Повышение ресурса трибосистем с полимерным композиционным покрытием технологическими методами

• Автор: Рядченко, Юлия Викторовна
• Шифр специальности: 05.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 158 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Структура полимерных антифрикционных покрытий

1.2. Область применения

1.3. Технология нанесения покрытий

1.4. Методы расчета технологической оснастки

1.5. Цель и задачи исследований

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ

ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ

2.1. Постановка задачи и общее решение

2.2. Расчёт технологических пакетов, обеспечивающих повышение ^ износостойкости

2.3. Учёт упрочнения материала подшипниковой втулки
2.4. Алгоритм расчёта технологических пакетов
2.5. Выводы
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Этапы экспериментальных исследований
3.2. Образцы и экспериментальные установки
3.3. Обработка результатов экспериментов
4. ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ

ПОКРЫТИИ
4.1. Параметризация расчётных моделей
4.2. Нанесение антифрикционных покрытий
4.3. Технология и механизм повышения износостойкости
покрытий
4.4. Оценка результатов исследований и промышленные
испытания
4.5. Выводы
5. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность темы. Одним из самых эффективных антифрикционных материалов для тяжелонагруженных и относительно низкоскоростных узлов трения в настоящее время являются фторопластсодержащие композиционные покрытия на основе полимерных волокон. Они обеспечивают в период эксплуатации:
• высокую износостойкость и несущую способность;
• значительную термостойкость;
• самосмазываемость, т.е. отсутствие в необходимости периодического технического обслуживания и смазки.
Рассматриваемые композиты включают армирующий каркас из специальных технических тканей, трикотажных или нетканых материалов и связующее на основе фенольных реактопластов. Покрытие из этих материалов закрепляется на субстрате при помощи матричного связующего.
Наиболее технологичным представляется использование в качестве полуфабриката для антифрикционных покрытий препрега - армирующего каркаса, пропитанного неотверждённым связующим.
Технология нанесения рассматриваемых покрытий из препрега с одновременным отверждением матричного материала требует обеспечения соответствующих давления и температуры. Когда покрытие наносится на внутреннюю поверхность подшипников скольжения, то давление отверждения создаётся за счёт упругих деформаций самой втулки в результате запрессовки в неё специальной оправки. Так формируется технологический пакет №1. Если подшипниковая втулка имеет малую жёсткость, то на неё напрессовывается дополнительная жёсткая обойма, образуя пакет №2.
В настоящее время размеры элементов технологического пакета подбираются из эмпирических соображений, что существенно снижает износостойкость покрытия в связи с колебаниями реальных натягов.

Разработка научно обоснованных методов расчёта параметров технологических пакетов позволит стабильно повысить качество рассматриваемых полимерных антифрикционных покрытий, и будет способствовать дальнейшему расширению промышленного применения высокоэффективных антифрикционных материалов.
Таким образом, тема настоящей работы представляется весьма важной и актуальной.
Цель работы. Расширение области применения в тяжелонагруженных трибосистемах композиционных самосмазывающихся полимерных покрытий путём совершенствования технологии их нанесения.
Научная новизна. 1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность повышения износостойкости антифрикционных композиционных покрытий технологическими методами.
2. Для основы антифрикционных покрытий - препрегов впервые определены деформационные константы, обеспечивающие расчётную оценку режимов нанесения покрытий на подшипники скольжения.
3. Впервые предложен механизм повышения износостойкости композиционных покрытий технологическими методами и получены регрессионные модели ресурса и интенсивность изнашивания.
Практическая ценность. 1. Обобщение результатов теоретических и экспериментальных исследований позволило разработать алгоритм и рабочую программу расчёта замкнутых технологических пакетов, обеспечивающую повышение ресурса подшипников.
2. Сформулирован теоретически и реализован в рабочей программе конкретный количественный критерий перехода от технологического пакета №1 к пакету №2 с обоймой, для тонкостенных маложёстких втулок подшипников скольжения, обеспечивающий сохранение повышенной износостойкости покрытия.
3. Установлены диапазоны допустимых и рекомендуемых натягов для технологических пакетов, обеспечивающих высокие эксплуатационные

радиальному давлению (давление отверждения препрега) “-р”. В этом случае система уравнений (2.81), (2.83), (2.89), (2.90), (2.91) и (2.92) распадается на 2 системы по 2 уравнения в каждой, после решения, которых величины 8 и [е определяются явно. Действительно, константа Б явно определена равенством (2.90) через константы Р и О при любом типе задачи. Натяг е явно определён через константы Р, <3, 8 равенством (2.89).
Подставляя (2.90) в выражение (2.89), исключаем неизвестную Б:
1-У
!+>.<>
РЯ, +(Ж
1+Т.о
= 1.
Используя СВЯЗЬ между X], А.2’ и Р° (2.88) и приводя подобные получим
ря;
1-У
. (2.93)
При известном Р ДЛЯ определения неизвестных Т)2 и Г|з имеем систему 2-х трансцендентных уравнений (2.81) и (2.83), которую перепишем, подставив выражение (2.55)

2(Пз)+(2П2 -р)г'(л2) = 2Лзг'(Пз)
——21п—+ Г-Л2 Л2 І
;2(ті)+(2тІ2 ""РКОъ)
Пг) = 1п—
К, ‘
(2.94)
(2.95)
лМл)
Существование решения этой системы и его единственность (или выбор наиболее физически обоснованного решения из нескольких возможных) представляет собой самостоятельные задачи и в данной работе не рассматриваются. Конкретизировать условия существования и единственности этого решения, а также методы приближённого решения системы трансцендентных уравнений (2.94) и (2.95) целесообразно после задания конкретной функции |/(г|), когда рассматриваемые уравнения приобретут большую определённость.
После определения г|2 и г|з найдём Р и решая систему алгебраических линейных уравнений: