Повышение механических и триботехнических свойств конструкционных материалов открытой пары трения качения за счет обеспечения их структурной стабильности

• Автор: Сканцев, Виталий Михайлович
• Шифр специальности: 05.02.01, 05.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 187 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Области применения и условия работы открытых пар трения качения

в машиностроении и на транспорте.

1.2. Контактное взаимодействие поверхностей в открытых парах зрения качения

1.3. Износ и повреждаемость поверхностей трения.

1.4. Механизм и кинетика разрушения поверхностного слоя в фрикционном контакте.

1.5. Анализ факторов, влияющих на процессы изнашивания материалов.

1.6. Влияние химического состава и структуры сплавов сталей, чугунов

на износостойкость

1.7. Связь между физикомеханическими свойствами и износостойкостью

1.8. Основные направления повышения износостойкости и эксплуатационной наджности пар трения
1.8.1. Конструктивные методы повышения износостойкости
1.8.2. Критерии выбора оптимальной комбинации материалов и некоторые правила их сочетания в паре трения.
1.8.3. Технологические методы обеспечения износостойкости материалов
1.8.3.1. Методы термической и химикотермической обработки
1.8.3.2. Износостойкая наплавка.
1.8.3.3. Методы поверхностнопластического деформирования.
1.9. Выводы. Цель и задачи исследования.
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1. Объем и характер работ.
2.2. Плавка и модифицирование.
2.3. Термическая обработка отливок
2.4. Химический и фазовый анализ
2.5. Металлографический анализ
2.6. Механические испытания.
2.7. Испытания на износ и определение коэффициента трения.
2.8. Испытание пары трения трубаролик на износ.
3. ОСОБЕННОСТИ КОНВЕЙЕРА С ПОДВЕСНОЙ ЛЕНТОЙ ПРОИЗВОДСТВА ООО КОНВЕЙЕР И ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ СТАЛИ В ПАРЕ ТРЕНИЯ РОЛИКТРУБА
3.1. Особенности конструкции конвейера
3.2. Назначение и область применения конвейера с подвесной лентой производства ООО Конвейер. Основные техникоэксплуатационные показатели.
3.3. Сравнитеьный анализ напряженнодеформированного состояния пары трения роликтруба дня различных конструктивных вариантов исполнения ролика.
3.3.1. Влияние конфигурации роликов на контактную прочность.
3.3.2. Анализ напряженнодеформированного состояния по контуру трубы
3.3.3. Анализ напряженнодеформированною состояния по толщине трубы.
3.4. Расчет температурного поля в зоне контакта роликгруба.
3.5. Условия работы и характер износа лары трения роликтруба подвески конвейера с подвесной лентой.
3.6. Анализ недостатков конструкции пары фения роликтруба, влияющих
на е износостойкость.
3.7. Краткие выводы по главе
4 ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ СТАБИЛЬНОСТИ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКОЙ СОВМЕСТИМОСТИ МАТЕРИАЛОВ В ОТКРЫТОЙ ПАРЕ ТРЕНИЯ КАЧЕНИЯ.
4.1. Факторы, влияющие на структурную стабильность поверхностного слоя
4.2. Влияние кремния на структурную стабильность чугуна.
4.3. Влияние меди на структурную стабильность чугуна.
4.4. Влияние пластической деформации на структуру и свойства чугуна сшаровидным графитом
4.5. Краткие выводы по главе.
5. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ДЛЯ ПАРЫ ТРЕНИЯ РОЛИКТРУБА
И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ.
5.1. Особенности структурного состояния поверхностного слоя материала трубной направляющей
5.2. Выбор материала для направляющей трубы
5.3. Особенности структурного состояния поверхностного слоя в стальных опорных роликах.
5.4. Выбор конструкционного материала для опорного ролика
5.5. Разработка и исследование ферришого высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, диспергированной структурой и высокими составами
5.5.1. Общая оценка рационального химического состава.
5.5.2. Разработка способов и режимов термической обработки
5.5.3. Исследование влияния химического состава и термической обработки
на механические свойства
5.5.4. Исследование влияния кремния и структурных эффектов на триботехнические свойства
5.5.5. Оценка целесообразности использования новых чугунов в паре трения качения роликтруба.
5.6. Основные результаты и выводы по главе
