автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.04, диссертация на тему:Повышение износостойкости подвижных сопряжений трибомодификацией поверхностей трения

Выводы:

1. На основании изучения функциональных группировок органических соединений, присутствующих в молекулах смазочных материалов отечественного и зарубежного производства, и обеспечивающих трибомодификацию поверхностей трения подвижных сопряжений, установлено, что массоперенос в паре антифрикционный сплав - сталь реализуют многоатомные спирты и их эфиры, сложные эфиры, карбоновые кислоты, нафтеновые углеводороды.

2. Показано определяющее влияние химической чистоты органических соединений на образование металлосодержащих защитных пленок при взаимодействии триады трения.

3. В результате исследования процессов трения и изнашивания пары антифрикционный сплав - сталь в минеральном масле с присадками спиртов с числом атомов углерода от С2 до С и, а также карбоновых кислот с числом атомов углерода от С до С18. Установлено, что зависимости между триботехническими характеристиками узла трения и числом атомов углерода в молекулах спирта и кислоты не обнаружено, введение в смазочный материал муравьиной и уксусной кислоты ведет к формированию пленки меди в зоне фрикционного контакта медного сплава.

4. Установлено, что свойство сложного эфира обеспечивать образование защитных металлосодержащих пленок на поверхностях трения подвижных сопряжений антифрикционный сплав - сталь обусловлено исходной кислотой. Для повышения износостойкости узлов трения наиболее эффективно использование ненасыщенных карбоновых и дикарбоновых кислот.

221

5. Проведенные исследования основных закономерностей процессов трения и изнашивания пары медный сплав - сталь позволили установить, что введение в минеральное масло разработанной смазочной композиции обеспечивает снижение коэффициента трения и интенсивности изнашивания пары колодка - ролик в 1,6.3 раза по сравнению с базовой средой в диапазоне удельных нагрузок до 20 МПа и скоростей скольжения 0,5.3 м/с.

6. Выполненные эксперименты по влиянию удельной нагрузки и скорости скольжения на триботехнические характеристики пары алюминиевый сплав - сталь свидетельствуют о том, что использование металлосодержащей смазочной композиции обеспечивает на 30.40% расширение диапазона нагрузок и скоростей скольжения, при которых узел трения работает в нормальном режиме, по сравнению с базовым смазочным материалом.

7. Показано, что трибомодификация поверхностей трения стальных подвижных сопряжений обеспечивает снижение коэффициента трения и интенсивности изнашивания в 2 и более раз по сравнению с работой пары колодка - ролик в минеральном масле в исследованном диапазоне удельных нагрузок и скоростей скольжения.

8. Эксперименты по изучению контактной выносливости тел качения в смазочных материалах с различными физико - химическими свойствами показали увеличение числа циклов нагружений до усталостных разрушений на 20.30% при изнашивании узла трения в металлосодержащих смазочных материалах.

9. С привлечением современных методов анализа металлов установлен состав, количественное содержание элементов, строение и толщина пленок, как до работы, так и сформировавшихся на поверхностях

222 трения подвижных сопряжений при изнашивании в смазочных материалах.

10. Опытно - промышленные испытания подшипников скольжения кузнечно-прессового оборудования, проведенные на Дрогобычском долотном и Дрогобычском машиностроительном заводе подтвердили результаты лабораторных исследований и показали повышение износостойкости подвижных сопряжений на 30.50%.

223

1. Анисимов М.И, Кудинов О.В., Украинцев Б.П. Ремонт и монтаж кузнечно-прессового оборудования. М.: Машиностроение, 1973, 624 с.

2. Антонов В.Н. Повышение надежности транспортных средств обслуживания на базе автомобиля Москвич 2140 введением металлоорганических соединений в смазочные материалы. Автореф. диссерт. на соиск. уч.ст. к.т.н. М.: МГАУ, 1994, с. 15.

3. Ахматов A.C. Молекулярная физика граничного трения. М.: Гос. изд. физ. математ. литер., 1963,472 с.

4. Бабель В.Г., Байракумов М.Д. Об использовании композиций, содержащих галогены металлов переменной валентности и исследование механизма их смазочного действия. Долговечность трущихся деталей машин. М.: Машиностроение, вып.2,1987, с. 7.19.

5. Барчан Г.И., Крагельский И.В., Пономаренко А.Г., Чигаренко Г.Г. Влияние растворенной в глицерине воды на избирательный перенос. В кн.: Применение избирательного переноса в узлах трения машин. М.: ВИСМ, 1976, т.2, с. 14.18.

