автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Исследование методов повышения срока службы деталей узлов машин и агрегатов бытового обслуживания

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Анализ условий эксплуатации и причин потери работоспособности машин и агрегатов бытового назначения.

1.2. Анализ технологических мероприятий повышения работоспособно сти деталей машин и агрегатов.

1.3. Анализ методов исследований эффективности технологических мероприятий повышения работоспособности деталей машин и агрегатов.

1.3.1. Физические методы

1.3.2. Математические методы.

1.4. Постановка цели и задач исследования.

ГЛАВА

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ МАШИН И АГРЕГАТОВ КОМУНАЛЬНО-ГО ХОЗЯЙСТВА И БЫТОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ.

2.1. Прогностическая модель для определения применения вида технологической обработки.

2.1.1. Теоретическое обоснование прогностической модели взаимосвязи между интенсивностью изнашивания материалов деталей и параметрами перераспределения водорода в процессе их взаимодействия.

2.1.2 Методика математической обработки результатов проводимых экспериментов.

2.2. Обоснование оптимизации расписаний технологической обработки деталей по критериям эффективности.

2.3. Математический аппарат метода анализа иерархий.

ГЛАВА 3.

СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Методика исследования наводороживания материалов в процессе эксплуатации.

3.2. Методика и комплекс приборов для исследования перераспределения водорода в системе взаимодействующих материалов

ГЛАВА 4.

ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ДЕТАЛЕЙ УЗЛОВ МАШИН И АГРЕГАТОВ КОМУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА И БЫТОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ.

4.1. Исследование взаимосвязи процессов перераспределения водорода и интенсивности изнашивания деталей узлов машин и агрегатов бытового назначения.

4.2 Обоснование стохастической связи между выделением водорода и „ интенсивностью изнашивания.

4.2.1. Статистическая обработка результатов исследований.

4.2.2. Анализ полученных результатов.

4.3 Результаты исследования эффективности технологических мероприятий методом анализа иерархии.

4.4 Выводы по главе.

Проблемы проведения исследований по улучшению параметров работы оборудования и машин являются весьма актуальными в работе научно-технических организаций и институтов сервиса. Известно, что всякий материальный объект располагает множеством свойств, которые объективно существуют пока существует сам объект, но проявляется лишь при взаимодействии его с другими объектами. Совокупность свойств, которым обладает объект, позволяет отличать его от других объектов и не делает похожими на других. И, если среди множества свойств объекта выделить главные, существенные (такие, без которых объект не может оставаться самим собой), то их совокупность будет выражать качественную определенность, особенность данного объекта - его принципиальные (качественные) отличия от других объектов.

На современном этапе развития экономики планомерное улучшение качества продукции становится важнейшим фактором повышения эффективности общественного производства; роста производительности труда и более полного удовлетворения потребностей населения. Потребность в продукции повышенного качества влияет на все слагаемые эффективности общественного производства: ускорение внедрения результатов научно-технических исследований, снижение материалоемкости и трудоемкости продукции, совершенствование структуры и организации производства. Актуальность данной проблемы возрастает потому, что немыслимо развитие без создания новых видов продукции с высокими показателями надежности, долговечности, технологичности, высокой конкурентоспособности изделий на рынке и т.п. Улучшение качества готовых изделий в свою очередь требует повышения качества и надежности материалов, комплектующих изделий, внедряемых новых прогрессивных технологических процессов. Техническое состояние машин и агрегатов оказывает большое влияние на 5 эффективность их работы, от которой зависит срок и качество выполнения заказов населения.

В результате эксплуатации машин их техническое состояние ухудшается за счет изнашивания поверхностей деталей. Около 90% машин выходит из строя по причине износа деталей, а расходы на ремонт деталей узлов машин и агрегатов бытового назначения, оборудования прачечных и машин химчистки по стране постоянно увеличиваются. В результате изнашивания деталей исполнительных механизмов, снижается качество выпускаемой продукции и производительность оборудования, повышаются затраты на его техническое обслуживание. Сокращение потерь на трение и повышение износостойкости деталей машин является одной из актуальных задач современной науки /15/.

Весьма остро стоит проблема борьбы с изнашиванием в оборудовании, многие элементы которого работают при высоких нагрузках, скоростях, часто в условиях ограниченной подачи смазочного материала. Решение вопросов снижения потерь на трение и повышения износостойкости деталей в механизмах машин и агрегатов бытового назначения имеет большое технико-экономическое значение и обусловливает проведение комплекса теоретических и экспериментальных исследований.

Данная работа посвящена исследованию технологических методов увеличения срока службы деталей машин и агрегатов, а так же составлению иерархий оптимизации выбора метода технологической обработки на стадиях проектирования и конструирования.

Исследования выполнены аналитическим методом с применением ЭВМ и разработанными прикладными программами на языке БЕЙСИК и С++.

Научная новизна работы состоит в: 6 теоретическом обосновании физической модели и математическом описании прогностической зависимости между износом деталей узлов и механизмов и количеством выделившегося водорода; разработке методики оптимизации и согласования выбора применяемой технологической обработки в зависимости от цели, области применения и себестоимости изготовления машины.

На основании ранее проводимых исследований и выявленных функциональных зависимостей определены возможные отклонения действующих значений параметров.

Теоретически подтверждено, что для обеспечения заданного на стадии проектирования машин и агрегатов бытового обслуживания, значения выходных параметров (качество, надежность и т.д.) могут применяться любые конструкционные материалы с последующей технологической обработкой, технические характеристики которых отвечают требованиям к значениям выходных параметров.

Так же было показано, что одним из наиболее эффективных методов защиты поверхности деталей узлов машин бытового обслуживания от водородного изнашивания является метод плазменного напыления и финишной безабразивной обработки в металлоплакирующих средах.

По результатам выполненных исследований опубликован 11 печатных работ.

Практическая значимость исследования состоит в том, что оно содержит рекомендации по выбору и применению конструкционных материалов и методов технологической обработки деталей узлов оборудования бытового обслуживания.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников, приложения.

выводы.

1. Установлено, что в большинстве случаев применяемые детали в узлах машин и агрегатов бытового обслуживания нуждаются в применении технологических обработок.

2. Теоретически обоснована возможность исследования процесса изнашивания материалов деталей по интенсивности выделения и составу газообразных продуктов износа.

3. Теоретически обоснована возможность применения для прогнозирования работоспособности деталей механизмов и агрегатов бытового назначения метода анализа иерархий.

4. Установлено с помощью метода разработанного на основании «описания изобретения к авторскому свидетельству» Би 1409887 А1 от 08.07.86, №3/56 (приложение 3), что наилучший метод технологической обработки по показателю водородного изнашивания является метод плазменного напыления с последующей финишной антифрикционной безабразивной обработкой (ФАБО).

5. С помощью метода анализа иерархий получена иерархическая структура процентных соотношений и зависимостей от различных факторов, различного вида технологических обработок.

6. С помощью метода анализа иерархий установлено, что оптимальная технологическая обработка, в процентном отношении если все исследованные виды обработок принять за 100%, деталей узлов машин и агрегатов бытового назначения является метод:

- плазменного напыления + ФАБО - 23,36;

- термическое старение + ФАБО - 19,22;

- плазменное напыление - 18,70;

- ФАБО в МС-13,68;

- термическое старение - 12,73;

102

- без обработки - 12,32.

