автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение качества подшипников на основе формирования рациональных физико-механических свойств контактных поверхностных слоев применением триботехнических методов при финишной обработке

На правах рукописи

ВИНОГРАДОВ Александр Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОДШИПНИКОВ НА ОСНОВЕ ФОРМИРОВАНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОНТАКТНЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ПРИМЕНЕНИЕМ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПРИ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКЕ

Специальности 05 02 08 - Технология машиносгроепия 05 03 01 - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой с шиши доктора технических наук

003445К5

Саратов 2008

003445659

I'aftoia выполнена и Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический унилерсит ст»

I lay чный консулы ;ш г - док гор технических наук, профессор

Курапов Владимир Георгиевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Лужнов Юрий Михайлович доктор технических наук, профессор 1'ромаковский Дмитрий Григорьевич доктор технических наук, профессор Ашшин Анатолий Афанасьевич

Ведущая opi апизация

Институт проблем точной механики и управления РАН, г Саратов

Загцига состоится «24» сентября 2008 г в 12^° часов на заседании диссертационного совет Д 212 242 02 Саратовского государственного техническою университет по адресу. 410054, Саратов, ул Политехническая, 77, Саратовский 1 осударственный технический университет, корп 1, ауд 319

С диссертацией молено ознакомиться в научно-технической библиотеке 1 ОУ ВПО «Саратовский 1 осударственный технический университет»

Автореферат разослан «1_5» аш уста 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета А. А А Игнатьев

ОБЩАЯ ХАРАКТКРИСГИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Проблема повышения качества и конкурентоспособности подшипников различных техноло1 ичсских и транспортных машин, приборок, апгоматичсского оборудования и тп является одной из важнейших и современных условиях, без решения которой не может быть достигнут технический прогресс

Важная роль принадлежит технологии абразивной финитной обработки деталей подшипников, позволяющей получить заданные свойства noBcpxnoci-ного слоя рабочих поверхностей и сохранить их в эксплуатации нутом начначе-ния для •) roí о соответствующих видов обработки, режимоп, материалов, спосо бов смазки и условий эксплуатации

Согласно исследованиям Д Г' Евсеева, А В Королева, ОН Чсрмспокою, Л А Аникина, JIШ Шустера, ВII Кащсела, В Г Куранова и др, разработав ших и теоретически обосновавших ряд оршиналышх способов финишной обработки рабочих поверхностей подшипников, а также исследованиям возникающих в процессе обработки тепловых и диффузионных процессов И А Одиш а, А В Чичинадзе, Я С Уманского, И Б Боровского, Я И Бараца, К В Протасова и др , основные проблемы при финишной обработке рабочих поверхностей подшипников заключаются в

• постулировании обеспечения заданных микро- и макротеомстричсских параметров рабочих поверхностей без учета структуры и свойств их поверхностного слоя при финишной обработке,

• недостаточном учете влияния материаловедческих факторов па физику процессов при субмикроскопическом масштабе явлений,

• недооценке влияния на работоспособность подшипников триболотчсских факторов,

• недостаточно полном учете энергетических составляющих процессов контактного взаимодействия поверхност ей,

• не решенной задаче влияния ад1 езиошюй juepi етичсской составляющей на упругие и пластические составляющие процессов в грибосонряжениях,

• не решенных гермодиффузионных мдачах, рассматривающих взаимовлияние отдельных составляющих процесса контактною взаимодействия поверхностей

Системный подход к проблеме повышения качества трибосопряжгаии обозначен в работах X Чихоса, N Wiener, A D Hall, J Molgaard, G J Klir и др, однако воспользоваться этими решениями в практических целях затрудпитель но, так как не предлагаются эффективные пути и способы управления процессами, определяющими формирование физических свойств поверхностного слоя обрабатываемых деталей

Применяемые в настоящее время методы исследования структур и свойств поверхностного слоя все же в основном остаются статическими и не позволяют оценить, что происходит во время работы сопряжения, ко1да измепякн-ся свойства рабочих поверхностей Речь должна идти о возможности фиксирования изменения свойств контактирующих материалов в процессе финишной обработки и в эксплуатации, и оценке влияния способов финишной обработки па

экснлуашдаонпые характеристики подшипников, такие как долговечность и уровень вибрации Специфика работы подшипниковых узлов машин и механизмов, а хакже механизмы ишалшвания их рабочих поверхностей таковы, что они существенно изменяют свойства контактирующих ма1ериалов, где, наряду с раз-ругпшелышми, возникают созидательные процессы, Офажающие способность конструкционных материалов к самоорганизации (адаптации) Остаются недос-гаючно исследованными механишы фшшигаой обработки, влияющие на качество и надежное 1Ь подшипников, чю и обусловливает актуальность темы дис-сершцш

Основные резулыаш теоретических и экспериментальных исследований легли в основу разработки рациональных режимов финишной обработки шаров подшипников, обеспечивающих достижение эксплуатационных, характеристик подшипников на уровне лучших мировых образцов, а также в основу конструкции оригинального подшипника скольжения для возвратно-вращательного движения, который может быть широко использован в транспортной и дру1 ой технике

Выполненные в настоящей работе исследования показали принципиальную возможность решения основной проблемы повышения качества и конкурент оспособносш подшипников с одновременным снижением затрат на производство в технологии финишпои обработки их рабочих поверхностей, а также возможность со таит шдах конструкций подшипников, в которых минимизированы процессы изнашивания при эксплуатации

Цепь работы. Повышение качества и эксплуатационных характеристик подшипников счет совершенствования технологии финишной обработки их рабочих поверхностей с использованием новых триботехнических методов, формирования рациональных физико-механических свойств поверхностною слоя деталей, совершенствования конструкции подшипников, а также оборудования и инструмента комплексными конструкторско-технологаческими методами

Методы и средства исследований. Теоретические исследования выполнены с использованием положений технологии машиностроения, теории резания, термодинамики, векторной ал! ебры, системного подхода, физики металлов, термодиффуши, теории вероятностей и математической статистики, методов моделирования на ЭВМ Экспериментальные исследования тепловых, термо-диффушопных, юрмодеформационных процессов, сопровождающих процесс финитной обработки, а также процессы при эксплуатации опор качения и скольжения проводились в лабораторных и производственных условиях с обра-бопсой результатов экспериментов статистическими методами с использованием современных ишерительпых средств и компьютерных технологий в научных лабораториях (Л ГУ, а также в конструкторских и технологических лабораториях, на испытательной станции и и цехах ОАО «Саратовский подшипниковый завод»

Научном повита работы заключается в следующем 1 Решена проблема повышения качества и эксплуатационных характеристик подшипников качения за счет совершенствования технологии финишной аб-рашвной обработки с формированием заданных физико-механических свойств их рабочих поверхностей применением триботехнологий, а также за счс( коне фукшвно-технологических особенностей подшипников скольже-

ния с реализацией установленных триболо! ичсских мехапишов и ¡акономер-ностси в эксплуатации

2 1'азработ.ан комплекс взаимосвязана моделей, шшравлсшшх на выявление механизма формирования структуры поверхностною слоя .¡,1 счет юрмоде формациошшх процессов, сопровождающихся переносом активных комно-ненюв вещества при финишной обработке шаров и женлуа! ации иодшшши-ков, состоящий из

в концептуальной модели термодиффузиошгого исрсиосл вещества и металле,

• модели распределения тепловых потоков и нолей н процессе фшшлшои обработки шаров доводочными дисками,

• модели диффузионно!о потока утлерода в поверхностный слой шара в процессе окончательной доводки чугунными дисками под действием 1ра диентов концентрации, температуры и пластической деформации,

• экспериментально-аналитической модели персупрочнепия новерхносшо-ю слоя шаров на операции окончательной доводки за счет диффуши углерода как из объема материала шара, так и из материала доводочных дисков

3 Установлено неизвестное рапсе явление, названное трибоцементацией, возникающее при финишной обработке шароп подшипников за счет диффузии углерода в их поверхностный слой и сопровождающееся возникновением хрупкой переуирочнепной псевдоструктуры с повышенной мшеротвердо-стью, приводящее к снижению физико-механических свойств поверхностною слоя Выявлен главный источник трибоцемеитации - чугунные доводочные диски с большим запасом углерода, на эюм основании предложено решение устранения формирования псевдоструктуры заменой материала дисков на мало содержащие и не содержащие углерод Явление трибоцемегпации подтверждено методом вторичной ионно-ионной эмиссии, с помощью которого установлен химический состав псевдоструктуры поверхностного слоя шаров с количественной оценкой содержания карбидов железа в нем, а шоке ухле-рода на поверхности желобов доводочных дисков Механизм л 01 о явления характеризуется выглаживанием поверхности, сопровождающимся пластическим деформированием, а не в шлифовании и резании, а также закономерностями скачкообразностью и периодичностью образования и разрушения псевдоструктур в поверхностном слое, коррелирующими с изменением макро- и микро! еоме грии

4 Разработана технология шародоводки, позволяющая исключить явление трибоцемеитации, на основе

• технологического процесса финишной обработки (окончательной довод ки) шаров, внедренного и защищенного патентом, искшочающс» о образование в поверхностном слое псевдоструктур, на основе выявления в процессе доводки стадии, в которой заданные геометрические параметры и размерная точность коррелируют с отсутствием псевдоструктуры поверхностного слоя;

• исключения источника трибоцемеитации - применением повою инструмента в комплексном технологическом процессе с использованием стальных и силуминовых доводочных дисков.

5 Раскрыта идентичность механизмов процессов финишной обработки и экс нлуагации опор качения и скольжения, заключающаяся в активации рабочих поверхностей микронластической деформацией и формировании псевдоструктур, на основании которой разработаны методы, позволяющие на стадии фшшишои обработки обеспечить такой механизм съема металла с рабочих поверхностей, который продолжится в эксплуатации и минимизируе1 износ и потери оперши На от ой же основе и в комбинации с другими триболо-1 ичсскими эффектами разработан, теоретически обоснован и экспериментально проверен подшипник скольжения повышенной долговечности с подвижным пружинным вкладышем, конструкция которого защищена патентом, а также разработана методика его расчет

6 Разработаны методы активации технологических жидкостей, смазок и присадок к ним внешним энергетическим воздействием (лазером, СВЧ излучением, ультразвуком), применяемые в опорах качения и скольжения и повышающие их эксплуатационные характеристики на различные периоды времени в зависимости от вида во {действия

Практическая ценность работы Разработан способ окончательной до водки шаров подшипников (патент №2242352), заключающийся в том, чтобы с помощью оперативного (например, вихретокового) контроля процесса доводки выявить стадию (время окончания доводки), в которой заданная точность сочетается с отсутствием псевдоструктуры Способ внедрен при производстве шаров подшипников на ОАО «СПЗ» Производительность на операции доводки повысилась в 2 4 раза без дополнительных материальных затрат на модернизацию 1ехпроцесса Получена значительная экономия электроэнергии, инструмента и материалов Снижен общий уровень вибрации подшипников с шарами, изготовленными по новой технологии, на б 8 дБ Выявлены основные причины повышенного уровня вибрации подшипников ОАО «СПЗ» по сравнению с лучшими отечественными и зарубежными аналогами (хрупкая псевдоструктура на поверхности шаров, а также неравномерность профиля дорожек качения колец) и предложены меры по их устранению Разработана новая конструкция подшипника скольжения для возвратно-вращательного движения с пружинным вкладышем (патент №2162552, золотая медаль IV Московского Международного салопа инновации и инвестиций, ВВЦ, февраль 2004 г). Долговечность опор скольжения для возвратно-вращательного движения повышается в 3 5 раз При испытаниях шарнирных подшипников скольжения с рекомендованной СГТУ присадкой к смазке получено 20-кратное превышение ресурса Имеется возможность использования результатов исследований в другой предметной области -оборудовании для добычи нефти, газа и торных пород В частности, разработана новая конструкция опоры скольжения шарошечното долота (патент Ка 2214497)

1'еаншацин результатов работы На основе результатов исследований на предприятиях Саратовской области внедрены на ОАО «СПЗ» - новый технологический процесс доводки шаров, подшипник скольжения для возвратно-вращатсльною движения на предприятиях Управления автомобильного транспорта Саратовской области, в Ассоциации автомобильных перевозчиков и экспедиторов но Саратовской области, в ОАО «Автоколонна 1181» Достигнуто со-

глашение с фирмой «ЛУКС» о совместной разработке и внедрении новой копе г рукции долота Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе на кафедрах «Автомобили и автомобильное хозяйство» и «Автоматизация и управление гехноло! ическими процессами» СГТУ

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на 23 конференциях различного уровня на международных конференциях и симпо зиумах Polish Academy Of Sciences Exploitation Problems Of Machines, (Варшава, 1998), МЕТАЛЛДЕФОРМУ9 (Самара, 1999), на VH,h International Symposium INTERTRIBO'99 Proceedings Tnbological Problems In Exposed Friction Systems, (Stara Lesna, Словакия, 1999), «Надежность и качество п промышленности, энергетике и на транспорте» (Самара, 1999), «СЛАВЯНТРИБО-5 На ¡емная и ajpo-космическая трибология - 2000 проблемы и достижения» (Рыбинск, 2000), на конференции, посвященной памяти 1енерального конструктора а ¡рокосмичсской техники академика H Д Кузнецова (Самара, 2001), «Совершенствование технологии и организации обеспечения работоспособности машин с использованием восстановительно-упрочняющих процессов» (Саратов, 2002), «Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин» (Самара, 2003), «Механика и трибология транспортных систем-200Ъ> (Ростов-на-Дону, 2003), «СЛАВЯНТРИБО-7А Теоретические и прикладные новшества и инновации обеспечения качества и конкурентоспособности ипфраструхауры сквозной лошстической поддержки трибообъектов и их производства» (Санкт-Петербург, 2006), на научно-технических конференциях «Фундаментальные и прикладные исследования саратовских ученых для процветания России и Сара товской губернии» (Саратов, 1999), «Актуальные проблемы транспорта Поволжья и пути их решения 10 лет Академии транспорта России» (Саратов, 2001), «Актуальные проблемы трибологии» (Самара, 2008), в Саратовском государственном техническом университете на кафедрах «Технология машиностроения», «Конструирование и компьютерное моделирование технолошческою оборудования в приборо- и машиностроении», «Автоматизация и управление технологическими процессами», «Автомобили и автомобильное хозяйство» с 1997 по 2008 гг

На защиту выносятся:

1 Технологии финишной обработки шаров, в основе которых

• введение оперативною контроля структурных изменений методом вих-ретокового сканирования с целью выявления и окончания стадии до водки, в которой заданные теометрические параметры и размерная точ-Hocib коррелируют с отсутствием псевдоструктуры поверхносшого слоя,

• устранение трибоцементации путем применения комплексной технологии доводки с применением нового инструмента - стальных и силуми-новых дисков

2. Комплексные модели переноса активированных компонентов за счет гермо-деформационной активации поверхности при финишной обработке шаров и эксплуатации подшипников, направленные на выявление механизмов формирования структуры поверхностного слоя

3 Явление, названное «трибоцементацией», во шикающее при финишной обработке шаров подшипников в результате активации их поверхности микропластической деформацией и диффузии углерода в поверхностный слой шаров, и закономерности, ею сопровождающие

4 Характер орукгурпых изменений на рабочих поверхностях шаров при финишной обработке и в эксплуатации, где периодически возникают и разрушаю юя эпалошчпые псевдоструктуры, снижающие качество и надежность подшипников

5 Конструкции и технолоши высоконадежных шарнирных подшипников с упругим подвижным вкладышем, с использованием новых принципов и эффектов (упругий натях вместо зазора, идеи проф II Е Жуковского и др ) и методика расчета

6 Методы активации внешним энергетическим воздействием (лазер, СВЧ, ультразвук) технологических жидкостей, смазок и присадок к ним, применяемых в опорах качения и скольжения для повышения их эксплуатационных характеристик

7 Результаты экспериментальных исследований, производственных испытаний и внедрения подшипников, изготовленных по новым технологиям

Публикации. По теме диссертации опубликовано 47 работ (9 в изданиях, рекомендованных ВАК), в том числе 1 монография, 3 патента на изобретение

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, семи i лав и выводов, включает 370 страниц текста, 23 таблицы, 192 рисунка и приложения Список литературы содержит 242 наименования

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

fío введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и научная повиша, практическая ценность, реализация, а также научные положения и ре<ульташ, выносимые на защиту

Нервал глава посвящена анализу конструкторско-технологических методов повышения эксплуатационных характеристик подшипников качения и скольжения Установлено, что основные исследования посвящены надежности, бе ¡опасности, экологической чистоте, экономичности и сокращению затрат на восстановление изношенных машин, которые во много раз превышают стоимость новых Конструкторские ошибки, нарушения технологии изготовления и приработки деталей, неправильный выбор смазочного материала, покрытия рабочих поверхностей, режимов и условий эксплуатации изделий приводят к серьезным последствиям и большим экономическим потерям, связанным с преждевременным выходом из строя механизмов В научных исследованиях и при со!дании машин широко используются труды российских ученых Б И Кос-тецкош, ИВ Краюльского, Д.Н Гаркунова, ММ Хрущева, AB Чичинадзе, 10 М Лужкова, Н Б Демкина, Э Д Брауна, Н А Буше, Ф Р Геккера, А А Полякова, ДГ Громаковского, И А Буяновского, Б В Протасова, ЮК Машкова, А1 Суслова и др За рубежом в этой области широко известны труды N Wiener, А I) Hall, J Molgaard, Н Blok, Е Николиса, I" Польцера, П Гленсдорфа, И

Пригожина, X Чихос и др Задача повышения качества и долювечности осо бенно актуальна для подшипников качения и скольжения технологическою обо рудования и транспортной техники Широко известны в )той области труды А В Королева, Д Г Евсеева, В Г Куранова, О Н. Черменско1 о, А Л Аникина, ЛШ Шустера, ВН Кащеева и др В значительной степени долювечпость подшипников определяется качеством их рабочих поверхностей, свойства которых формируются при финишной абразивной обработке Уровни шумов и пиб раций подшипников, хотя и являются внешними признаками интенсивности разрушительных процессов и резонансных явлений, отражают также внутренние свойства конструкционных материалов, конструкций и технологий, определяющие надежность самих подшипников в процессе эксплуатации В настоящее время наметилась тенденция ужесточения требований к параметрам шероховатости, достижение которых на финишных операциях неизбежно сопровождается ухудшением физических свойств у структуры рабочего слоя, снижающих эксплуатационные характеристики подшипников Предварительные исследования показали, что рабочие поверхности деталей подшипников отечественного производства по параметрам точности не уступают лучшим зарубежным аналогам, однако уровень их эксплуатационных характеристик заменю ниже по долговечности

Выявление особенностей серийного технологического процесса и применяемого оборудования, которые влияют не только на такие показатели, как уровни шумов и вибраций, но и, прежде всего, на структурные характеристики и свойства поверхностного слоя деталей, запускающие в эксплуатацию не только нормальные (созидательные), но и аномальные (разрушительные) процессы, является актуальной задачей

Механическая обработка деталей подшипников сопровождается сложными физическими процессами, вызывающими пластические деформации, наклеп и нагрев поверхностного слоя В результате получается поверхностный слой со своеобразными физико-механическими свойствами, которые являююя следствием данного метода обработки и его режимов