6. Барчан Г.И., Крагельский И.В., Пономаренко А.Г., Чигаренко Г.Г. Сложные эфиры органических кислот жидкости, вызывающие избирательный перенос. В кн. Применение избирательного переноса в узлах трения машин. М.: ВИСМ, 1976, т. 2, с. 9. 13.224

7. Барчан Г.П., Чигаренко Г.Г., Пономаренко А.Г. Влияние строения сложных эфиров на процесс избирательного переноса. Химия и технология топлив и масел, 1979, № 7, с. 36.39.

8. Барчан Г.П., Чигаренко Г.Г., Пономаренко А.Г. Исследование избирательного переноса в среде сложных эфиров монокарбоновой кислоты. Химия и технология типлив и масел, 1978, № 10, с. 59.61.

9. Бесидовский Е.Я. Механизм сцепления мелкодисперсных порошков с твердой поверхностью. Сб. Повышение износостойкости на основе избирательного переноса. М.: Машиностроение, 1977, с. 61.67.

10. Бранд. Дж., Эглинтон. Г. Применение спектроскопии в органической химии. М.: Мир, 1967, 279 с.

11. Бронштейн JI.A., Шехтер Ю.Н., Пашков Е.В., Фурман А.П. Водородный фактор износа металлов в смазочных средах. Трение и износ, 1991, №5, с. 838.842.

12. Буше H.A. Подшипники из алюминиевых сплавов. М.: Транспорт, 1974,256 с.

13. Буше H.A. Об исследованиях в области оценки совместимости трущихся пар. В кн.: Проблемы трения и изнашивания, № 1, Киев, Техника, 1971, с. 17.21.

14. Быстров В.Н. Эффект безызносности и его применение в технике. Сб. Долговечность трущихся деталей машин. М.: Машиностроение, 1990, вып. 5, с. 3.22.

15. Волкова М.С. Повышение износостойкости пар трения медный сплав сталь при смазывании промышленными маслами на основе сложных эфиров. Дис. на соиск. уч. степени к.т.н. М.: МИНГ им. Губкина И.М., 1985, 198 с.

16. Виноградова И.Э. Противоизносные присадки к маслам. М: Химия, 1972, 272 с.225

17. Гаркунов Д.Н. Повышение износостойкости на основе избирательного переноса. Берлин.: ВЕБ Техник, 1981,192 с.

18. Гаркунов Д.Н., Дякин С.И., Курлов О.Н., Поляков A.A. Избирательный перенос в тяжелонагруженных узлах трения. М.: Машиностроение, 1982,207 с.

19. Гаркунов Д.Н., Крагельский И.В., Поляков A.A. Избирательный перенос в узлах трения. М.: Транспорт, 1969, 104 с.

20. Гольдштейн Ж.И., Ньюбори Д.Е., Эх лин П. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Пер. с англ. М.: Мир, т. 1,303 е.; т. 2, 348 с.

21. Гребенюк М.Н., Терегеря В.В., Лаптева В.Г., Каплина В.Ф. Исследование жидких смазочных материалов с металлорганическими присадками Гритерин. Эффект безопасности и триботехнологии. М.: 1993, №2, с. 41.47.

22. Григорьев М.А., Бунаков Б.М. Снижение трения и износа в агрегатах автомобилей за счет достижений триботехники. М.: ЦНИИТИ автомобильной промышленности, 1987,49 с.

23. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1977, 647 с.

24. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей. М.: Наука, 1970,227 с.

25. Дымент О.Н., Казанский К.С., Мирошников А.М. Гликоли и другие производные окисей этилена и пропилена. М.: Химия, 1976, 376 с.

26. Евдокимов Ю.А., Колесников В.И., Тетерин А.И. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа. М.: Наука, 1980, 227 с.

27. Елисеев Н.Ю. Исследование трения и изнашивания стальных пар в металлосодержащих смазочных материалах. Диссерт. на соискание уч. ст. к.т.н. М.: ГАНГ им. И.М. Губкина, 1997, 169 с.226

28. Заславский Ю.С. Трибология смазочных материалов. М.: Химия, 1991,312 с.

29. Заславский Ю.С., Берлин A.A., Заславский Р.Н., Черкашин М.И. Новый тип противоизносных, противозадирных и антифрикционных присадок к маслам и топливам вещества, образующие полимеры трения. Машиностроение, 1972, № 3, с. 80.81.

30. Заславский Ю.С., Заславский Р.Н. Механизм действия противоизносных присадок к маслам. М.: Химия, 1978,224 с.

31. Избирательный перенос в тяжелонагруженных узлах трения. Под ред. Гаркунова Д.Н. М.: Машиностроение, 1982, 205 с.

32. Кальнер В.Д., Зильберман А.Г. Практика микрозондовых методов исследования металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1981, 215 с.

33. Козлов И.Г. Современные проблемы электронной спектроскопии. М.: Атомиздат, 1978,298 с.

34. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1972,480 с.

35. Комбалов B.C. Влияние шероховатости твердых тел на трение и износ. М.: Наука, 1974,111 с.

36. Конюшая Ю.П. Открытия советских ученых. М.: МГУ, 1988, 4.1,478 с.

37. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах. Киев.: Техника, 1970, 395 с.

38. Костецкий Б.И., Носовский И.Г., Караулов А.К., Бершадский Л.И. Поверхностная прочность материалов при трении. Киев.: Техника, 1976, 296 с.

39. Крагельский И.В., Добычин H.H., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977, 526 с.227

40. Крагельский И.В., Михин Н.М. Узлы трения машин. Справочник. М.: Машиностроение, 1984, 280 с.

41. Кужаров A.C., Барчан Г.П., Чуваев В.В. Образование координационных соединений на трущихся повержностях металлов. Физическая химия, 1977, т.1, вып.11, с. 2949.2951.

42. Кужаров A.C., Бурлакова В.Э., Марчак Р., Шоль Г. Туннельная микроскопия поверхностей трения трибосистемы медь глицерин -сталь.Тезисы докладов 5 Междунар. научно - техн. конф. по динамике технологических систем. Ростов на Дону, 1997, т.2, с. 122. 123.

43. Кузьминцев В.Н. Ремонт кузнечно-прессового оборудования. М.: Высшая школа, 1974,200 с.

44. Куксенова Л.И. Закономерности структурных изменений и массоперенос в поверхностных слоях и их влияние на износ трибосопряжений медный сплав сталь. Автор, диссерт. на соиск. уч. ст. д.т.н. М.: МАТИ, 1990,45 с.

45. Куксенова Л.И., Поляков A.A., Рыбакова Л.М. Смазочные материалы и явление избирательного переноса при трении. Вестник машиностроения, 1990, № 1, с. 35.40.

46. Куксенова Л.И., Рыбакова Л.М. О роли диффузионных процессов при трении медных сплавов. Физика и химия обработки материалов, 1978, № 1, с. 123.130.

47. Кулиев А.М., Кулиев Р.Т., Антонова К.И. Нафтеновые кислоты. М.: Химия, 1965,120 с.

48. Кутьков В.А. Износостойкие и антифрикционные покрытия. М.: Машиностроение, 1976, 152 с.

49. Кутьков A.B., Барчан Г.П. Исследование механизма трения при смазывании жидкими фторсодержащими полимерами в парах трения сталь228- сплав меди. В ки: Избирательный перенос в узлах трения. М.: МДНТТ1, 1971 с. 17.21.

50. Лазарев Э.М., Короткое H.A., Гордеев A.C. Изучение низкотемпературных окисных пленок на некоторых конструкционных сталях методом Оже электронной спектроскопии. Известия АН СССР, Металлы, М., 1980, № 4, с. 207.212.

51. Лаптева В.Г. , Каплина В.Ф. Исследование износостойкости пар трения сталь сталь при использовании медь и олово-содержащей присадок к смазочным маслам. Сб. Долговечность трущихся деталей машин. М.: Машиностроение, вып. 5, 1990, с. 58.65.

52. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1980,493 с.

53. Литвинов В.Н., Михин Н.М., Мышкин Н.К. Физико химическая механика избирательного переноса при трении. М.: Наука, 1979,187 с.

54. Любарский И.М., Палатник Л.С. Металлофизика трения. М.: Металлургия, 1976, 176 с.

55. Матвеевский P.M. Температурная стойкость граничных смазочных слоев и твердых смазочных покрытий при трении металлов и сплавов. М.: Наука, 1971, 226 с.

56. Матвеевский P.M., Лашхи В.Л., Буяновский И.А., Фуке И.Г., Бадыштова K.M. Смазочные материалы. М. ¡Машиностроение, 1989,224 с.

57. Мельниченко И.М., Шпеньков Г.П. О роли ЭДС в условиях избирательного переноса при малых скоростях скольжения. В кн .:229

58. Избирательный перенос при трении и его экономическая эффективность. М.: МДНТП, 1972, с. 40.44.

59. Методы анализа поверхностей. Под ред. Зандеры А. М.: Мир, 1979, 582 с.

60. Михин Н.М. К вопросу о механизме смазочного действия при избирательном переносе. Трение и износ, 1980, т. 1, № 3, с. 476.482.

61. Михин Н.М. Экспериментальное исследование адсорбционно -коррозионно усталостной природы изнашивания. В кн.: Влияние среды на взаимодействие твердых тел при трении. Днепропетровск, 1981, с. 21.31.

62. Мкртчян С.М. Модернизация машины трения СМЦ-2 для измерения малых величин моментов трения. М, 1979, 5с. ДСП. во ВИНИТИ, № 558.579.

63. Мышкин Н.К. Влияние электрических явлений на контактное взаимодействие твердых тел при граничном трении в условиях избирательного переноса. Автореф. канд. дис. М.: МИХ и ГП, 1997, 13 с.

64. Николаев А.Ф. Технология пластических масс. JL: Химия, 1977,368 с.

65. Пинегин C.B. Контактная прочность и сопротивление качению. М.: Машиностроение, 1969, 243 с.

66. Пинегин C.B. Трение качения в машинах и приборах. М.: Машиностроение, 1976, 264 с.

67. Пичугин В.Ф. Исследование медной пленки на стальном образце, полученной при реализации эффекта избирательного переноса, методом фотоэлектронной спектроскопии. Трение и износ, 1982, т. 3, № 2, с. 352.355.230

68. Пичугин В.Ф. О механизме избирательного переноса при изнашивании пары медный сплав сталь. Трение и износ, 1984, № 2, т. 5, с. 284.295.

69. Пичугин В.Ф., Колесников И.М. Влияние природы металла в смазочном материале на самоорганизующиеся процессы при трении. Трение и износ, 1987, т. 8, № 4, с. 755.758.

70. Пичугин В.Ф., Колесников И.М. О механизме высокой износостойкости контактирующих поверхностей с металлосодержащими пленками, сформировавшимися в процессе трения. Поверхность. Физика, химия, механика, 1988, № 7, с. 132.141.

71. Пичугин В.Ф., Мкртчян С.М., Сказыткин А.Ф. Самоустанавливающееся приспособление для крепления образца колодки на машине трения СМЦ-2 . Заводская лаборатория, 1978, т. 44, № 9, с. 1142.1144.

72. Пичугин Д.В. Повышение износостойкости подшипников из алюминиевых сплавов, работающих в моторных маслах. Дис. на соиск. уч. степ. к.т.н. М.: МИНГ им. Губкина И.М, 1986, 287 с.

73. Поляков A.A., Рыбакова JIM., Симаков Ю.С., Куксенова Л.И. Избирательный перенос как антифрикционный механизм на основе хемосорбции. Сб. Избирательный перенос при трении. М.: Наука, 1975, с. 12.19.

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

75. Растровый электронный микроскоп JSM- U3 и его возможности. Под редакцией Войтеховой Е.А. М.: 1975,28 с.

76. Розенберг Ю.А. Влияние смазочных масел на надежность и долговечность машин. М.: Машиностроение, 1970, 315 с.231

77. Рыбакова JI.M. Рентгенографический метод скользящего пучка лучей и его возможности при исследовании избирательного переноса и поверхностей трения твердых тел. Эффект безызносности и триботехнологии., 1997, № 1, с. 54.66.

78. Рыбакова JI.M. Структура сервовитной пленки. В кн.: Повышение износостойкости на основе избирательного переноса. М.: Машиностроение, 1977, с. 17.27.

79. Рыбакова JI.M., Куксенова Л.И. О рентгеноструктурном исследовании поверхностных слоев металла при трении в условиях избирательного переноса. Эффект безызносности и триботехнологии, 1992, № 2, с. 46.56.

80. Рыбакова Л.М., Куксенова Л.И. Структура поверхностных слоев металла при трении. Поверхность. Физика, химия, механика, 1983, № 8, с. 144.153.

81. Рыбакова Л.М., Куксенова Л.И. Структура и износостойкость металла. М.: Машиностроение, 1982,212 с.

82. Рыбакова Л.М., Куксенова Л.И. Рентгеноструктурный анализ поверхностного слоя металла при трении в условиях избирательного переноса. В кн.: Избирательный перенос в узлах трения и его экономическая эффективность. М.: МБНТН, 1972, с. 29.31.

83. Савченко В.М. Химический сдвиг в Оже спектре железа при адсорбции кислорода. Докл. АН СССР, 1973,208, № 5, с. 1154.1157.

84. Санин П.И. Химические аспекты граничной смазки. Трение и износ, 1980, т. 1, № 1, с. 45.58.

85. Сильверстейн Р., Басслер Г., Мерилл Т.Спектрометрическая идентификация органических соединений. М.: Мир, 1977, 586 с.232

86. Симаков Ю.С., Михии Н.М. О механизме избирательного переноса. В кн.: Избирательный перенос при трении. М.: Наука, 1975, с. 5.6.

87. Синицин В.В. Пластичные смазки в СССР. М.: Химия, 1984,192с.

88. Словарь справочник по трению, износу и смазке деталей машин. Киев.: Наукова Думка, 1979, 188 с.

89. Справочник. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Под ред. Школьникова В.М. М.: Химия, 1989, 432 с.

90. Соинова М.Н. Повышение износостойкости деталей машин при получении избирательного переноса с помощью поверхностно активных веществ. Автореф. на соиск. уч. степ, к.т.н. М, 1971, 17 с.

91. Трение, изнашивание и смазка. Справочник в 2х кн. Кн. 1, под ред. Крагельского И.В., АлисинаВ.В. М.: Машиностроение, 1978,400 с.

92. Трение, изнашивание и смазка. Справочник. М.: Машиностроение, 1979, т. 2, 358 с.

93. Трибополимеробразующие смазочные материалы. Сб. под ред. Заславского Ю.С. М.: Наука, 1979, 72 с.

94. Тютюнников Б.Н. Химия жиров. М.: Пищевая промышленность, 1974,448 с.

95. Физер Л., Физер М. Органическая химия т.1. М.: Химия, 1966,680 с.

96. Фирковский И. Роль смазочного материала в процессе избирательного переноса. Долговечность трущихся деталей машин. М.; Машиностроение, вып. 4,1990, с. 145. 153.233

97. Фисенко О.В. Разработка металлоплакирующих смазок с полиметаллическими добавками. Автореф. дис. на соиск. уч. ст. к.т.н. Ростов на Дону: ДГТУ, 1994,24 с.

98. Характеристики микрогеометрии, определяющие контактное взаимодействие шероховатых поверхностей. Руководящие материалы (методика определения). М.: НИИ информации по машиностроению, 1973, 31 с.

99. Хрущев М.М., Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. М.: Наука, 1970, 251 с.

100. Цыпцын В.И. Исследования свойств сверхтонких порошков металлов, добавляемых в смазочные масла для реализации эффекта безызносности при трении. Тезисы докл. 2го Международного конгресса " Защита 95" . М.: 1995, с. 180.

101. Чигаренко Г.Г., Барчан Г.П., Крагельский И.В., Пономаренко А.Г. Ионные процессы при избирательном переносе. Физико химическая механика материалов, 1978, т. 14, № 2, с. 124.125.

102. Чигаренко Г.Г., Пономаренко А.Г. Исследование влияния химического строения комплексообразующих добавок на смазочные свойства масел. Трение и износ, 1989, № 6. т.10, с. 1050.1061.

103. Чигаренко Г.Г., Пономаренко А.Г., Тигрина В.А. Влияние ионов контактирующих металлов на процесс избирательного переноса. Трение и износ, 1983, т. 4, № 4, с. 615.620.234

104. Шпеньков Г.П. Фнзико химия трения. Минск: БГУ им. В.И. Ленина, 1978,206 с.

105. Шпеньков Г.П. Электрические процессы в режиме избирательного переноса. В кн.: Повышение износостойкости на основе избирательного переноса. М.: Машиностроение, 1977, с. 31.43.

106. Шульман А.Р., Фридрихов С.А. Вторично эмиссионные методы исследования твердого тела. М.: Наука, 1977, 552 с.

107. Gansheimer J., Holinsky R. Molybdenum disulfide in oils and greases under boundary conditions.-ASME Paper72 Lub - 37 1972

108. Coy R.C., Quinn T.F. The use of physical methods of analysis to identify surface layers formed by organosulfur compounds in wear tests- ASLE Transactions, 1975 V.18, №3, р.163.174.

109. Forrester P.G. The progress of reticular-tin A1 bearings. " Tin and its uses, 1962, №54, p.l.3.

110. С целью подтверждения результатов лабораторных исследований ж оценки эффективности практических рекомендаций были проведены сравнительные испытания работоспособности подшипников скольжения кузнечных прессов. . .

111. Вкладыши подшипников были изготовлены из бронзы Бр.0®-10-П, шероховатость поверхностного слоя характеризовалась величиной'0,32мкм, Валы изготовлялись из стали 401Н, Н£С=32, а^я=0,63мкм.

112. Б,Г.Пасинович Ю»Б.Кульчицкий 0»В.Давидович1. Гл.механик

113. Представитель ГАНГ им.И.М.Губкина1. Главный технологг

114. Ковалык Й.В. £ьшар Р.И. £шш В.й.1. Веяъфович А.Н.