автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение долговечности зубчатых зацеплений силовых передач тракторов путём применения антифрикционных и противоизносных добавок в трансмиссионные масла

Введение.

1. Состояние вопроса и задачи исследований.

1.1. Общая картина работы нагружения зубчатых колес в силовых передачах и виды отказов зубьев шестерен.

1.1.1. Основные элементы трибомеханических систем.

1.1.2. Классификация видов износа и повреждаемости зубчатых передач.

1.2. Масла для силовых передач автотракторной техники.

1.2.1. Назначение смазочных материалов и предъявляемые к ним требования.

1.2.2. Присадки в маслах.

1.3. Концепция использования отдельных добавок в трансмиссиях тракторов.

1.4. Выводы и задачи исследования.

2. Теоретические вопросы повышения долговечности силовых передач путем применения добавок в масла.

3. Методика экспериментальных исследований.

3.1. Выбор факторов, численных характеристик целей исследования и их обоснование.

3.2. Методика лабораторных испытаний по выявлению и оценке влияния добавок на противоизносность и антифрикционность зубчатых передач.

-33.3. Методика проведения стендовых испытаний цилиндрических зубчатых колес при введении в смазки добавок.

3.4. Методика обработки экспериментальных данных.

4. Экспериментальные исследования влияния добавок на параметры и свойства трущихся поверхностей.

4.1. Сравнительные испытания влияния добавок на способность контактирующих поверхностей зубьев противостоять процессам трения и изнашивания.

4.2. Исследование влияния добавок на износ и фрикционность зубчатых зацеплений при изменяемых режимах работы.

4.3. Исследования воздействия добавок к смазкам на зубчатые механизмы.'.

Выводы.

Уровень надежности автотракторной техники определяется ее способностью обходиться без материальных затрат и затрат труда на поддержание в работоспособном состоянии. Повысить этот уровень представляется возможным на этапе расчета, проектирования, изготовления и эксплуатации узлов и агрегатов трансмиссии. Изготовление деталей сопряжено с необходимостью использования дорогостоящих и редких на сегодняшний день упрочняющих легирующих элементов, в эксплуатации же металл детали узла работает не в полном объеме на глубину, а по поверхности, следовтельно можно предположить, что нахождение этих элементов в местах контакта и постоянная генерация их на поверхностях трущихся тел из смазочной среды предопределяет возможность повышения долговечности агрегатов трансмиссии путем введения в масла добавок улучшающих износостойкость, уменьшающих трение. Кроме того: во-первых при использовании антифрикционных присадок в коробке можно достичь экономии горючего до 4,3% [47]; во-вторых смена масла осуществляется значительно реже, что уже само по себе сберегает ресурсы и экологию.

Путем изменения условий эксплуатации машин можно оказывать существенное влияние на интенсивность нормального износа, а также предупреждать возникновение нежелательных видов разрушения, приводящих к повреждаемости трущихся поверхностей.

Установлено, что при заданном сочетании материалов коэффициент трения значительно зависит от сорта масла и типа применяемых присадок. Поэтому многие исследователи склонны относить антифрикционность к свойству узла трения [45].

Если смазочного действия не удается обеспечить использованием динамического эффекта, то решающее значение приобретают граничные слои смазочного материала, химически модифицированные поверхностные и приповерхностные слои материала, а также поверхностные пленки, полимеры трения или самогенерирующиеся органические пленки [18].

Широкие возможности управления процессами трения и изнашивания связаны с применением новых смазок с многофункциональными присадками. Выбор присадок н необходимость их введения в масла зависит от вида смазываемых узлов трения, условий их работы, а также от процессов, протекающих на поверхностях трения и лимитирующих их работоспособность.

При разработке и подборе противозадирных, а также других присадок нужно руководствоваться конкретными условиями работы машины и характером повреждения в этих условиях поверхностей трения. Соединения, выбираемые в качестве присадок, должны в необходимой степени улучшать условия трения и в то же время быть минимально коррозионно-агрессивными и не ухудшать физико-химические свойства масла. Очень важно также, использовать статистические данные о характере повреждений трущихся пар, долговечности и причинах выхода из строя узлов и деталей трения [4].

С учетом вышеизложенного, цель работы заключается в определении добавки к маслу уменьшающей интенсивность изнашивания зубчатых зацеплений агрегатов трансмиссии тракторов, а следовательно повышающей их надежность.

Общие выводы

1. Основываясь на выполненном теоретическом анализе обоснована возможность повышения долговечности зубчатых зацеплений силовых передач на 20-30% путем введения в трансмиссионные масла антифрикционных и противоизносных добавок.

2. Введение добавок в масло изменяет геометрические параметры зацепления (фактическую площадь пятна контакта и приведенный радиус, значения величин которых зависят от толщины пленки, образуемой добавкой в зоне зацепления), а также свойства контактирующих поверхностей (.НВ - микротвердость, Ra -шероховатость).

3. Добавки отнесенные к группе ремонтно-восстановительных и имеющих в своей основе металлокомплексы значительно сдерживают процесс изнашивания поверхностей с повышением скорости проскальзывания. Эксплуатационные добавки тормозят износ при скоростях скольжения, близких к нулевым, но с ростом последних интенсифицируют изнашивание.

4. Для всех типов цилиндрических зубчатых передач ( класс чистоты V7-V8 по ГОСТ2789-59, 6-7 степень точности по ГОСТ1643-56) тракторных трансмиссий, работающих на масле ТМ-3-18 целесообразно применять ремонтно-восстановительные композиции ER и СУРМ, тормозящие выкрашивание контактирующих поверхностей по времени на 25%, снижающих момент трения в 1.5-2 раза и уменьшающих величину износа на 30% в сравнении с маслом без добавок для диапазона скоростей скольжения 0-0.65м/с, несущей способности зубчатых зацеплений равной 2,32 кН.

5. Для тихоходных средненагруженных зубчатых зацеплений работающих в масляной среде, не загрязненной абразивом использование антифрикционных добавок Micro Х2, ФАФЗ, Аспект-Модификатор, Liqui-Moly приводит к падению момента трения в контакте на 10-35% в сравнении с работой передачи на чистом масле.

1. Апанасеико А.М. Результаты исследований эксплуатационно-технических свойств масел в силовых передачах колесных тракторов. Труды ЧИМЭСХ, вып. 62, ч.2,1971г.

2. Вельских В.И. Эксплуатация тракторов «Беларусь». М.: Колос, 1967. 407с.

3. Боуден Ф.П. Тейбор Д. Трение и смазка. М.: Машгиз, 1960.151 с.

4. Виноградова И.Э. Противоизносные присадки к маслам. М.: Химия, 1972. 272 с.

5. Гавриленко В.А. Основы теории эвольвентной зубчатой передачи. М.: Машиностроение, 1969. 157 с.

6. Гаркунов Д.Н. Триботехника. М: Машиностроение. 1985.424 с.

7. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия. 1966. 480 с.

8. Давыдов Б.Л. Редукторы.Конструкции, расчет и испытания .Москва Киев: Машгиз, 1963. 123 с.

9. Дриз Ю. Расчет валов редукторов на прочность. Ульяновск, 1981 45 с.

10. Дроздов Ю.Н. и др. Трение и износ в экстремальных условиях М.: Машиностроение, 1986. 224 с.

11. П.Журавлев А.Н. Допуски и технические измерения. М.: Высшая школа, 1981. 256с.

12. Заблонский К.И. Зубчатые передачи: Распределение нагрузки в зацеплении. Киев: Техника, 1977. 123 с.

13. Защита от водородного износа в узлах трения. / под ред. A.A. Полякова. М.: Машиностроение, 1980. 135 с.

14. Зубчатые передачи. Справочник. Под ред. Е.Г. Гинзбурга. JL: Машиностроение, 1980. 416с.

15. Икрамов У.А. Расчетные методы оценки абразивного износа. М.: Машиностроение, 1987. 288 с.

16. Испытание материалов. Справочник. Под ред. X. Блюменауэра. М.: Металлургтя, 1979. 448 с.

17. Казиев Ш.М. Повышение несущей способности зубчатых колес отремонтированных коробок передач тракторов «Кировец» в период приработки. Дис.кандидата технических наук. JL: ЛСХИ, 1987.

18. Кащеев В.Н. Процессы в зоне фрикционного контакта металлов. М.: Машиностроение, 1978. 213 с.

19. Кистьян Я. Методика расчета зубчатых передач на прочность. М.: Машгиз, 1963. 65 с.

20. Коваленко Г.Д. Измерение напряжений в зубчатых передачах. М.: Машиностроение, 1969. 85 с.

21. Когаев В.П. Прочность и износостойкость деталей машин. М.: Высшая школа, 1991. 315 с.

22. Козловский Н.С. Виноградов А.Н. Основы стандартизации, допуски, посадки и технические измерения. М.: Машиностроение, 1979. 224с.

23. Комбалов B.C. Влияние шероховатости твердых тел на трение и износ. М.: Наука, 1974.256 с.

24. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах. Киев : Техника, 1970. 389 с.

25. Костецкий Б.И. и др. Надежность и долговечность машин. Киев : Техника, 1975. 408 с.

26. Краткий справочник машиностроителя. М.:

27. Машиностроение, 1966. 798 с.

28. Кудрявцев В.Н. Конструкции и расчет зубчатых редукторов. JL: Машиностроение, 1971. 234 с.

29. Кудрявцев В.Н. Упрощенные расчеты зубчатых передач. Л.: Машиностроение, 1967. 180 с.

30. Лебедев В.Г. Повышение долговечности топливоподкачивающих насосов автотракторных дизелей восстановлением сопряжения «Корпус-поршень» металлоплакированием. Дис.кандидата технических наук. С-Пб.: СПГАУ, 1996.

31. Лышко Г.П. Нефтепродукты и технические жидкости. М.: Агропромиздат, 1988. 144 с.

32. Львовский E.H. Статистические методы построения эмпирических формул. М.: Высшая школа, 1988. 239 с.

33. Лукьянов B.C. Параметры шероховатости поверхности. М.: Изд-во стандартов, 1979. 162с.

34. Матвеевский P.M. и др. Смазочные материалы. М.: Агропромиздат, 1989. 144с.

35. Маркин Ю.С. Неравномерность вращения и виброконтроль зубчатых передач. Казань, 1982. 36 с.

36. Марков А.Л. Измерение зубчатых колес. Ленинград: Машиностроение, 1977. 280 с.

37. Мельников C.B., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос, 1980. 168 с.

38. Методика расчетной оценки износостойкости поверхностей трения деталей машин. М.: Изд-во стандартов, 1979.

39. Михин Н.М. Внешнее трение твердых тел. М.: Наука, 1977.224 с.

40. Мур Д.Ф. Основы и применения трибоники. М.: Мир, 1978. 476 с.

41. Наливкин В.А. Отчет С.-З.МИС за 1969г. Об испытаниях на эксплуатационную надежность в условиях нормальной эксплуатации самоходных шасси Т-16М повышенной надежности. Саратов: Приволжское книжное изд-во, 1965.

42. Оборудование и технологический процесс приработки зубчатых передач и испытание редукторов. М., 1972. 65 с.

43. Орлов П.И. Основы конструирования. Справочнометодическое пособие в 3-х книгах. Кн. 1. Изд.2-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1977. 623с.

44. Панов В.В., Папок К.К. Смазочные масла современной техники. М.: Наука, 1965. 132 с.

45. Папок К.К. Химмотология топлив и смазочных масел. М.: ВЗМО СССР, 1980. 192 с.

46. Поверхностная прочность материалов при трении. / под ред. Б.И. Костецкого. Киев : Техника, 1976. 296 с.

47. Политехнический словарь. Под общ. ред. И.И. Артоболевского. М.: Изд-во «Советская энциклопедия», 1977. 608с.

48. Польцер Г. и др. Основы трения и изнашивания. М.: Машиностроение, 1984. 264 с.

49. Пружанский Л.Ю. Исследование методов и испытаний на изнашивание. М.: Наука, 1978.120 с.

50. Радин Ю.А., Суслов П.Г. Безызносность деталей машин при трении. Л.: Машиностроение, 1989. 229 с.

51. Райко Н.Б. Смазка зубчатых передач. Киев: Техника, 1970.390 с.

52. Розенберг Ю.А. Влияние смазочных масел на надежность и долговечность машин. М.: Машиностроение, 1970. 311 с.

53. Розенберг Ю.А. и др. Смазка механизмов машин. М.: Гостоптехиздат, 1960. 340 с.

54. Скундин Г.И. Морозов Г.К. Влияние герметичности на повышение долговечности тракторных трансмиссий. // Тракторы и с.х. машины, 1968. №6.

55. Соловьев В.П. Исследование долговечности шлицевых сопряжений коробок передач тракторов «Кировец» и разработка мероприятий по ее повышению при эксплуатации и ремонте. Дис.кандидата технических наук. JL: ЛСХИ, 1979.

56. Старосельский A.A., Гаркунов Д.Н. Долговечность трущихся деталей машин. М.: Машиностроение, 1967. 395 с.

57. Рыбакова JI.M. и др. Структура и износостойкость металла. М.: Машиностроение, 1982. 212 с.

58. Смазочные материалы. Справочник. М: Машиностроение, 1989. 329 с.

59. Справочник для изобретателя и рационализатора. М.: МАШГИЗ, 1963. 792 с.

60. Справочник по триботехнике. В 3 томах, 1 том. М.: Машиностроение, 1989. 400 с.

61. Старосельский A.A. и др. Долговечность трущихся деталей и машин. М.: Машиностроение, 1967. 395 с.

62. Тайц Б.А. Точность и контроль зубчатых колес. М.: Машиностроение, 1972. 368 с.

63. Тайц Б.А. Точность и контроль зубчатых передач. JL: Машиностроение, 1978. 301 с.

64. Тененбаум М.М. Износостойкость конструкционныхматериалов и деталей машин при абразивном изнашивании. М.: Машиностроение, 1966. 230 с.

65. Теория и расчет трактора «Кировец».Под общ. ред. А.В. Бойкова. Д.: Машиностроение, 1980. 208с.

66. Трение, изнашивание и смазка. Справочник в 2 книгах, книга 1. М.: Машиностроение, 1978. 400 с.

67. Трение, изнашивание и смазка. Справочник в 2 книгах, книга 2. М.: Машиностроение, 1979. 358 с.

68. Трубин Г.К. Контактная усталость материалов для зубчатых колес. М.: МАШГИЗ, 1962. 396 с.

69. Ускоренные испытания машин на износостойкость как основа повышения их качества. Борисов В.И., Павлович И.А., Постников В.И. М.: Изд-во стандартов, 1976. 352с.

70. Хрущев М.М. Лабораторные методы испытания на изнашивание материалов зубчатых колес. М.: Машиностроение, 1966. 145 с.

71. Чихос X. Системный анализ в трибонике. М.: Мир, 1982.352 с.

72. Школьников В.М. и др. Масла и составы против износа автомобилей. М.: Химия, 1988. 96с.

73. Шпеньков Г.П. Физикохимия трения. Минск: "Университетское", 1991. 397с.

74. Ясь Д.С. и др. Испытание на трение и износ. Методы и оборудование. Киев: Техника, 1971. 140с.

75. Fowle Т.1/ Practical gear tribology. «Industrial tribology practical aspects friction lubricant and wear». Amsterdam e. a., 1983, p.l 118-1204.