автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.04, диссертация на тему:Повышение работоспособности резьбовых соединений на основе новых конструктивных решений и применения магнитоуправляемых наножидкостей

На правах рукописи

003063*763

ПУЧКОВ ПАВЕЛ ВЛАДИМИРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ОСНОВЕ НОВЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ И ПРИМЕНЕНИЯ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫХ НАНОЖИДКОСТЕЙ

Специальность 05 02 04 - Трение и износ в машинах

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново-2007

003069763

Работа выполнена в Ивановском государственном энергетическом университете

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Подгорков Владимир Викторович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Сизов Александр Павлович кандидат технических наук, доцент Лапочкин Александр Иванович

Ведущая организация Акционерное общество «ТОЧПРИБОР» г Иваново

Защита диссертации состоится 25 мая 2007 г в 14м часов на заседании диссертационного совета Д 212 062 03 при Ивановском государственном университете по адресу 153325, г Иваново, ул Ермака 39, учебный корпус №3, ауд 459

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного университета

Автореферат разослан « » О У^рёл £ 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Проблема повышения работоспособности резьбовых соединений в настоящее время очень актуальна, особенно для механизмов и устройств, предназначенных для работы в условиях вакуума К резьбовым соединениям, работающих, например, в космических аппаратах должны предъявляться высокие эксплуатационные требования

Трение в вакууме отличается от трения при атмосферном давлении Уменьшение давления окружающей среды изменяет фрикционные характеристики материалов пары трения В связи с этим процесс трения металлов в вакууме усложняется, коэффициент трения несколько раз больше, чем при трении на воздухе, и достигает нескольких единиц Сложность состоит в регенерации защитных пленок на поверхности контакта трения, так как в условиях вакуума жидкие смазки испаряются, а твердые смазочные покрытия сублимируются Удержать смазочный материал в зоне контакта трения деталей в условиях вакуума крайне сложно

Так же следует отметить, что резьбовые соединения, работающие в условиях ограниченной смазки, повышенной влажности или загрязненности, часто теряют свою подвижность из-за окисления поверхностей витков резьбы В условиях сильного грунтового загрязнения грязь забивает зазор между витками наружной и внутренней резьбы, вытесняет из зазора смазочный материал и вызывает резкое возрастание коэффициента и момента трения в резьбовом соединении, что приводит к неподвижности резьбового соединения и делает его неразъёмным Случаи сильного загрязнения и потери подвижности резьбовых соединений часто наблюдаются при работе землеройной, крановой и другой строительной техники

Поэтому возникает необходимость повышения работоспособности резьбовых соединений, предназначенных для работы в тяжелых условиях Повышение надежности резьбовых соединений может быть обеспечена на основе применения магнитных жидкостей в качестве смазки и принудительно! о удерживания их в зоне контакта трения постоянным магнитным полем

Цель работы. Целью настоящей работы является повышение работоспособности резьбовых соединений, предназначенных для работы в тяжелых условиях, на основе применения новых конструктивных решений и маг-нитоуправляемых наножидкостей в качестве смазочного материала

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи

1 Проведен анализ современного состояния вопроса по трибологиче-

ской безопасности существующих резьбовых соединений

2 Разработаны конструкции трибологически безопасных резьбовых соединений, предназначенных для работы в тяжелых условиях (в вакууме, сильного грунтового загрязнения и обледенения резьбы, в ус-

ловиях повышенной влажности), а также резьбовое соединение для равномерного нанесения смазки на ходовые винты

3 Сконструированы и изготовлены следующие экспериментальные установки трибометрический стенд рычажного типа для измерения трения в резьбовых соединениях, оцениваемое величиной момента трения, возникающего при отвинчивании винта, устройство маятникового типа для экспресс оценки момента, силы и коэффициента трения в паре трения из различных материалов (маятник Фруда- Под-горкова)

4 На основании исследований разработаны оптимальные магнитные системы для резьбовых соединений «открытого» и «закрытого» типов Установлено, что данные магнитные системы обеспечивают наилучшее распределение магнитной смазки по резьбовым поверхностям, что в свою очередь приводит к снижению величин моментов трения, возникающих в резьбовых соединениях при их работе

5 Исследовано влияние напряженности магнитного поля на смазочное действие магнитоуправляемой смазки

6 Исследовано влияние окружающей среды на трибологические характеристики резьбовых соединений

Объекты и методы исследования. Основным объектом исследований явились трибологические характеристики, разработанных резьбовых соединений Теоретические исследования проводились на основе метода конечных элементов Экспериментальные исследования выполнены на специальных трибометрических стендах Для обработки и анализа данных экспериментов широко использовалась ЭВМ

Научная новизна работы состоит в следующем

1 Исследовано влияние конфигурации магнитной системы резьбового соединения на распределение магнитоуправляемой смазки по резьбовой поверхности Установлена взаимосвязь между параметрами магнитного поля и трибологическими характеристиками резьбового соединения

2 Разработано устройство маятникового типа для экспресс оценки коэффициента, момента и силы трения в паре трения из различных материалов (маятник Фруда - Подгоркова, Патент РФ №54433)

3 Разработаны новые конструкции трибологически безопасных резьбовых соединений (Патенты РФ №52619, №58640, №52622, №56527), предназначенные для работы в тяжелых условиях (в вакууме, при сильном грунтовом загрязнении резьбы, при обледенении резьбы, в условиях повышенной влажности)

Практическая ценность работы. Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований позволили

1 Сконструировать триметрический стенд маятникового типа под названием маятник Фруда - Подгоркова, которое может применяться для экспресс оценки трибологических характеристик (коэффициента, момента и силы трения) пары трения из различных материалов

2 Разработать рациональные конструкции трибологически безопасных резьбовых соединений, которые могут использоваться в устройствах и механизмах, предназначенных для длительной работы в тяжелых условиях Результаты исследований могут быть использованы для проектирования подобных устройств, для конкретных условий их применения

