2006
    Журнал: Вісник Харківського національного автомобільно-дорожнього університету

    Наукова стаття на тему 'Конструктивне виконання деталей і створення машини для прискорених випробувань на абразивне тертя'

    Текст наукової роботи на тему «Конструктивне виконання деталей і створення машини для прискорених випробувань на абразивне тертя»

    ?УДК 621.863.2

    КОНСТРУКТИВНЕ ВИКОНАННЯ ДЕТАЛЕЙ І СТВОРЕННЯ МАШИНИ ДЛЯ прискорених випробувань на абразивний ТЕРТЯ

    Я.А. Ковальова, викладач, Н.П. Ремарчук, доцент, к.т.н..,

    ХНАДУ

    Анотація. Представлена ​​конструкція машини тертя і зразки деталей для випробувань на зношування, відмінною рисою яких є можливість введення в зону тертя абразиву заданого розміру. Застосування машини тертя дозволяє вивчити і оцінити вплив на зносостійкість різних факторів і розробити методи захисту від зношування на стадії проектування.

    Ключові слова: абразивне зношування, тертя, зношування, зносостійкість, машина тертя.

    Вступ

    Основною причиною, що лімітує

    безпеку роботи і викликає втрати працездатності деталей різних сполучень, до яких відносяться ходові пристрої, підшипники ковзання, шарніри елементів металоконструкції робочого обладнання і робочих органів будівельних і дорожніх машин, є абразивне зношування.

    У багатьох випадках якість виробів визначається вузлами тертя, їх конструкцією і умовами експлуатації. Завдання оцінки та забезпечення якості виробів в цілому залишаються невирішеними, хоча окремі аспекти зв'язку зносостійкості з показниками надійності машин достатньо вивчені.

    аналіз публікацій

    Розуміння процесів зношування деталей допомагає вирішити практичні питання підвищення довговічності і безвідмовності вузлів, а також і машини в цілому.

    Уявлення про природу тертя, розкриті у багатьох роботах [1], наприклад І.В. Крагельського, Д.Н. Гаркунова, стали основою для різних методів розрахунку труться сполучень. Основною в переважній кількості розрахункових методів в умовах граничного і змішаного тертя є статечна

    залежність інтенсивності зношування від номінального тиску для різних видів контакту. запропоновано аналітичні

    залежності інтенсивності зношування від фізико-механічних характеристик матеріалів, фрикционно-втомних властивостей поверхонь тертя, характеристик мікрогеометрії.

    Механізм і природа абразивного зношування досліджені [1] М.М. Хрущовим, М.А. Бабічева, Е.С. Берковичем і ін.

    Зношування досліджують наступними методами: за допомогою натурних зразків, на стендах і на машинах тертя [2]. Всі методи досліджень мають ряд відмінних рис. Так, процес визначення зносостійкості натурних зразків займає надто тривалий час і цим відрізняється від процесу проведення прискорених випробувань. Стендові випробування дозволяють скоротити час проведення випробувань деталей і створити умови роботи максимально наближені до реальних. У свою чергу, це дає можливість отримати результати, які відповідають результатам, отриманим при експлуатації машин. Однак проведення випробувань на стендах вимагає наявності спеціальних приміщень і витрат на створення і обслуговування стендів і приміщень. Машини тертя дають можливість досить точно визначити вплив на швидкість зношування багатьох факторів, не вимагаючи при цьому великих витрат за часом, але вимагаючи значних матеріальних витрат на розробку

    машин і на проведення випробувань.

    Незважаючи на різноманіття машин тертя, більшість з них із зразками типу дисків, барабанів, циліндрів, напрямних і ін. Не забезпечують в процесі проведення випробувань постійної присутності абразивних частинок в зоні контакту поверхонь сполучених деталей.

    Мета і постановка задачі

    Розробка форми конструктивного виконання випробовуваних деталей і машин тертя, що забезпечують безперервне заповнення зазору в сполученні деталей абразивом заданого розміру, фіксацією його і руйнування поверхнями, що труться деталей, є метою даної роботи. Для вирішення даної мети необхідно розробити таке конструктивне виконання деталей, які володіли б здатністю до оптимального виконання необхідних функцій при забезпеченні тертя і зношування в умовах присутності абразивного середовища.

    Підвищення зносостійкості рухливих з'єднань, взаємодіючих через абразивну середу, є однією з важливих задач для підвищення якості та ефективності роботи різних типів машин. Для вирішення цих завдань необхідно проводити попередні випробування за визначенням дійсного характеру навантаження, вивчення процесів тертя при наявності абразиву в сполученнях деталей. Це в свою чергу створює передумови для створення різних пристроїв і установок для випробування на зносостійкість.

    Особливості конструкції випробовуваних деталей і машини тертя для дослідження в присутності абразивного середовища

    Серед різних видів зношування для будівельних і дорожніх машин основним є абразивний [2]. Абразивне зношування є результатом взаємодії поверхонь, що труться з твердими частинками, що знаходяться у вільному або закріпленому стані. Найбільшого поширення набула точка зору, що пояснює абразивне зношування як царапающее дію абразивних частинок по поверхні металу. Абразивна частка, рухаючись по поверхні металу, зрізає матеріал у вигляді мікростружка або залишає видавлену подряпину. У першому випадку абразивне зношування відбувається при мікрорізання, у другому - при пластичній деформації.

    середовище, умови сполучення деталей, фізікомеханіческіх властивості сполучених

    поверхонь. В умовах стендових випробувань зовнішні впливи забезпечують за допомогою привантажувальної пристроїв.

    Однією з таких установок, які забезпечують абразивне зношування (створена на кафедрі ПТБДМО ХНАДУ [4]), є електрогідравлічна машина тертя (рис. 1). Вона призначена для випробування зразків і може бути використана для визначення працездатності деталей машин з присутністю абразивного середовища.