7. Проведен анализ существования математической зависимости между видами технологических обработок (Ь) и величиной выделившегося диффузионно-активного водорода (СНг) предложена функциональная зависимость для исследованных технологических обработок вида:

7 (2.4728+1,2552-1п(Ся,)) п = е или к = 11.8526 (ся2 )-2552

8. Проведены стендовые испытания пар трения для различного вида технологических обработок. Испытания показали следующие результаты по износу и величине выделившегося водорода:

Вид обработки Износ Сн 10"7 мкм) м3/кг

Плазменное напыление + ФАБО в МС 9,0 0,8

Термическое старение + ФАБО в МС 12,0 1,0

Плазменное напыление 14,5 1,2

ФАБО в МС 17,5 1,4

Термическое старение 20,0 1,5 без технологической обработки 23,5. 1,7

103

1. Буткевич М.Н. Повышение ресурса деталей машин и агрегатов бытового назначения формированием многофункциональных покрытий металло-плакированием Автореферат диссертации к.т.н. М., 1997

2. Андрейчик М.А. ,Матюшенко В.Я. Некоторые аспекты технологического наводороживания металлов и его влияние на износостойкость. В кн. Долговечность трущихся деталей машин. М., Машиностроение, 1985 , вып. 1,стр. 191-196

3. Аккуратов Ф.М., Аккуратов Е.Ф. Оборудование для предприятий по стирке белья и химической чистке одежды. Каталог-справочник В 2-х частях. М., ЦНИИТЭстроймаш, 981

4. Азгальдов Г.Г. Квалиметрия в архитетурно-строительном проектировании. М., Стройиздат, 1989, 272 с.

5. Азгальдов Г.Г. Теория и практика оценки качества товаров (Основы квалиметрии). М.: Экономика, 1982, 256 с.

6. Андрианов Ю.М., Лопатин М.В. Квалиметрические аспекты управления качеством новой техники. Л. Изд-во ЛГУ, 1983-288 с.

7. Авестисов Г, Арутюнов A.A. и др. О комплексной оценке качества крепи нефтяных и газовых скважин. Стандарты и качество №3 1986

8. Pao С.Р. Линейные статистические методы и их применение. М., Наука, 1968.

9. Большакова П.А. и др. Справочник по ремонту, наладке и эксплуатации оборудования обувных предприятий. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. 321 с.

10. Крамер Г. Математические методы статистики. М., Мир. 1975.

11. Хайнике Г. Трибохимия. Перевод с англ. М., 1987, 584 с.

12. Волошенко В., Пипа Б.Ф., Шипунов С.Т. Эксплуатационная надежность машин трикотажного производства. Киев, Техника, 1977,104

13. Гарбарук В.Н. Проектирование трикотажных машин. JL, Машиностроение, 1980.

14. Болгов И.В. Технология ремонта оборудования предприятий бытового обслуживания населения. М., Легкая и пищевая промышленность 1983,стр.248.

15. Гаркунов Д.Н. Триботехника. М.: Машиностроение, 1985. - 424 с,

16. Гельд П.В., Рябов P.A., Кодес Е.С. Водород и несовершенства структуры металла. М., Металлургия , 1979.

17. Грачева К.А. "Выполнение организационно-экономической части дипломных проектов технологического профиля" Ч. Изд. МГТУ, 1992.

18. ГОСТ 23.216-84. Обеспечение износостойкости изделий Метод испытаний на трение и изнашивание при смазывании маслохладоновыми смесями. М. Изд-во стандартов, 19 84.16с.

19. Гурович В.А. Износ и смазка швейных машин, изыскание путей увеличения их долговечности: Автореферат диссертации. к.т.н.М.,1984, 24с

20. Гурович В.А. Исследование влияния смазочных масел на скорость износа деталей швейных машин /Автоматизация процессов вышивания и сборки швейных изделий/: Сб. научных работ. М., 1987. - с. 72 - 77,

21. Долецкий В.А., Бунтов В.Н., Леченкин Ю.А. и др. Увеличение ресурса машин технологическими методами. М., Машиностроение, 978.

22. Донской A.B., Клубникин B.C. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении. Л., Машиностроение: 979.

23. Защита от водородного износа в узлах трения. Под ред. Полякова A.A. М., Машиностроение , 1980.

24. ЗурабовВ.М., Пузряков А.Ф. "Способ плазменного нанесения покрытий". A.C. N 1387493 С23С 4/00.

