Размещено на http://www.allbest.ru/

Підвищення зносостійкості вузлів тертя шляхом застосування відцентрового змащування та мастильних канавок

машинобудування механіка мастило

Підвищення надійності і збільшення строків служби є одним з першочергових завдань сучасного машинобудування. Терміни експлуатації машин при цьому обмежуються в основному недостатньою зносостійкістю їх складових вузлів і деталей.

Серед існуючих конструкторських, технологічних та експлуатаційних методів забезпечення зносостійкості найбільш ефективними є підходи, пов'язані з раціональним вибором мастильного матеріалу і системи змащення, зокрема, створення і забезпечення умов для подачі мастила в зону тертя.

Одним з ефективних і простих способів підведення мастильного матеріалу в зону фрикційного контакту і його тривалого утримування там є створення на контактуючих поверхнях спеціального профілю, що складається із сукупності мікроканавок. Раціональним та технологічно простим способом створення мастильних канавок є накочування.

До числа найбільш навантажених та зношуваних відносяться вузли тертя з вищими кінематичними парами, зокрема, ексцентрикові та кулачкові механізми із схемою контакту циліндр - площина (наприклад, кулачок - штовхач газорозподільного механізму двигуна внутрішнього згоряння).

Забезпечення високої зносостійкості ексцентрикових механізмів та кулачкових пар у більшості випадків визначає працездатність машин й устаткування в цілому, оскільки механізми такого роду використовуються в робочих і виконавчих органах, а їхній технічний стан є визначальним для виконання основних функцій машини в цілому.

Таким чином, розробка способів підвищення зносостійкості спряжень типу циліндр - площина шляхом створення мастилоутримуючого рельєфу з оцінкою їхньої ефективності є актуальною задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота проводилася відповідно до науково-дослідних робіт, фінансованих Державним бюджетом Міністерства освіти та науки України: "Створення системи розрахункових методів триботехнічної надійності конструкцій "(№ ДР 0199V003042), "Розробка й реалізація теоретичних основ принципово нових методів розрахунків і випробувань на зношування" (№ ДР 0107U000953).

Мета й завдання дослідження. Метою дослідження є розробка способів підвищення зносостійкості кулачкових пар тертя за рахунок покращення умов змащування. Основна ідея способу покращення умов змащування полягає у формуванні на поверхні деталей канавок зі спеціальним профілем, які забезпечують подачу мастила до зони контакту кулачка і штовхача відцентровими силами.

Для досягнення цієї мети були поставлені та вирішувалися наступні завдання:

1) розробка теоретичних положень механіки руху тонкого шару мастила по твердій поверхні під дією ваги та відцентрових сил;

2) дослідження умов контактування та розробка на їх основі технології формування профільних канавок шляхом накочування поверхні кулькою;

3) розробка методу випробувань на зношування за схемою циліндр-площина і його використання для оцінки ефективності запропонованої схеми змащування;

4) розробка конструкції устаткування та методики стендових випробувань для оцінки ефективності запропонованого способу змащування.

Об'єкт дослідження: вузли тертя, що працюють за схемою кулачок-плоский штовхач у режимі граничного і змішаного змащення.

Предмет дослідження: закономірності граничного змащення вузлів тертя при дії відцентрових сил на тонкий шар мастила; методи формування мастилоутримуючих канавок; випробування на зношування з визначенням параметрів моделей зношування.

Методи дослідження. У теоретичних дослідженнях при побудові математичних моделей використані методи контактної механіки твердого та рідкого деформованого тіла з урахуванням і без урахування зміни форми при зношуванні. В експериментальних дослідженнях використовувалися сучасні методи випробувань на зношування із застосуванням теорії моделювання та методів планування багатофакторних експериментів.

Наукова новизна отриманих результатів. Розроблено новий спосіб підвищення зносостійкості обертових деталей кулачкових пар тертя за рахунок покращення умов змащування шляхом подачі мастила в зону контакту відцентровими силами з профільних канавок. В процесі проведення досліджень одержані такі результати:

1. Встановлена закономірність руху мастила в канавках на обертовій поверхні під дією відцентрових сил, які використані для вибору оптимальних форм канавок.

2. Розроблена методика розрахунково-експериментального визначення зусиль і глибини пластичного деформування поверхні кулькою; з урахуванням цієї методики розроблена технологія формування канавок накаткою.

3. Розроблений метод випробувань на зношування за схемою циліндр - площина; метод використаний для вибору оптимальних форм канавок.

4. Розроблено методику розрахунків зносу та надійності вузла тертя типу кулачкової пари. Методика використана для оцінки зносу і надійності кулачкової пари розподільчого валу автомобіля.

Практичне значення отриманих результатів.

1. Розроблена методика визначення параметрів технологічного процесу накочування поверхонь кулькою, зокрема, для формування мастильних канавок.

2. Розроблений метод випробувань вузлів тертя на знос за схемою циліндр-площина рекомендований для впровадження в лабораторіях вищих навчальних закладів та промислових підприємств.

3. Розроблений метод стендових випробувань газорозподільчого механізму автомобіля рекомендований для впровадження на автопідприємствах.

4. Результати дисертаційної роботи включені в спеціальні розділи навчальних дисциплін: "Триботехніка та основи надійності машин", "Випробування та надійність машин", "Проблеми трибології автомобіля" для студентів спеціальності 7.092303 “Технологія і устаткування відновлення та підвищення зносостійкості машин і конструкцій".

Особистий внесок здобувача. Основні результати теоретичних та експериментальних досліджень отримані автором самостійно. Постановка завдань та вибір методів їхнього вирішення виконані разом з науковим керівником. Автором отримані закономірності відцентрового змащування [9, 10, 11, 13], основні закономірності пластичної взаємодії кулі та площини [1, 14, 15, 16, 17], розроблений метод випробувань на зношування за схемою циліндр - площина [4, 5, 6, 7, 20, 21, 22], розроблені установки, методики експериментальних досліджень, отримані результати випробувань на цих установках [2, 3, 8, 18, 19, 21, 20].

Автор висловлює вдячність кандидатам технічних наук О.А. Пасічнику, О.В. Дисі, Р.В. Сорокатому, від яких він отримав корисні консультації і підтримку при виконанні дисертаційної роботи.

Апробація результатів роботи. Основні результати дисертаційної роботи доповідалися та були обговорені на наступних конференціях і семінарах: науково-технічна конференція "Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах і конверсії виробництва" (м. Хмельницький, 1995); науково-технічна конференція "Механіка і нові технології" (м. Севастополь, 1995); науково-технічна конференція "Зносостійкість і надійність машин" (м. Хмельницький, 1996); науково-технічна конференція "Зносостійкість і надійність машин" (м. Хмельницький, 1997); всеукраїнська науково-технічна конференція "Перспективні технології і устаткування обробки тиском у металургії та машинобудуванні" (м. Краматорськ 1999); міжнародна науково-технічна конференція "Зносостійкість і надійність вузлів тертя машин" (м. Хмельницький, 2000); науково-технічна конференція "Вимірювальна й обчислювальна техніка в технологічних процесах і конверсії виробництва" (м. Хмельницький, 2001); міжнародний симпозіум по Трибофатиці (м. Тернопіль, 2002); міжнародна науково-технічна конференція "Зносостійкість і надійність вузлів тертя машин" (м. Хмельницький, 2003); VII міжнародна науково-практична конференція "Наука і освіта 2004" (м. Дніпропетровськ, 2004); VI-а науково-технічна конференція "Машинобудування України очима молодих: прогресивні ідеї - наука - виробництво" (м. Хмельницький, 2006); III international scientific conference " Мodern materials and technologies in machine building and exploitation" (Kamieniec Podolski, 2007); II міжнародна науково-технічна конференція "Сучасні проблеми триботехніки" (м. Миколаїв, 2007).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 22 роботи: 13 статей у наукових журналах, 3 статті в збірниках наукових праць і 6 тез конференцій.

Структура й обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаної літератури з 164 назв і додатків. Загальний обсяг роботи 124 сторінки, у тому числі 36 рисунків і 18 таблиць, список використаної літератури на 13 сторінках, 13 додатків на 23 сторінках.

У вступі показаний стан наукової проблеми, актуальність і доцільність розвитку вибраного напрямку досліджень, сформовані мета та завдання роботи, наведені дані про наукову новизну, практичну цінність і реалізацію результатів, дана коротка анотація змісту дисертації.

У першому розділі дається аналіз вітчизняних і закордонних досліджень проблем змащування деталей двигуна в пусковому режимі.

Значна частина витрат на обслуговування і ремонт автомобілів пов'язана зі зношуванням вузлів тертя двигуна. У той же час при пусках і зупинках знос двигуна настільки значний, що його порівнюють зі зносом під час основної роботи. Найбільший знос має місце під час першого пуску, після тривалої зупинки, особливо при низьких температурах.

У роботах С. Джорджи, Е.А. Чудакова, Г.С. Лосавіо відзначається істотне (у кілька разів) збільшення зносу зі зниженням температури пуску. У роботах Е.А. Чудакова, Д.М. Левіна, Н.П. Протопопова відзначається, що 50% зношування деталей двигуна відбувається під час пусків. Ще більшої уваги ролі зношування при пусках (60-70%) приділяється в роботі К.С. Ромайя. У роботах Д.М. Левіна, Г.В. Рутенберга, Л.А. Демидова, Я.І. Несвітського пробіг, еквівалентний пусковому зносу (одному пуску), оцінюється величиною від 15 до 210 км.

Однією з головних причин непропорційно великого зносу під час пуску є те, що режим змащування вузлів тертя при цьому принципово відрізняється від режиму змащування вузлів при нормальних обертах двигуна.

Під час пуску холодного двигуна в результаті зниження продуктивності масляного насоса через високу в'язкість мастила, особливо при розташуванні редукційного клапана в насосі або на початку головної магістралі, мастило надходить до підшипників із запізненням. Це призводить до недостатнього змащування і, у деяких випадках, до задиру.

Відповідно до досліджень Ю. В. Микулина час до стабільного надходження мастила в підшипники колінчастого валу знаходиться в межах від 28 до 170 секунд. Час до надходження мастила на стінки циліндра залежно від часу охолодження двигуна знаходиться в межах від 1,5 до 5 хвилин. За даними Ю. М. Копилова у двигуні після пуску при навколишній температурі -100С зимове масло ДП-8 надходить на верхні частини циліндрів через 180 секунд, а загущене масло АСЗn-10 через 80 секунд; при температурі -200С відповідно через 230 й 110 секунд.

Одним з високоефективних та технологічно не складних способів рішення завдання покращення мастилоємкості поверхонь є формування системи мастильних канавок. У роботах Е. Фальца, Ф.Н. Авдонькіна, С. Радчика та інших пропонуються різні варіанти формування мастилоутримуючого профілю. Основою розробки ефективних рекомендацій з параметрів і характеристик профілю канавок є дослідження механіки руху мастила по поверхні. Окремі аспекти цього завдання розглядалися в дослідженнях Е.Л. Аеро, І.В. Вініченка, А.В. Радіоненка й ін.

З аналізу виконаних досліджень з`ясовано, що основна причина значного зносу вузлів тертя автомобіля при пусках є погані умови змащування поверхонь тертя під час пуску. Головний висновок в аналізі причин високого пускового зносу полягає в недосконалості змащення поверхонь, що, як правило, є граничне, напівсухе або змішане. Зменшення пускового зносу можливе, головним чином, за рахунок поліпшення умов змащування в пусковий період.

У другому розділі проводилися дослідження властивостей мастильного матеріалу при випробуваннях на зсув.

1. На першому етапі визначалися граничні напруження зрушування при русі тонкого шару мастила по похилій площині при постійному куті нахилу. При дослідженні процесу було прийнято, що товщина плівки, яка утворилася після скочування краплі, постійна на протязі всьому процесу стікання, ширина сліду краплі зменшується, а граничні напруження зрушення Т залишаються постійною величиною.

З розгляду рівноваги рідини на похилій площині було отримане співвідношення для граничної величини напруги зрушення

, при . (1)

Якщо відомо значення , тоді можна визначити коефіцієнт тертя при зрушенні і нормальний тиск

,

На другому етапі були проведені випробування при послідовному збільшенні кута нахилу площини з використанням залежностей (1) і (2) для кожної k - ої ступені кута нахилу площини.

У результаті випробувань отримані значення Т для деяких базових видів моторних мастил (табл. 1).

Таблиця 1. Характеристики шару мастила при зсуві

Мастило	В'язкість, сСт	, Па
		Скло	Оргскло
SAE 80W-90	14,8	1,41	1,66	1,18
SAE 15W-40	14,2	1,27	1,43	1,13
SAE 10W-40	13,6	0,796	1,11	1,39

Результати показали, що величина Т залежить від матеріалу поверхні і кінематичної в'язкості мастила. У порівнянні з в'язкістю величина Т є більш чутливою до виду мастила.

2. Визначення Т на похилій поверхні обмежено силою ваги краплі. Збільшити силу, що діє на поверхневий шар, можна, задаючи обертання поверхні. Виникаючу при цьому відцентрову силу можна регулювати, змінюючи оберти. При використанні співвідношень механіки були отримані залежності для визначення основних параметрів процесу руху шару мастила, а саме: товщина шару зсуву hk при кутовій швидкості k і граничній величині напруження зсуву Тk :

число обертів nk, при якому відбудеться зрушення при відомих hk й Тk:

граничне напруження зрушення Тk при відомих й :

3. На підставі отриманих при випробуваннях значень граничних напружень зрушення отримані розрахункові залежності для визначення моменту зрушення шару мастила за умови .

Частота обертання, при яких відбудеться зрушення, визначається з залежності:

де h - початкова товщина шару; h0 - залишкова товщина шару; Rcp - радіус розташування центру ваги розглянутого шару мастила; n - частота обертання диска; g - прискорення земного тяжіння; - питома вага мастила.

4. Відцентрову схему подачі мастила доцільно використати при наявності мастилоутримуючих канавок. Від форми канавок залежить сила й тиск подачі мастила в зону тертя.

Розрахункові залежності для визначення граничного напруження зрушення отримані для диска з конічною мастильною канавкою. Канавка заповнена мастилом так, що на стінках канавки товщина шару дорівнює .

Напруження зрушення Т визначається величиною тиску на робочу площу

де - сила, що зрушує масу шару по похилій площині канавки; площа краплі.

У випадку, коли на циліндричній поверхні сформовано колову канавку трикутного профілю, в якій перебуває шар мастила товщиною h, при певних обертах n розділяється на шар із залишковою товщиною h0 і шар, який зрушується.

Таким чином, напруження зсуву в шарі мастила в канавці з трикутним профілем становить:

де - сила, що зрушує шар мастила; площа краплі.

5. Визначення Т при дії відцентрових сил проводилися на розробленій установці УСП-1, яка дозволяє в досить широкому діапазоні швидкостей і навантажень досліджувати процеси розтікання мастильного матеріалу по мастильних канавках.

Установка складається з двигуна постійного струму з можливістю безступінчастого регулювання частоти обертання із плоским диском для кріплення дослідних зразків. Частота обертання рухомого валу із диском регулюється джерелом живлення та реєструється комп`ютеризованим тахометром. Хід протікання досліджуваних процесів фіксується на цифрову фотокамеру.

Експериментальні випробування проводилися за спеціально розробленою методикою, яка полягає в ступінчастому збільшенні частоти обертання з фотографуванням дослідних зразків на кожній стадії.

Результати випробувань для зразків із сталі 20 наведені.

6. З метою одержання максимального позитивного ефекту застосування мастильних канавок розглядалися різні форми їх профілю.

Для цього проведені експериментальні дослідження витікання мастила з канавок, які мають різний переріз профілю.

Отримані результати досліджень дозволяють розташувати типи профілів мастильних канавок у порядку зростання їх ефективності наступним чином: прямокутний, трикутний, сферичний, сферичний поліпшений, комбінований. Такий порядок зберігався у всьому діапазоні досліджених швидкостей.

У третьому розділі розроблена технологія формування мастилоутримуючого профілю канавок методом пластичного накочування кулькою. Складовою частиною технології є розрахунок силових режимів взаємодії кульки з поверхнею. Відомі експериментальні методи розрахунку параметрів пластичного контакту мають низьку точність і обмежену область застосування. В зв'язку з цим була розв`язана задача для пластичного контакту кульки і площини варіаційно-експериментальним методом.

1. Метод заснований на побудові квадратичного функціоналу з умови рівноваги в контакті при використанні діаграми пластичного вдавлювання кульки

де

20 - кут контакту кульки і площини; c, n - параметри експериментальної залежності; R - радіус кульки; - поточна кутова координата.

Шукана функція тисків задається у формі степеневого ряду

де середній контактний тиск; параметри, які знаходять при мінімізації функціоналу. Задача зведена до системи лінійних алгебраїчних рівнянь і для трьох членів ряду рішення отримане у вигляді кінцевих формул.

2. Розв`язок контактної задачі використано для визначення опору коченню кульки при накочуванні. В результаті отримана практично важлива залежність

Для зняття діаграм вдавлювання кульки в площину був розроблений спеціальний пристрій для використання на розривній машині або пресі.

Пристрій дозволяє визначати як нормальну, так і дотичну контактну жорсткість спряження кулька - площина. Це дає можливість порівнювати теоретичні й експериментальні дані. Для прикладу при вдавлюванні кульки з сталі ШХ 15 у сталь 40ХН отримана функція вдавлювання

При максимально нормальному зусиллі в пристрої на 4 кульки Н, дотичне зусилля на 8 кульок становить T=33200 Н. Таким чином, співвідношення між дотичним і нормальним зусиллям дорівнює T/Q = 0,46.

Теоретичне співвідношення при використанні (13) для цих матеріалів при рішенні з одним членом ряду при має вигляд

.

Приймаючи наближено

маємо з (14) для розглянутого прикладу T/Q = 0,434, що добре узгоджується з експериментальним результатом.

Для формування маслоутримуючого профілю був виготовлений важільний однокульковий накатник, що закріплювався на токарному верстаті. Перевагою даного інструменту є те, що великий тиск створюється при незначній жорсткості пружини за рахунок плеча важеля.

Інструмент використаний для накатки дослідних кулачків.

У четвертому розділі розроблений метод випробувань на знос за схемою циліндр - площина з метою визначення параметрів моделей сталого зношування за результатами випробувань.

В основі методу покладений розв`язок зворотної контактної задачі для жорстких циліндра і площини при сталому режимі зношування.

За результатами випробувань будується залежність ширини a(S2) лунки зносу площини і радіального зносу Uw1(S2) для циліндра у формі степеневих функцій

; або . (16)

Закономірності сталого зношування для циліндра і площини приймаються у формі диференціальних співвідношень

;

де uw1, uw2 - знос елементів пари тертя; S1, S2 - шляхи тертя для циліндра і площини; kw1, m1, kw2, m2 - параметри моделей зношування циліндра і площини відповідно;.

З урахуванням умови суцільності в контакті та умови рівноваги рішення зворотної зносоконтактної задачі по визначенню параметрів закономірності зношування має вигляд:

для циліндра ;

для площини ;

Для проведення випробувань, що реалізують запропоновану методику випробувань на знос за схемою обертового циліндра-площини, розроблений спеціальний пристрій для універсальної машини тертя (УМТ-1), який моделює контактну взаємодію за схемою обертовий циліндр - площина.

Випробування проводилися для матеріалів: циліндра - сталь 40Х (HRC 55...58), чавун СЧ 18 і площини - сталь 40 ХН (HRC 52...55), чавун СЧ 18. При швидкості відносного ковзання v2=2,0 м/с навантаження становили Q1=100 Н, Q2=200 Н. Шлях тертя для площини склав 500 км, вимірювання зносу проводилися через кожні 50 км. При випробуванні застосовувалося мастило М-6з/12М1, змащування зони контакту забезпечувалося шляхом занурення циліндра в масляну ванну.

Для порівняння зносостійкості пари тертя чавун-чавун і сталь-сталь при Q=200 Н визначені параметри моделей зношування наведені у табл. 2.

Таблиця 2. Параметри моделей зношування

	Сталь 40Х	Сталь 40ХН	Чавун 18	Чавун 18
	циліндр	площина	циліндр	площина
	1,77	1,13	1,78 1,7*	1,13
,	1,9610-9	1,9910-10	1,2410-9 1,0710-9*	1,0710-10
	*) Досліди з канавкою

При розрахунку зносу за визначеними параметрами встановлено, що знос пари із чавуну СЧ18 в 1,53 разів менше зносу пари із сталі 40Х.

Запропоновано для спряжень циліндр-площина використовувати канавки з комбінованим профілем, що накочують послідовно двома кульками різного діаметру.

Запропонована форма забезпечує з однієї сторони підвищену мастилоємкість канавки, з іншого боку - поліпшення умов відцентрової подачі мастила на циліндричну поверхню за рахунок малого кута між поверхнями. Випробування на знос за запропонованою методикою показали, що циліндр із комбінованою канавкою має знос на 36-42% нижче, ніж без канавки.

Розроблена розрахунково-експериментальна методика випробувань для спряження циліндр - площина застосована для визначення оптимальних параметрів обробки мастилоутримуючих канавок за критерієм меншого зношування. Для цього був спланований чотирьохфакторний експеримент для наступних параметрів (факторів) режиму обробки канавок: навантаження Q = 100 - 500 Н, діаметр кульки dк = 2 - 10 мм, крок накочування S = 2 - 10 мм і кут нахилу канавок нак = (0 - 40)0.

Випробування проводилися для пари циліндр-площина із сталі 45 на універсальній машині тертя УМТ-1 з використанням спеціального пристрою при швидкості руху 2 м/с, шлях тертя 100, 200, 300 км. Чотирьохфакторний експеримент реалізовувався за допомогою матриці планування другого порядку. При виборі сил накочування і діаметра кульки використовувалися залежності розміру площадки контакту від цих параметрів, які отримані в розділі 3. У результаті випробувань встановлено, що оптимальними є параметри: Q=283 Н; d=6,4 мм; S=6,5 мм; =140. При цьому знос нижче, ніж для варіанту без канавок, на 58%.

У п'ятому розділі розроблена та апробована методика розрахунково-експериментальної оцінки зносу та надійності кулачкових пар тертя газорозподільчого механізму двигунів автомобілів. При розробці методики розрахунку максимального зносу тиск 0 прийнято постійним, а шлях тертя визначався як сума розмірів площадок контакту з урахуванням коефіцієнту проковзування і змащування .

Розмір площадки контакту і тиску визначається за формулами Герца. Таким чином, знос кулачка визначається за залежністю

Сила Q визначається з урахуванням інерційних сил, тиску пружин і газів. Коефіцієнт проковзування і змащування визначається експериментально при лабораторних випробуваннях кулачків на зношування.

Параметри kw, m визначалися за методикою, представленою в розділі 4. Розрахунок і випробування на зношування кулачків зі змащувальною канавкою і без неї показали, що наявність канавки знижує знос майже в 2 рази. При цьому ймовірність відмови по граничному зносу для пробігу 70 тис. км знижується в 2,13 раз.

З метою експериментальної апробації отриманих результатів було розроблене устаткування і методика для проведення стендових випробувань. При випробуваннях виконувалися основні умови контактування та зношування: навантаження (сили), кількість обертів, змащування, температура.

В результаті стендових випробувань протягом 1000 пускових циклів визначено, що знос кулачка без канавок становить 0,038 мм, що в 1,46 рази перевищує величину зносу при наявності канавок 0,026 мм.

Висновки

1. Розроблено методику розрахунку параметрів руху тонкого шару мастила в мастильних канавках під дією сили ваги та відцентрових сил на поверхні тіла, що обертається. Методика розрахунку режиму змащування на поверхні включає пристрій та порядок визначення величини основної характеристики тонкого шару мастила на поверхні твердого тіла - граничного напруження зрушення (Т) матеріалу мастила. Визначено граничне напруження зрушення для деяких видів моторних мастил. Встановлено, що величина (Т) має порядок 1 - 2 Па. Можливість визначення такої малої величини є перевагою розробленої методики.

2. Отримані теоретично й підтверджені експериментально залежності зусиль накатки поверхні кульками від величини заглиблення і властивостей матеріалу поверхні. Залежності отримані на основі розв`язку контактної задачі для вдавлювання жорсткої кульки в пластично деформовану площину на основі варіаційно-експериментального методу. В основі розв`язку покладений вираз повної енергії деформування, який має екстремальні властивості. Залежність зовнішньої сили від величини заглиблення визначається з експерименту. Функція контактного тиску отримана у вигляді степеневого ряду.

Отримані залежності для визначення сили опору коченню кульки при обробці поверхні пластичним деформуванням від сили вдавлювання кульки, функції тиску під кулькою та твердості оброблюваної поверхні. Отримані залежності рекомендовано використовувати при виборі силового режиму обкочування поверхні. Проведено експериментальне визначення зусиль накатки. Порівняння розрахункових і експериментальних даних вказує на їх відповідність.

Розроблені, виготовлені і використані пристрої для накочування мастилоутримуючих канавок кульками.

3. Розроблений і використаний на практиці метод випробувань на знос за схемою циліндр-площина з визначенням параметрів моделі сталого зношування. В основу методу покладено розв`язок зворотної контактної задачі з урахуванням зносу циліндра і площини. Рішення дозволяє при наявності залежності розміру площадки контакту від шляху тертя визначити параметри kw, m моделі сталого зношування як для площини, так і для циліндра.

Практична реалізація методу випробувань для матеріалів кулачкових пар тертя підтвердила ефективність запропонованого методу випробувань і визначення параметрів моделі зношування. В результаті застосування методики випробувань встановлено, що в заданих умовах знос пари з чавуну СЧ-18 менше, ніж із сталі 40Х в 1,53 рази.

Для пари циліндр-площина з комбінованою канавкою за запропонованою методикою отримано зменшення зносу в 1,36-1,42 рази. Ефект пояснюється покращенням умов змащування за рахунок подачі мастила з канавки в зону контакту відцентровими силами від обертання циліндра.

4. Розроблено методику розрахунково-експериментальної оцінки зносу та надійності кулачкових пар тертя. Методика включає основні розрахункові залежності та способи визначення параметрів моделі зношування, шляхів тертя і контактних тисків. Методика оцінки надійності базується на розподілі Ерланга 3-го порядку.

Розрахунки зносу та надійності кулачків ГРМ двигунів ВАЗ для варіантів з канавками і без канавок показали, що середній знос кулачків з канавками майже в 2 рази менше зносу кулачків без канавок.

Ймовірність відмови кулачків по граничному зносу при пробігові 70 тис. км без канавок (F=0,5441) в 2,13 рази вище ймовірності відмови (F=0,2558) кулачків з канавками.

Стендові випробування показали, що на базі 1000 циклів пуску двигуна кулачки з канавкою мають знос (26 мкм), що в 1,46 рази менше зносу кулачка без канавок (38 мкм), що підтверджує висновок про ефективність застосування профільних канавок і відцентрового змащування.

Список опублікованих праць

1. Кузьменко А.Г., Кузьменко Г.А., Бабак О.П. Упруго - пластический контакт шара с плоскостью // Проблемы трибологии. - 1997. - №2 (14). - С. 3 - 29. (Здобувачем отримані розрахункові залежності для рішення задачі контактної взаємодії кулі із площиною при великих і малих переміщеннях при дії нормальних і дотичних навантажень із використанням діаграми вдавлювання).

2. Дыха А.В., Бабак О.П. Повышение несущей способности подшипника скольжения с маслоудерживающими канавками // Проблемы трибологии. - 1997. - №1. - С. 25 - 27. (Здобувачем запропонований спосіб нанесення мастилоутримуючих канавок).

3. Дыха А.В., Бабак О.П., Ильчишена А.В. Создание и экспериментальное исследование смазочной способности маслоудерживающих канавок переменной глубины // Проблемы трибологии. - 1999. - №2. - С. 26 - 29. (Здобувачем запропонована конструкція для нанесення профілю та проведена експериментальна апробація запропонованого пристрою).

4. Кузьменко А.Г., Бабак О.П. Метод испытаний на износ по схеме "вращающийся цилиндр-плоскость"// Проблемы трибологии. - 2000. - №2 (14). - С. 116 - 122. (Здобувачем запропонований метод випробувань на знос за схемою "обертового циліндра-площини. Отримано розрахункові залежності для визначення параметрів моделі зносу).

5. Бабак О.П., Кузьменко А.Г., Пасечник А.А. Лабораторные испытания по схеме "вращающийся цилиндр-плоскость" // Проблемы трибологии. - 2000. - № 3, 4 (15). - С. 87 - 89. (Здобувачем розроблена методика визначення параметрів закономірностей зношування, що включає спеціальний пристрій для універсальної машини тертя. Виконано експериментальну апробацію методики випробувань).

6. Кузьменко А.Г., Бабак О.П., Пасечник А.А. Выбор схемы лабораторных испытаний при оценке износа кулачковых пар // Проблемы трибологии. - 2001. - №1 (17). - С. 152 - 156. (Здобувачем виконане обґрунтування схеми й методики випробувань на знос кулачкових пар із плоским штовхачем).

7. Бабак О.П., Кузьменко А.Г., Пасечник А.А. Стенд для испытаний газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания // Проблемы трибологии. - 2002. - №2. - С. 107 - 110. (Здобувачем розроблений стенд для лабораторних випробувань розподільчих валів на знос. Виконано експериментальну апробацію стенда).

8. Бабак О.П., Кузьменко А.Г., Пасечник А.А. Повышение износостойкости трибосопряжений путем формирования маслоудерживающего профиля // Вісник Технологічного університету Поділля. - 2002. - № 4 Ч.1 (42). - С. 7 - 12. (Здобувачем отримані оптимальні параметри формування мастилоутримуючого профілю).

9. Кузьменко А.Г., Бабак О.П., Пасічник О.А., Даньков А.Б. Експериментальні дослідження руху мастильного матеріалу із застосуванням комп`ютерних технологій візуалізації та реєстрації. // Проблеми трибології. - 2007. - №1. - С. 135 - 139. (Здобувачем виконана експериментальна апробація пристрою).

10. Кузьменко А.Г., Бабак О.П., Пасічник О.А. Дослідження динаміки мастильної краплі по плоскій поверхні. // Проблеми трибології. - 2007. - № 2. - С. 91 - 94. (Здобувачем отримані кількісні і якісні параметри руху мастильного матеріалу для різних матеріалів. Побудовані номограми).

Размещено на Allbest.ru

...