    Мал. 1. Загальний вигляд машини тертя

    Для вивчення пристрою і принципу роботи, розглянемо схемне рішення машини тертя (рис. 2). Машина тертя містить чашеобразную камеру 1 із зразками тертя, які складаються з внутрішнього (першого) кільцевого

    конусообразного зразка 18, закріпленого за допомогою першого держателя 19 до днища 17 з лопатями 9 і зовнішнього (другого) конусообразного зразка тертя 8, закріпленого другим власником 7 до корпусу 5. Днище 17, відносно нерухомої камери 1, закріплено на обертовому валу 10, який спирається на підставу 13 через завзятий підшипник 14 і за допомогою ланцюгової (або пасової) передачі 12 вал 10 з'єднаний з приводом обертання 11. Кришка 4 і корпус 5 разом з вантажем 3 забезпечують осьову навантаження зразків тертя. З метою запобігання обертання корпусу 5, а значить зовнішнього зразка тертя 8, камера 1 містить штифти 2. Камера 1 за допомогою болтів 6 кріпиться до станини 16. Частота обертання валу 10 вимірюється тахометром 15.

    Факторами, що впливають на зношування, є: зовнішній вплив, проміжна

    Мал. 2. Схемне рішення машини тертя

    Робота машини тертя полягає в наступному. Через безперервне обертання днища 17 і закріпленими на ньому лопатями 9, абразивні частинки, які знаходяться в робочому середовищі, направляються лопатями 9 до кільцевому зазору. Під дією сил тяжіння, а також за рахунок самозахоплення обертається поверхнею внутрішнього зразка тертя 18

    абразивні частинки, рівні величині зазору 8, утвореного між робочими поверхнями зразків тертя 18 і 8, заповнюють цей зазор по всьому периметру.

    Час, необхідний для заповнення абразивними частинками зазору, встановлюється

    експериментально, а потім задається і вимірюється в наступних циклах введення нової порції абразивних частинок в даний зазор застосуванням реле часу. Шлях тертя характеризується переміщеннями однієї поверхні деталі щодо іншої.

    Умови сполучення деталей залежать від їх форми, що визначає номінальну площу контакту, тепловідвідних властивостей, відносини площ тепловідвідних поверхонь, теплотехнічних властивостей основних матеріалів. Відмітна особливість даної установки -використання зразків тертя, виконаних у вигляді усічених конусів (рис. 3). Завдяки чому абразивні частинки, потрапляючи в зазор, залишаються в зоні контакту сполучень, до повного їх подрібнення.

    а б

    Мал. 3. Зразки тертя: а - поперечний переріз зразків тертя; б - загальний вигляд зразків тертя і фіксація деталі 8 до корпусу 5

    Зносостійкість деталей в загальному випадку встановлюється за допомогою одного або декількох методів вимірювання зносу [3], таких як мікрометрірованіе, зважування, метод заліза в маслі, методу штучних баз, метод поверхневої активації і інші менш поширені методи. У нашому випадку знос деталей визначається методом зважування як одним з найбільш часто вживаних методів. Зважування зразків проводять до і після випробувань.

    Для введення між робочими поверхнями зразків тертя абразивних частинок (рис. 3),

    розмір яких складає 8, забезпечується підйом зовнішнього зразка тертя 8 щодо внутрішнього 18 на висоту H

    H = 8 / sin a

    де H - висота підйому зовнішнього зразка

    тертя щодо внутрішнього зразка; 8-максимальний розмір абразивних частинок, які вводяться в зону між робочими поверхнями зразків тертя; a - величина кута полураствора робочих поверхонь зразків тертя.

    Результати дослідження

    Результатом випробування деталей на знос на машині тертя є отримання залежності зносу поверхні тертя від шляху переміщення поверхонь тертя. Отримання таких результатів може підтверджувати

    доцільність застосування машин тертя для прискорення процесу випробування деталей за рахунок введення абразивних частинок в зону між робочими поверхнями при їх навантаженні.

    висновок

    Випробування на машинах тертя забезпечують досить точне встановлення результатів

    зношування, не вимагають тривалого часу і спеціальних пристроїв і дозволяють відібрати для стендових випробувань найбільш перспективні матеріали деталей. Застосування таких видів машин дає можливість прискорити процес зношування зразків тертя при більш точному моделюванні режимів роботи,

    що відповідають умовам експлуатації, скоротити час підбору оптимальних пар тертя для різних вузлів деталей машин і в результаті цього підвищити надійність роботи створюваних і функціоніруемих вузлів деталей машин.

    література

    1. Левітін М.А. Розвиток системного підходу в трибології. / Под ред. Ікрамова УА. -Ташкент: Фан, 1988. - 144 с.

    2. Рейш А.К. підвищення зносостійкості

    будівельних і дорожніх машин / Под ред. Фролова В.В. - М .: Машинобудування, 1986. - 184 с.

    3. Сурані Г.І. зменшення зносу

    автотракторних двигунів під час пуску. - М .: Колос, 1982. - 143 с.

    4. Ремарчук Н.П., Мацак А.Т., Істомін В.П.,

    Борисенко В.Г., Рижаков Ю.В. Вузол тертя для випробування на зносостійкість в присутності робочого середовища з абразивними частинками і машина для його випробування. Авторське свідоцтво СРСР - SU 1809366, 1993.

    Рецензент: М.А. Подригало, професор, д.т.н., ХНАДУ.

    Стаття надійшла до редакції 24 березня 2006 р.


    Ключові слова: абразивне зношування / тертя / знос / зносостійкість / машина тертя

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити