Повышение эффективности работы и износостойкости тормозных устройств путем применения биметаллических материалов

• Автор: Томский, Кирилл Олегович
• Шифр специальности: 05.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
Г лава 1. Анализ триботехнических параметров тормозных устройств
1.1. Эксплуатационные характеристики и виды конструкций
тормозных устройств
1.2. Анализ материалов, используемых при конструировании
тормозных устройств
1.3. Анализ энергетического баланса при трении
1.4. Экспериментальные и расчетные методы оценки температуры
нагрева в узлах трения без смазочного материала
Выводы по главе
Г лава 2. Исследование энергетического баланса в условиях трения
без смазочного материала
2.1. Методика проведения экспериментальных исследований энергетического баланса при трении контактных поверхностей
в условиях трения скольжения без смазочного материала
2.2. Анализ результатов экспериментальных исследований энергетического баланса при трении контактных поверхностей
в условиях трения без смазочного материала
2.3. Расчетное определение энергетического баланса в зависимости
от параметров трения
2.4. Определение рациональных параметров тормозного устройства.
2.5. Экспериментальное исследование влияния геометрических
параметров фрикционной накладки на ее износостойкость
Выводы по главе
Глава 3. Разработка подхода к использованию биметаллических
поверхностей в узлах трения без смазочного материала

3.1. Методика расчета распределения температур в
биметаллическом поверхностном слое при трении
3.2. Методика проведения экспериментальных исследований по
определению температуры поверхностного слоя и коэффициента трения
3.3. Экспериментальное определение температуры нагрева и
коэффициента трения тормозных устройств
Выводы по главе
Г лава 4. Стендовые эксперименты по исследованию температуры
нагрева тормозных устройств
4.1. Разработка конструкции тормозного устройства с
биметаллическим поверхностным слоем
4.2. Методика проведения стендовых исследований по
определению температуры нагрева поверхностного слоя тормозного диска
4.3 Экспериментальное определение температуры нагрева
тормозных устройств на установке для стендовых испытаний
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Литература

|. J(ll,
ВВЕДЕНИЕ
Тормозные устройства являются высокоответственным узлом в любом механизме, и от надежности их работы напрямую зависит безопасность эксплуатации механизма в целом. Они широко применятся в машинах и оборудовании различных отраслей промышленности, включая нефтяную и газовую отрасли. Основным фактором, определяющим эффективность и долговечность тормозного устройства, является сила трения, возникающая между колодкой и диском, и представляющая собой источник интенсивного теплообразования. Процесс торможения характеризуется активным преимущественным разогревом контактной поверхности металлического контртела. Температура поверхности тормозного диска за короткий интервал времени от 10 до 300 секунд может достигать 700 °С и выше. Интенсивный разогрев приводит к снижению прочностных свойств металла поверхностного слоя диска и фрикционного материала, изменяет коэффициент трения, интенсифицирует процесс изнашивания контактирующих элементов.
Вопросами тепловых процессов, возникающих при трении, занимались такие известные отечественные и зарубежные ученые как A.B. Чичинадзе, И.А. Буяновский, Э.Д. Браун, Н.М. Михин, В.А. Балакин, А.Г. Гинзбург, М.Н. Добычин, Б.В. Протасов, В.М. Александров, Ю.Н. Дроздов, З.В. Игнатьева, М.В. Коровчинский, И.Г. Горячева, Н.Б. Демкин, Я.С. Подстригач, Д.В. Грилицкий, М.И. Петроковерц и другие. Значительный вклад в развитие вопросов повышения износостойкости деталей машин внесли И.В. Крагельский, Б.И. Костецкий, Г.М Сорокин, В.Н. Виноградов. Ими были разработаны и опробованы целый ряд методик по расчету тепловых и эксплуатационных характеристик узлов трения и, в частности тормозных устройств. На основе этих исследований в настоящее время разработано и широко применяется целый ряд технических и

условиях 2-го рода, т. е. при условиях, если задан тепловой поток, направленный на границе контакта внутрь рассматриваемого трущегося тела.
Таким образом, при известном тепловыделении в зоне контакта возникает задача правильного учета распределения тепловых потоков между трущимися телами. Количественно это распределение выражается через коэффициент распределения тепловых потоков ат п . Если при трении на единице поверхности в единицу времени генерируется теплота q, то в элемент 1 (например, в скользящий элемент) [3] направлен тепловой поток Ц[=ат.п.Я> 3 в элемент 2 (например, в контртело) - Ч2=(1 ' ат.п.)Ч»
следовательно, ц=с]| • В общем случае ц, в процессе трения могут
изменяться во времени.
Впервые понятие коэффициента распределения теплоты в области контакта было введено X. Блоком [2]. X. Блок рассмотрел круговой, квадратный и линейный контакты движущегося тела по полупространству. Интенсивность тепловыделения он принимал независимой от времени и распределенной по площадке контакта по тому же закону, что и контактное давление. Предполагалось, что тепловыделение происходит на границе контакта и является известным, процесс распространения теплоты одномерный в направлении нормали к площадкам контакта, передача теплоты в глубь тел происходит вследствие теплопроводности.
Значение ат п для малых скоростей X. Блок определяет как
где X,, Х2 - коэффициенты теплопроводности тел, находящихся в контакте.
При малых скоростях изменение температуры вдоль линии контакта по X. Блоку показано на рисунке 1.10.