25. Дроздов Ю.Н., Павлов В.Г., Пучков В.Н. Трение и износ в экстремальных условиях. М.: Машиностроение, 1989, с. 224.105

26. Методика исследования водородного изнашивания материалов/ В.М. Юдин, Д.Н. Гаркунов, М.Е Ставровский и др. М.:Минбыт РСФСР, 1988 39 с.

27. Зурабов В.М., Пузряков А.Ф. "Устройство для определения теплосодержания частиц" .A.C. 10483 89,Бюл. 1983,МЗ 8.

28. Избирательный перенос в тяжелонагруженных узлах трения . Под ред. Д.Н.Гаркунова. М.: Машиностроение, 1982. - 207 с.

29. Иоффе A.JI. Ремонт и монтаж оборудования обувных фабрик. М.:

30. Легкая индустрия, 1974. 208 с.

31. Карпенко Г.В., Крипякевич Р.Н. Влияние водорода на свойства стали. М., Металлургиздат, 1962.

32. Качанов Л.М. "Основы теории пластичности".М:Наука,19б9,с.420.

33. Кащеев В.Н. Процессы в зоне фрикционного контакта металлов. М. Машиностроение, 1978.

34. Колесникова E.H., Бабинец C.B., Данилов Б.Д. Вязальное оборудование трикотажных фабрик. М., Легпромбытиздат, 1985.

35. Костецкий Б.И. Структурно- энергетическая приспособляемость материалов при трении. В сб. Трение , износ и смазочные материалы. Тезисы Международной научной конф. Ташкент, т.2, 1985, стр. 287-295.

36. Костецкий Б.И. Фундаментальные закономерности трения и износа. Киев., Знание, 1981.

37. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах. Киев. Техника,1970.106

38. Красулин Ю.Л. "Взаимодействие металла с полупроводником в твердой фазе." М:НаукаД971,с.115.

39. Кудинов В.В., Иванов В.М. "Нанесение плазмой тугоплавких покрытий." М., Машиностроение 1981,с. 192.

40. Пашковский И.Э. Повышение срока службы деталей подшипниковых опор стирально-отжимных машин технологическими методами., автореферат диссертации к.т.н. М., 1990.

41. Бельфер Ф.П. Оборудование и технология производств бытового обслуживания. М., Легкая и пищевая промышленность, 1984. стр. 336.

42. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регриссионный анализ, тт. 1,2. М. Финансы и статистика. 1986.

43. Кендалл М. Стьюарт А. Статистические выводы и связи., М., Наука,1973.

44. Кузнецов А.И., Расторгуев Ю.И., Рябенко Е.А. и др. Получение и физико-химические исследования оксидов особой чистоты: Обз. инф. ВНИ-ИНТИ ЭПСМ, 1989. ( Сер. 9 Стекольная промышленность).

45. Кутьков A.A. Износостойкие и антифрикционные покрытия. Машиностроение, 1976.

46. Липников В.М., Ягудин А.Д., Васильев A.A. "Способ плазменного напыления покрытий". А.С.М 2502655 С23С 4/12 Опубл.23.08.89.Бюл.М31.

47. Лоскутов B.C., Пузряков А.Ф. "Исследование газодинамических процессов в струях, истекающих из плазменных распылителей" ВУ Зов. "Машиностроение", 1972.М 2,с.141-145

48. Лукин Е.С., Андрианов Н.Т., Мамаева Н.Б., и др. О проблемах получения оксидной керамики с регулируемой температурой спекания. Огнеупоры. -с. 11-15.

49. Макаркин Н.И., Назаренко П.В. Исследование влияния водорода на изменение микроструктуры приповерхностных слоев при внешнем трении. Трение и износ. Т. 4, №1, 1983, стр. 18-25.107

50. Максимович Г.Г., Шатинский В.Ф., Копылов В.И. "Физико-химические процессы при плазменном напылении и разрушении материалов с покрытиями". Киев," Наукова думка", 1983,с.264.

51. Малков М.А., Полухин В.П. Расчет износа клиньев трикотажных машин. М., ВНИИЛтекмаш, научно-исследовательские труды, №15, стр. 1322.

52. Матвеевский P.M., Буяновский И.А., Лашхи В.Л. и др. Кинематика и термодинамика смазочного действия// Трение, износ и смазочные материалы/ Труды международной науч. конф., 22 26 мая 1985 г., Ташкент. М., 1985.-Т.2.-С.7- 15.

53. Материаловедение /Под общ. ред. Арзамасова Б.Н./ М., Машиностроение ,1986.

54. Метод проведения триботехнических испытаний конструкционных и смазочных материалов в режиме избирательного переноса. М., МТИ, 984.

55. Меклер В.Я., Овчинников П.А. "Промышленная вентиляция и кондиционирование воздуха". Москва, "Стройиздат", 1978.

56. Мороз Л.С., Чечулин Б.Б. Водородная хрупкость металлов. М., Металлургия, 1967.

57. Никанорова А.И., Борисова Н.С., Амосова Л.М. Влияние термообработки на водородопроницаемость конструкционных сталей. Физико-химическая механика материалов. 1972, т. 8, № 3, стр. 85-88.

58. Новосардян Г.С. и др. Смазка швейных машин. М., Легкая индуст1976.

59. Оборудование предприятий по стирке белья и чистке одежды. Отраслевой каталог в 2-х частях. ЦНИИТЭстроймаш, 1986.

60. Присяжнюк П.А. Наладка и эксплуатация плосковязальных трикотажных машин. Киев. Техника, 1983.

61. Повышение исносостойкости на основе избирательного переноса. Под редакцией Гаркунова Д.Н. М.: Машиностроение, 977. - 212 с.

62. Повышение долговечности машин технологическими метода-ми./Под общей ред. Таурита Г.Э./ Киев., Техника, 986.

63. Поливанов С.Ю., Прытков В.Г., Сиротников Э.А. Эксплуатационные испытания швейных машин. Справ. Пособие. М., Легкая и пищевая промышленность, 1984

64. Поляков A.A. Механизм избирательного переноса. Повышение износостойкости на основе избирательного переноса. М., 1977. - с. 5 - 17

65. Польцер Г., Майсснер Ф. Основы трения и изнашивания. М., Маши ностроение, 1984.

66. Польцер Г., Мюллер В., Рейнхольд Г. И., Ланге И. Новые результаты по латунированию поверхности трения стальных и чугунных деталей. Долговечность трущихся деталей машин. - М.: Машиностроение, 1986.-е. 8185.

67. Прохоров B.C. Трибологические методы испытаний масел и присадок. М., 1983,- 184с.

68. Прокопенко А.К. Избирательный перенос в узлах трения машин бы тового назначения: М.: Легпромбытиздат, 1987. 104 с.

69. Пузряков А.Ф. Перспективы автоматизации технологического процесса плазменного напыления. Известия Сибирского отд. АН СССР., серия техн. Наук №10, вьш.2 985, стр. 93-101

70. Пузряков А.Ф., Белякович A.C., Суворов П.А., Зурабов В.М. Разработка и изготовление автоматизированного оборудования для плазменного нанесения покрытий при восстановлении изношенных деталей 1981. МГТУ.

71. Пузряков А.Ф., Новоселов A.B. "Разработка научных основ автоматизированных управляемых технологических процессов нанесения покрытий". 1987,МГТУ.

72. Пузряков А.Ф., Зурабов В.М., Таранов В.А. "Использование ранжирования в оценке влияния параметров плазменного напыления на свойства покрытий." Тезисы докладов 9 Всесоюзного совещания. Дмитров 1983, с.93-97.

73. Рыбакова Л.М., Куксенова Л.И. Структура и износостойкость металла. М., Машиностроение, 1982.

74. Рыжов Э.В. Технологические методы повышения износостойкости деталей машин. Киев, Наукова думка, 1984.

75. Сапронов Ю.Г. Расчет и конструирование технологического оборудования фабрик по ремонту и индивидуальному пошиву обуви, М., Легпром-бытиздат, 1986.

76. Свиркин В.Ф., Рогачев Н.М. "Исследование турбулентной плазменной струи".Теплофизика высоких температур,! 984,12,Н 1,с.128-136.

77. Синярев Г.Б., Ватолин И.А., Трусов Б.Т ."Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов".М.Наука, 1982, с. 262.

78. Синицын В.В., Викторова Ю.С., Берденнинов Л.И. Фторирован-ный углерод как антифрикционная добавка к пластичным смазкам. Трение и износ. 1982. -Н6. - с. 966- 1000.по

79. Состав для нанесения покрытий натиранием. Чекулаев О.В. и др. А.С. СССР, №1603824 , 1990.85. "Способ плазменного распыления". Заявка Японии К-60-35988 С23С4/12.

80. Ставровский М.Е. Повышение срока службы качающих узлов топливных насосов защитой деталей от водородного изнашивания. Автореферат диссертации к.т.н., М., 1988.

81. Тенненбаум М.М. Износостойкость конструкционных материалов и деталей машин. М., Машиностроение, 1966.

82. Терхунов А.Г. Метод финишной антифрикционной безабразивной обработки цилиндров и коленчатых валов д. в. с. В кн. Трение, износ и смазочные материалы. Труды международной конференции. Т. 5, Ташкент, 1985, стр. 3,4.

83. Технология трикотажного машиностроения. /Под ред. Востродов-ского А.В./ М., Машгиз, 1963.

84. Саати Т., Керис К.П. Аналитическое планирование. Организация систем. М.: "Радио и связь", 1991. 224 с.

85. Трение, изнашивание и смазка. Справочник /Под ред. Крагельского И.В., Алисина В.В./ М.: Машиностроение. 1978. - Т.1. - 400 с.

86. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. М.:"Радио и связь", 1993.- 315 с.

87. Урюков Б.А., Гороховский В.И. Износостойкие тонкопленочные покрытия. В кн. Трение, износ и смазочные материалы. Труды международной конференции. Т. 3,ч. 2, Ташкент, 1985, стр. 28-34.

88. Францев В.Н. Повышение срока службы деталей трикотажных машин реализацией избирательного переноса в узлах трения: Автореферат диссертации к.т.н: М., 1988.

89. Фролов К.В. Износостойкость и ресурс машин. В кн. Долговечность трущихся деталей машин. М., Машиностроение, вып., 1985, стр.5-8.1.l

90. Хасуй А., Моригаки О. Наплавка и напыление. М., Машиностроение, 1985.

91. Хасуй B.C. "Техника напыления".М.Машиностроение,1975,с.288.

92. Химмельблау Д.М. Прикладное линейное программирование. М., Мир, 1975.

93. Чекулаев О.В. Новые методы напыления металлических покрытий и перспективы их применения. Материалы сем. Повышение износостойко-сти деталей методами газотермического напыления и наплавкой. JI. ЦНИИТЭИ, 1987,

94. Чигаренко Г.Г., Пономаренко А.Г., и др. Влияние ионов контактирующих металлов на процесс избирательного переноса. Трение и износ т. 4, №4., 1983, стр. 615-620.

95. Шевченко В .Я., Баринов С.М. Техническая керамика. М: Наука, 1993. -187с.

96. Хорн Р., Джонсон Ч. Матричный анализ. М.: "Мир", 1989. -655 с.

97. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. 526 с.

98. Фляйшер Г. К вопросу о количественном определении трения и износа. В кн.: Теоретические и прикладные задачи трения, износа и смазки машин. М.: Наука, 1982. с. 285-296.

99. Шведков Е.Л., Ровинский Д.Я., Зозуля В.Д., Браун Э.Д. Словарь-справочник по трению, износу и смазке деталей машин., Киев. Наук, думка, 1979, 188 с.

100. Канарчук В.Е. Адаптация материалов к динамическим воздействиям. Киев, Наука думка., 1986, 264с.