Наиболее сложным при изготовлении подшипников качения является технологический процесс изготовления шаров Шары имеют сферическую поверхность, которая является базовой и обрабатываемой одновременно Они обрабатываются не по одному, а сразу партиями Основной особенностью процесса финишной обработки (доводки) шаров является то, что время обработки здесь определяется давлением, скоростью, снимаемым припуском, условиями обра ботки (твердость шаров, качество и характеристика доводочных дисков, влияние доводочной пасты) и числом шаров в партии Эксплуатационные свойства подшипников зависят, прежде всего, от состояния их рабочих поверхностей, которое, в свою очередь, определяется точностью изготовления, шероховатостью и микроструктурой Отсутствие материаловедческого подхода и субмикроскони-ческий масштаб явлений в эксплуатации привели к тому, что и в теоретических разработках этому уделялось недостаточно внимания

Как показал анализ предыдущих (А В Королев, Д Г Квсеев, ОН Чермен-ский и др) и наших исследований, в значительной степени надежность подшипниковых узлов определяется качеством рабочих поверхностей подшишшков,

фидако-мехапические свойства которых формируются при финишной обработке и чаще всею сохраняю 1ся в эксплуатации Эксплуатационные свойства и прочность деталей подшипников скольжения, прежде всего, зависят от физико-механичсскою состояния поверхностного слоя Исследования физических свойств поверхностных слоев сталей после шлифования и доводки дают возможность управления процессами формирования структур этих слоев Это важно для выбора метода и режимов финиптной обработки, обеспечивающих долговечность деталей подшипников в различных условиях эксплуатации Установлено (ДII Гаркунов, В Я Кершенбаум, В С Комбалов, В В Шульц и др), что от финишной обработки деталей зависит не только характер первоначального -приработочного ишоса, но и установившеюся

Для достижения поставленной цели и разработки научно обоснованных комплексных консгрукторско-гехнологических рекомендаций по совершенствованию процессов, протекающих на рабочих поверхностях подшипников, как при финишной обработке, хак и в эксплуатации, были сформулированы соответст-вугощие задачи, которые решались в процессе выполнения работы

Вторая, глава включает разработку комплекса моделей процессов на рабочих поверхностях в опорах качения и скольжения при финишной обработке и эксплуатации на основе энерх етического подхода

Необходимость энергетического подхода к оценке процессов на рабочих поверхностях опор качения и скольжения подчеркивалась Б И Костецким, которым была проведена экспериментальная проверка уравнения энергетического баланса А, = й + АЕ, (1)

тде А, - работа внешних сил, б ~ тепловой эффект, АЕ- изменение внутренней энергии

В уравнении (1) присутствуют фактически две главные составляющие унру1ая и пластическая, но не учитывается самостоятельное влияние третьей -адтешоипой составляхощей, являющейся первопричиной возникновения упругой и пластической составляющих, которые являются функциями адгезионного изаимодсйспшл, зависящего от нахрузки, свойств материалов, режима, смазки и т д Порождая упругую и пластическую деформацию, адгезионная составляющая сама оказывается о г них зависимой, так как при их развитии изменяются площадь фактического конхакта и общая энергия адгезионною взаимодействия

АГ = АУ(А (АЯЛг) * Аал1(Л/А пл) Адр , (2)

ЛУ(Л„Л1) - упрух ая составляющая, А11Л(АЯДГ) - пластическая составляющая, Аад, - адхезионная составляющая, Лдр - другие (не энергетические) составляющие (шухсовые, электромахпитные излучения, тсрмоЭДС итд )

Кдипство энерхегической природы формирования различных структур (в том числе ¡ащихпых) как при изготовлении (при финишной обработке), так и в эксплуатации и способность контактирующих тел в этих режимах к адаптации, показывают возможность представления структурной модели трибосопряжения в виде адаптивной системы, внутри которой происходят преобразование и передача массы, шерхии и информации, взаимодействие с окружающей средой, диссипация и рассеивание части энергии, а также другие процессы Структурная модель 1рибосопряжения, отражающая его способность к самоорганизации, представлена на рис 1 Система имеет три энергетических канала, соответст-

вующих трем составляющим работы внешних сил Входная величина нредстав-лена временной функцией работы внешних сил и виде суммы трех компонент результирующего вектора = Лу (0АЛО + АЛО (3)

Выходной величиной является 1 ил еря энерши нри рассеивании / ашл и образовании продуктов изнашивания (поверхностной оперши)

-Иа/О М/^,//; (4)

Рис 1 Структурная схема, отражающая преобразование и распределение энертии в трибосонряжении, обладающем способностью к сайоорт анизации

Обозначения на схеме Л - работа внешних сил, Е - jricpi ия, Ö образующаяся теплота, ЛЕ'4' - энершя активации среды, АЕам - jucpi ия активации материала, АЛУ,АА1Ш ,AAAjI- упругая, пластическая и ащезиошмя

составляющие работы трения, &Ер - энергия диссипации (разрушения), ЛЕт-энергия термодиффузии

Обратная связь включает три вида активации - активация металла AEm(t), среды AEJO, 11 термодиффузии ДБЙ Условие управления имеет

вид AQX 4- АЕдис -> min при АЕт 4 АЕупр + АЕадг f АЕас + АЕ<Ш -> тах,

снижая таким образом входную величину Лщ,

Согласно представлениям, развиваемым в области контактною взаимо действия металлов, упругопласшческая деформация траст превалирующую роль в протекании процессов адсорбции, диффузии и химических реакций

Как показывает анализ структурной схемы и экспериментальных исследований, при финишной обработке может сложиться такая ситуация, ко»да между собой будут конкурировать два процесса процесс резания и процесс трения При одновременном развитии процессов резания (шлифования) и процессов трения за счет физико-механических процессов, протекающих нри фении, может изменяться структура и периодически образовываться дефектный слой, но нри преобладании процессов резания он не успевает сформироваться и бысфо удаляется Часть работы, затрачиваемой на трение (от пластической деформации),

переходиг во внутреннюю энерхшо в виде энергии упрочнения материалов и ос-хаточных напряжений в хелах В общем случае при совместном действии процессов резания и фения структуру энергетического баланса можно представить

' --=АЕтр+АЕрез -4 АЕ^+АЕ^, (5)

в следующем виде —, —тр ■ —рсз 1де АЕ1 затраченная энерхия за данный промежуток времени,

АЕ - энергия,

затраченная на процессы трения,

А Е„

- энерпия, затраченная на процессы ре-

зания,

^тр ~ потеря лхерхии на образование продуктов изнашивания при тре-

нии (с учетом хховерхносхной энергии), - потеря энергии на образование

продуктов резания

Анализ структуры энерхетическото баланса и большинство эксперимен-1альпых исследований авюра указывают на превалирующую роль перехода ме-хапичссхсой энер1ии в пластическую деформацию и тепло, которые могут вызывать необратимые изменения физико-механических свойств хховерхностного слоя, отражающиеся впоследствии на эксплуатационных характеристиках гото вых изделий

При финишной обработке шаров ведущая роль принадлежит пластической деформации и термодиффузионным процессам, причем в поверхносхном слое шара они оказывают негативное влияние на дальнейшую эксплуатацию подшипника Зная механизм и закономерности процесса доводки, можно технологически управлять свойствами структур в поверхностном слое шаров (например, останавливать обработхсу в нужный момент времени) Зная механизмы образования хтсевдоструктур, можно использовать подобную технологию для полезной модификации поверхностных слоев деталей других типов У подшипников скольжения ведущая роль также принадлежит микропластической деформации с охраничением доступа охсислителей к их рабочим поверхностям, при этом процессы в поверхностных слоях сопряженных деталей играют позитивную роль и долговечность подшипника повышается Поэтому дальнейшие теоретические исследования посвящены изучению механизмов влияния термодиффузии при нласхической деформации на структуру и свойства поверхностного слоя

В общем случае схема термодиффузионного переноса представлена на рис 2, хде £?/, 0,2 АО. -тепловые поIоки в грибосопряжении

По И А Одингу

(б)

Рис 2 Схема хермодиффузионнохч} переноса вещее хва

сЬс * с1х с с1х' где 3 - установившийся поток вещества, О., ,Ое,Ос- коэффициенты диффузии (могут быть и отрицательными), йТ йе Лс

— соответственно градиенты

ах ах ах

температуры, пластической деформации и концентрации

Данное уравнение служт основой для дальнейшею расчиа формы диф фузионною потока ушерода в повсрхпосшыи слои шара при сю финишнои обработке чухунными дисками Термодиффузиошше процессы протекаю! как нри механической обработке материалов, так и при эксплуатации трибосопряжепии

Финишная обработка шаров является видом обработки, в коюром процессы резания абразивным зерном конкурируют с процессами фения между поверхностями инструмента и обрабатываемой детали Считается (А А Аникин, А В Королев, В М Шумячер, ЛШ Шуе 1ер), чю абразивные чаешцы шаржируются в поверхность желобов доводочных дисков, за счет чего и происходи 1 обработка шаров По нашим данным такой механизм съема припуска имеет место только в начальный период обработки, пока еще абразивные чаешцы достаточно крупные Абразивные частицы в исходном состоянии имеют размеры ~ 10 мкм, но в процессе работы быстро дробятся, измельчаются и и лаживаю!ся, и при достижении размера порядка 1 2 мкм работают как микрокатки, а не как микрорезцы В результате финишнои обрабопш шаров интенсивность пластической деформации, возбуждаемой абразивными частицами, увеличивается, а съем металла происходит не за счет абразивною действия, а за счет образования и разрушения передеформированной псевдоструктуры на поверхносш шара

Судя по тому, что в процессе абразивной обработки большая часть шер-1ии расходуется на трение, которая преимущественно превращается в тепло, то результаты, полученные при грешш металлов, с достаточной степенью приближения можно считать приемлемыми и для процессов шлифования, в частности при окончательной доводке шаров Это подтверждается исследованиями подобных видов обработки (Д Н Гаркунов, В А Кудинов, А Г Андреева, Л1 Одинцов, В В. Рыбин) в которых показано, что основные гехнолошчсские характеристики обрабатываемой поверхности, а также износостойкость инструмента зависят от тепловой напряженности в контактной зоне и контакшых температур, а также, по нашим данным, даже в большей мере, от сденеяи нласшческои деформации рабочей поверхности

В процессе окончательной шародоводочной операции создаются условия для термодиффузионного переноса уишрода в поверхностный слой шара как из его обьема, гак и из массивных чу1упных дисков, обладающих значительным запасом уитерода Таким образом, перепое вещества при контактом вмимодей-сгвии возможен за счет наличия неравенства 1радиешов температуры, концентрации и пласшческой деформации, изменяющих диффузионную иодпижпосп, в деформированных слоях до различной степени, 1де срабатывает ваканеионпыи механизм диффузионно! о переноса

В феноменологической теории диффузии нри составлении уравнений используют предположения, впервые выдвину ше Фиком

При условии, что концентрация в рассматриваемом обьеме изменяется во

времени ^ (7)

т ах ах

где с - концентрация в рассматриваемом объеме, х - ось, по которой направлен поток диффундирующего компонента, 1) - коэффициент диффузии

Диффузия углерода осуществляется как изнутри шара к сю поверхносш, гак и из массивных чугунных доводочных дисков

Для диффуши из полубесконечного пространства начальное распределение концентрации задается так при всех х < 0 с(х,0)=с0, а при всех х > О с(х,0)~0 Toi да решение имеет вид

с(х,i) --- с0 /2(1 erf (х/2-jDt)) (8>

Причем для всех t >0 концентрация в плоскости раздела (при х - 0) постоянна и равна со /2 В случае диффузии углерода из массивных чу! унных дисков в сравпшелыго мало1 о размера шары можно принять это решение

При диффузии утлерода в поверхностный слой шаров образуется слабо травящаяся аморфизированная оболочка, содержащая цементит, карбиды железа и хрома Эта оболочка нестабильна, по нашим экспериментальным данным, ее толщина может меняться or h = 0 до h - 0,010 .0, 015 мм Необходимо также учитывать, »по в аморфизированном поверхностном слое образуются соединения несгехиомехрическою состава

Одна из главных ролей в механизмах контактною взаимодействия принадлежит не абсолютному значению температуры на границе раздела, а градиенту гемпера1уры по нормали к обрабатываемой поверхности Температурный градиент, в свою очередь, влияет и на градиент механических свойств Анализ влияния температуры в зоне финитной обработки шаров, по нашим данным, показывает, что она, как и температурный градиент, играет значительную роль в изменении параметров микрогеометрии и фазового состава поверхностного слоя Описание температурного поля в поверхностных слоях взаимодействующих деталей позволяет выявить характер этих изменений, факторы, его определяющие, и способы управления температурным полем для получения структуры, обеспечивающей необходимые свойства поверхностных слоев

С учетом неравномерности распределения тепловых потоков в технологическом трибосопряжении для операции доводки шаров получена система уравнений, описывающих температурное поле в поверхностном слое детали (Г)) и доводочных дисков {Т2 и Tj)

7,(х,0 = 0 ZXÏ + (Л, - Г )) ехр( J( J_±£J-)tf

7,(1,0 - /ЛТ f (i, - 7"))

/,(*.') = Х(Т * U„ ' Т )) схр( - X

Lî/i

V2 е.

I cos( 2Я-/,/ - -

[cös(~ 2 я/, ) I

1 £fi_ )

А <*шг

1 cos( 2 к/2 ) 1

1 cos( 2 я/, Г - X

V a» i

(9)

I cos( 2 я/, )

где Т(х, ¡) - температура на расстоянии хот поверхности в момент времени коэффициеш распределения тепловых потоков, Т - среднее значение температуры поверхности,/- количество колебаний в единицу времени, определяемое частотой взаимодеисгвия точек обрабатываемой поверхности с инструментом (в данном случае поверхности шара с поверхностью доводочных дисков или колец

подшипника), а,„ - коэффициент гемпературопроводности материала, К - коэфи-циен1, характеризующий геплопоиющающую и тенлоогдающую способность элементов трибосопряжсния

Данные для расчетов шяхы из известных источников (Л В Чичипадзс, В А Кудинов, МА Михеев, В А Сипэйлов, Г Карслоу, Д 1'лсридр) и результатов собственных измерении.

Отличием схемы распределения тепловых по 1 оков при доводке шаров о г концептуальной модели, показанной на рис 2, является ю, что кошаюировапие шара в процессе доводки, обладаюгцег о меньшей массой, с массивными чу1 ун-ными дисками происходит в каждый момеш времени в трех точках 1аким обра зом, и генерирование тепловых потоков в процессе шлифовании будсл происхо дить в трех направлениях (рис 3)

Так как массы доводочиых кругов и шара несоизмеримы, разностный ген-ловой поток (для новых дисков рис 3 а, для изношенных дисков рис 3 б) будет достаточно велик и направлен в сгорону 1ела, обладающею большей массой (1 е в сторону массивного чугугшог о диска)

Рис 3 Модель распределения ш(яовых потоков при использовании а - новых доводочных дисков, б - изношенных доводочных дисков Диффузионный поток углерода идет как из обьема »пара 0 к ею поверхности, что подтверждается предварительными исследованиями поверхностною слоя шаров после элеваторной доводки, гак и в большей степени из чугунных дисков (I) также в поверхностный слой шара (рис 4) Для расчета хемперагурпо го поля в зоне обработки использована магемашческая модель, описанная выражением (9) Расчетное температурное поле в поверхностном слое шара в процессе доводки представлено па рис 5

Рис 4 Модель распределения диффу- Рис 5 Температурное ноле, во шикающее

а

б

знойных потоков вещества при изношенных доводочных дисках

и ловерхиосшом слое шаров в процессе доводки

Согласно рассчитанному распределению температуры в существующей схеме обработки, возникающий градиент температуры в поверхностном слое обрабатываемых шаров принимает достаточно большое значение (Г>»]450С на глу-дТ

бине х до 0.1 мм, , • ~ 1450 С / мм).

ах

Температурное поле в доводочных дисках несколько различается за счет того, что один из дисков подвижный (рис. 6).

Механизм износа доводочных дисков можно представить в виде избирательного термодиффузионного переноса углерода, который под действием градиентов температуры и пластической деформации выдавливается иа поверхность желобов, в результате чего повышается площадь диффузионного контакта и просадка дисков.

а б

Рис. 6. Температурное поле: а ■ верхнего (неподвижног о) доводочного диска, б - нижнего (подвижного) доводочного диска

Рис. 7. Поверхности желобов доводочного диска, покрытые выделившимся графитом (а) и свежесрезанный металл (б)

1 И тих

слоя и основного металла: »

Свободный графит виден на поверхности желобов доводочных дисков (рис. 7). О характере изменений физико-механических свойств поверхностного слоя (степени пластической деформации) в процессе обработки можно судить по коэффициенту упрочнения, который равен отношению твердости поверхностного

где: //,„,„ - микротвердость поверхностного слоя; ti 0 - микротвердость основного металла.

Как выяснилось из наших исследований, коэффициент упрочнения, как и съем металла, периодически изменяется в течение всего процесса окончательной доводки (рис. 8).

IL

На рис. 8 представлен съем не в виде изменения масс шаров, а в виде уменьшения их диаметральных размеров. Сопоставляя это с изменением степени упрочнения, можно предположить, что на этапе уменьшения диаметральных размеров съема металла реально не происходит, а происходит лишь уплотнение поверхностного слоя до критического предела, после чего нро-

12 18 24 3 0 36 43 Вромн окончательной донодки. ч

Рис. X. Изменение коэффициента упрочнения и съема металла в процессе окончательной доводки шаров

исходит его разрушение. Рассмотрев факторы, влияющие па степень насыщения углеродом поверхности шара, можно заметить, что фактически выражение (6) представляет' собой линейный оператор V (оператор Гамильтона). Поэтому можно записать выражение

сМ _ й'Г йх пс1с(1х „ (¡8 д.х ,,,,

—=Д.——■■+Д--------+Д-;—> (Н)

ей А Л (Их Л ах Л которое представляет собой скорость насыщения поверхности шара углеродом во времени.

Выражение (11) можно преобразовать для любого фиксированного значе-

ш ш

2

ния х и г. и привести к виду

Проинтегрировал (12) но i, получим выражение J- IJx , (13)

которое представляет собой уравнение кривой, отражающее степень насыщения углеродом поверхности шара на глубине х .

Выражение (13) представляет собой уравнение образующей параболического усеченного конуса, малое основание которого является пятном контакта шара с желобом доводочного диска, через которое осуществляется диффузия углерода в поверхностный слой шара. По мере удаления от поверхности шара х > оо поток диффундирующего вещества (углерода) рассеивается, степень его концентрации на единицу объема уменьшается и стремится к нулю. Модель диффузии углерода из доводочного диска в шар представлена па рис. 9 для фиксированного момента времени воздействия t¡ без учета движения шара и диска.

В начале процесса доводки диффузия углерода протекает на ограниченных площадях в контактных пятнах, а после приработки процесс стабилизируется, и число нятен возрастает, что наблюдается по всей поверхности. Удельные нагрузки стабилизируются в процессе износа на уровне предела текучести в уплотненном состоянии, в результате чего увеличение нагрузки сопровождается соответствующим увеличением площади контакта. Удельная диффузия, отнесенная к единице площади, постоянна. При гаародоводке наиболее активным компонентом является углерод, который конкурирует с кислородом и подавляет окислительные процессы в поверхностном слое, в результате чего оксидная пленка не образуется, и в нем преобладают процессы пластического деформирования, охрупчивания и усталостного разрушения.

В процессе финишной обработки шаров за счет грибоцементации об разуется дефектная псевдоструктура в их поверхностном сдое Необходимо исключить се появление, так как она оказывает негативное влияние на физико-механические свойства рабочих поверхностей шаров, приводящее к снижению срока службы подшипника и увеличению

Радиус пятна кот-пи г а, мм * *

Рис 9 Форма диффузионного потока ею уровня вибрации ухлерода в поверхностный слой шара В третьей главе приведены

резулыахы экспериментальных исследовании процессов на рабочих поверхностях опор качения и скольжения

Процессы финишной обработки деталей грибосонряжений сходны с процессами, происходящими в эксплуатации, поэтому для экспериментальных исследований этих процессов мо1у 1 применяться одинаковые методы

Схремление к миххималыюй шероховатости при финишных операциях доводки шаров подшипников качения вступает в противоречие со струюурными свойствами рабочего слоя, хсоюрые могут существенно ухудшаться с увеличением времени доводки

Но нашим данным, из хабл 1 видно, что прямая взаимосвязь между пара-мирами микро1 еомехрии и уровнем вибрации подшипников отсутствует Изменение геометрических параметров поверхности в процессе обработки шаров носи х разный характер формирование шероховат оста фактически прекращается после первых: 12 часов окончательной доводки, после чего остальные параметры (А нехфуглость, - волнистость) периодически изменяются (рис 10) Такой характер механизма съема металла и изменения геометрических параметров поверхности сухцествеппо отличается от традиционного, имеющего место при шлифовании

Таблица 1

Параметры макро- и микрогеомстрии деталей подшипника и уровень

вибрации

Уровень

№ нод-ка

9

То

вибрации, дБ

67 69-70

"__/6 _

_ _"

/8__

. 70

"_ 66 "_

Ц_69~70 69-70 72

Наружное кольцо

1 49 0 45 0 56 0 65

ЛИ

044 0 99 0 77 0 70 0~69

Ж 0 1

о Г

0 13

0 15~ " 0 1

" О 1

"о Г"

01 о!

Внутреннее кольцо

Ж

_0_58_

0 70 _0?2_ 0 77 0 86 106 0 84 0 87" 0 64

"(ГвУ

0 15 0 15"

0 Г 0 1 ' 02 " 0 15 0 13 0 05 0 06 0 09 "

011 0 08 "011' 0 08 0 11 0)1 0 08" ~ 0 08 О 11

ТоГ

0 09 0 13 "о 17 0 08" "О 02 0 09 0 13 0 17 0 08 "002"

Шар

0 05 0 05 0 05 0 05 0 05 0 05

0 05 0 05 Т05~

0 005 0 009 0 006 0 008 0 006 "О 005 0 009 0 006 0 008 0 006

0,1 0,00 о.т

Основной съем металла за счет процессов резания и шлифования происходит только в течение 12 часов обработки, после чего абразивные частицы сглаживаются и работают уже как микрокатки.

Дальнейший съем металла происходит в основном за счет передеформи ■■ рования, охрупчивания и отделения поверхности ого слоя, в результате чего интенсивность съема уменьшается, шероховатость не меняется, а волнистость и некруглость периодически изменяются в зависимости от стадии передсформиро-вапия и охрупчивания.

, * 0.34

о.м т у -я то» - % «о ^ ■>. иди:-)

0,013 ГЦ

0.22 ■

0.2------1----г----г----1-----г------------1- 0.045

эв пи время доводки, ч

Рис. 10. Периодическое изменение параметров микро- и макрогеометрии

в процессе окончательной доводки шаров Это подтверждается нашими исследованиями поверхностного слоя на шлифах 1гри увеличении от 2000 до 7000х на микроанализаторе вШ'ККРКОВА в Саратовском институте стекла, а также на автоматическом анализаторе микрообъемов в реальном цвете в Саратовском ЦНИЙИА.

Из графиков на рис. 10 видно, что лучшие геометрические параметры поверхности формируются на стадии удаления упрочненного слоя, т.е. при преобладании процессов резания и шлифования, а также в благоприятных стадиях доводки, где очередной нередеформировашшй слой успел разрушиться, а новый еще не образовался. Повторяемость такого процесса (без изменения параметров микрогеометрии: шероховатости - волнистости ■■ Ч/У,., некруглости - А) наблюдается через 12.-5-14 часов (первая приработка), поэтому дальнейшая доводка (еще 30 часов) практически теряет- смысл (см. рис.10).

Особая опасность такого механизма съема металла при доводке рабочих поверхностей шаров подшипников состоит в том, что режим износа в виде периодического передеформирования и охрупчивания, запускаемый при финишной обработке, продолжается затем в эксплуатации и ускоряется тем, что при высоких нагрузках (до 100000 Н), когда типы пластических и упругих деформаций распространяются на большую глубину, их развитие в эксплуатации ведет ж активации процессов усталостного охрупчивания и отделению более крупных частей металла.

Перспективным способом динамического контроля процессов в работающих изделиях представляется использование явления фрикционной непроводимости (В.Г. Куранов), то есть нарушения электрического контактирования трущихся деталей. В качестве объекта исследования выступал подшипник качения (рис. 11). В рассматриваемом методе его эквивалентом выступает электрическая схема в виде набора, сопротивлений.

Рис. 11. Схема съема данных кк - сопротивления колец

Получен исходный временной ряд скачков контактного сопротивления за определенный период испытаний (рис.12). Появление выбросов подтверждает наше предположение о том, что образование псевдоструктуры (оксида) происходит за счет кислорода, накопленного в материале подшипника.

Во время хранения происходит диффузия кислорода в материал из окружающего воздуха, чем и обусловливается резкое повышение интенсивности образования псевдоструктуры в начальный момент.

Для устранения высокочастотной составляющей временного ряда и выделения трендов, отражающих тенденцию развития процесса, было произведено сглаживание временного ряда но методу

,,,,,,, „ „ _ скользящего среднего.

Рис. 12. Исходный временной ряд с выбросами

После сглаживания получен тренд (рис. 13), имеющий выраженный периодический характер. Затем были вычислены оценки автокорреляционных функций (АКФ) остатка и произведена их аппроксимация.

Аппроксимирующая функция подбиралась в следующем виде:

= соз(,0 г)

Рис. 13. Выделение тренда методом скользящего среднего

¿¿¡¡¡С!

(14)

По виду аппроксимирующей функции можно утверждать, что в процессе эксплуатации три-б'осонряжешга в нем протекает периодический процесс, с частотой, равной О, (рис. 14).

После аппроксимации АКФ появилась возможность определить вид теоретической спектральной плотности мощности (СИМ) путем выполнения преобразования Фурье и перехода из временной в частотную область.

Рис. 14. Графики АКФ и аппроксимирующей функции

Для идентификации вида СИМ и проверки предположения о скачкообразном образовании псевдоструктуры на поверхности контакта был сгенерирован временной ряд, представляющий собой последовательность прямоугольных импульсов, для него были проведены те же процедуры, что и для исследуемого ряда. Теоретическая СИМ (рне. 15) напоминает по форме экспериментальную СУШ, полученную в нашем исследовании, в'

о» Гц

Рис. 15. Спектральная плотность мощности для исследуемого ряда Таким образом, получено подтверждение концепции о скачкообразном образовании и разрушении псевдоструктур на поверхностях фрикционного контакта при энергетическом, химическом и комбинированном воздействии па смазку в подшипнике.

Для исследования влияния отдельных деталей подшипника на общий уровень вибрации проведены измерения вибропараметров подшипников с помощью СВЧ-вибропреобразо-вателя. На рис. 16 представлена спектрограмма вибропе-ремевдений серийного подшипника, отражающая вклад, который вносит каждый элемент в общий уровень вибраций.

На частоте 125 Гц фиксируется максимальный всплеск, соответствующий частоте вибрации шаров (согласно методике МВЙ ВНИИ! 00204), находящихся в подшипнике. Несмотря на то, что парамет-

2.(100

■í ®

I 1.500

'I

Ю

& 1.000 ш

I

I 0.500

I

0.000

^Ьа-

(

J'„

i

1200

600 Частота, Гц

Рис. 16. Спектрограмма вибронеремещений подшипника 180302: режим измерений: частота вращения внутреннего кольца.....25 Гц, радиальное давление на подшипник 147 кПа

2.000

а.асга

о.ооо

600 1200 Частота. Гц

Рис. 17. Спектры вибраций подшипников фирмы SKP: режим измерений: частота вращения внутреннего кольца ■ 25 Гц, радиальное дамление на нодшишшк 147 iclla

ры микро- и макрогеометрии тарой на 1-2 порядка меньше, чем у колец, их вклад в общий уровень вибрации подшипника оказывается наибольшим но сравнению с остальными деталями (сепаратор, наружное и внутреннее кольцо). Это связано с особенностями физико-механических свойств поверхностного слоя шаров, и поэтому его исследования представляют особый интерес. В спектре подшипника SKF (рис. 17) значительных всплесков не наблюдается. Как уже отмечалось, несмотря па то, что параметры макро- и микрогеометрии шаров и колец исследуемых подшипников имеют один и тот же порядок, общий уровень вибрации отечественного подшипника оказывается значительно больше. Экспериментальные исследования подтверждают периодичность и скачкообразность процессов на рабочих поверхностях подшипников как при финишной обработке, так и при эксплуатации.

Четвертая глава содержит анализ изменения физико-механических свойств поверхностного слоя шаров в процессе их окончательной доводки. Структурные изменения поверхностных слоев в процессе финишной обработки могут распространяться на большую глубину, поэтому для исследования фазового состава и структуры поверхностных слоев деталей подшипников использовались методы оптической микроскопии (микроскопы МИМ-8 и МБС-2) и проводились измерения микротвердости на микротвердомере ПМТ-3. Исследования поверхностного слоя шаров в силу своеобразной формы имеют некоторые особенности. Для исследования физических свойств поверхностного слоя шаров изготовлялись микрошлифы по схеме, изображенной на рис. 18а, и. проводились замеры микротвердости в соответствии со схемой на рис. 186.

Численные значения максимальных отклонений измеряемых параметров приведены в табл. 2.

D

Пластмассовая заливка

Поверхность шара

Ф 1 1 ф Тело шара

Рис. 18. Схема изготовлении микрошлифа для исследования с труктуры поверхностного слоя шаров (а) и схема замера микротвердоети на шлифе шара (б)

Таблица 2

Максимальные значения доверительных интервалов измеряемых параметров

№ п/п

Измеряемый параметр

Микротиердость В,,

Шероховатость, R„

Отклонение от круглоети, Л Волнистость, W,

Общий уровень вибрации

Число измерений

22-25 18-22 18-22 " J S-22 " 20

Среднее квадратичное ' отклонение S( А)

41,2948

0,001154701

0,03605551

0,01732051 ...... 1,4298 ~

Максимальное значение £

330,421

0,00054966

0,01504064

0,0087449

0,8862

Проведен анализ микроструктуры рабочих поверхностей миров серийных подшипников 180302 и подшипников производства фирмы 8КР на микроскопе МИМ-8 на соответствие требованиям и нормам, предусмотренным в альбоме эталонов.

Ниже представлены микрофотографии поверхностей шаров производства

К (рис. 20).

Рис. 19. Микрофотографии поверхности рис. 20. Микрофотографии поверхности шара подшипника 180302 ><300 шара подшипника фирмы ЯЮ' хЗОО

На поверхности образуется слабо травящаяся аморфизированная зона с более высокой твердостью и явно выраженными направленными сдвиговыми процессами, вызванными интенсивными пластическими деформациями в поверхностном слое, сопровождающимися образованием поверхности с супермикрорельефом и возникновением структуры типа «белая полоса». Эта зона, распространяющаяся на глубину до 0,015 мм (см. рис 21 а, б), отличается более высокой твердостью, чем основной материал (размер отпечатка на белой полосе значительно меньше, чем в глубине). Как видно из рис. 216, микротвердость приповерхностного слоя шара отечественного производства снижается (с пиком на глубине 0,025 - 0,03 мм ■• «зона провала») с «8700 до ~6800 МПа. Возникновение «зоны провала» твердости связано с обеднением ее углеродом, который диффундирует в более нагретую деформированную зону. Подобная картина от-

о 0.028 0,05 0,075 0,1 0,123 0,15 Глубина, мм

а б

Рис, 21. Микрофотография шлифа поверхностного слоя шара подшипника 180302 с отпечатками алмазного индентора (а), после всех технологических циклов

обработки (хЗОО); изменение микротвердости но глубине шара (б) Структура и микротвердость поверхностного слоя шаров подшипников производства фирмы БЮ' представлены на рис. 22, откуда видно, что микротвердость поверхности шаров фирмы ЭКГ4' несколько ниже твердости основы,

2,4

что обеспечивает выполнение правила положительного градиента механических свойств, необходимого для обеспечения соответствующих эксплуатационных характеристик рабочей поверхности.

а б

Рис. 2.2. Микрофотография поверхностного слоя шара фирмы SKF (а), полученная па электронном микроскопе при увеличении х2000; изменение микротвердости но глубине шара (б)

Новым высокоэффективным методом контроля физико-механических свойств, чувствительным к любому изменению состояния металла в поверхностном слое, является вихретоковый метод.

Совместными научными исследованиями сотрудников ОАО «СГО» и CI ТУ разработаны и усовершенствованы алгоритмы идентификации дефектов контролируемых поверхностей. Для графической интерпретации данных, полученных с помощью средств вихретокового контроля, используется изображение развертки контролируемой поверхности, на которой дефекты представлены в виде пятен различных размеров, формы, яркости и цвета. Наличие темных и светлых пятен на изображении сигнала вихретокового датчика наглядно отражает периодическое возникновение и исчезновение псевдоструктур с электромагнитными свойствами, отличными от исходного состояния подшипниковой стали. Периодическое появление дефектной зоны в процессе окончательной доводки партии шаров новыми чугунными дисками изображено на рис. 23а.

На рис. 236 отражен процесс доводки шаров изношенными дисками, наблюдаемый при сканировании их поверхности вихрегоковым методом. Анализ качества и структуры поверхности партии шаров из того же исходного материала, доведенных па изношенных дисках, показал ухудшение структуры. Это объясняется следующими причинами:

- упрочнением рабочих поверхностей дисков;

- увеличением площади контакта с шарами;

- преобладанием пластического деформирования над шлифованием; ,

- возможной диффузией углерода в поверхность шаров из доводочных дисков.

В связи с периодическим характером явления передеформировашга и ох-рунчивания поверхностного слоя шара в результате диффузии углерода из его приповерхностных слоев к поверхности и из чугунных доводочных дисков в поверхность шара предложен способ доводки, исключающий образование поверх-постного дефектного слоя. Сущность этого способа состоит в том, чтобы с помощью оперативного контроля процесса доводки выявить стадию (время окончания доводки), в которой заданная точность сочетается с отсутствием дефектной структуры. На данный способ окончательной доводки получен патент №2242352 «Способ окончательной доводки шаров подшипников».

ШЁЯ

15

IШ

Рис. 23. Вихретоковое сканирование поверхности шаров в процессе окончательной доводки: а - доводочные диски (желоба) не изношены; б - после износа (просадки) желобов; ♦время доводки обозначено в часах рядом со сканировавшей поверхностью шара;

"одинаковое время при сканировании разных шаров изданной партии

Нормализация структуры поверхностного слоя шаров и снижение его твердости могли быть получены за счет устранения главного источника науглероживания (применением комплексной технологии с использованием нового инструмента). Для этого были изготовлены комплекты дисков из стали 35 и силумина (АЛ-2). Результаты вихретокового сканирования поверхностей шаров, изготовленных по трем технологическим процессам, представленные па рис. 24, показали, что все три технологических процесса позволяют получать требуемые физико-механические характеристики поверхностного слоя шаров, когда геометрические параметры и размерная точность коррелируют с отсутствием псевдоструктуры поверхностного слоя.

При отсутствии источника углерода в инструменте на поверхности шаров дефектной вторичной структуры не образуется (рис. 25).

Зч 6ч 9ч 12ч 15ч 18ч

' ^ 1 .... .V. 1; 1

Ша I

Ж^ЙЙ;

Г Ш 1

ж 1 11 ¿й ЩА.й > , < М

Я3®1 шййёж 1

Техпроцесс:

1. Предазрйгеныш доводка чугунными дисками

2. Окончательная доводка сальными дисками при 20% содержании абразива в суспензии

3. Сулардоводка силуминовыми дисками при 5% содержании абразива в суспензии

:

ШрвяааритпькзяяоподеайаэдияьйДйс« 2. С

Тохироцесс;

1Прея$арИг«!ьнаи нащщ чугунными дасщив 2.0м»маш»1вя йоздм щ/ыммядкааш 3. Супврдмодка сипумкновшидисянми при КЬ адаржанм абразива о суомизии

Рис. 24. Вихретоковое сканирование поверхностей шаров при различных

процессах и времени доводки

Для оценки химического состава поверхностного слоя шаров, полученных при различных технологических процессах доводки, был проведен анализ процентного содержания углерода С и карбидов железа РеС шга Ре^С, Ре3С. Для этих целей был использован метод вторичной ионно-ионной эмиссии (ВИИЭ).

Рис. 25. Фотография шлифа шара без дефектной золы х300

Особая ценность метода ВИИЭ состоит в возможности анализа легких элементов, например водорода, бора, углерода, определение концентрации которых другими физическими методами, например микроанализом, затруднено. Кроме того, можно определять элементы таких важных систем, как система железо — углерод. При более детальном исследовании образующейся псевдоструктуры в поверхностном слое шаров в процессе окончательной доводки, была выдвинута гипотеза о трибологической природе этого явления, родственного химико-термической обработке — цементации в твердом карбюризаторе.

При доводке шаров подшипников процесс протекает в присутствии мелкодисперсного графита, перемещающегося в результате диффузии углерода в основном из объема диска, где его запас практически неограничен, к активированным пластической деформацией поверхностям желобов дисков и в дальнейшем, через графито-абразивпый слой - в активированную поверхность шара. Этот процесс был назван нами трибоцемептацией.

Для проверки справедливости гипотезы о трибоцементации поверхности шаров в процессе их окончательной доводки проведены сравнительные исследования шлифов шаров, изготовленных по трем альтернативным технологическим процессам:

1) базовому технологическому процессу;

2) с использованием стальных доводочных дисков;

3) с использованием силуминовых доводочных дисков.

Кроме того, проведены исследования чугунных доводочных дисков:

1) поверхности желоба, подлежащего переточке (просевшего) и покрытого тончайшим слоем графита - диффундирующего углерода;

2) материала доводочного диска (чугуна), вырезанного из работавшего диска на глубине ~ 20 мм от желоба.

Так, при исследовании спектров, полученных нри бомбардировании тли-фа шара №1 у его края и но центру, обнаружено, что интенсивность FeC •- процентное содержание карбидов железа у края шлифа на 18% выше, чем но его центру (рис. 26). Шар №1 изготовлен по стандартной технологии чугунными доводочными дисками. Шар №5 изготовлен с применением чугунных доводочных дисков на операции предварительной доводки, окончательная доводка - стальными доводочными дисками и «с; нердоводка» - силуминовьши доводочными дисками. На данном шаре отсутствует передеформированпая зона с псевдоструктурой - явления трибоцементации не обнаружено, что подтверждается спектрами содержания углерода в поверхностном слое и в объеме (одинаковое количество у края и в центре шлифа шара), рис. 27. Исследование поверхности желоба чугунного доводочного диска показало практически двукратное превышение содержания углерода по сравнению с объемным образцом (рис. 28), что подтверждает гипотезу о диффузии углерода из объема диска к поверхностям желобов и дальнейшему термодиффузионному переносу его в поверхностный слой шаров.

В пятой главе на основе раскрытых ранее механизмов и закономерностей процессов финишной обработки (гл. 2), заключающихся в активации рабочих поверхностей микропластической деформацией, разработан шарнирный подшипник скольжения для возвратно-вращательного двюкения с пружинным вкладышем. Такой подшипник РйС- 27 Спектры содержания углерода у шара отличается двумя совместно дейст- j\jg5

вующимя условиями: установлением на рабочих поверхностях натяга вместо зазора для активации их пластической деформацией и подавлением (ограничением) на них окислительных процессов. В традиционных подшипниках, работающих с зазором, эти условия не выполняются. Нами предложена конструкция высоконадежного подшипника скольжения для возвратно-вращательного дви-

Рис. 26. Спектры содержания карбидов железа у шара №1

Содержание углерода у шара №5 - о цшово — СодэржвиИ9угяйЦор.ау шаря №5- а пов9|«а.

2,/5в Р.,759

" - Содержания уг лорпря и объеме HyiyiiMora диска — Содержание ymopo/ia на

поверхнопи желоба чугунного диска О

жения, п котором эти условия выполняются (рис 29) С этой целью подшипник снабжен подвижным вкладышем в виде винтовой цилиндрической пружины,

который в колебательном режиме принудительно поворачивается только в одну сторону (эффект храповика) и таким образом устраняется трение покоя и достигается равномерность износа и распределения смазки Кроме того, постоянно в процессе работы меняется линия кон raiera на рабочих поверхностях, что также ведет к снижению их износа Нагяг пружины, необходимый для достижения микропластических деформаций, создается при сборке Подавление окислительных процессов в предложенной конструкции легко достигается сальниковым уплотнением Положительный эффект получается так-хсе за счет снижения адгезионной составляющей 1рения (трения покоя) и частичной реализации идей H Е. Жуковского (вращением промежуточной опоры) без использования для этого внешнего источника энергии Особенности расчета такого подшипника заключаются в следующем Пружинный вкладыш подшипни-

2,749 ?,750 2,751 2,752 2,753 Мапнпное пола, от ял

Рис 28 Спектры содержания углерода на поверхности желоба и в обьеме чугунного доводочного диска

Рис 29 Схема подшипника с подвижным прулсшшым вкладышем ка имеет прямоугольное сечепие или круглое, но со шлифованными сегментами, доя получения плоских рабочих поверхностей Появляющийся при его сжатии момент разворачивает витки пружины в направлении ее оси на угол а Этот раз-ворог имеет место, поскольку пружинный вкладыш находится между двумя втулками - кольцами подшипника, и будет оказывать на посадку пружинного вкладыша гем большее влияние, чем больше будет ширина витка (рис 30)

Эго явление можно использо-

Наружнда кольцо подшипника

ъу,

Внутреннее кольцо подшипника (шип)

Рис 30 Ра шорот пружинного вкладыша различного сечения, исполнения а и б, при его торцовом сжатии в подшипнике

вать при износе пружинного вкладыша для восстановления требуемого натяга гга рабочих поверхностях подшипника путем установки торцовых шайб определенной толщины Наиболее существенное значение имеет изменение угла подъема витков пружины Да и связанное с ним изменение диаметра пружины АО

Величины AI) и А а являются функциями шпрузки Г и начальных размеров пружины, а также зависят от унрушх свойств материала Изменение диаметра пружины рассчитывается по формуле

. 1 cos2a„ . Di ,2ып'<х, cos2a0_

ЛО= -PD¡smaü(~ - 7--^-) М 0 --- " l - - "Ч (15)

2С 4#соь а0 2 соча0 С В

где Р- осевая сила, М =• Мо - момент на концах пружины

Получив значение ЛD, можно рассчитать величину типа, образующеюся при сдавливании пружины усилием Р, сопровождающемся изменением длины пружины Я Методика верна для определенного диапазона диаметров подшипника На данную конструкцию подпятника получен патент №2162552, а также данная разработка награждена золотой медалью IV Московскою Международ ного салона инноваций и инвестиций, состоявшегося на ВВЦ 25-28 февраля 2004 г

Приводятся примеры практической реализации конструкции подшипника скольжения с пружинным вкладышем, а также расчет экономическою эффекта от внедрения подшипника в узлах грузовых автомобилей и автобусов

Шестая глава посвящена методам физико-химическою во (действия па технологические жидкости и смазки с целью изменения физико-механических свойств рабочих поверхностей опор качения и скольжения

Для изменения характеристик технологических жидкостей использованы внешние энергетические воздействия, к которым относятся различные виды аз-лучений Задачей экспериментальных исследований являлось изучение влияния излучений низкоэнергетического гелий-неонового лазера и СВЧ-поля на свойства трансмиссионной смазки ГАД-17 В качестве объекта исследований был выбран шариковый подшипник № 202, в который после тщательной промывки бензином Аи-76 и продувки сжатым воздухом закладывались облученные и необлу-ченные образцы смазки ТАД-17, после чего был замерен момет тротания подшипника При анализе обнаружено, что при облучении лазерным полем возможно как снижение, так и увеличение (незначительное) момента гро1апия подшипника При СВЧ-облучении момент трогапия испытываемо! о подшипника только увеличивается Энергетические воздействия на смазку в трибосопряжениях позволяют получить двойной эффект при низкоэнергетическом лазерном облучении возможно получение как более вязких смазок, обладающих повышенной адгезионной способностью и смачиваемостью, так и более жидких, обладающих меньшим коэффициентом трения, при СВЧ - облучении получен односторонний, но более сильный эффект - увеличения ад1 езионной и смачивающей способно сти смазки, что способствует лучшему удержанию смазки в зоне контакта на рабочих поверхностях подшипников

Твердость фрикционных покрытий зависит от твердости исходного (матричного) металла на мягком металле формируются мяпше покрытия, а на твер дом-твердые, с микротвердоетью Нц, ниже исходной на 25% Не подтверждается формирование суперпрочного покрытия, но это и не нужно для повышения износостойкости, больший эффект достигается выполнением «правила положительного традиента» - мяпсий слой (1-2 мкм) на твердой подложке

Больший эффект может быть получен при управлении формированием покрытия с учетом условий, режима работы и вида трибосопряжения

Седьмая глава посвящена практической реализации методов повышения надежности и долговечности опор качения и скольжения.

Для проверки эффективности предлагаемого способа доводки шаров с оперативным контролем вихретоковым методом проведены ресурсные испытания подшипников с шарами, обработанными по серийной и предложенной технологиям. Для этого были собраны четыре партии подшипников (в каждой но 10 шт.) со специально подобранными кольцами.

По методике ВНИПП в испытательной лаборатории ОАО «СИЗ» проведены ускоренные ресурсные испытания подшипников (продолжительностью 123 ч) с периодическими замерами у подшипников ОУВ и виброперемещений через каждые 25 ч и в конце испытаний, результаты представлены на рис. 31 и 32.

10 20 30 W

6 часовые шарики |

12 часовые

18 часовые

>.-42 часовые .....

!■'!!' i----Í- -.-T - ; —i—-г

70 80 90 100 110 130 1Í

■ ■<< -й-тчасовые шарики —О—12-Ч9ЕОВЫЙ

Время испытаний подшипников, ч Рис. 31. Изменение ОУВ подшипников в процессе испытаний

0 10 J 0 30 4 0 50 00 70 80 00 100 110 120 130 время испытаний подшншмоа.

Рис. 32. Изменение амплитуды максимальной спектральной составляющей вибрации подшипников в процессе испытаний

Испытания подтвердили возможность исключения образования дефектной псевдоструктуры в сочетании с достижением заданной точности и шероховатости со значительной экономией энергоресурсов. Несмотря на существенное улучшение качества доводки шаров, дальнейшее снижение уровней вибраций подшипников 180302 за счет снижения микротвердости поверхностного слоя с целью выполнения «правила положительного градиента» не представляется возможным на серийных шародоводочных станках. Для этого необходимы шлифовальные и доводочные станки, основанные на новых принципах.

Проведенные сравнительные исследования качества финишной обработки желобов колец и шаров в подшипниках СПЗ и 23Г13 (Вологодского завода) показали, что:

1. Качество шаров после проведения ряда мероприятий на СПЗ существенно улучшено, не уступает качеству шаров 23113 и даже превосходит по общему уровню вибрации (ОУВ), и по результатам вихрегокового сканирования достигнуты заданные физико-механические свойства поверхностного слоя.

2. Как показали специальные исследования, главной причиной повышенного ОУВ подшипников 180302 (в настоящее время) является искажение геометрии профиля желобов при их финишной обработке, что также подтверждено наличием нсравпомерностей, выявленных контролем по «следу прокатки».

Приведен расчет экономического эффекта от внедрения нового технологического процесса доводки шаров, который на 10.07.06 составил 961,229 тыс. руб. в год.

В результате исследований процессов в опорах качения и скольжения, а также практических результатов, появилась возможность использования након ленной информации в другой предметной области оборудовании для добычи нефти, газа и горных пород Разработана опора буровою шарошечного долота, изготовлен экспериментальный образец и проведены стендовые испытания на устойчивость и безотказность работы в режимах, приближенных к реальным условиям Правильность данного технического решения подтверждена выдачей патента на изобретение № 2214497 «Опора скольжения шарошечного долота»

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1 Решена основная проблема повышения качества и надежности подшипников качения за счет совершенствования технолоши финишной обработки и инструмента с формированием рациональных физико-механических свойств контактных поверхностных слоев рабочих поверхностей, а также подтип пиков скольжения за счет конструктивно-технологических особенностей с реализацией установленных механизмов и закономерностей как при финишной обработке, так и в эксплуатации

2 Разработан комплекс взаимосвязных моделей переноса активированных компонентов за счет термодеформационной активации рабочих поверхно стой при финишной обработке шаров и при эксплуатации подшипников, направленных на выявление механизма формирования структуры поверхностного слоя, состоящий из

• концептуальной модели гермодиффузионного переноса вещества в металле,

• модели распределения тепловых потоков и нолей в процессе финишной обработки шаров доводочными дисками;

в модели диффузионного потока углерода в поверхностный слой шара в процессе окончательной доводки чугунными дисками под действием тра-диентов концентрации, температуры и пластической деформации,

• выдвинута, теоретически обоснована и подтверждена экснерименгально-аналитическая модель нереупрочнения поверхностного слоя тарой ш операции окончательной доводки за счет диффузии углерода как из объема материала шара, так и из материала доводочных дисков

3 Установлено неизвестное ранее явление, названное трибоцементацией, приводящее к снижению физико-механических свойств поверхностного слоя шаров подшипников и к ухудшению их эксплуатационных характеристик, сопровождающееся возникновением хрупкой переупрочненной псевдоструктуры с повышенной микротвердостыо Возникает при финишнои обработке шаров подшипников в результате активации их поверхности микропластической деформацией и диффузии углерода в их понсрхностный слой Подтверждено методом вторичной иошю-ионной »миссии, с помощью которого установлен химический состав псевдоструктуры поверхностного слоя шаров с количественной оценкой содержания карбидов железа в нем, а также углерода на поверхности желобов доводочных дисков

4 Выявлены закономерное га в механизмах трибоцементации, на основе которых определены кошсрегпые пути и методы решения проблемы повышения качеств?, надежности и конкурентоспособности подшипников отечествен пою прои)водс!ва

® механизм формирования псевдоструктуры имеет периодический харак-iep со скачкообразным ее возникновением, усталостным разрушением и во {обновлением,

• формирование псевдоструктуры происходит не только за счет избирательною переноса (диффузии) углерода в активированную мшсропласти-ческой деформацией поверхность шаров го их приповерхностно1 о слоя, где во шикает о г этою зона «размягчения», обедненная углеродом, но и из контактирующего с шарами инструмента - чугунных доводочных дисков, вклад которых повышается с увеличением просадки их желобов (степени пластической деформации),

• 1лавным источником диффузии углерода при формировании псевдоструктуры окашвается в эшх условиях не приповерхностный слой шаров, откуда yi лерод уходит и диффузия его затихает, а массивные чугунные доводочные диски с практически ncoi раниченным запасом углерода, износ которых (просадка желобов), сопровождающийся увеличением площади диффузионного контакта, вызывает аномальное повышение интенсивности трибоцемешации так, что нарушается периодичность в ее механизме, при тгом поверхности желобов покрываются сплошным слоем графита,

• механизм удаления припуска при финишной обработке шаров происходит в основном за счет усталостного микроохрупчивания и разрушения псевдоструктуры, а не шлифования абразивными зернами (такой процесс имеет место только в начале доводки), которые быстро сглаживаются, измельчаются и работают не как «микрорезцы», а как «микрокатки»

5 Разработан и внедрен защищенный патентом технологический процесс финишной обработки (окончательной доводки) шаров, исключающий образование в поверхностном слое псевдоструктур, на основании принципа исключения формирования дефектной псевдоструктуры при финишной обработке шаров, отличающийся выявлением и сохранением стадии в процессе доводки, когда тсометрические параметры и размерная точность коррелируют с отсутствием псевдоструктуры поверхностного слоя

6 Разработан метод устранения трибоцементации путем замены материала доводочных дисков на мало содержащие или не содержащие углерод, а также снижением активации поверхности пластической деформацией, применением «мятого» инструмента, и повышения, таким образом, интенсивности съема металла *а счет шлифования частицами абразива

7. Раскрыта идентичность механизмов и закономерностей процессов финишной обработки и эксплуатации подшипников качения и скольжения, заключающаяся в активации рабочих поверхностей микропластической деформацией и формировании псевдоструктур, на основании которой разработаны методы, позволяющие на стадии финишной обработки запускать такой ме-

ханнзм съема металла с рабочих поверхностей, который продолжится « эксплуатации и мшшмишруег и ¡нос и потери эпгрг ии

8 Выявлены способы управления процессами в поверхностном слое при фи-ниншон обработке с целью ограничения иди устранения формирования псевдоструктур и акотвании полезных структур пуюм ишепепия конст рукции и материала инструмента, кинематики станков, режимов доводки, ограничения числа партий шаров, обработанных до оГтонлснт инсгрумен та, активации СО 1С и др

9 Разработаны конструкции и технологии высоконадежных шарнирных подшипников с упругим подвижным ькладншеч (защищенные патентом), с ис пользованием новых принципов и эффектов (упругий натяг вместо тазора, идеи проф Н Е Жуковског о и др ) и методика ет о расче га

10 Разработаны методы активации внешним энертстическим воздействием (лазер, СВЧ, ультразвук) технологических жидкостей, смазок и присадок к ним, применяемых в подшипниках качения и скольжения для повышения их эксплуатационных характеристик

11 Результаты экспериментальных исследований и производственных испытаний подтверждают справедливость выдвинутых гипотез и принятых решений Реализация достигнутых результатов подтверждена актами внедрения в производство новой технологии изготовления шаров подшипников, а также новой конструкции подшипника скольжения для возвратно-вращательного движения с пружинным вкладышем

12 IIa основе результатов исследований получен выход в другую предметную область - ра ¡работала защищенная патентом конструкция опоры бурового шарошечного долота с использованием новых принципов и >ффе>аов

Основные положения диссертации изложены в следующих 33 работах (из общего числа 47 печатных работ):

Публикации в ведущих рецензируемых журналах и тдаиипх, включенных в пере чет изданий ВАК РФ

1 Виноградов АН Комплексные модели термодеформациошюго переноса углерода в процессе финишной обработки вгаров на шародоводочном оборудовании / АII Виноградов // Вестник Саратовского государственною технического университета -2007 -№(26) - С 52-61

2 Виноградов АН Рациональное формирование фишко-механичестсих свойств рабочих поверхностей подшипников конструкторско-техномогическими методами / АН Виноградов // Вестник Саратовскою юсударсгвенного технического университета -2007 -№3(27) - С 30-37

3 Виноградов А Н Исследование явления трибоцементации шаров подшипников методом вторичной иошю-иогшой эмиссии / В Г Куранов, АН Виноградов, А Г' Жу ков // Вестник Саратовского государственного технического университета - 2007 -№1(23) - С 33-41

4 Виноградов AHO влиянии материала и и «юса инструмента па качество фи шшной обработки шаров подшипников ОАО «СПЗ»/ В Г Куранов, А Н Вииотрадов // Тяжелое машиностроение -2007 -№8 - С 16-19

5 Виноградов ЛИ Явление «трнбопемситапии» в процессе финишной обработки шлроп подшипников / В Г Куранов, А H Виноградов // Трение и смазка в машинах и механизмах - 2007 - № 8 С 32-38

6 Виноградов АН Мсгодшса расчета подшипника скольжения для возврашо-лращательпого движения /АН Виноградов // Вестник Саратовского государственного lexmroccKoroуиилсрситстл 2008 №1(30) -С 12-17

7 Broroi радов Л H О движении без трения и износа / В Г Куранов, А H Виногра-дои // 1яжелое машиностроение -2001 -№9 -С 38-30

8 Вгакмрадоп АН Повышение эксплуатационных характеристик буровых шарошечных долот па основе комбинации трнбодогических эффектов /АН Виноградов, В Г Курапоп // Весшик Саратовского iосударствениого техническою университета -2005 ->1(6) С 69 74

9 Виноградов АН Особенности формирования фрикционных покрытий, называемых металлокерамикой / В Г Куранов, А H Виноградов, В А Каракозова, А В Бу-lon // Вестпик Саратовского юсударсгвеншго техническою университета - 2005 №4(9) - С 64-71

Монография

10 Нишнрадов АН Ишос и безьгшосность монография / В Г Куранов, АН Виноградов, АС Денисов Саратов Сарат roc гехн ун-т, 2000 136 с

Патенты

11 Пат. 2162556 РФ МПК7 F 16 С 17/00, 33/26 Подшипник скольжения для возврате вращательного движения / В Г Куранов, А H Виноградов, А В Вузов, Ю А Негров, В А Каракозова № 99107058/28, Заявлено 31 03 99, Опубл 27 01 01 // Изобретения Полезные модели - 2001 -N»3 - С 147

1? llar 221449/ РФ МПК' К 21 В 10/22, F 16 С 17/02 Опора скольжения шарошечного долота / В 1 Куранов, АII Виноградов, А В Вузов, Ю А Лаврухин, А Е Глин-скии, В Д Разуваев № 2002100778/03, Заявлено 08 01 02, Опубл 20 10 03 // Изобретения Полезные модели -2003 -№29 -С 214

13 Наг 2242352 РФ МПК7 В 24 В 11/02 Способ окончательной доводки шаров подшипников / A M Чистяков, В Г Куранов, A H Виноградов, H И Ворыпаев, А В Ьузов - № 2002133195, Заявлепо 09 12 02, Опубл 20 12 04 // Изобретения Полезные модели - 2004 -№35 - С 18?

Публикации в других изданиях

14 Виноградов AII Научные основы повышения некоторых эксплуатационных ха-ракюриешк грибосопряжений автомобильной техники / АН Виноградов // Вестник Саратовского государственно! о техническою университета - 2004 -№1(2) - С 58-63

15 Виноградов AII Методика экспериментальных исследований трансмиссионной сма жи 1АД-17 после во действия па нее низкоэнергетического лазерного и СВЧ полей /АН Виноградов, В А Каракозова // Воссшювление и упрочнение деталей машин межлуi науч сб Capar юс гехн ун-г - Саратов СГТУ, 1998 - С 6-11

16 Vinogradov Л Unity and contrast of normal oxidizing friction and selective transfer / V ICuianov, A Vinogradov, S Mironov // Polish Academy Of Sciences Exploitation Problems Of Machines A guaitcrly concerning problem of tnbolody, reliability, explotation, diagnostics VOI, XXXIII, ISSWÍ2(114), Warshaw, 1998 -P 239-245

17 Виноградов АН Влияние среды и свойств материалов ira упрочняющее действие и акщвацию процессов при пластической деформации и трении / В Г Куранов, AII Виноградов, Л В Бузов, Ю А Петров, В А Каракозова // Материалы Первой международной научно-1ехничсской конференции МЕТ АЛЛДЕФОРМ'99 / Самарский государственный аэрокосмический университет им акад СП Королева - Самара, 1999 -С 103-109

18 Виноградов АII ИН и HOI варшиш>1 универсально!о явления струтаурпой нрисиособляемости / В I Кураиов, AII Винотрадов // Восстановление и управление качеством деталей машин и механизмов межву* пауч сб / Сарах юс тсхн уи-i, Саратов (ЛТУ 1999, С 77-31

19 Vinogradov A Normal oxidiznig faction and selectivo tiansfcx unity and contiast / V Kuranov, A Vinogradov, A Bu/ov II VIl"' International Symposium Intcitubo'99 l'io ceedmgs lribological Problems In bxposed 1'iiction Systems, Slovak Republic, Staia Lesna, 1999 -P 49-56

20 Виноградов АН Выявление причин и источников мвышешюто уровня вибрация подшипников производства СГ13 / BI Кураиов, АII Вмкпрадов, AB Ьузов, 10 А Нефов // Протрессивные направления развита тсхиолотии мангикостроепия межвуз науч сб /Сарат юс lexn ун-т, Саратов CI 1У, 2001 С 137-14?

21 ВинмрадовАН Причины и способы устранения фиболотячссюи опсазов/В 1' Куранов, АН Винох радов, AB Ьузов // Материалы Международной наушо 1еххщческой конференции, носвящ памяги ich конехрукхора аэрокосмическои тсхни ки акад НД Кузнецова / Самарский ) ос аэрохсосмич yn-i - Самара, 2001, Ч 1 С 251-254

22 tímoi радов AHO противоречиях между максимальной хладкосшо и слрук турнымя свойствами рабочею слоя подшипников / BI Куранов, АН Вино1радов // Исследования станков и инструментов для обрабогки сложных и точных поверхшх тей межвуз науч сб /Сарат roc îexii ун-т, Саратов СП У, 2002 С 75-81

23 Виноградов А H Оптимизация режимов фшшшиой обрабопси агаров прецида опных подшипников качения / В Г Курапов, А H Виноградов, А В Ьузов /I Акхуалг, ные проблемы jjieiapoHiioro приборостроения и маш иное i роения межвуз пауч сб / Сарат. юс техн ун-т - Саратов СП У, 2002 - С 126-129

24 Виноградов А Н Повышение эксплуатационных харагиериешк автомобильных подшииников качения /АН Bhhoi радов II Совершеноыовапие icxhotoihh и орыпиза ции обеспечения работоспособности машин с использованием восстановительно упрочняющих процессов сборник научных статей но материалам Международной научно-практической конференции, 24-27 сентября 200? г /Capar юс техн ук-т - Сара гов СГ ГУ, 2003 - С 65-73

25 Виноградов АН Подшипники скольжения для возвраттю-врашагельпото движения на основе новых триболо1ических принципов и эффектов / АН Винотрадов, В1 Куранов // Восстановление и упрочнение деталей машин межвуз науч сб / Сарат roc техн ун-т Саратов СПУ,2003 -С 175-182

26 Виноградов АН Влияние финишной обработки на леенлуатациошше характе ристики подшипников качения /АН Виноградов, В Г Кураиов II Актуальные ттробяе мы надежности гехнолошческих, энергетических и транспортных машитх сборник па учных статей но материалам Межсдупародпой шушо-практической конференции, х Самара25-27ноября2003 i в2т-М Машиностроение,2003 - 1 1 С 147-153

27 Виноградов А H Об идентификации структурных изменении при доводке шаров подшипников методом впхретокового сканирования / В Г Куранов, AII Винохрадов, AÖ Вузов II Акхуальиые проблемы надежности тсхполошчоских, энертехичеишх и транспортных машин (борник научных статей но материалам Международной паут но-практической конференции, г Самара, 25-2/ноября 2003 i в2г M Машиностроение, 2003 - 1 1 -С 352 356

28 Виноградов А H Формирование свойств и структуры рабочего слоя шаров подшипников качения при фипшгаои обработке / В Г Курапов, АН Винох радов, А В Кузов // Механика и трибология транспортных систем-2003 сборник докладов Между на-

родною кош ресса, сешябрь 7003 i в2г/Рос/. roc ун т путей сообщения Ростов н/Д, 2003 1 2 С 59 б S

79 Brnioi радов ЛИ Метод и сташстипеские критерии комплексной оценки влияния внешних. воздействий на акшнацию сфуктурных изменений в трибосонряжениях / RI Курапоп. Л П Виноградов, A А Папкой, RA Каракозова // Механика и гриболо-гая траишоршых chcicm-2003 сборник докладов международного конгресса, сентябрь ?0()3i в?т / Рос г roc ун i пулей сообщения - Ростов н/Д, 2003 -Т1 -С 198-203

30 Пинт радов ЛИ Сравнительные исследования автомобильных генераторных подшипников 180307 производства Саратовскою и Вологодского подшипниковых заводов /ИГ Кураноя, АН Виноградов // Проблемы эксплуатации автомобильною транспорта и других машин и пуш их решения межвуз науч сб / Capar roc техн ун-т - Саратов О ГУ, 2005 С 72 80

31 Виши радов AII Влияние материала и износа доводочных дисков на качество и эффективность фшшигаои обработки тарой подшипников / В Г Куранов, А H Виноградов //«Слапягприбо-7а» Теоретические и прикладные новшества и инновации обеспечения качесгва и конкурентоспособности инфраструктуры сквозной логистической поддержки лрибообьектов и их производства материалы Международной научно-пракшчсскойшколы конференции в?т -Рыбинск РГАГА,2006 -Т2 - С 49 58

32 Вшкдрадов AII О влиянии материала и износа инструмента на качество финишной обработки шаров автомобильных подшипников 180302 /АН Виноградов // Совершенствование технологий и организации обеспечения работоспособности машин межпуз науч сб /Сараг roc техн ун-т -Саратов СГТУ,2006 С 44-53

33 Виноградов A H Явление «трибоцементации» и влияние на него износа доводочного инсфумснта в процессе финишной обработки шаров подшипников / В Г Куранов, АН Винотрацов // Саратовский подшипник Информационно-технический вес шик ОАО «(ТО» Саратв, 2006 - № 4 (III кв ) - С 28-30

Подписано в печать 15 07 08 Формат 60x84 1/16

Кум офсет Уел печ л 2,09 Уч -изд л 2,0

Тираж 100 экз Заказ 198 Бесплатно

Саратовский юсударствеиный хехнический университет

410054 1 Саратов, Политехническая ул , 77 Опю'шаио м РИЦ СП У 410054 г Саратов, Политехническая ул , 77

ВВЕДЕНИЕ.

1. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОПОР КАЧЕНИЯ И СКОЛЬЖНИЯ.

1.1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ.

1.1.1. Технологическая и эксплуатационная шероховатость рабочих поверхностей подшипников.

1.1.2. Структура и свойства поверхностного слоя.

1.1.3. Показатели качества поверхностного слоя.

1.1.4. Особенности технологического процесса изготовления шаров.

1.2. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ.3 g

1.2.1. Обоснование возможности разработки подшипников скольжения на основе новых принципов и эффектов.

1.2.2. Анализ конструкторских решений, снижающих трение в опорах и их реализация в современных механизмах.

1.2.3. Анализ конструкторских решений, позволяющих повысить эффективность эксплуатации подшипниковых и других узлов автомобильных двигателей.

1.3. ВЛИЯНИЕ ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПОР КАЧЕНИЯ И СКОЛЬЖЕНИЯ.

1.3.1. Критический анализ моделей трибологических систем.

1.3.2. Анализ физических явлений при скольжении и качении.

1.3.3. Влияние трения покоя и движения на работоспособность опор качения и скольжения.

1.3.4. Единство и противоположность нормального окислительного трения и избирательного переноса в опорах качения и скольжения.

1.3.5. Влияние присадок к маслам на работоспособность опор качения и скольжения.

1.4. ПОСТАНОВКА ОСНОВНЫХ ЗАДАЧ И СТРУКТУРА ИССЛЕДОВАНИЯ. 87 2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ И КОМПЛЕКСНЫЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ НА РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЯХ В ОПОРАХ КАЧЕНИЯ И СКОЛЬЖЕНИЯ ПРИ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ.

2.1. УРАВНЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БАЛАНСА ПРИ РАБОТЕ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЙ.

2.1.1. Аадг - адгезионная составляющая.

2.1.2. Апл - пластическая составляющая.

2.1.3. Ау - упругая составляющая.1.

2.2. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ПРОЦЕССАМ НА РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИНЦИПОВ И ПОЛОЖЕНИЙ

ТАУ.;.:.

2.3. ВАРИАНТЫ УНИВЕРСАЛЬНОГО ЯВЛЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ ПРИСПОСОБЛЯЕМОСТИ. ЮЗ

2.4. КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ТЕРМОДИФФУЗИОННОГО ПЕРЕНОСА ВЕЩЕСТВА.

2.5. КОМПЛЕКСНЫЕ МОДЕЛИ ТЕРМОДЕФОРМАЦИОННОГО ПЕРЕНОСА УГЛЕРОДА В ПРОЦЕССЕ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ ШАРОВ НА ША-РОДОВОДОЧНОМ ОБОРУДОВАНИИ.

2.5.1. Влияние концентрации вещества на диффузионный поток.

2.5.2. Распределение тепловых потоков и полей в процессе финишной обработки шаров доводочными дисками.

2.5.3. Влияние пластической деформации в процессе финишной обработки на диффузионный поток вещества.

2.5.4. Модель диффузионного потока углерода в поверхностный слой шара в процессе окончательной доводки чугунными дисками.

2.6. ВЫВОДЫ.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ НА РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЯХ ОПОР КАЧЕНИЯ И СКОЛЬЖЕНИЯ.

3.1. ОБЩАЯ СТРУКТУРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОВЛИЯНИЯ МАКРО И МИКРОГЕОМЕТРИИ И СТРУКТУРЫ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ПОДШИПНИКОВ.

3.2.1. Исследование микро и макрогеометрии шаров и колец подшипников.

3.2.2. О противоречиях между максимальной гладкостью и структурными свойствами рабочих поверхностей деталей подшипников.

3.2.3. Экспериментальные исследования механизма формирования свойств и структуры рабочего слоя шаров подшипников.

3.3. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СОСТОЯНИЯ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ.

3.3.1. Модель контактирования для оценки состояния рабочих поверхностей подшипниковых узлов в динамике.

3.3.2. Модель деформирования шаром дорожки качения и аппаратура для исследований поверхностного слоя.

3.3.3. Исследование устойчивости фрикционных покрытий на рабочих поверхностях шариковых подшипников.

3.3.4. Исследование влияния направления тепловых потоков на устойчивость медьсодержащих покрытий.

3.4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПОДШИПНИКА В ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ, ХИМИЧЕСКОМ И КОМБИНИРОВАННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НА СМАЗКУ.

3.4.1. Методика экспериментальных исследований.

3.4.2. Обработка результатов исследований состояния рабочих поверхностей подшипника в эксплуатации при энергетическом, химическом и комбинированном воздействии на смазку.

3.5. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ВИБРОПАРАМЕТРОВ ПОДШИПНИКОВ С ШАРАМИ, ИЗГОТОВЛЕННЫМИ ПО НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ.

3.5.1. Оценка общего уровня вибрации подшипников.

3.5.2. Оценка спектров вибрации подшипника.

3.6. ВЫВОДЫ.

4. ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ШАРОВ В ПРОЦЕССЕ ИХ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ДОВОДКИ.

4.1. МЕТОДЫ МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1.1. Исследования микроструктуры поверхностного слоя шаров.

4.1.2. Исследование микротвердости шаров.

4.1.3. Исследование микротвердости рабочих поверхностей колец подшипников.

4.2. ВИХРЕТОКОВЫЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛЕЙ ПОДШИПНИКОВ.

4.2.1. Сущность вихретокового метода и используемая аппаратура.

4.2.2. Исследования изменения физических свойств поверхностного слоя шаров методом вихретокового сканирования.

4.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИЗНОСА ИНСТРУМЕНТА НА КАЧЕСТВО ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ ШАРОВ ПОДШИПНИКОВ.

4.4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МАТЕРИАЛА ИНСТРУМЕНТА НА КАЧЕСТВО ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ ШАРОВ ПОДШИПНИКОВ.

4.5. ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ШАРОВ ПОДШИПНИКОВ МЕТОДОМ ВТОРИЧНОЙ ИОННО-ИОННОЙ ЭМИССИИ.

4.5.1. Методика исследования химического состава поверхностного слоя рабочих поверхностей в технологическом сопряжении.

4.5.2. Результаты экспериментальных исследований структурных изменений в поверхностных слоях шаров подшипников и доводочного инструмента методом вторичной ионно-ионной эмиссии.

4.6. ВЫВОДЫ.

5. КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ НОВЫХ ПРИНЦИПОВ И ЭФФЕКТОВ.

5.1. НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ПРИ РАЗРАБОТКЕ НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ.

5.2. РАСЧЕТ ПОСАДОК РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ШАРНИРНИРНОГО ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ ДЛЯ ВОЗВРАТНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ.

5.3. ОЦЕНКА ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ПОДШИПНИКА С ПРУЖИННЫМ ВКЛАДЫШЕМ.

5.3.1. Геометрические параметры пружинного вкладыша.

5.3.2. Внутренние силовые факторы в поперечном сечении витка пружины.

5.3.3. Упругие деформации и перемещения винтовых цилиндрических пружин.

5.4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИИ ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ С ПРУЖИННЫМ ВКЛАДЫШЕМ.

5.4.1. Анализ узлов и агрегатов, где может быть применен новый тип подшипника.

5.4.2. Конструктивные особенности новых подшипников скольжения на базе игольчатых подшипников 943/20.

5.4.3. Особенности технологического процесса изготовления нового подшипника.

5.4.4. Использование шарнирных подшипников новой конструкции в других узлах транспортной техники.

5.4.5. Расчет экономического эффекта от внедрения крестовин с подшипниками для возвратно-вращательного движения.

5.5. ВЫВОДЫ.

6. МЕТОДЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ И ПРИМЕНЕНИЕ ПРИСАДОК С ЦЕЛЬЮ ИЗМЕНЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОПОР КАЧЕНИЯ И СКОЛЬЖЕНИЯ.

6.1. МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТРАНСМИССИОННОЙ СМАЗКИ ТАД-17 ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НЕЕ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ЛАЗЕРНОГО И СВЧ ИЗЛУЧЕНИЙ.

6.2. ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТРАНСМИССИОННОЙ СМАЗКИ ТАД-17 ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НЕЕ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ЛАЗЕРНОГО И СВЧ ИЗЛУЧЕНИЙ.

6.3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ СМАЗОК С ПРИСАДКАМИ В ОПОРАХ КАЧЕНИЯ И СКОЛЬЖЕНИЯ.

6.3.1. Исследование влияния присадок «ХАДО» и «Реагент-2000» на момент трения и нагрузочную способность смазки в опоре качения.

6.3.2. Исследование влияния присадки «ХАДО» на изменение динамического контактного сопротивления в подшипниках качения.

6.3.3. Исследования изменения общего уровня вибрации подшипников качения под воздействием различных присадок в смазке.

6.3.4. Исследования шарнирных подшипников скольжения типов Ш20 — Ш60 с различными присадками к смазке и испытания в эксплуатационном режиме.

6.4. ВЫВОДЫ.

7. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ОПОР КАЧЕНИЯ И СКОЛЬ

ЖЕНИЯ.

7.1. РЕСУРСНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПОДШИПНИКОВ С ШАРАМИ, ИЗГОТОВЛЕННЫМИ ПО НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ.

7.2. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРНЫХ ПОДШИПНИКОВ 180302 ПРОИЗВОДСТВА САРАТОВСКОГО

И ВОЛОГОДСКОГО ПОДШИПНИКОВЫХ ЗАВОДОВ.

7.3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И КОРРЕКТИРОВКИ РЕЖИМОВ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ ШАРОВ ПОДШИПНИКОВ.

7.4. ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ОПОР БУРОВЫХ ШАРОШЕЧНЫХ ДОЛОТ.

7.4.1. Общие сведения о буровых шарошечных долотах.

7.4.2. Конструкция буровых шарошечных долот.

7.4.3. Основные схемы опор буровых шарошечных долот.

7.4.4. Износ опор долот.

7.4.5. Повышение эксплуатационных характеристик опор буровых шарошечных долот.

7.5. ВЫВОДЫ.

Проблема обеспечения надежности и долговечности машин, приборов, транспортных средств, автоматического оборудования и военной техники является одной из важнейших в современных условиях, без решения которой не могут быть достигнуты технический прогресс и экономическое процветание общества. Это не только экономия средств, дефицитных материалов, топлива и энергии, но и экологическая чистота, техническая безопасность и материальное благополучие общества, использующего разного рода технические средства. Развитие современной техники характеризуется повышенными требованиями к качеству и надежности машин, неразрывно связанному с их эксплуатационными характеристиками.

Практика эксплуатации изделий различного назначения и исследования причин их отказов показали, что большинство отказов возникают не от того, что отдельные детали оказываются недостаточно прочными и ломаются, а от износа, старения и сопровождающих их эффектов: активации фрикционной коррозии, схватывания, задира и заклинивания, усталостного разрушения и ох-рупчивания рабочих поверхностей, водородного эффекта и др. В результате этих процессов происходит деградация свойств рабочих поверхностей деталей и возникают отказы различных узлов машин. Во многих случаях отсутствует прямая связь между объемной и поверхностной прочностью, которая может быть и обратной (мягкий подшипник-вкладыш изнашивается меньше, чем закаленная шейка вала).

К сожалению, прогнозирование видов изнашивания различных узлов машин является в настоящее время сложной задачей и не учитывается при разработке новых материалов, технологий, конструкций различных узлов, которые создавались на основе объемной теории прочности. Недооценка этого является также одной из причин того, что наши машины по ряду показателей уступают лучшим зарубежным образцам. Так, исследования явления фрикционной непроводимости (ФН) [1] показали, что большинство отказов транспортной и другой техники, причины которых считались неизвестными, также связаны с малоизученными эффектами, которые не устраняются традиционными мерами. В одном из изделий, которое исследовалось, систематические отказы, вызванные эффектом активации фрикционной коррозии (АФК) не устранялись даже при наличии 100-кратного резервирования контактирующих элементов. В специальной литературе нет конкретных и достаточно обоснованных рекомендаций по устранению отказов такого рода, а имеющиеся рекомендации построены либо на не подтвержденных экспериментами представлениях о процессах в поверхностном слое, либо на моделях, не отражающих истинные процессы, где совпадение с результатами экспериментов достигается за счет эмпирических коэффициентов, вклад которых в результат расчета оказывается выше, чем собственно закона. Управлять износостойкостью с помощью такой модели представляется абсурдным. Не случайно, автор работы [2] подчеркивал, что результат зависит от степени соответствия выбранного математического аппарата физическим представлениям.

Поэтому основной задачей является получение информации о наиболее вероятных механизмах физических процессов, возникающих при контактном взаимодействии рабочих поверхностей узлов различных машин и механизмов транспортной и другой техники. Владея такой информацией, зная, что же на самом деле происходит между контактирующими поверхностями, можно найти наиболее рациональный способ устранения отказов (совершенствованием материалов контактных элементов, их технологии, конструкции, режима работы, смазки или их комбинации). Специфика работы узлов машин и механизмов, а также механизмы изнашивания рабочих поверхностей, таковы, что они существенно преображают свойства контактирующих материалов, где, наряду с разрушительными, возникают созидательные процессы, отражающие способность конструкционных материалов к самоорганизации (адаптации). Наша задача в этом случае состоит в том, чтобы выявить и обеспечить условия эксплуатации узлов и механизмов, при которых адаптация служебных свойств проявляется наиболее интенсивно, превратить процессы в них из разрушительных в созидательные. Важная роль в решении такой задачи принадлежит технологии финишной обработки и продолжению созидательного процесса улучшения свойств поверхностного слоя в эксплуатации путем назначения для этого соответствующих материалов, способов смазки, режимов и условий эксплуатации.

Во многих известных нам работах отсутствует органическая связь между процессами при финишной обработке и в эксплуатации, которые рассматриваются раздельно. В настоящей работе предлагается связать два эти направления на основе энергетических представлений о процессах диссипации энергии и построения гипотез и моделей о превращении отдельных частей этой энергии в чистые потери, продукты износа и, в том числе, в положительные формы активации, участвующие в совершенствовании (самоорганизации) служебных свойств поверхностного слоя контактирующих материалов. При этом предлагается системный подход, при котором представляется система, в которой входной величиной является работа, а выходной - тепло и поверхностная энергия продуктов износа.

Применяемые в настоящее время методы исследования структур и свойств поверхностного слоя, в том числе и с использованием для этого современной микроаналитической аппаратуры, все же в основном остаются статическими и позволяют оценить, что было до, или стало после испытаний, но не во время работы узла, когда резко изменяются свойства твердого тела. Речь должна идти о динамических свойствах контактирующих материалов, которые резко отличаются от статических и пока не представлены в справочной литературе. Для этого предложена специальная методика и аппаратура, позволяющая наблюдать за поведением контактирующих материалов в динамике и количественно оценить, с помощью статистических критериев, насколько один материал, способ обработки и т.д. лучше или хуже другого. Проведенные исследования финишной операции - окончательной элеваторной доводки шаров подшипников дали более глубокое представление о процессах и механизмах и о сущности явлений, сопровождающих такие виды обработки, а также позволили управлять основными характеристиками качества поверхностного слоя рабочих поверхностей. В настоящей работе исследуется возможность повышения устойчивости защитных вторичных структур с использованием для этого различных способов управления устойчивостью фрикционных покрытий. В том числе, путем выбора рациональных режимов финишной обработки на базе комплексного исследования физических процессов, оказывающих влияние на формирование свойств рабочих поверхностей, а также совершенствованием их конструкции. Кроме того, исследуется возможность применения различных энергетических воздействий, которые запускают в эксплуатацию созидательные процессы формирования свойств поверхности, повышающие эксплуатационные характеристики готовых изделий.

Основные положения теоретических и экспериментальных исследований легли в основу для разработки рациональных режимов финишной обработки шаров подшипников, обеспечивающих достижение эксплуатационных характеристик подшипников на уровне лучших мировых образцов, а также в основу конструкции безызносного подшипника скольжения для возвратно-вращательного движения, который может быть широко использован в транспортной и другой технике.

Выполненные в настоящей работе исследования показали принципиальную возможность снижения затрат на производство с одновременным повышением качества готовых подшипников и использованием новейших трибологи-ческих принципов и эффектов в технологии финишной обработки их рабочих поверхностей, а также возможность создания таких конструкций подшипников, в которых минимизированы процессы изнашивания.

Цель работы - Повышение качества и эксплуатационных характеристик подшипников за счет совершенствования технологии финишной обработки их рабочих поверхностей с использованием новых триботехнических методов, формирования рациональных физико-механических свойств поверхностного слоя деталей, совершенствования конструкции подшипников, а также оборудования и инструмента комплексными конструкторско-технологическими методами.

Работа выполнена в Саратовском государственном техническом университете в период 1996.2008гг. Решение отдельных частных задач по теме диссертации и внедрение результатов в производство выполнено автором совместно с аспирантами Бузовым А.В., Каракозовой В.А. и Решетниковым А.Г. В рамках выполненных исследований под научной консультаций автора работы защищена одна кандидатская диссертация.

Актуальность темы подтверждается тем, что проблема повышения качества, эксплуатационных характеристик и конкурентоспособности подшипников различных технологических и транспортных машин, приборов, автоматического оборудования и т.п. является одной из важнейших в современных условиях, без решения которой не может быть достигнут технический прогресс. Главной тенденцией при производстве и эксплуатации машин является повышение качества контактирующих поверхностей деталей, влияющее, прежде всего, на их долговечность и определяемое геометрическими параметрами (размерной точностью, отклонением от круглости, волнистостью, шероховатостью), структурой и физико-механическими свойствами поверхностных слоев,. В этой связи одной из наиболее важных и актуальных проблем технологии машиностроения является создание и совершенствование научно обоснованных и экономически целесообразных технологических процессов финишной обработки рабочих поверхностей деталей, позволяющих получать заданные свойства поверхностного слоя рабочих поверхностей и сохранять их в эксплуатации путем назначения для этого соответствующих видов обработки, режимов, материалов, способов смазки и условий эксплуатации. Диссертация выполнена в соответствии с планом Саратовской области по подпрограмме развития промышленности Саратовской области на 2001-2005 годы.

Научные положения и результаты работы, выносимые на защиту:

1. Технологии финишной обработки шаров, в основе которых:

• введение оперативного контроля структурных изменений методом вихре-токового сканирования с целью выявления и окончания стадии доводки, в которой заданные геометрические параметры и размерная точность коррелируют с отсутствием псевдоструктуры поверхностного слоя;

• устранение трибоцементации путем применения комплексной технологии доводки с применением нового инструмента - стальных и силумино-вых дисков.

2. Комплексные модели переноса активированных компонентов за счет термодеформационной активации поверхности при финишной обработке шаров и эксплуатации подшипников, направленные на выявление механизмов формирования структуры поверхностного слоя.

3. Явление, названное «трибоцементацией», возникающее при финишной обработке шаров подшипников в результате активации их поверхности микропластической деформацией и диффузии углерода в поверхностный слой шаров, и закономерности его сопровождающие.

4. Характер структурных изменений на рабочих поверхностях шаров при финишной обработке и в эксплуатации, где периодически возникают и разрушаются аналогичные псевдоструктуры, снижающие качество и надежность подшипников.

5. Конструкции и технологии высоконадежных шарнирных подшипников с упругим подвижным вкладышем, с использованием новых принципов и эффектов (упругий натяг вместо зазора, идеи проф. Жуковского и др.) и методика расчета.

6. Методы активации внешним энергетическим воздействием (лазер, СВЧ, ультразвук) технологических жидкостей, смазок и присадок к ним, применяемых в опорах качения и скольжения для повышения их эксплуатационных характеристик.

7. Результаты экспериментальных исследований, производственных испытаний и внедрения подшипников, изготовленных по новым технологиям.

Научная новизна. На основании комплексных теоретических и экспериментальных исследований, а также внедрения результатов в производство решена актуальная проблема, связанная с повышением качества, эксплуатационных характеристик подшипников качения и скольжения и их конкурентоспособности, при этом научная новизна заключается в следующем:

1. Решена проблема повышения качества и эксплуатационных характеристик подшипников качения за счет совершенствования технологии финишной обработки с формированием заданных физико-механических свойств их рабочих поверхностей применением триботехнологий, а также за счет конструктивно-технологических особенностей подшипников скольжения с реализацией установленных трибологических механизмов и закономерностей в эксплуатации.

2. Разработан комплекс взаимосвязных моделей, направленных на выявление механизма формирования структуры поверхностного слоя за счет термодеформационных процессов, сопровождающихся переносом активных компонентов вещества при финишной обработке шаров и эксплуатации подшипников, состоящий из:

• концептуальной модели термодиффузионного переноса вещества в металле;

• модели распределения тепловых потоков и полей в процессе финишной обработки шаров доводочными дисками;

• модели диффузионного потока углерода в поверхностный слой шара в процессе окончательной доводки чугунными дисками под действием градиентов концентрации, температуры и пластической деформации;

• экспериментально-аналитическая модель переупрочнения поверхностного слоя шаров на операции окончательной доводки за счет диффузии углерода, как из объема материала шара, так и из материала доводочных дисков.

3. Установлено неизвестное ранее явление, названное «трибоцементацией», возникающее при финишной обработке шаров подшипников за счет диффузии углерода в их поверхностный слой и сопровождающееся возникновением хрупкой переупрочненной псевдоструктуры с повышенной микротвердостью, приводящее к снижению физико-механических свойств поверхностного слоя. Выявлен главный источник трибоцементации - чугунные доводочные диски с большим запасом углерода, на этом основании предложено решение устранения формирования псевдоструктуры заменой материала дисков на мало содержащие и не содержащие углерод. Явление трибоцементации подтверждено методом вторичной ионно-ионной эмиссии, с помощью которого установлен химический состав пседоструктуры поверхностного слоя шаров с количественной оценкой содержания карбидов железа в нем, а также углерода на поверхности желобов доводочных дисков. Механизм этого явления характеризуется выглаживанием поверхности, сопровождающимся пластическим деформированием, а не в шлифовании и резании, а также закономерностями: скачкообразностью и периодичностью образования и разрушения псевдоструктур в поверхностном слое, коррелирующими с изменением макро и микрогеометрии.

4. Разработана технология шародоводки, позволяющая исключить явление трибоцементации на основе:

• технологического процесса финишной обработки (окончательной доводки) шаров, внедренного и защищенного патентом, исключающего образование в поверхностном слое псевдоструктур, на основе выявления в процессе доводки стадии, в которой заданные геометрические параметры и размерная точность коррелируют с отсутствием псевдоструктуры поверхностного слоя,;

• исключения источника трибоцементации - применением нового инструмента в комплексном технологическом процессе с использованием стальных и силуминовых доводочных дисков.

5. Раскрыта идентичность механизмов процессов финишной обработки и эксплуатации опор качения и скольжения, заключающаяся в активации рабочих поверхностей микропластической деформацией и формировании псевдоструктур, на основании которой разработаны методы, позволяющие на стадии финишной обработки обеспечить такой механизм съема металла с рабочих поверхностей, который продолжится в эксплуатации и минимизирует износ и потери энергии. На этой основе, и в комбинации с другими триболо-гиическими эффектами разработан, теоретически обоснован и экспериментально проверен подшипник скольжения повышенной долговечности с подвижным пружинным вкладышем, конструкция которого защищена патентом, а также разработана методика его расчета.

6. Разработаны методы активации технологических жидкостей, смазок и присадок к ним внешним энергетическим воздействием (лазером, СВЧ, ультразвуком), применяемые в опорах качения и скольжения и повышающие их эксплуатационные характеристики на различные периоды времени в зависимости от вида воздействия.

Практическая ценность работы. Разработан способ окончательной доводки шаров подшипников (патент №2242352), заключающийся в том, что с помощью оперативного контроля процесса доводки выявляют стадию (время окончания доводки) в которой заданная точность сочетается с отсутствием псевдоструктуры. Способ внедрен при производстве шаров подшипников на ОАО «СПЗ». Производительность на операции доводки повысилась в 2.4 раза без дополнительных материальных затрат на модернизацию техпроцесса. Получена значительная экономия электроэнергии, инструмента и материалов. Снижен общий уровень вибрации подшипников с шарами, изготовленными по новой технологии, на 6.8 дБ. Выявлены основные причины повышенного уровня вибрации подшипников ОАО «СПЗ» по сравнению с лучшими отечественными и зарубежными аналогами (хрупкая псевдоструктура на поверхности шаров, а также неравномерность профиля дорожек качения колец) и предложены меры по их устранению. Разработана новая конструкция подшипника скольжения для возвратно-вращательного движения с пружинным вкладышем (патент №2162552, золотая медаль IV Московского международного салона инноваций и инвестиций, ВВЦ февраль 2004г.). Долговечность опор скольжения для возвратно вращательного движения повышается в 3.5 раз. При испытаниях шарнирных подшипников скольжения с рекомендованной СГТУ присадкой к смазке получено 20-кратное превышение ресурса. Имеется возможность использования результатов исследований в другой предметной области -оборудовании для добычи нефти, газа и горных пород. В частности, разработана новая конструкция опоры скольжения шарошечного долота (патент № 2214497).

Реализация результатов работы. На основе результатов исследований на предприятиях Саратовской области внедрены: на ОАО «СПЗ» - новый технологический процесс доводки шаров; подшипник скольжения для возвратно вращательного движения на предприятиях Управления автомобильного транспорта Саратовской области, в Ассоциации автомобильных перевозчиков и экспедиторов по Саратовской области, в ОАО «Автоколонна 1181». Достигнуто соглашение с фирмой «ЛУКС» о совместной разработке и внедрении новой конструкции долота. Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе на кафедрах «Автомобили и автомобильное хозяйство» и «Автоматизация и управление технологическими процессами» СГТУ.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на 23 конференциях различного уровня. На международных конференциях и симпозиумах: POLISH ACADEMY OF SCIENCES EXPLOITATION PROBLEMS OF MACHINES, (Варшава 1998г.); МЕТАЛЛДЕФОРМ'99 (Самара 1999г.); на VIIth INTERNATIONAL SYMPOSIUM INTERTRIBO'99 PROCEEDINGS TRIBOLOGICAL PROBLEMS IN EXPOSED FRICTION SYSTEMS, Stara Lesna (Словакия 1999г.); «Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте» (Самара, 1999г.); «СЛАВЯНТРИБО-5 Наземная и аэрокосмическая трибология — 2000: проблемы и достижения» (Рыбинск, 2000г.); на конференции посвященной памяти генерального конструктора аэрокосмической техники академика Н.Д. Кузнецова (Самара 2001г.); «Совершенствование технологии и организации обеспечения работоспособности машин с использованием восстановительно-упрочняющих процессов» (Саратов 2002г.); «Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин» (Самара 2003г.); «Механика и трибология транспортных систем-2003» (Ростов-на-Дону 2003г.); «Славянтрибо-7а Теоретические и прикладные новшества и инновации обеспечения качества и конкурентоспособности инфраструктуры сквозной логистической поддержки трибообъектов и их производства» (Санкт-Петербург 2006г.). На научно-технических конференциях: «Фундаментальные и прикладные исследования саратовских ученых для процветания России и Саратовской губернии» (Саратов 1999г.); «Актуальные проблемы транспорта Поволжья и пути их решения. 10 лет Академии транспорта России» (Саратов 2001г.); в Саратовском государственном техническом университете на кафедрах «Технология машиностроения», «Конструирование и компьютерное моделирование технологического оборудования в приборо- и машиностроении», «Автоматизация и управление технологическими процессами», «Автомобили и автомобильное хозяйство» с 1997 по 2008гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 47 работ (9 в изданиях, рекомендованных ВАК), в том числе 1 монография, 3 патента РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения 7 глав и выводов, включает 370 страниц текста, 23 таблицы, 192 рисунка и приложения. Список литературы содержит 242 наименования.

7.5. ВЫВОДЫ

1. Ресурсные испытания подтвердили возможность исключения образования дефектной псевдоструктуры в сочетании с достижением заданной точности и шероховатости поверхности шаров, со значительной экономией энергоресурсов. Применение предложенного способа окончательной доводки шаров позволяет: исключить запуск в эксплуатацию шаров с дефектным поверхностным слоем; возбудить на шарах созидательный режим нормального окислительного износа вместо усталостного охрупчивания и разрушения; повысить надежность эксплуатации подшипниковых узлов; снизить затраты на операции окончательной доводки шаров; снизить ОУВ и всплески амплитуд в спектрах вибрации подшипников.

2. Реализация предложенного способа доводки существенно упрощается за счет оперативного контроля структурных изменений в поверхностном слое шаров методом вихретокового сканирования.

3. Качество шаров после проведения ряда мероприятий на СПЗ существенно улучшено, не уступает качеству шаров 23ПЭ и даже превосходит по ОУВ и результатам вихретокового сканирования.

4. Главной причиной повышенного ОУВ подшипников 180302 (в настоящее время) является искажение геометрии профиля желобов при их финишной обработке, что также подтверждено наличием неравномерно-стей, выявленных контролем по «следу прокатки».

5. Существенное снижение ОУВ подшипников 180302 может быть достигнуто улучшением качества и точности обработки желобов колец при их шлифовании, и точности правки профиля шлифовального круга для исключения искажения геометрии профилей желобов.

6. В разработанной опоре скольжения шарошечного долота благодаря использованию плавающих втулок и равномерному распределению смазки по рабочим поверхностям подшипников обеспечивается значительно меньший износ трущихся поверхностей (в 2.3 раза повышается срок службы такой опоры).

7. Еще одним преимуществом разработанной опоры скольжения является то, что она проще и дешевле в изготовлении. Это достигается уменьшением в ней числа опорных втулок разных размеров и упрощением их формы, позволяющей изготавливать их с использованием универсального станочного оборудования.

8. Благодаря исключению возможности непредсказуемого изменения схемы распределения нагрузки между опорами, улучшению самоустановки опорных втулок при перекосах шарошки и наличию механизма предотвращения неблагоприятного развития процесса схватывания поверхностей радиальных подшипников, разработанная опора скольжения отличается большей надежностью работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе изложены научно обоснованные комплексные технологические и конструкторские разработки, обеспечивающие решение важной прикладной задачи, состоящей в повышении качества и долговечности подшипников качения и скольжения путем разработки нового технологического процесса финишной обработки шаров подшипников, а также повышения эффективности доводочного оборудования за счет изменения материала инструмента и режимов доводки.

Разработан, теоретически обоснован и практически апробирован новый подшипник скольжения для возвратно-вращательного движения с пружинным вкладышем.

Проведены исследования различного вида энергетических воздействий на технологические смазочные жидкости с целью повышения эксплуатационных характеристик опор качения и скольжения.

По результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований, а также результатам реализации на производственных предприятиях сделаны следующие основные выводы:

1. Решена основная проблема повышения качества и надёжности подшипников качения за счет совершенствования технологии финишной обработки и инструмента с формированием рациональных физико-механических свойств контактных поверхностных слоев рабочих поверхностей, а также подшипников скольжения за счет конструктивно-технологических особенностей с реализацией установленных механизмов и закономерностей, как при финишной обработке, так и в эксплуатации.

2. Разработан комплекс взаимосвязных моделей переноса активированных компонентов за счет термодеформационной активации рабочих поверхностей при финишной обработке шаров и при эксплуатации подшипников, направленных на выявление механизма формирования структуры поверхностного слоя, состоящий из:

• концептуальной модели термодиффузионного переноса вещества в металле;

• модели распределения тепловых потоков и полей в процессе финишной обработки шаров доводочными дисками;

• модели диффузионного потока углерода в поверхностный слой шара в процессе окончательной доводки чугунными дисками под действием градиентов концентрации, температуры и пластической деформации;

• выдвинута, теоретически обоснована и подтверждена экспериментально-аналитическая модель о переупрочнении поверхностного слоя шаров на операции окончательной доводки за счет диффузии углерода, как из объема материала шара, так и из материала доводочных дисков.

3. Установлено неизвестное ранее явление, названное трибоцементацией, приводящее к снижению физико-механических свойств поверхностного слоя шаров подшипников и к ухудшению их эксплуатационных характеристик, сопровождающееся возникновением хрупкой переупрочненной псевдоструктуры с повышенной микротвердостью. Возникает при финишной обработке шаров подшипников в результате активации их поверхности микропластической деформацией и диффузии углерода в их поверхностный слой. Подтверждено методом вторичной ионно-ионной эмиссии, с помощью которого установлен химический состав пседоструктуры поверхностного слоя шаров с количественной оценкой содержания карбидов железа в нем, а также углерода на поверхности желобов доводочных дисков.

4. Выявлены закономерности в механизмах трибоцементации, на основе которых определены конкретные пути и методы решения проблемы повышения качества, надежности и конкурентоспособности подшипников отечественного производства:

• механизм формирования псевдоструктуры имеет периодический характер со скачкообразным ее возникновением, усталостным разрушением и возобновлением;

• формирование псевдоструктуры происходит не только за счет избирательного переноса (диффузии) углерода в активированную микропластической деформацией поверхность шаров из их приповерхностного слоя, где возникает от этого зона «размягчения», обедненная углеродом, но и из контактирующего с шарами инструмента - чугунных доводочных дисков, вклад которых повышается с увеличением просадки их желобов (степени пластической деформации);

• главным источником диффузии углерода при формировании псевдоструктуры оказывается в этих условиях не приповерхностный слой шаров, откуда углерод уходит и диффузия его затихает, а массивные чугунные доводочные диски с практически неограниченным запасом углерода, износ которых (просадка желобов), сопровождающийся увеличением площади диффузионного контакта, вызывает аномальное повышение интенсивности трибоцементации так, что нарушается периодичность в ее механизме, при этом поверхности желобов покрываются сплошным слоем графита;

• механизм удаления припуска при финишной обработке шаров происходит в основном за счет усталостного микроохрупчивания и разрушения псевдоструктуры, а не шлифования абразивными зернами (такой процесс имеет место только вначале доводки), которые быстро сглаживаются, измельчаются и работают не как «микрорезцы», а как «микрокатки».

5. Разработан и внедрен, защищенный патентом, технологический процесс финишной обработки (окончательной доводки) шаров, исключающий образование в поверхностном слое псевдоструктур, на основании принципа исключения формирования дефектной псевдоструктуры при финишной обработке шаров, отличающийся выявлением и сохранением стадии в процессе доводки, когда геометрические параметры и размерная точность коррелируют с отсутствием псевдоструктуры поверхностного слоя.

6. Разработан метод устранения трибоцементации путем замены материала доводочных дисков на мало содержащие или не содержащие углерод, а также снижением активации поверхности пластической деформацией, применением «мягкого» инструмента и повышения, таким образом, интенсивности съема металла за счет шлифования частицами абразива.

7. Раскрыта идентичность механизмов и закономерностей процессов финишной обработки и эксплуатации подшипников качения и скольжения, заключающаяся в активации рабочих поверхностей микропластической деформацией и формировании псевдоструктур, на основании которой разработаны методы, позволяющие на стадии финишной обработки запускать такой механизм съема металла с рабочих поверхностей, который продолжится в эксплуатации и минимизирует износ и потери энергии.

8. Выявлены способы управления процессами в поверхностном слое при финишной обработке с целью ограничения или устранения формирования псевдоструктур и активации полезных структур: путем изменения конструкции и материала инструмента, кинематики станков, режимов доводки, ограничением числа партий шаров, обработанных до обновления инструмента, активация СОТС и др.

9. Разработаны конструкции и технологии высоконадежных шарнирных подшипников с упругим подвижным вкладышем (защищенные патентом), с использованием новых принципов и эффектов (упругий натяг вместо зазора, идеи проф. Жуковского и др.) и методика его расчета.

10. Разработаны методы активации внешним энергетическим воздействием (лазер, СВЧ, ультразвук) технологических жидкостей, смазок и присадок к ним, применяемых в подшипниках качения и скольжения для повышения их эксплуатационных характеристик.

11. Результаты экспериментальных исследований и производственных испытаний подтверждают справедливость выдвинутых гипотез и принятых решений. Реализация достигнутых результатов подтверждена актами внедрения в производство новой технологии изготовления шаров подшипников, а также новой конструкции подшипника скольжения для возвратно-вращательного движения с пружинным вкладышем.

На основе результатов исследований получен выход в другую предметную область - разработана, защищенная патентом, конструкция опоры бурового шарошечного долота с использованием новых принципов и эффектов.

1. Куранов В.Г. Фрикционная непроводимость слаботочных контактов / В.Г. Куранов; Сарат. гос. техн. ун-т. Саратов: СГТУ, 1996.- 60 с.

2. Гнеденко Б.В. Математические методы в теории надежности / Б.В. Гнедеен-ко, Б.К. Беляев, А.Д. Соколов. М.: Наука, 1966. - 524 с.

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

4. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах / Б.И. Костецкий. Киев: Техшка, 1970.-296 с.

5. Хрущев М.М. Абразивное изнашивание / М.М. Хрущов, М.А. Бабичев. -М.: Наука, 1970. 252 с.

6. Протасов Б.В. Энергетические соотношения в трибосопряжении и прогнозирование его долговечности / Б.В. Протасов. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та. 1979. - 152 с.

7. Крагельский И.В. Основы расчетов на трение и износ / И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, B.C. Комбалов. -М.: Машиносторение, 1977.- 526 с.

8. Избирательный перенос в узлах трения / Д.Н. Гаркунов и др.- М.: Транспорт, 1969. 104 с.

9. Чихос X. Системный анализ в трибонике: пер. с англ. / X. Чихос. М.: Мир, 1982. -351с.

10. Надежность и долговечность машин / Костецкий Б.И., Носовский И.Г., Бершадский Л.И., Караулов А.К. Киев: Техника, 1975, - 408 с.

11. Triboloy A Glossary of Terms and Definitions, Organisation for Economic Co-operation and Development, OECD, 1969.

12. Faurre P., Depeyrot M., Elements of Systems Theory, North Holland, Amsterdam, 1977.

13. Klir G. J., An Approach to General Systems Theory, Van Nostrand Reinhold, New York, 1969.

14. Wiener N., Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine, The MIT Press, Cambridge, Mass., 1948.

15. Hall A. D., A Methodology for Systems Engineering, Van Nostrand, New York, 1962.

16. Molgaard J., The dry wear of metals as a process in an open system, Wear, 32, 353 (1975).

17. Лозовский В.П. Эффект схватывания металлов при динамическом на-гружении / В.П. Лозовский, Бершадский Л.И. // ДАН СССР. 1968. Т. 183. №5-С. 185-191.

18. Силин А.А. Специфика адгезионного взаимодействия тел при качении/ А.А. Силин //Проблемы трения и изнашивания. Киев: Техника, 1974. № 6. С. 3-7.

19. Крагельский И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский. М.: Машиностроение, 1968.-482 с.

20. Костецкий Б.И., Исследование энергетического баланса при внешнем трении металлов / Б.И. Костецкий, Ю.Н. Линник// ДАН СССР. 1968. Т. 183. №5 -С. 293-298.

21. Kuranov V.G. Activation of frictional corrosion at evaporation of the condensed moisture / V.G. Kuranov, U. A. Krivoshein // Symposium «Slavantribfo -3» Ribinsk, 1995. P. 99-104.

22. Kuranov V.G. Mechanism of Selective Transfer in Low-energy Electrical Contacts / V.G. Kuranov // Conference Problem of non-wear friction in machines. Radom, Poland, 1993. - P. 96-105.

23. За рулем: информ.-аналит. журн. -M.,1999. № 10. С.74-75.

24. За рулем: информ.-аналит. журн. -М., 2000. № 2. С. 78-80.

25. Шульц В.В. Форма естественного износа деталей машин и инструмента / В.В. Шульц. Л.: Машиностроение, 1990. - 206 с.

26. А.С. 115744 / СССР / МКИ 48в8 Способ придания поверхности металлов трущихся пар противозадирных свойств. Б.И. № 31 ,1958.

27. А.С. 1456283 / СССР / МКИ В22г7/04 Способ изготовления деталей с антифрикционным покрытием. Б.И. №23, 1983.

28. А.С. 485243 / СССР / МКИ Г16сЗЗ/14 Способ приработки червячной гло-боидной передачи. Б.И. №35, 1975.

29. А.С. 726213 / СССР / МКИ С23с17/20 Способ нанесения антифрикционных покрытий. Б.И. №13, 1990.

30. Финишная антифрикционная безабразивная обработка как средство повышения срока службы машин и оборудования / А.Г. Андреева, Ф.Х. Бурум-кулов и др. // Долговечность трущихся деталей машин. М.: Машиностроение, 1990, вып.4, С.43 - 59.

31. Гаркунов Д.Н. Самоорганизующиеся процессы при фрикционном взаимодействии в трибологической системе: справочник по триботехнике: подред. М. Хебды и А.В. Чичинадзе. В 2 т. / Д.Н. Гаркунов. М.: Машиностроение, 1989.- Т.1 - 400 с.

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

33. Кащеев В.Н. Процессы в зоне фрикционного контакта металлов / В.Н. Ка-щеев. М:, Машиностроение, 1978. - 213 с.

34. Костецкий Б.И. Управление качеством и надежностью машин / Б.И. Кос-тецкий. Киев: Техшка, 1979. - 83 с.

35. Носенко В.А. Шлифование адгезионно-активных металлов / В.А. Носенко. М.: Машиностроение, 2000. - 262 с.

36. Виноградов Ю.М. Трение и износ модифицированных металлов / Ю.М. Виноградов. М.: Наука, 1972. - 150 с.

37. Гаркунов Д.Н. Современные проблемы триботехники / Д.Н. Гаркунов,

38. A.А. Поляков, В .Я. Семенов // Трение и износ, 1980, №3, С. 391-402.

39. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей / Н.Б. Демкин -М.: Наука, 1970. 26 с. ?

40. Демкин Н.Б. Качество поверхности и контакт деталей машин /Н.Б. Демкин, Э.В. Рыжов. М.: Машиностроение, 1981. - 244 с.

41. Колев К.С. Точность обработки и режимы резания / К.С. Колев. М.: Машиностроение, 1968. - 132 с.

42. Комбалов B.C. Влияние шероховатости твердых тел на трение и износ /

43. B.C. Комбалов. М.: Наука, 1974. - 112 с.

44. Комбалов B.C. Состояние и перспективы работ по исследованию влияния шероховатости на фрикционные характеристики пар трения / B.C. Комбалов // Трение и износ, 1980, т. 1, №3, С. 440-453.

45. Костецкий Б.И. Износостойкость деталей машин / Б.И. Костецкий. Киев-Москва: Машгиз, 1950. - 168 с.

46. Проников А.С. Основы надежности и долговечности машин /А.С. Прони-ков. М.: Изд-во комитета стандартов, мер и измерительных приборов, 1969. - 159 с.

47. Сулима A.M. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин / A.M. Сулима, В.А. Шулов, Ю.Д. Ягодкин. М.: Машиностроение, 1988.-246 с.

48. Хусу А.П. Шероховатость поверхностей / А.П. Хусу, Ю.Р. Витенберг, В.А. Пальмов. М.: Наука, 1975. - 133 с.

49. Рыбакова JI.M. Структура и износостойкость металла / JI.M. Рыбакова, Л.И. Куксенова. М.: Машиностроение, 1982. - 212 с.

50. Барац Я.И. Финишная обработка металлов давлением /Я.И. Барац. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1982. - 182 с.

51. Войнов В.А. Износостойкие сплавы и покрытия / В.А.Войнов. М.: Машиностроение, 1980. - 120 с.

52. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка поверностно-пластическим деформированием / Л.Г. Одинцов. М.: Машиностроение, 1987. - 327 с.

53. Ткачев В.Н. Методы повышения долговечности деталей машин / В.Н. Ткачев. М.: Машиностроение, 1971. - 271 с.

54. Кащеев В.Н. Абразивное разрушение твердых тел / В.Н. Кащеев. М.: Наука, - 1970. - 248 с.

55. Бакли Д. Поверхностные явления при адгезии и антифрикционных взаимодействиях / Д. Бакли. М.: Машиностроение, 1986. - 433 с.

56. Евсеев Д.Г. Формирование свойств поверхностных слоев при абразивной обработке / Д.Г. Евсеев. Саратов: изд-во Сарат. гос. ун-та, 1975. - 216 с.

57. Кершенбаум В.Я. Механо-термическое формирование поверхностей трения / В.Я. Кершенбаум. М.: Машиностроение, 1987. - 230 с.

58. Кудинов В.А. Природа автоколебаний при трении. Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов / В.А. Кудинов. М.: Машгиз, 1958.-243 с.

59. Черменский О.Н. Формирование поверхностного слоя при шлифовании / О.Н. Черменский // Производство подшипников: Информационно-технический сборник акционерного общества «Московский подшипник» № 1(12). 2000.-С. 20-23.

60. Качанов Н.Н. О процессах, протекающих в поверхностных слоях изделий при круглом шлифовании и полировании /Н.Н. Качанов, А.И. Спришевский, А.С. Чистяков // Труды ВНИПП, 1964. №1. С. 71-78.

61. Аникин А.А. Иттриевый чугун / А.А. Аникин. М.: Машиностроение, 1976. - 94 с.

62. Климович В.М. К вопросу о формообразовании шариков в процессе окончательной обработки / В.М. Климович // Сб. науч. иссл. работ Машиностроение и приборостроение. Минск: Вышэйшая школа. Вып. 8. 1976. - С. 185-189.

63. Олендер JI.A. Технология и оборудование шарикового производства / JI.A. Олендер. Минск: Вышэйшая школа, 1974. - 331 с.

64. Ящерицин П.И. Механизм образования погрешностей формы шариков в процессе их окончательной обработки /П.И. Ящерицын, JI.A. Олендер, И.П. Филонов, Ю.А. Добрынин // Машиностроение и приборостроение. Минск: Вышэйшая школа. Вып. 8. 1976. С.85-89.

65. Подшипники качения: справочное пособие, под ред. Н.А. Спицина и А.И. Спришевского. М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1961. - 828 с.

66. Климович В.М. Зависимость момента сил трения от давления и скорости проскальзывания в процессе доводки шариков / В.М. Климович // Машиностроение и приборостроение: сб. науч. иссл. работ. Минск: Вышэйшая школа. Вып. 8. 1976. - С. 150-154.

67. Справочник Хютте. М.: Главная редакция по машиностроению и металлообработке. 1996. Т. 1. - 384 с.

68. Ковалев М.П. Опоры приборов / М.П. Ковалев, И.М. Сивокопенко, К.М. Явленский. М.: Машиностроение, 1967. - 205 с.

69. Основы конструкции автомобиля / А. М. Иванов, А.Н. Солнцев и др. -М.: ООО «Книжное издательство «За рулем». 2005. 336 с.

70. За рулем: информ.-аналит. журн. М., 1997. № 3. - С. 121-122.

71. За рулем: информ.-аналит. журн. М., 1989. № 12. - С. 24-25.

72. Пат. 920305 Россия МКИ3 FOIL 1/24 Гидравлический элемент для компенсации зазора клапана ДВС / Соломин В.А. Соломин А.В. (Россия). // Официальный бюллетень российского агентства по патентам и товарным знакам. Изобретения (заявки и патенты). 1997. - №8.

73. ГОСТ 20692-75 Долота шарошечные. Типы и основные размеры. Технические требования. М.: Изд. стандартов, 1975. - 64с.

74. Инструкция по эксплуатации шарошечных долот при бурении нефтяных и газовых скважин: РД 26-02-68/85: утв. М-вом нефтяной промышленности СССР. М.: ВНИИБТ, 1978. - 74 с.

75. Шарошечные долота: международный транслятор-справочник М.: АНО «Технонефтегаз», 2000. - 250с.

76. Корнеев К.Е. Буровые долота: справочник / К.Е. Корнеев, П.А. Палий. М.: Издательство «НЕДРА», 1965. - 496 с.

77. Краткий справочник конструктора: под ред. Р.И. Гжирова: М.: Машиностроение, 1984. - 262 с.

78. Костецкий Б.И. Сопротивление изнашиванию деталей машин / Б.И. Костец-кий. Киев: Машгиз, 1959.- 478 с.

79. Одинг И.А. Термическая диффузия в металлах / И.А. Одинг // ДАН СССР. 1952. Т. XXXIV. №1.- С. 258-261.

80. Королев А.В. Исследование процессов образования поверхностей инструмента и детали при абразивной обработке /А.В. Королев. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1975. —212 с.

81. Шумячер В.М. Механо-химические процессы и эффективность смазочно-охлаждающих технологических сред при суперфинишировании, хонинго-вании и доводке: автореф. . доктора техн. наук: 05.02.08 / Шумячер Вячеслав Михайлович. Саратов: СГТУ, 1997. - 32 с.

82. Шустер Л.Ш. Изнашивание шаржированным абразивом в процессе доводки / Л.Ш. Шустер, Н.И. Орлова // Трение и Износ. 1980. Т 1. С. 939-942.

83. Лифшиц Б.Г. Металлография: учебник для вузов / Б.Г. Лифшиц. М.: Металлургия, 1990. - 236 с.

84. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка поверхностно-пластическим деформированием / Л.Г. Одинцов. М.: Машиностроение, 1987. - 327 с.

85. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов / В.В. Рыбин. М.: Металлургия, 1986. - 223 с.

86. Одинг И.А. Водородный износ / И.А. Одинг. М.: Машиностроение, 1982. - 127 с.

87. Погонышев В.А Способ получения антифрикционных покрытий пленочных покрытий / В.А. Погонышев, Н.А. Романеев // Тяжелое машиностроение. М., №9. 1998. - С. 18-22

88. Куранов В.Г. Влияние термодиффузионного переноса на устойчивость фрикционных покрытий при трении /В.Г. Куранов, А.В. Бузов, Ю.А. Петров // Восстановление и упрочнение деталей машин: Межвуз. науч. сб.- Саратов: СГТУ, 1998. С. 34-38.

89. Влияние среды и свойств материалов на упрочняющее действие и активацию процессов при пластической деформации и трении / В.Г. Куранов, А.Н. Виноградов, А.В. Бузов, Ю.А. Петров, В.А. Каракозова // МЕТАЛ

90. ЛДЕФОРМ'99: Сб. материалов 1-й Междунар. науч.-техн. конф. Самара, 1999. - С. 122-126.

91. Боровский И.Б. Процессы взаимной диффузии в сплавах: монография под ред. К.П. Гурова / И.Б. Боровский, К.П. Гуров, И.Д. Марчукова, Ю.Э. Уга-сте. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы.1973.-360 с.

92. Уманский Я.С. Физика металлов. Атомное строение металлов и сплавов / Я.С. Уманский, Ю.А. Скаков. М.: Атомиздат. 1978. - 352 с.

93. Гегузин Я.Е. Очерки о диффузии в кристаллах / Я.Е. Гегузин. М.: Наука.1974.-256 с.

94. Долговечность трущихся деталей машин: сб. статей под общ. ред. Д.Н. Гаркунова / Вып. 1. М.: Машиностроение, 1986. - 264 с.

95. Основы трибологии (трение, износ, смазка) / Э.Д. Браун, Н.А. Буше, И.А. Буяновский и др.: Под ред. А.В. Чичинадзе: учебник для технических вузов.- М.: Центр "Наука и техника", 1995. -778 с.

96. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А.В. Чичинадзе, Э.М. Берлинер, Э.Д. Браун и др.: под общ. ред. А.В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 2003. - 576 с.

97. Кривошеин Ю. А. Повышение эксплуатационной надежности автоматизированного технологического оборудования на основе управления процессами в трибосопряжениях: дис. . канд. тех. наук: 05.03.01 / Кривошеин Юрий Александрович. Саратов: 1999. - 216 с.

98. О движении без трения и повышении устойчивости избирательного переноса / В.Г. Куранов, А.Н. Виноградов, А.В. Бузов, В.А. Каракозова, Ю.А.

99. Петров //Наземная и аэрокосмическая трибология 2000: проблемы и достижения: сб. материалов междунар. науч.-практ. симпозиума. - СПб.-Рыбинск, 2000. - С.78-82.

100. Blok Н, Research of thermal conditions at friction. Applied Scientific Research, A. Mechanics, heat, chemical engineering, mathematical methods (Amsterdam), Sec. A, 5 (2-3), 1955, P. 151-181.

101. Куранов В.Г. Причины и способы устранения трибологических отказов / В.Г. Куранов, А.Н. Виноградов, А.В. Бузов // Сб. материалов междунар. науч.-техн. конф. Самара: СамГТУ, 2001. ч 1.- С. 251-256.

102. Гленсдоф П. Термодинамическая теория структур, устойчивости и флуктуаций: пер. с англ. / П. Гленсдорф, И. Пригожин. М.: Мир, 1973. -420 с.

103. Дубинин А.Д. Энергетика трения и износа деталей / А.Д. Дубинин. Москва-Киев: Машгиз, 1963. - 116 с.

104. Костецкий Б.И. Об общей закономерности структурной приспосабливаемое™ материалов при трении / Б.И. Костецкий, Л.И. Бершадский // ДАН УССР. 1975, №5.- С. 126-129.

105. Николис Е. Самоорганизация в неравновесных процессах: пер. с англ. / Е. Николис, И. Пригожин. М.: Мир, 1979. - 512 с.

106. Сипайлов В.А. Тепловые процессы при шлифовании и управление качеством поверхности / В.А. Сипайлов. М.: Машиностроение, 1978. - 167 с.

107. Бенар Ш. Окисление металлов / Ш. Бенар. — М.: Металлургия, 1969. — 499 с.

108. Кудинов В.А. Температурная задача трения и явление наростообразова-ния при резании и трении / В.А. Кудинов // Труды третьей Всесоюзной конференции по трению и износу в машинах. М.: Изд-во АН СССР, 1960, Т. И. - С. 86-90.

109. Михеев М.А., Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеев. М.: Энергия, 1977. - 343 с.

110. Карслоу Г. Теплопроводность твердых тел / Г. Карслоу, Д. Егер. М.: Наука, 1964. - 380 с.

111. Рекан В.Г. Руководство к решению задач по теории упругости / В.Г. Ре-кан. М.: Высшая школа, 1996. - 226 с.

112. Бокштейн Б.С. Термодинамика и кинетика диффузии в твердых телах / Б.С. Бокштейн, С.З. Бокштейн, А.А. Жуховицкий. М.: «Металлургия», 1974.-359 с.

113. Герцрикен С.Д. Диффузия в металлах и сплавах / С.Д. Герцрикен, И.Я. Дехтяр. М.: Физматгиз, 1961. -436 с.

114. Федоров Г.Б. Диффузия в металлах и сплавах / Г.Б. Федоров, Е.А. Смирнов // В сб.: Итоги науки и техники. Сер. «Металловедение и термическая обработка». М.: ВИНИТИ, 1974. Т. 8. - С. 5-63.

115. Инденбом B.JI. Термоактивационный анализ элементарных процессов пластической деформации / В.Л. Инденбом, Ю.З. Эстрин //В кн.: Проблемы твердого тела и материаловедения. М.: Наука, 1976. - С. 17-28.

116. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. пособие для вузов. Изд. 7-е, стер./ В.Е. Гмурман. М.: Высш. шк. 2000. - 479 с.

117. Справочник металлиста: под ред. С.А. Чернавского и В.Ф. Рещикова: Изд. 3-е, перераб: В 5-и т. Т1. М.: Машиностроение. 1976. - 768 с.

118. Пономарев С.Д. Расчет упругих элементов машин и приборов/ С.Д. Пономарев, JI.E. Андреева. М.: Машиностроение. 1980. - 326 с.

119. Андреева JI.E. Упругие элементы приборов / JI.E. Андреева. М.: Маш-гиз. 1962.-456 с.

120. Бидерман B.JI. Растяжение и кручение ленточных цилиндрических пружин при больших перемещениях / B.JI. Бидерман, В.Н. Шитиков // Изв. АН СССР. Механика твердого тела. 1970. №1. С. 137 - 141.

121. Костецкий Б.И. Поверхностная прочность материалов при трении / Б.И. Костецкий. Киев: Техника, 1976. - 326 с.

122. Палащенко Р.Ю. Изучение контактной выносливости шаров от изменения шероховатости, гранности и волнистости поверхностного слоя в пластичных смазочных материалах М., 2000. С. 69-74. Деп. в ВИНИТИ, № 697-В00.

123. Никитин А.А. Радиоволновой бесконтактный сверхвысокочастотный вибропреобразователь перемещений / А.А. Никитин, В.А. Засорин // «Тяжелое машиностроение», М., №9, 2001. - С. 5-7.

124. Куранов В.Г. О применении метода контактного сопротивления для оценки устойчивости избирательного переноса / В.Г. Куранов, А.В. Бузов, Ю.А. Петров // Электрические контакты и электроды: Сб. науч. тр.-Киев, 1999. С. 67-71.

125. McBride J.W. and Sharkh S.M. Arc Voltage Fluctuations at Low Current // ISECTA-93, Proceeding of the International Symposium, June 21-25, 93 -p. 53-61.

126. Хольм Р. Электрические контакты: пер. с англ.: под ред. Д.З. Бру-скина и А.А. Рудницкого / Р. Хольм. М.: Иностранная литература, 1961. - 470 с.

127. Crichos Н. A. System Analysis Data Sheet for Frictional and Wear Tests and on Outline for Semulative Testing. // Wear. Vol. 41. 1977 №1.

128. Pandit S. M. Stochastic Linearization by Data Dependent System // ASME. Jornal of Dynamic Systems, Measurement and Control. - 1997. Vol. 99G.-p. 221-226

129. Куранов В.Г. О движении без трения и износа / В.Г. Куранов, А.Н. Виноградов // «Тяжелое машиностроение», М., №9, 2001,- С. 28-30.

130. Айвазян С.А. Прикладная статистика. Основы моделирования и первичная обработка данных: справочное изд. / С.А. Айвазян, И.С. Ежоков, Л.Д. Мешалкин. М.: Финансы и статистика, 1983. - 471 с.

131. Износ и безызносность: монография / В.Г. Куранов, А.Н. Виноградов, А.С. Денисов. Сарат. гос. техн. ун-т, Саратов, СГТУ, 2000. -136 с.

132. Движение без трения и износа: учеб. пособие. / В.Г. Куранов, А.Н. Виноградов. Сарат. гос. техн. ун-т,- Саратов: СГТУ, 2007. 52 с.

133. Закс JI. Статистическое оценивание: пер. с нем. / Л.Закс. М.: Статистика, 1976. - 598 с.

134. Каримов Р.Н. Обработка экспериментальной информации. В 4 ч. 41./ Р.Н. Каримов. Саратов: Сарат. тос. тех. ун-т, 1999. - 104 с.

135. Волгин В. В. Оценка корреляционных функций в промышленных системах управления / В.В. Волгин, Р. Н. Каримов. М.: Энергия, 1979. - 80 с.

136. Каримов Р. Н. Статистика нестационарных случайных процессов в АСУ / Р.Н. Каримов. Саратов: Сарат. политехи, ин-т, 1986. - 80 с.

137. Справочник по прикладной статистике: В 2 т. пер. с анг. / Под ред. Э. Ллойда, У. Лидермана, Ю. Н. Тюрина.- М.: Финансы и статистика, 1990. -526с.

138. Виленкин С.Я. Статистическая обработка результатов исследования случайных функций / С.Я Виленкин. М.: Энергия, 1979. - 320 с.

139. Солонин И.С. Математическая статистика в технологии машиностроения / И.С. Солонин. М.: Машиностроение, 1972. - 197 с.

140. Худсон Д. Статистика для физиков: пер. с анг. / Д. Худсон. М.: Мир, 1967.-242 с.

141. Повышение эксплуатационной надежности деталей машин / Грозин Б.Д. и др. М.: Машгиз. 1960. - 296 с.

142. Савицкий К.В. Деформация трением переохлажденного аустенита углеродистой стали / К.В. Савицкий, Ю.И. Коган // Сб. «Трение и износ в машинах» Изд. АН СССР. 1962. № 15. С. 64-69.

143. Старосельский А.В. Долговечность трущихся деталей машин /А.В. Старосельский, Д.Н. Гаркунов. М.: Машиностроение. 1967. - 395с.

144. Маслов Е.Н. Теория шлифования металлов / Е.Н. Маслов. М.: Машиностроение, 1974. - 319 с.

145. Маталин А.А. Точность механической обработки / А.А. Маталин. -Л.: Машиностроение, 1977. 464 с.

146. Контроль в системах автоматизации технологических процессов / А.А. Игнатьев, М.В. Виноградов, В.А. Добряков, Ю.С. Филипов, В.В. Горбунов. Саратов: Изд-во Сарат. гос. тех. ун-т, 2001. - 124 с.

147. Игнатьев А.А. Автоматизированная вихретоковая дефектоскопия деталей подшипников / А.А. Игнатьев, В.В. Горбунов, A.M. Чистяков // СТИН. 2002. №4. С. 17-19.

148. Игнатьев А.А. Автоматизированная система вихретокового контроля деталей подшипников / А.А. Игнатьев, В.В. Горбунов, С.И. Зайцев, С.А. Игнатьев //Вестник СГТУ. 2005. №2(7). С. 45-51.

149. Лазаренко В.К. Износостойкость металлов / В.К.Лазаренко, Г.А. Прейс. -Киев: Машгиз, 1960. 143 с.

150. Черепин В.Т. Вторичная ионно-ионная эмиссия металлов и сплавов/ В.Т. Черепин, М.А. Васильев. Киев: Издательство «Наукова думка», 1975. - 237 с.

151. Васильев М.А. Металлофизика / М.А. Васильев, Ю.Н. Иващенко, В.Т. Черепин. Киев: Издательство «Наукова думка», 1973. - 91 с.

152. Черепин В.Т. Автоматизация анализа состава вещества / В.Т. Черепин, Ю.С. Алпатьев, М.А. Васильев, Ю.Н. Иващенко. Киев: «Техшка», 1971. -258 с.

153. Куранов В.Г. Трибологические эффекты и отказы / В.Г. Куранов // Приложение к журналу «Сборка в машиностроении, приборостроение» «Трение и смазка в машинах и механизмах». М.: Машиностроение. 2005. №1(7) - С. 19-23.

154. Куранов В.Г. Явление «трибоцементации» в процессе финишной обработки шаров подшипников / В.Г. Куранов, А.Н. Виноградов // «Трение исмазка в машинах и механизмах», М.: Машиностроение, 2007. № 8. - С. 3238.

155. Виноградов A.H. Научные основы повышения некоторых эксплуатационных характеристик трибосопряжений автомобильной техники / А.Н. Виноградов // Вестник Саратовского государственного технического университета. Саратов: СГТУ, 2004, №1(2). - С. 58-63.

156. Автомобиль «Волга» ГАЗ-24. / В.И. Борисов, А.И. Гор, В.Ф. Гудов, и др. -М.: Машиностроение, 1972. 384 с.

157. А.с. 1368520 СССР, МКИ3 F16C 33/26 Опора скольжения / В.Б. Гурик (СССР). № 3848187/25-27; заявл. 28.01.85; опубл. 23.01.88, Бюл. №3.-3 е.: ил.

158. А.с. 1754955 СССР, МКИ3 F16C 33/26 Опора скольжения / М.П. Копак, Н.П. Копак (СССР). № 4832204/27; заявл. 30.05.90; опубл. 15.08.92, Бюл. № 30. - 3 е.: ил.

159. А/с СССР № 1687951, кл. F16C 33/26 Опора скольжения / В.Б. Черкунов, Ю.П. Бусаров, Б.В. Черкунов, А.Е. Татарченко (СССР). № 4449229 заявл. 25.05.88; опубл. 30.10.91, Бюл. № 40. - 2 е.: ил.

160. СВЧ энергетика: под ред. Э. Окресса. - М.: Мир, 1971. - 236с.

161. Шаповалов В.В. Исследование динамических процессов трения методом многофакторного эксперимента / В.В. Шаповалов, А.И. Тетерин // Тр, РИ-ИЖТ.1974. Вып. 103, С. 71-73.

162. Зеднигинадзе И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем / И.Г. Зеднигинадзе. М.: Наука, 1976. - 360 с.

163. Методика выбора и оптимизации контролируемых параметров технологических процессов РДМУ 109-77. М.: Изд-во стандартов, 1978, - 64 с.

164. А.с. 791894 СССР, МКИ3 Е21В 10/22. Опора шарошечного долота / Ку-румов Л.С., Мокшин А.С. (СССР). заявл. 06.07.76; опубл. 30.12.80.- Бюл. № 48.- 5с.: ил.

165. Виноградов А.Н. Перспективы развития гидрокомпенсаторов / А.Н. Виноградов, А.В. Бузов // Восстановление и управление качеством деталей машин и механизмов: межвуз. научн. сборник; Сарат. гос. техн. ун-т. Саратов: СГТУ, 1999.- С.33-37.

166. Маталин А.А. Качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей машин / А.А. Маталин. М.: Машиностроение, 1956. - 256 с.

167. Редько С.Г. Процессы теплообразования при шлифовании металлов / С.Г. Редько. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та. 1962. - 231 с.

168. Островский В.И. Теоретические основы процесса шлифования / В.И. Островский. Л.: Изд. Ленингр. ун-та, 1981. - 144 с.

169. Томсон Э. Механика пластических деформаций при обработке металлов / Э. Томсон, Ч. Янг, Ш. Кобаяши. М.: Машиностроение, 1969. - 503 с.

170. Резников А.Н. Теплофизика / А.Н. Резников. М.: «Наука», 1969. - 288 с.

171. Ящерицын П.И. Тепловые явления при шлифовании / П.И. Ящерицын, А.К. Цэхур, И.Л. Еременко. Минск: Вышэйшая школа, 1973. - 182 с.

172. Лавров И.В. Основные результаты изучения связи остроты абразивного зерна с его крупностью / И.В.Лавров // В кн.: Абразивы. М.: Машгиз. 1975. вып. 11(137).-С. 1-4.

173. Лавров И.В. Закономерность распределения зерен в шлифзерне, в шлиф- и микропорошках по крупности / И.В.Лавров, Т.Б. Лобода // В кн.: Абразивы. М.: Машгиз. 1973. вып. 12(115). С. 8-15.

174. Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безызносность): 4-е изд., перераб. и доп. / Д.Н. Гаркунов. М.: «Издательство МСХА», 2001. - 616 с.

175. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей и их соединений: под общей ред. А.Г. Суслова / А.Г. Суслов, В.П. Федоров, О.А. Горленко и др. М.: Машиностроение, 2006. - 448 с.

176. Безъязычный В.Ф. Влияние качества поверхностного слоя после механической обработки на эксплуатационные свойства деталей машин / В.Ф. Безъязычный // Инженерия поверхности. Приложение. Справочник. Инженерный журнал. 2001. №4. С. 9 16.

177. Качество машин: Справочник. В 2 т. / А.Г. Суслов, Э.Д. Браун, Н.А. Виткевич и др. М.: Машиностроение, 1995. - 322 с.

178. Колесников Ю.В. Механика контактного разрушения / Ю.В. Колесников, Е.М. Морозов. М.: Наука, 1989. - 219 с.

179. Рыжов Э.В. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин / Э.В. Рыжов, А.Г. Суслов, В.П. Федоров. М.: Машиностроение, 1979. - 174 с.

180. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин / А.Г. Суслов. М.: Машиностроение, 2000. - 318 с.

181. Машков Ю.К. Трение и модифицирование материалов трибосистем / Ю.К. Машков, К.Н. Полещенко, С.Н. Поворознюк, П.В. Орлов. М.: Наука, 2000.-280 с.

182. Белый А.В. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев / А.В. Белый, Г.Д. Карпенко, Н.К. Мышкин. М.: Машиностроение, 1991.-208 с.

183. Костецкий Б.И. Качество поверхности и трение в машинах / Б.И. Кос-тецкий, Н.Ф. Колесниченко. Киев: Техника, 1969. - 168 с.

184. Костецкий Б.И. Дислокационная структура при трении металлов / Б.И. Костецкий, Г.Ф. Литовченко, Ю.И. Артемьев // Металлофизика. 1969, №6. -С. 38-46.

185. Бершадский Л.И. Самоорганизация и надежность трибосистем / Л.И. Бершадский. Киев: Техника. 1981. -35 с.

186. Клементьев Н.М. Термодинамика трения / Н.М. Клементьев. Воронеж: Воронежск. политехи, ин-т, 1971. - 305 с.

187. Журавлев В.А. Термодинамика необратимых процессов в задачах и решениях / В.А. Журавлев. М.: Наука, 1979. - 288 с.

188. Вудраф Д. Современные методы исследования поверхности / Д. Вуд-раф, Т. Делчар. М.: Мир, 1989. - 564 с.

189. Эбелинг В. Образование структур при неравновесных процессах: пер. с нем. / В. Эбелинг. М.: Наука, 1969. - 270 с.

190. Черепин В.Т. Методы и приборы для анализа поверхностных материалов. Справочник / В.Т. Черепин, М.А. Васильев. Киев: Наук, думка, 1982. -400 с.

191. Попов В.Ф. Процессы и установки электронно-ионной технологии / В.Ф. Попов, Ю.Н. Горин. М.: Высш. шк. 1988. - 255 с.

192. Гуляев А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. М.: Металлургия, 1970. -368 с.

193. Диденко А.Н. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов / А.Н. Диденко, А.Е. Лигачев, И.Б. Куракин. М.: Энер-гоатомиздат, 1987.— 184 с.

194. Талантов Н.В. Физические основы процесса резания / Н.В. Талантов // Физические процессы при резании металлов. Волгоград: ВПИ, 1984. С. 3 -37.

195. О самоорганизации в технологическо-эксплуатационных процессах при комбинированных методах обработки металлов / П.И. Ящерицын, Л.М. Кожуро, М.Л. Хейфиц и др. // Докл. АН Беларуси. 1995. Т. 39, №1. С. 112 - 116.

196. Броудай И. Физические основы микротехнологии / И. Броудай, Дж. Мерей. М.: Мир, 1985. - 496 с.

197. Веденов А.А. Физические процессы при лазерной обработке материалов / А.А. Веденов, Г.Г. Гладуш. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 207 с.

198. Дубров A.M. Многомерные статистические методы: учебник /A.M. Дубров, B.C. Мхитарян, Л.И. Трошин. М.: Финансы и статистика, 2000. -352 с.

199. Елисеева И.И. Общая теория статистики: под ред. чл.-корр. РАН И.И. Елисеевой. 4-е изд. перераб. и доп. / И.И. Елисеева, М.М. Юзбашев. - М.: Финансы и статистика, 1998. - 480 с.

200. Виноградов А.Н. Методика расчета подшипника скольжения для возвратно-вращательного движения / А.Н. Виноградов // Вестник Саратовского государственного технического университета. Саратов: СГТУ, 2008, №1(30). -С. 12-17.

201. Каримов Р.Н. Обработка экспериментальной информации. В 4 ч., 44. -Саратов: Сарат. тос. тех. ун-т, 2001. -104 с.

202. Пресняков А.А. Локализация пластической деформации / А.А. Пресняков. -М.: Машиностроение. 1983. 56 с.