Апробация работы Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на межвузовском семинаре «Физика, химия и механика трибосистем» (Иваново, 2005, 2006), на 1-ом международном научно—практическом семинаре «Техника и технологии трибологических испытаний» (г Иваново, 2006 г), на X Международной научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (г Пенза, 2006 г.), на региональной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Электромеханика» (г Иваново, 2006 г), на Международной научно-практической конференции «Автоматизированная подготовка машиностроительного производства, технология и надёжность машин, приборов и оборудования» (г Вологда, 2005 г)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ, в том числе получено 5 Патентов РФ на полезные модели и 1 Патент РФ на изобретение

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка из наименования и приложений Содержит£^£страниц машинописного текста, ¥2. рисунка и ¿^таблицы

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, определена цель диссертационной работы, научная новизна и практическая ценность поставленных задач

В первой главе содержится литературный обзор о состоянии и проблемах трибологической безопасности резьбовых соединений в условиях вакуума (Космоса) Рассмотрены свойства, состав и области применения постоянных магнитов, твердосмалочных материалов, магнитных жидкостей и сталей 45 и 12Х18Н10Т

Рассмотрены причины потери подвижности резьбовых соединений в зависимости от условий, в которых они работают Выявлено, что основной причиной потери подвижности резьбовых соединений является деформация и окисление витков резьбы Также снижение подвижности резьбовых соединений может быть вызвано удалением смазки из зоны трения, загрязнением витков резьбы частицами грунта и др

Проблема использования резьбовых соединений в условиях вакуума (Космического) заключается в том, что они часто теряют свою подвижность из-за адгезионного взаимодействия трущихся частей, влияния вакуума, невесомости, воздействия радиации, сублимации смазочного материала, теплонапряженности, высокого градиента температур, космической радиации, влияния микрометеоритов, действия вибрационных и ударных нагрузок, сложности применения жидких масел Актуальность проблемы безотказной работы пар трения винт-гайка при длительной работе в Космосе возрастает в связи с созданием сборных конструкций типа МКС, долговременно функционирующих в открытом космосе.

В работе рассмотрены основные параметры метрических резьб, которые позволили при расчетах получить точную картину микроградиентного распределения магнитного поля по профилю витков резьбы

Анализ существующих смазочных материалов позволил сделать вывод, что существующие жидкие смазки и твердые смазочные покрытия очень сложно удержать на поверхности трения контактирующих деталей, работающих в условиях вакуума Это связано с трудностью регенерации защитных пленок на поверхности трения, испарения жидкой смазки и сублимации твердых смазочных покрытий По этой причине использование обычных смазочных материалов в устройствах, предназначенных для работы в условиях вакуума становится не эффективным Поэтому перспективным направлением в решении этой проблемы является применение магнитоуправляемой смазки, которую можно принудительно удерживать в зоне контакта трения постоянным магнитным полем

Изучению вопросов нетрадиционного применения магнитных жидкостей т е в качестве смазочных материалов посвящены работы Орлова Д В , Лурикова П А , Болотова А Н, Павлова В Г , Подгоркова В В и др В работе описаны структура, свойства, состав и условия применения магнитоуправляемых наножидкостей Отличительной особенностью магнитных жидкостей от любых других видов смазок является свойство их магнитовосприимчивости Под влиянием магнитного поля они могут перемещаться в зону наибольшей его напряженности, удерживаться в ней и образовывать в зоне трения смазочные слои и пленки Магнитные жидкости макроскопически однородны, не расслаиваются в магнитных и гравитационных полях неограниченное время

Рассмотрены свойства постоянных магнитов, которые используются в резьбовых соединениях в качестве источника постоянного магнит-

ного поля Выявлены достоинства и существенные недостатки у каждого типа магнитов и области их применимости

На основании литературного обзора обоснована актуальность, поставлены цели и задачи исследований

Во второй главе приводятся теоретические исследования по разработке конструкций трибологически безопасных резьбовых соединений и трибометрических стендов для исследования трибологических характеристик резьбовых соединений

Вводится классификация конструкций разработанных резьбовых соединений, согласно которой все резьбовые соединения по расположению магнитной системы можно условно разделить на соединения «открытого» и «закрытого» типов

Разработаны конструкции резьбовых соединений для работы в тяжелых условиях в условиях вакуума, сильного грунтового загрязнения и обледенения резьбы, повышенной влажности На все разработанные резьбовые соединения (кроме «резьбового соединения с грязесъемником») получены Патенты РФ устройство для смазывания ходовых винтов (Патент РФ N«56527)сущиость конструкция соединения позволяет устанавливать его в любом месте ходового винта без разборки узлов его крепления и повышает качество нанесения смазки на ходовой винт, резьбовое соединение для механизмов, работающих в условиях сильпого грунтового загрязнения (Патент РФ №58640) сущность конструкция соединения содержит элемент «Нож», рабочая часть которого точно повторяет профиль канавки между витками резьбы винта, что позволяет в процессе его движения вычищать канавку между витками резьбы от грунтового загрязнения, что препятствует попаданию загрязнения в зазор резьбового соединения и вытеснению из него смазки, трибологически безопасное открытое резьбовое соединение (Патент РФ У$°52Ы9)сущностъ конструкция данного резьбового соединения работает по принципу магнитожидкостного уплотнения; штуцер проходной (Патент РФ №53622) сущность магнитная жидкость в зазоре резьбового соединения обеспечивает его герметичность (отсутствие воздушных полостей на вершинах и впадинах витков) и тем самым препятствует попаданию в полость штуцера инородных сред, три-бопогически безопасное резьбовое соединение (Патент РФ №21079)

Описана конструкция каждого устройства и его принцип работы Повышение работоспособности всех разработанных конструкций резьбовых соединений основано на принципе применения магнитоуправляемой жидкости в качестве смазочного материала Магнитная жидкость принудительно удерживается в зоне контакта трения витков резьбы постоянным магнитным полем, что обеспечивает снижение моментов трения в резьбовых соединениях при работе в тяжелых условиях Источником магнитного поля являются постоянные магниты, установленные в теле винта (гайки) Разработана конструкция трибометрического стенда рычажного

типа для исследования трения в резьбовых соединениях Данное устройство позволяет измерять величину момента трения, возникающего в резьбовом соединении при отвинчивании винта (гайки) Для создания первоначального нормированного момента затяжки резьбы использовалась следующая зависимость

Мзт,жкя=т^'Ь»10 (Н'м), где (1)

и,, - масса груза, кг,

L — длина основного плеча штанги (L=l м)

Приведена конструкция и описан принцип работы трибометрического стенда маятникового типа для экспресс измерения момента, силы и коэффициента трения в паре трения, состоящей из различных материалов На данное устройство (маятник Фруда - Подгоркова) получен Патент РФ № 54433 Преимущество использования маятника Фруда - Подгоркова перед другими трибометрическими устройствами простота и ясность оценки получаемых результатов измерений, для применения устройства не требуется дополнительной энергии и сложных устройств

В третьей главе приведены результаты поиска рациональных конструкций резьбовых соединений численными методами Анализ результатов моделирования магнитных полей позволил найти рациональные магнитные системы для резьбовых соединений Применение таких магнитных систем может обеспечить меньшие величины моментов трения в резьбовых соединениях, за счет наилучшего распределения магнитной смазки по поверхности резьбы Исследования проводились с использованием пакета программ, реализующего метод конечных элементов для расчета магнитных полей

Основными результатами расчета магнитного поля являются распределение магнитной индукции и картина магнитного поля в зазоре резьбового соединения По зтим параметрам расчета, проведен анализ рациональности магнитной системы резьбового соединения Рациональность магнитной системы оценивалась величиной магнитной индукции в зазоре резьбового соединения, удерживающей МЖ на контактных поверхностях трения витков резьбы

При расчетах принималось, что источниками магнитного поля являются постоянные магниты на основе сплава неодим-железо-бор марки N35S с коэрцитивной силой 880 кА/м При выполнении расчетов было учтено наличие воздушной области в торцевой части винта, образующейся при нарезании резьбы метчиком в глухом отверстии, имеющим сбег резьбы, на котором витки резьбы имеют неполный профиль

Эта воздушная область оказывает влияние на замыкание магнитного потока на торце винта по причине низкой магнитной проницаемости воздуха Также, чтобы учесть падение магнитной индукции по профилю

резьбы, вследствие наличия воздушных зазоров между витками резьбы, вдоль резьбы предусмотрена эквивалентная немагнитная область высотой 0.02 мм Для всех рассмотренных вариантов конструкций магнитных систем выполнялось условие, что каждый постоянный магнит, установленный в теле резьбового соединения намагничен в осевом направлении Для каждого варианта конструкции магнитной системы производилось два расчета 1 - в случае, когда резьбовое соединение «открытого» («закрытого») типа находится в немагнитной среде (вакуум, воздух), 2 - в случае, когда соединение «открытого»(«закрытого») типа окружено магнитопроводя-щими деталями

В результате проведенных исследований были рассмотрены все возможные варианты конструкций магнитных систем. Из них оказались не рациональными следующие варианты 1- при расположении одного постоянного магнита в осевом отверстие винта в его торцевой части В этом случае наблюдаются значительные потоки рассеяния на торце винта, а максимальное значение величины магнитной индукции находится на торцевой поверхности винта, 2 - при расположении одного постоянного магнита с дополнительным магнитопроводом в осевом отверстие винта в его торцевой части В этом случае область максимальной индукции расположена лишь в непосредственной близости от магнита; 3 - когда стержень винта с осевым отверстием намагничен в радиальном направлении В этом случае величина магнитной индукции в зазоре резьбового соединения будет составлять менее 0 01 Тл 4- при установке в отверстие такого винта проставки в качестве дополнительного магнитопровода также не дает положительного результата, 5 - при установке в осевое отверстие винта 4-х магнитов через проставки в виде колец из немагнитного материала Проставки необходимы для придания магнитам определенного положения в теле винта Недостаток конструкции данной магнитной системы заключается в том, что величина напряженности магнитного поля на торцевой поверхности винта, больше чем на резьбовой Также были рассмотрены и другие варианты конструкций магнитных систем, которые оказались не рациональными

Рациональная конструкция магнитной системы представлена на рис 1 Монолитная проставка необходима для снижения напряженности магнитного поля на торцевой части винта, так как линии магнитной индукции пронизывающие торец винта являются паразитными. Для наилучшего использования энергии постоянных магнитов они установлены одноименными полюсами по направлению к друг другу. Из графика на рис. 1-6 видно, что напряженность магнитного поля в зазоре резьбового соединения составляет 0,35-0,4 Тл, а на торцевой поверхности до 0 3 Тл Данной величины напряженности магнитного поля достаточно для удерживания магнитной жидкости в зазоре резьбового соединения в вакууме

Рис, I. Винт с отверстием, и помешенными внутрь постоянными магнитами. Простявки магнитные. Винт ввернут в магнитную деталь: 1 -винт; 2 — деталь; 3 — магниты постоянные; 4 - линии магнитной индукции; 5 -проставка -кольцо; 6- приставка - цилиндр; 7-полость воздушная, а — картина распределения магнитного поля; 6 - распределение магнитной индукции вдоль рабочей поверхности винта; в - распределение магнитной индукции по торцевой поверхности винга.

Выполнен магнитный расчет для штуцера проходного. Штуцер относится к резьбовому соединению «закрытого» типа и его резьбовую часть можно рассматривать как участок резьбовой поверхности триболо-гически безопасного винта, В связи с этим картина распределения магнитной индукции в зазоре соединения сходна с картиной распределения магнитного поля в зазоре винт-гайка.

Для поиска рациональной конструкции резьбового соединения «открытого» типа также рассмотрены различные варианты расположения магнитной системы и найдена рациональная конструкция. Во всех рассмотренных ниже вариантах гайка имеет следующую конструкцию: тело гайки состоит из двух одинаковых половинок, выполненных из магнитного материала, между которыми установлен постоянный кольцевой магнит. Для выполнения расчетов рассмотрен случай, когда резьбовое соединение представляет собой гайку, навернутую на винт, который ввернут в деталь из магнитного (или немагнитного) материала.

Не рациональными оказались следующие варианты: 1 — когда в теле гайки установлен кольцевой магнит из группы ферритов; 2- когда объем магнита на основе сплава ШРеВ уменьшен в два раза по сравнению с первоначальным размером; 3- при увеличении внутреннего диаметра кольцевого магнита на 6 мм; 4- при использовании в конструкции дополнительного магнитопровода, что приводит к насыщению стали и расслаи-

ванию магнитной жидкости, 5- при вынесении магнитной системы за пределы тела гайки и другие

Рациональная конструкция была получена, когда между магнитными половинками корпуса гайки был установлен слой магнитного изолятора Этот слой необходим для создания области с низкой магнитной проницаемостью В этом случае основная часть магнитного потока от постоянного магнита проходит через тело винта, а не через тело гайки В такой конструкции величина напряженности магнитного поля в зазоре соединения составляет 0 2-0 25 Тл , а на внешней поверхности гайки 0 05-0 1 Тл, что обеспечивает надежное удерживание, нанесенной магнитной жидкости в рабочем зазоре резьбового соединения в условиях вакуума

В результате поиска рациональной конструкции магнитной системы для резьбовых соединений «закрытого» типа установлена следующая зависимость уменьшение величины магнитной индукции в зазоре резьбового соединения при нахождении его в немагнитной среде (на воздухе, в вакууме) связано с тем, чго магнитная проницаемость тела винта приближается к магнитной проницаемости окружающей среды Поэтому основной магнитный поток, от магнита, окруженного средой (или материалом) с низкой магнитной проницаемостью стремиться замкнуться по кротчайшему пути в непосредственной близости от источника магнитного поля В том случае, когда немагнитный винт ввернут в деталь из магнитного материала, обладающего высокой магнитной проницаемостью, основной магнитный поток, замыкается через магнитную деталь и лишь незначительная часть магнитного протока через тело винта

Исспедовапо распределение магнитной индукции по профилю метрической резьбы Для расчетов были применены параметры профиля витка метрической резьбы М20 с шагом 2мм Анализ полученных результатов позволил сделагь следующие выводы В случае, когда винт окружен немагнитной средой (вакуум, воздух), линии магнитной индукции концентрируются у вершин профиля резьбы Напряженность магнитного поля на вершинах витков достигает значений до 1 5 Тл, а во впадинах 0,5 Тл Таким образом, градиент магнитного поля будет направлен к вершинам профиля, поэтому именно в этой области и будет концентрироваться, нанесенная магнитная жидкость В случае, когда винт ввернут в деталь из магнитного материала, то области с низкой магнитной проницаемостью (воздушные зазоры) имеются лишь на выступах и впадинах витков резьбы В этом случае основной магнитный поток проходит через боковые поверхности профиля вершины зубца Поэтому, нанесенная магнитная жидкость будет концентрироваться на боковых поверхностях витков резьбы, так как в этом месте реализуется наибольшая напряженность магнитного поля

Исследовано влияние материалов постоянных магнитов на магнитные характеристики трибологически безопасных резьбовых соединений «закрытого» типа Для расчетов выбраны 4 типа постоянных магнитов самарий- кобальт 8241! с НС|=1441 кА/м, неодим- железо- бор N34А и

N50 с НС]=270б кА/м и Нс,=880 кА/м соответственно, альнико А5 05В с НсЬ=147 кА/м, ферритовый РЗ 2С с Нд=380 кА/м При одинаковых параметрах системы получены идентичные картины распределения магнитного поля в резьбовом соединении «закрытого» типа с различными магнитами Результаты расчетов выявили, что материал постоянного магнита не влияет на картину распределения магнитной индукции Установлено, что существует прямая зависимость коэрцитивной силы магнита и создаваемой им напряженности магнитного поля в зазоре соединения Выявлено, что наилучшими магнитами для создания магнитных систем в резьбовых соединениях являются магниты из группы «закритических» на основе сплавов самарий-кобальт и неодим-железо- бор

Измерена реальная напряженность магнитного поля в зазоре резьбового соединения «закрытого» типа М20х2 при помощи тесламетра ПИЭ МГ Р-2 Напряженность магнитного поля в зазоре резьбового соединения распределена неравномерно, а её значения колеблются в интервале 0,190,26 Тл

Рассчитаны прочностные характеристики стержня винта М20х2 с осевым отверстием 0 10 мм при различных видах нагружения Потеря прочности стержня винта с осевым отверстием оценивалась относительно прочности стандартного винта М20х2, прочность которого взята за 100% Винт м20х2 с осевым отверстием 0 10 мм теряет 30% прочности при растягивающей нагрузке и 25% прочности при нагрузке на срез При действии нагрузки на смятие на стержень винта с отверстием он не будет уступать по прочности стандартному винту Снижение прочности стержня винта с осевым отверстием частично может компенсироваться облегченными условиями работы резьбового соединения или за счет уменьшения диаметра осевого отверстия и установки в винт более мощного магнита

Выполнен расчет и экономическое обоснование себестоимости изготовления резьбового соединения «закрытого» типа

В четвертой главе изложены результаты исследования работоспособности резьбовых соединений

Сравнительными исследованиями установлено, что резьбовые соединения, выполненные из стали 12Х18Н10Т обладают лучшими трибо-логическими характеристиками, чем образцы из стали 45 (рис 2)

Исследовано влияние смазочной способности магнитной жидкости на основе ПЭС-5 в среде вакуума и нормального атмосферного давления на момент трения в резьбовых соединениях Установлено, что МЖ на основе ПЭС-5 надежно удерживается в зазоре резьбового соединения, как в условиях вакуума, так и при атмосферном давлении и способствует снижению момента трения в резьбовых соединениях за счет образования на контактах трения смазочных слоёв и пленок (рис 2) Об этом свидетельствует неизменность моментов трения в резьбовых соединениях до и после выдержки резьбового соединения в вакууме

Рис. 2, Величины моментов трения в резьбовых соединениях, изготовленных из стали 45 и 12Х18НЮТ: А — момент трения в резьбовых соединениях в среде атмосферного давления;

Б — момент трения в резьбовых соединениях после выдержки в вакууме.

"*Т>.:: м I > »»I!

Рис. 3. Зависимость момента трения в резьбовом соединении с МЖ на основе ПЭС-5 от материала постоянных магнитов.

Описаны возможные причины изменения величины моментов затяжки винта и моментов трения, возникающих при его отвинчивании. Выявлено, что увеличение крутящего момента при отвинчивании вннта связано с деформацией витков резьбы, их окислением, а также со старением, засорением и высыханием смазки. Уменьшение величины момента отвинчивания винта по сравнению с моментом затяжки происходит по причине сглаживания микронеровностей на поверхности витков резьбы и увеличения твердости их поверхностных слоев в результате пластической деформации при трении с другими элементами резьбового соединения.

Исследовано влияние смазочной способности жидкости- носителя ПЭС-5 на трибологические свойства резьбовых соединений (рис. 2). Установлено, что смазочная способность пол и этил с ил океан о вой жидкости хуже смазочной способности МЖ на основе ПЭС-5. Это связано с тем, что высокая эффективность смазочного действия магнитных жидкостей обеспечивается совместным проявлением смазочных свойств жидкости носителя и абразивным действием магнитного наполнителя - магнетита. Частицы магнетита, взаимодействуя между собой, создают на поверхности трения сплошной слой промежуточного вещества, исключающий чисто металлический контакт пары трения и экранирующий силы их молекулярного взаимодействия.

Исследована зависимость момента трения в резьбовых соединениях с магнитной жидкостью на основе ПЭС-5 от материала постоянных магнитов. Постоянные магниты в зависимости от материалов на основе которых, они изготовлены, обладают различными величинами коэрцитивной силы. Исследования покачали, что величина напряженности магнитного поля, создаваемая различными магнитами не оказывает влияния на смазочные свойства магнитной жидкости (рис. 3),

Mr. . Им.

69,5

М - SO - 1 63.6

ее •

и •

3S ■

30 ■ 2636 - I I

го- %

61,0

га

I

I

55,6

Характеристики магнитных жидкостей

iTi

50.1

fin

.Состав магнитной фазы, % 1

1 fe Магм&тит- Карбонильное же nt Jo

) 25

г 3 w

3 - !5 -

* 14 " |

s е 17

■ с 25 '

0 - МЖ ni ос ном ПЭС-5 [ j - МЖ на основе масла И-Л-Д 32

Рис. 4. Зависимость момента трения в резьбовом соединении из стали 12Х18Н10Т от состава магнитных жидкостей, применяемых в качестве смазки.

Экспериментальные исследования позволили сделать вывод, что магнитная жидкость на основе ПЭС-5 на воздухе несколько уступает по смазочным свойствам магнитным жидкостям на основе масла И-Л-А 32 (рис.4). Но, в вакууме магнитная жидкость обеспечивает лучшее смазывание и меньший коэффициент трения из-за устойчивости её компонентов к испарению в условиях вакуума. Выявлено, что во всех случаях момент трения для жидкостей на карбонильном железе меньше чем для жидкостей на магнетите. Это связано с тем, «то магнитный наполнитель на основе железа имеет шарообразную конфигурацию частиц, а наполнитель на основе магнетита имеет произвольную (или игольчатую) конфигурацию частиц. Характеристики жидкостей на сочетании магнетита и карбонильного железа занимают громежуточное положение.

Проведены исследования по фактическому распределению магнитной жидкости по рабочей поверхности резьбового соединения. Они позволили установить, что недопустимо применения в конструкциях резьбовых соединений магнитов, намагниченных в радиальном направлении. Иначе это приводит к неэффективному распределению магнитной жидкости по резьбовой поверхности винта. Нанесенная магнитная жидкость будет концентрироваться лишь в непосредственной близости от плюсов магнита, и не будет распределяться по всему периметру витка резьбы.

В пятой главе произведены измерения величины коэффициентов трения в парах трения для различных материалов при помощи стенда маятникового типа

Перед выполнением экспериментов был проведен анализ стабильности показаний устройства, выполнена градуировка устройства, написана методика проведения эксперимента и выведена формула для обработки полученных данных, которая представлена ниже

d cos а

где, (i - коэффициент трения, h - перемещение центра тяжести системы, d - диаметр вала-образца, а - угол отклонения оси маятника от вертикали

Эта формула описывает сущность и принцип действия данного устройства маятникового типа (рис 5)

Принцип работы устройства следующий в процессе работы, при вращении вала 6 под влиянием силы трения Ftp, действующей на поверхности контакта вала 6 со втулкой 4, муфта 3 повертывается на угол ср (значение угла поворота фиксируется стрелкой 2 по шкале 1), величина угла поворота пропорциональна величине действующей силы трения Подставив, результаты измерений в формулу вычисляется коэффициент трения, возникающий при трении между испытуемыми материалами

Рис 5. Схема сил, действующих в маятнике Фруда-Подгоркова*

1 - шкала измерительная, 2 — стрелка, 3 — муфта, 4 - втулка-образец, 5 - винт с потайной головкой, 6 - вал-образец, 7 - контргайка, 8 -гайка с крючком для определения центра тяжести системы, 9 - стержень, 10 - груз, 11 -винт для крепления стрелки, 12 - стрелка, 13 -контргайка, 14 - шкала измерительная.

С помощью маятника Фруда — Подгоркова проведены эксперименты и измерены величины коэффициентов трения в различных парах трения В качестве образцов использовались материалы сталь 45 (сырая), сталь 45 (закаленная), сталь 12Х18Н10Т В парах трения сталь 12Х18Н10Т по стали 12Х18Н10Т (НВ-152, Rz=3,2) и сталь 45 по стали 45(НВ=164 (сырая), Rz=3,2) коэффициенты трения составили соответственно 0,134 и 0,157

а

Основные результаты и выводы по работе

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования по решению проблемы трибологической безопасности резьбовых соединений позволили сделать следующие выводы

1 Анализ причин заедания и потери работоспособности резьбовых соединений в зависимости от условий их эксплуатации позволили выявить основные причины потери подвижности резьбовых соединений, которыми являются деформация и окисление витков резьбы, старение, засорение, высыхание и удаление смазки из зоны трения, адгезионное схватывание витков резьбы и др

2 Разработаны и изготовлены конструкции экспериментальных установок трибометрического стенда для измерения момента трения в резьбовых соединениях Стенда маятникового типа для экспресс измерения момента, силы и коэффициента трения (названный маятником Фруда-Подгоркова) в паре трения из различных материалов Выведена расчетная формула для обработки результатов измерений.

3 Разработаны рациональные конструкции трибологически безопасных резьбовых соединений «открытого» и «закрытого» типов для работы в условиях вакуума, в условиях сильного грунтового загрязнения и обледенения резьбы ходовых винтов, в условиях повышенной влажности, а также разработано устройство для равномерного нанесения смазки на ходовые винты

4 Рассчитаны оптимальные конструкции магнитных систем для резьбовых соединений «открытого» и «закрытого» типов Установлено, что данные магнитные системы обеспечивают наилучшее распределение магнитной смазки по резьбовым поверхностям, что в свою очередь приводит к снижению величин моментов трения, возникающих в резьбовых соединениях при их работе

Для создания рациональных магнитных систем необходимо

— постоянные магниты, используемыеьрезьбовых соединений^ должны быть намагничены в осевом направлении,

—магниты должны устанавливаться в теле винта (для соединений «закрытого» типа) через проставки из магнитного материала Проставки из магнитного материала позволяют исключить участки с низкой магнитной проницаемостью,

— для наилучшего использования энергии постоянных магнитов они должны быть установлены одноименными полюсами по направлению к друг другу,

— Также аналитически установлено, что для конструирования резьбовых соединений должны использоваться магниты из группы «закритиче-ских», обладающих большими значениями коэрцитивной силы порядка 850 - 2390 кА/м (К ним относятся SmCo, NdFeB и др ),

— в качестве смазки в трибологически безопасных резьбовых соединениях может использоваться магнитная жидкость на различных жидкостях-носителях в зависимости от условий работы, для которых это соединение предназначено Для резьбовых соединений работающих в условиях вакуума необходимо использовать в качестве смазки магнитную жидкость только на основе полиэтилсилоксановой жидкости Компоненты жидкости устойчивы к испарению в условиях вакуума Для резьбовых соединений работающих в условиях атмосферного давления можно использовать МЖ на основе минерального масла, керосина и т д

5 Экспериментально установлено, что магнитная жидкость на полиэтил-силоксановой основе (ПЭС-5) обладает лучшей смазочной способностью, чем ее жидкость -носитель

6 Так же исследованиями не обнаружено значительного влияния на момент трения в резьбовых соединениях с МЖ на ПЭС-5 среды в которой они работают (вакуум или атмосферное давление)

7 Проведены сравнительные экспериментальные исследования по изучению трибологических характеристик резьбовых соединений, выполненных из различных материалов Исследования показали, что резьбовые соединения из стали 12Х18Н10Т обладают лучшими трибологи-ческими характеристиками, чем образцы из стали 45

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1 Топоров А В , Топорова Е А , Пучков П В , Подгорков В В Распределение магнитного поля по рабочим поверхностям трибологически безопасного резьбового соединения// Вестник Иван гос энерг ун-та, выпуск 3 Иваново, 2006, - С 24

2 Патент РФ на полезную модель № 52619, МПК 7 FÎ6H 25/20 Трибологически безопасное открытое резьбовое соединение/Подгорков В В , Пучков П В Опубликовано 10 04 2006 Бюл №10

3 Патент РФ на полезную модель № 52622, МКИ F16L 15/04 Штуцер проходной/Подгорков В В , Пучков П В Опубликовано 10 04 2006 Бюл №10

4 Патент РФ на полезную модель № 58640, МПК 7 F16H 25/20 Резьбовое соединение для механизмов, работающих в условиях сильного грунтового загрязнения/ Чернецов А.А, Пучков П В , Подгорков В В Опубликовано 27 11 2006 Бюл №33

5 Патент РФ на полезную модель № 56527, МПК 7 F16H 25/20 Устройство для смазывания ходовых винтов/ Подгорков В В , Пучков П В , Сироткина А Ю . Беляева Ю С , Цаплина Е Ю , Макушева Ю А Опубликовано 10 09 2006 Бюл №25

6 Патент РФ на полезную модель № 54433, МПК7 в01 N19/00, С01 N3/56 Устройство для определения момента, силы и коэффициента трения/ Подгорков В В , Пучков П В Опубликовано 27 06 2006 Бюл №18

7 Патент РФ № 2296148, МПК С09С 1/02, С09С 1/04 Магнитовоспри-имчивая технологическая композиция для финишной отделочной обработки изделий из драгоценных металлов и устройство для ее использования/ Подгорков В В , Полетаев В А , Фалеев М В , Киселев А А , Пучков П В Опубликовано 27 03 2007 Бюл №9

8 Пучков П В , Подгорков В В Трибологически безопасное открытое резьбовое соединение//Межвузовский сборник научных трудов «Физика, химия и механика трибосистем», выпуск 4 , - Иваново ИвГУ, 2005 -С 105-106

9 Пучков П В. Магнитные жидкости и применение их в технике// Материалы Международной научно-технической конференции «Автоматизированная подготовка машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования» Том 1,

- Вологда ВоГТУ, 2005, - С 80-84

10 Пучков П В , Подгорков В В Использование магнитных жидкостей в качестве компонентов смазочных материалов и технологических сред// Сборник материалов международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии»,

- Иваново, 2005 -С 154

11 Пучков П В , Глебов Д Н Маятник Фруда - Подгоркова// Сборник научных трудов «Физика, химия и механика трибосистем», выпуск 5,-Иваново ИвГУ, 2006, - С 130-132

12 Пучков П В , Подгорков В В. Использование магнитной жидкости в качестве смазки в трибологически безопасном резьбовом соединении// 1-й Международный Научно-практический семинар «Техника и технологии трибологических исследований» Сборник научных трудов «Физика, химия и механика трибосистем» Выпуск 5 -Иваново ИвГУ, 2006,-С 133-134

13 Пучков П В Резьбовое соединение для механизмов работающих в условиях сильного грунтового загрязнения// Сборник статей X Международная научно-практическая конференции «Современные технологии в машиностроении», - Пенза Приволжский Дом знаний, 2006,-С 91-94

14 Пучков ПВ, Глебов ДН Маятник Фруда - Подгоркова// Тезисы докладов региональной научно-технической конференции студентов и аспирантов «электро» - «механика», - Иваново ИГЭУ, 2006, -С 29-31

ПУЧКОВ ПАВЕЛ ВЛАДИМИРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ОСНОВЕ НОВЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ И ПРИМЕНЕНИЯ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫХ НАНОЖИДКОСТЕЙ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Лицензия ИД № 05285 от 4 июля 2001 г Подписано в печать 9 04 2007 Формат 60x84 1/16

Печать плоская Уел печ л 1,16 Тираж 100 экз Заказ № 140 ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет им В И Ленина» 153003, Иваново, ул Рабфаковская, 34 Отпечатано в РИО ИГЭУ

Введение

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Направления исследований в трибологии

1.1.2. Направления будущих исследований в трибологии

1Л .3. Перенос знаний от науки к технике

1.2. Проблемы трибологической безопасности резьбовых соединений в Космосе

1.3.Основные параметры метрической резьбы

1.4. Основные предпосылки для конструирования трибологически безопасных резьбовых соединений^

1.5.Смазывание и смазочные материалы

1.5.1. Назначение смазочных материалов

1.5.2. Твердосмазочные материалы

1.6. Выбор стали для изготовления тела винта и гайки

1.7. Постоянные магниты и их свойства

1.8. Магнитные жидкости их структура и свойства, условия применения

1.8.1. Компоненты МЖ

Выводы и задачи исследования

ГЛАВА 2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Разработка трибологически безопасных резьбовых соединений

2.1.1. Классификация трибологически безопасных резьбовых соединений

2.1.2. Трибологически безопасное резьбовое соединение закрытого типа

2.1.3. Трибологически безопасное резьбовое соединение открытого типа

2.1.4. Резьбовое соединение для механизмов, работающих в условиях сильного грунтового загрязнения

2.1.5. Резьбовое соединение для подачи жидкостей (штуцер проходной)

2.1.6. Устройство для смазывания ходовых винтов

2.1.7. Резьбовое соединение с грязесъёмником

2.2. Разработка трибометрических стендов

2.2.1. Стенд для измерения момента трения в резьбовых соединениях типа «Винтгайка»

2.2.2. Стенд для экспресс измерения, силы и коэффициента трения (маятник Фруда

Подгоркова)

Выводы и задачи исследования

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ МАГНИТНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ЦЕЛЬЮ СНИЖЕНИЯ МОМЕНТОВ ТРЕНИЯ

3.1. Характеристика метода конечных элементов

3.2. Поиск рациональной конструкции для трибологически безопасного резьбового 69 соединения «закрытого» типа

3.3. Поиск рациональной конструкции для трибологически безопасного резьбового соединения «открытого» типа

3.4. Расчет магнитного поля в штуцере проходном

3.5. Расчет распределения магнитной индукции по профилю резьбы

3.6. Исследование влияния материалов постоянных магнитов на магнитные характеристики трибологически безопасных резьбовых соединении

3.7. Измерение напряженности магнитного поля в зазоре резьбового соединения «закрытого» типа

3.8. Расчёт на прочность стержня винта М20х2 с осевым отверстием при различных случаях нагружения

3.9. Экономическое обоснование цены трибологически безопасного резьбового соединения «закрытого» типа

Выводы

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

4.1. Влияние смазочной способности МЖ на основе ПЭС-5 в условиях атмосферного давления на момент трения в резьбовых соединениях

4.1.1. Возможные причины изменения величины моментов затяжки винта и моментов трения, возникающих при его отвинчивании

4.2. Влияние смазочной способности магнитной жидкости на основе ПЭС-5 в условиях вакуума на момент трения в резьбовых соединениях