Основные результаты и выводы.
Библиографический список использованной литературы.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Если приложено тяговое усилие и колесо приходит в движение, то зона контакта искажается рис. Материал сзади колеса не успевает восстановить форму. Эпюра давлений смещается в сторону движения. Большая часть дуги контакта оказывается во фронтальной части. Реакция опоры распределяется на две составляющие вертикальную Ы0 Рк и горизонтальную Н которая представля собой сопротивление перекатыванию. Рис. Влияние относительного проскальзывания и коэффициента трения при качении на напряжения на поверхности и внутри взаимодействующих тел рассмотрено в работах И. Г. Горячевой ,. На рис. Т к нормальной Р при различных коэффициентах трения р. Штриховая линия соответствует известным результатам работ К. Джонсона , полученным для случая полною скольжения, когда отношение ТР равно значению коэффициента трения. Все значения контактных давлений при ТР 0 совпадают, что обусловлено возникновением максимальных касательных напряжений, в контакте без трения. Рис. Ге1шяр т. Согласно уравнению Картера, для цилиндрического контакта 4
тр р т
ПЕ
1. Т сила трения Р нагрузка П доля проскальзывания Е модуль упругости Юнга и коэффициент Пуассона ро максимальное давление. Уже при проскальзываниях в долях процентадостигает максимального значения, и тела начинают скользить друг относительно друга рис. Однако модель Картера не учитывала, что поверхности трения реашных тел имеют сложный рельеф. Наиболее реальна модель контакта многогранника, перекатывающегося по плоскости, предложенная А. Я. Коганом . Рис. Однако, в модели А. Я. Когана не учитывается, что на остром ребре многогранника напряжения превышают предел текучести и вершины многогранника деформируются пластически, что является причиной крипа. Многие ученые считают, что возникновение сил трения и крип при качении являются результатом пластического смятия неровностей ,. Процесс перекатывания, протекающий в узлах трения качения, в самом общем случае состоит в том, что у поверхностей соприкасающихся и взаимноперемсщающихся тел непрерывно меняются участки взаимного контакта без видимого скольжения при повороте одного или обоих тел относительно постоянных или . При этом поверхность одного тела как бы развертывается по поверхности второго. В этом случае качение можно назвать чистым, но обычно оно сочетается с проскальзыванием поверхностей крипом или с верчением спином деталей, принимая смешанный характер. Пластическая деформация, возникающая в поверхностных слоях, приводит к смятию поверхностных выступов изменению параметров шероховатости и волнистости поверхности в результате накатывания и проскальзывания контактирующих поверхностей сопряженных тел, а также к смещению более глубоких объемов материала при поддерживающем действии соседних объемов. При действии пластической деформации в парах трения качения происходит не только смятие поверхностных микровыступов, но и сдвиг части материала, особенно при относительном проскальзывании поверхностей, вплоть до отрыва материала с поверхности трения и его измельчения. В результате появления микрочастиц материала отрыв частиц материала и частиц абразива проникающего из окружающей среды происходит истирание абразивное изнашивание, которое приводит к изменению микропрофиля поверхностей. В момент проскальзывания контактных поверхностей тангенциальные силы могут достигать больших значений. Это приводит к пластическому смещению целых участков поверхности с разрывами и задирами на ней . Местные контактные напряжения, упругие и пластические деформации в контактирующих приповерхностных слоях деталей в узлах трения существенно влияют на химическую активность поверхностей материала и связанных с ней явлений. Г.Е. Лазарев показал, что в узлах трения значительно возрастают скорости окисления материалов, электрохимических и термодиффузионных процессов и др. При этом коррозия металлов ускоряется в . Значительно возрастает эффективность адсорбционного понижения прочности металлов. Механохимические процессы, происходящие на контактирующих поверхностях деталей открытых пар трения, существенно влияют на физикохимическую механику трения и износа.