Введение к работе
Актуальность темы. Последние достижения отечественной технологической науки - предпосылка для разработки новых перспективных комбинированных технологий, позволяющих повысить износостойкость соединений, управлять её параметрами на стадии изготовления и создать условия для инициализации явления избирательного переноса в процессе эксплуатации. Такого эффекта можно достичь, используя комбинированную технологию обработки, включающую, в частности, чистовую обработку (тонкое точение или шлифование), нанесение мягких приработочных плёнок и финишную обработку методами ППД.
Исследования в этом направлении являются актуальными, так как их результаты могут внести значительный вклад в существенное повышение надёжности и долговечности, а, следовательно, качества продукции отечественного машиностроения, её конкурентоспособности на мировом рынке.
Эти положения определили цель работы: разработка комбинированной антифрикционной технологии, включающей модификацию поверхности мягкими приработочными медесодержащими материалами и последующую обработку ППД, и обеспечение на её основе триботехниче-ских характеристик цилиндрических соединений типа подшипников скольжения, работающих в условиях динамических нагрузок.
Поставленная цель исследований может быть достигнута за счёт комплексного решения ряда задач, которые носят как технологический, так и триботехнический характер. Основными из них являются:
-
разработка и обоснование технологического процесса комбинированной антифрикционной обработки на основе модификации предварительно обработанной поверхности мягкими медесодержащими приработочными покрытиями и последующей финишной обработки ППД;
-
определение теоретических критериев выбора режимов финишной обработки ППД цилиндрических поверхностей одноинденторными устройствами упругого действия, обеспечивающих регламентированное качество обработанной поверхности с заданной надёжностью;
-
разработка средств компьютерного мониторинга микротопографии поверхностей и динамических процессов приработки соединений;
-
исследование характеристик контактного взаимодействия индентора и обрабатываемой поверхности при обработке ППД устройствами упругого действия методом физического моделирования;
-
построение и анализ имитационных физико-статистических моделей формирования геометрических параметров качества поверхностей и трибо-технических характеристик соединений;
-
создание баз данных по параметрам комплекса имитационных моделей формирования показателей качества поверхностей при обработке по разработанной технологии.
Методы и средства исследований. Базой теоретических исследований
служили научные основы технологи)] ЧМШинмпфрйНИЫУд^ ежные техниче-
_»зж
ские науки.
Экспериментальные исследования проводились на базе системного подхода методами физического и имитационного моделирования с использованием соответствующих стендов и компьютеризированных измерительных систем.
Основные положения, выносимые автором на защиту:
-
Технологический процесс комбинированной антифрикционной обработки трибоэлементов пар трения скольжения, в основу которого положена модификация поверхности путём нанесения приработочных медесодержа-щих плёнок и последующая обработка ППД.
-
Теоретическая модель в виде колебательной системы с одной степенью свободы и расчётная схема процесса ППД одноинденторными устройствами упругого действия при обработке цилиндрических поверхностей с продольной по вектору скорости обработки волнистостью и макроотклонениями.
-
Понятие и критерии технологической устойчивости процесса обработки ППД цилиндрических поверхностей с возмущениями в виде продольной волнистости и макроотклонений устройствами упругого действия.
-
Критерий оценки энергетического воздействия индентора на обрабатываемую поверхность при ППД, включающий факторы, действующие непосредственно в очаге пластической деформации.
-
Результаты физического моделирования процесса обработки ППД поверхностей с исходными макрооклонениями одноинденторными устройствами упругого действия и процессов контактирования сферических подвижных и неподвижных инденторов с обрабатываемой поверхностью.
-
Разработанные и реализованные компьютеризированные измерительные системы для металлографических исследований ("ВИСМА") и регистрации сигналов различной физической природы с высокой точностью ("Осциллограф").
-
Имитационные физико-статистические модели типа "режим - свойство" формирования комплекса триботехнических параметров и надёжность их технологического обеспечения.
Научная новизна работы заключается
в обосновании и разработке комбинированной антифрикционной технологии обработки поверхностей трибоэлементов на основе нанесения приработочных медесодержащих плёнок и ППД;
в теоретической модели и расчётной схеме процесса обработки ППД цилиндрических поверхностей деталей с продольной волнистостью и макроотклонениями одноинденторным устройством упругого действия;
в определении понятия и критериев обеспечения технологической устойчивости процессов обработки ППД цилиндрических поверхностей с исходной волнистостью и макроотклонениями в продольном направлении одноинденторными устройствами упругого действия;
в предлагаемом критерии оценки энергетического воздействия индентора на обрабатываемую поверхность при ППД.
Достоверность и обоснованность научных исследований подтвержда-
ется достаточно высокой сходимостью экспериментальных данных с теоретическими положениями, адекватностью полученных физико-статистических моделей, апробацией результатов работы на практике и среди научной общественности.
Практическая значимость работы заключается
в разработанной комбинированной антифрикционной технологии обработки валов из закалённых сталей, работающих в условиях граничного трения, на основе чистовой обработки композитом 10, модификации поверхности путём нанесения мягкой приработочной медесодержащей плёнки и последующей обработки ППД;
в установлении простых и эффективных критериев обеспечения технологической устойчивости процессов обработки ППД цилиндрических поверхностей одноинденторными устройствами упругого действия;
в разработке методики обеспечения геометрических параметров качества поверхностного слоя (КПС) и триботехнических характеристик соединений типа подшипников скольжения на основе полученных физико-статистических моделей;
- в создании на базе ПК и отечественных приборов измерительных
систем для проведения металлографического анализа "ВИСМА" и для реги
страции и измерения параметров исследуемых процессов различной физиче
ской природы в рамках АСНИ ("Осциллограф").
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях: 3 международной конференции "Проблемы повышения качества промышленной продукции" (Брянск, 1998 г.); региональной конференции "Научное и научно-техническое обеспечение экономического и социального развития Дальневосточного региона" (Хабаровск, 1998 г.); "Машиностроение и техносфера XXI века" (Севастополь, 2001, 2002, 2005 г.г.); Тагаринские чтения" (Москва, 2000 г.); "Наука о резании материалов в современных условиях", посвященной 90-летию со дня рождения В. Ф. Боброва (Тула, 2005 г.), 5 международной конференции "Обеспечение и повышение качества машин на этапах их жизненного цикла" (г. Брянск, 2005 г.), на научных конференциях профессорско-преподавательского состава БГТУ в 1999 - 2005 г. г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ.
Структура и объём работы. Диссертация изложена на 212 страницах, содержит 81 рисунок, 14 таблиц и состоит из введения, 6 глав, списка литературы, включающего 198 наименований и приложений.
Диссертация выполнялась при финансовой поддержке грантов министерства образования РФ по фундаментальным исследованиям в области машиностроения по темам: "Разработка аппаратных и программно-технических средств для комплексного определения, анализа и хранения информации о геометрических характеристиках поверхностей деталей машин" (шифр Т00-6.3-360); "Создание систем технологического обеспечения качества и эксплуатационных свойств поверхностей деталей на базе компьютеризации процессов управления обработкой, измерением и испытанием" (шифр Т02 - 06.3 - 579).
