Повышение износостойкости трибосопряжений стальной вал-термопластичная втулка при воздействии микроабразивных частиц

• Автор: Вареца, Роман Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 117 с. : ил.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Экспериментальные исследования абразивного изнашивания 8 подшипников скольжения.

1.1.1. Исследования триботехнических характеристик

1.1.2. Исследование микроповреждения поверхностного слоя

1.2. Оценка повреждения и изнашивания поверхностного слоя 15 расчетно-экспериментальным способом.
1.3. Моделирование внедрения абразивных частиц и абразивного 21 изнашивания трибосопряжений.

1.4. Материалы для подшипников скольжения

1.5. Цель работы и задачи исследования

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Моделирование внедрения частиц в поверхностный слой 31 втулки.

2.2. Экспериментальные исследования
2.2.1. Экспериментальное исследование изнашивания образцов из 36 термопластов и бронзы.
2.2.2. Исследование поверхностей трения методом цифровой 41 оптической микроскопии.
2.2.3. Исследование поверхностей трения методом атомно-силовой 43 микроскопии.
2.2.4. Экспериментальная проверка конечноэлементной модели
внедрения абразивной частицы в поверхностный слой термопласта.
ГЛАВА 3. РАСЧЕТНАЯ ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ 46 ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ТЕРМОПЛАСТИЧНОЙ ВТУЖИ ПРИ ВНЕДРЕНИИ В НЕГО МИКРОЧАСТИЦ.

3.1. Выбор зазора в подшипнике для экспериментальных 46 исследований и оценка влияния смазочного слоя.
3.2. Расчет напряженного состояния поверхностного слоя 48 термопласта при внедрении абразивных частиц.
3.2.1. Исходные данные для моделирования
3.2.2. Внедрение единичной абразивной частицы
3.2.3. Влияние формы частицы на напряженное состояние
3.3.1. Внедрение двух абразивных частиц
3.3.2. Критерии пластичности и разрушения микрообъема 59 термопласта между абразивными частицами.
3.3.3. Геометрический учет влияния расположения нескольких 61 частиц в поверхностном слое термопласта.
3.3.4. Расчетная оценка влияния концентрации абразивных частиц в 64 масле на изнашивание термопластов.
3.4. Внедрение абразивной частицы в поверхностный слой 67 металлического материала на примере бронзы.
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕНИЯ СОПРЯЖЕНИЯ ВАЛ-ВТУЛКА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ АБРАЗИВНЫХ МИКРОЧАСТИЦ.
4.1. Экспериментальная оценка износостойкости термопластичных 70 материалов.
4.2. Исследование формы и размеров абразивных методом 77 оптической микроскопии.
4.3. Исследование поверхностей трения бронзовых втулок методом 78 оптической микроскопии.
4.4. Исследование поверхностей трения термопластичных втулок 81 методом оптической микроскопии.
4.5. Исследование поверхности трения стального вала
4.6. Исследование поверхностей трения термопластичных втулок 85 методом атомно-силовой микроскопии.

4.7. Оценка влияния концентрации абразивных частиц в масле на 87 интенсивность изнашивания.
4.8. Экспериментальная проверка корректности расчета внедрения 90 абразивной частицы в термопласт методом конечных элементов.
4.9. Особенности механизма абразивного изнашивания 91 термопластов в сильно загрязненных абразивными частицами подшипниках скольжения.
4.10. Подбор термопластов для втулок подшипников скольжения с 94 использованием расчетных и экспериментальных данных.
ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
5.1. Основные этапы подбора термопластов для подшипников 96 скольжения, работающих при воздействии абразивных микрочастиц.
5.2. Практический пример подбора материала для 97 триботехнического сопряжения стальной вал-термопластичная втулка.
5.2.1. Описание узла трения технологического оборудования
5.2.2. Подбор материала для триботехнического сопряжения 99 стальной вал-термопластичная втулка полуавтомата огранки для шлифования хрусталя.
5.2.3. Проведение лабораторных испытаний по определению 101 интенсивности изнашивания термопластов.
5.2.4. Проведение натурных испытаний выбранных материалов и 102 экономический эффект от внедрения.
Выводы по работе
Литература
Приложение

Достаточное совпадение ее с кривой 1 подтверждает правомерность такой аппроксимации. В качестве условия текучести использовали критерий Мизеса. Частицу моделировали абсолютно твердым телом.
В качестве исходных данных задавалось внедрение абразивной частицы в поверхностный слой втулки на расстояние 2ДЧ. Значение нагрузки на частицу определяли как реакцию в точке приложения перемещения.
3.2.2. Внедрение единичной абразивной частицы.
В отсутствии касательных нагрузок задача решалась в плоской постановке для половины модели [22, 23, 24]. Показано, что при внедрении частицы в термопласт максимальные эквивалентные напряжения, возникают непосредственно под абразивной частицей (рис. 3.3, зона 3), что согласуется с данными других исследователей [31].
8 15 22,8 17 32,6 45,3 55,4 76 85, МПа
Рис. 3.3. Напряженное состояние ПА-6 под абразивной частицей. Локализация максимальных касательных напряжений: 1-контур абразивной частицы, 2 - поверхностный слой, 3 - зона максимальных касательных напряжений.
Получены зависимости уровня пластических деформаций (вп) от нагрузки на абразивную частицу.
Характер и расположение кривых объясняется механическими свойствами термопластов: чем более прочный материал, тем большую силу необхо-