Повышение задиростойкости фрикционного контакта червячной пары трения

• Автор: Березин, Константин Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 155 с. : ил.

РЕФЕРАТ
Работа посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию повышения задиростойкости фрикционного контакта стальной пары в условиях граничного трения за счет разработанного смазочного материала, обеспечивающего высокие триботехнические параметры, с целью применения данных решений в червячной передаче.
Теоретически разработана концепция действия смазочного материала в контакте пары трения. Предложен критерий задиростойкости, который позволил обосновать выбор трибоактивных маслорастворимых присадок и разработать смазочный материал. Выполнена оптимизация по массовому содержанию принятых стеаратов металлов в смазке с целью получения высоких показателей антифрикционности, задиростойкости и износостойкости стальной пары трения. Повышение этих показателей подтверждено результатами исследований, эффективность которых обуславливается образованием адсорбционной пленки на стальных трущихся поверхностях толщиной 9(Н 140 нм. Граничная пленка представляет металлоорганическую структуру, в составе которой обнаружены химические соединения восстановленных металлов из присадок, поэтому разработанная смазка рассматривается как металлоплакирующий смазочный материал (МСМ). Получены закономерности трибологических показателей МСМ в стальных парах трения. По расчетным моделям даны прогнозные рекомендации использования МСМ в натурных механических передачах. В связи с этим проведены стендовые и производственные испытания работоспособности МСМ в червячной передаче, которая характеризуется сложными кинематическими условиями зацепления и смазки. Высокие показатели задиростойкости фрикционного контакта в МСМ позволили заменить бронзовый венец червячного колеса стальным конструкционным материалом, так как основной показатель к.п.д. червячного модернизированного механизма равен антифрикционному прототипу

червячной передачи, работающей при определенных эксплуатационных режимах. Металлоорганические граничные слои, образовавшиеся на стальных трущихся поверхностях моделируют антифрикционные и антизадирные свойства червячной передачи. Стальное червячное колесо имеет высокую прочность в сравнении с бронзовым венцом и, в тоже время, уменьшает стоимость, что дает определенный технико-экономический эффект.
Ключевые слова: трение, износ, пара трения, смазочный материал, присадка, сталь, задиростойкость, антифрикционность, износостойкость, червячная передача, к.п.д., стенд, исследование, модель, испытание.
Диссертация содержит: 151 стр., 56 рис., 15 табл., библ. 122 назв.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. Аналитический обзор
1.1. Триботехнические свойства смазочных материалов с присадками и наполнителями
1.1.1. Неорганические твердые присадки
1.1.2. Присадки металлов и их окислов
1.1.3. Маслорастворимые металлоплакирующие присадки
1.2. Анализ эффекта задира в паре трения
1.2.1. Влияние триботехнических параметров на задиростойкость
1.2.2. Оценка кинематики зацепления и условий смазки на задир в механических передачах
1.3. Влияние конструкционных и смазочных материалов на надежность работы червячной передачи
1.4. Нагрузочная способность червячной передачи
ВЫВОДЫ
2. Теоретическая концепция эффективности присадок с поверхностями трения
2.1. Безразмерный критерий для оценки антизадирных свойств поверхностно-активных смазочных материалов
2.2. Реологические показатели смазочных материалов и выбор базового масла
2.3. Определение критерия задиростойкости
3. Методика исследования
3.1. Исследование реологических свойств смазочных материалов
3.2. Испытания на машине трения СМТ
3.3. Определение параметров испытания физической модели червячной передачи

P.M. Матвеевским [56] предложен критерий задиростокости смазочных сред при трении в режиме граничной смазки:
Кз=/ okpVsX, (1-2)
где окр - критическое контактное напряжение заедания;
Vs - скорость скольжения;
/ - коэффициент трения скольжения;
х - эмпирический показатель степени.
Противозадирная стойкость смазочного материала в стальной паре трения характеризуется значением критерия заедания по формуле полученной Ю.Н. Дроздовым [57]:
К, =3,0210(1.3)
где Рц - погонная нагрузка в контакте;
V], У2 - скорости элементов пары трения;
Рпр - приведенный радиус элементов пары трения.
Однако формула (1.3) является эмпирической, так как критерий заедания определен постоянным коэффициентом, отражающим конкретные материалы пары трения, а также расчетный критерий не отражает свойства смазочного материала. Для условного определения критического контактного напряжения заедания акр в стальной паре трения на стадии проектирования можно использовать выражение [51]
, .0,14 оо0
акр ~ 3’43 104 , (1.4)

где о - вязкость масла;
НВ - твердость.