4.3. Исследование влияния смазочной способности жидкости - носителя ПЭС-5 на трибологические свойства резьбовых соединений

4.4. Исследование зависимости величины момента трения в резьбовом соединении от напряженности магнитного поля

4.5. Исследование зависимости момента трения в резьбовом соединении от состава применяемых магнитных жидкостей

4.6. Исследование влияния фактического распределения магнитной жидкости по рабочей поверхности резьбового соединения на его работоспособность

Выводы

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МАТЕРИАЛОВ ПАР ТРЕНИЯ

РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ИХ ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

5.1. Анализ стабильности показаний маятника Фруда - Подгоркова

5.2. Вывод формулы, описывающей принцип действия трибометрического стенда

5.3. Экспериментальное исследование по измерению коэффициентов трения в парах трения из различных материалов

Выводы

Проблема трибологической безопасности резьбовых соединений в настоящее время очень актуальна, особенно с развитием техники и устройств, работающих в условиях вакуума. К резьбовым соединениям, работающим в условиях вакуума, а особенно в космических аппаратах должны предъявляться высокие эксплуатационные требования.

Трение в вакууме отличается от трения при атмосферном давлении. Уменьшение давления окружающей среды изменяет фрикционные характеристики материалов пары трения. В связи с этим процесс трения металлов в вакууме усложняется, коэффициент трения несколько раз больше, чем при трении на воздухе, и достигает нескольких единиц. Сложность состоит в регенерации защитных пленок на поверхности контакта трения, так как в условиях вакуума жидкие смазки испаряются, а твердые смазочные покрытия сублимируются. Удержать смазочный материал в зоне контакта трения деталей в условиях вакуума крайне сложно.

В условиях атмосферного воздуха многие механизмы, в которых используются гайки, винты, болты, шпильки, ходовые винты и т.д. работают в тяжелых условиях таких как: повышенной влажности, грунтовой загрязненности, при высоких температурах, в агрессивных средах, в результате чего резьбовые соединения теряют свою подвижность. Основной причиной потери подвижности резьбовых соединений является окисление и деформация витков резьбы. Чтобы повысить коррозионную стойкость резьбовых соединений, известны следующие способы защиты поверхности резьбы: оксидирование (оцинковка), пассивация поверхности ингибиторами коррозии, смазка твердыми и жидкими смазочными материалами и др. Данные способы защиты поверхности не являются универсальными, а для резьбовых соединений, предназначенных для работы в условиях вакуума мало пригодны. Поэтому в данной работе предложен один из вариантов решения проблемы надежности резьбовых соединений при работе в вакууме и в других тяжелых условиях. Надежность резьбовых соединений обеспечивается за счет принудительного удерживания смазки на контактных поверхностях трения витков резьбового соединения, в качестве которой выбрана магнитная жидкость. Удерживаемая постоянным магнитным полем, магнитная жидкость уменьшает трение в резьбовом соединении и препятствует попаданию в резьбовое соединение инородных сред.

Таким образом, повышение эксплуатационных параметров, надёжности и долговечности резьбовых соединений, предназначенных для работы в тяжелых условиях - один из путей повышения надёжности и срока службы безотказной работы дорогостоящих аппаратов и механизмов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования по решению проблемы трибологической безопасности резьбовых соединений позволили сделать следующие выводы:

1. Анализ причин заедания и потери работоспособности резьбовых соединений в зависимости от условий их эксплуатации позволили выявить основные причины потери подвижности резьбовых соединений, которыми являются: деформация и окисление витков резьбы; старение, засорение, высыхание и удаление смазки из зоны трения, адгезионное схватывание витков резьбы и др.

2. Сконструированы и изготовлены следующие экспериментальные установки: трибометрический стенд рычажного типа для измерения момента трения в резьбовых соединениях, оцениваемое величиной момента трения, возникающего при отвинчивании винта; устройство маятникового типа для экспресс измерения момента, силы и коэффициента трения (названный маятником Фруда-Подгоркова) в парах трения из различных материалов. Выведена расчетная формула для обработки результатов измерений.

3. Разработаны конструкции трибологически безопасных резьбовых соединений, предназначенных для работы в тяжелых условиях (в вакууме, сильного грунтового загрязнения и обледенения резьбы, в условиях повышенной влажности), а также резьбовое соединение для равномерного нанесения смазки на ходовые винты.

4. Рассчитаны оптимальные конструкции магнитных систем для резьбовых соединений «открытого» и «закрытого» типов. Установлено, что данные магнитные системы обеспечивают наилучшее распределение магнитной смазки по резьбовым поверхностям, что в свою очередь приводит к снижению величин моментов трения, возникающих в резьбовых соединениях при их работе.

Для создания рациональных магнитных систем необходимо:

4.1. постоянные магниты, используемые в резьбовых соединениях, должны быть намагничены в осевом направлении;

4.2. магниты должны устанавливаться в теле винта (для соединений «закрытого» типа) через проставки из магнитного материала. Проставки из магнитного материала позволяют придать магнитам определенное положение в теле винта и исключить участки с низкой магнитной проницаемостью;

4.3. для наилучшего использования энергии постоянных магнитов они должны быть установлены одноименными полюсами по направлению к друг другу;

4.4. для конструирования резьбовых соединений должны использоваться магниты из группы «закритических», обладающих большими значениями коэрцитивной силы порядка 850 - 2390 кА/м. (К ним относятся магниты на основе сплава: SmCo, NdFeB и др.);

4.5. в качестве смазки в трибологически безопасных резьбовых соединениях может использоваться магнитная жидкость на различных жидкостях-носителях в зависимости от условий работы, для которых это соединение предназначено. Для резьбовых соединений работающих в условиях вакуума необходимо использовать в качестве смазки магнитную жидкость только на основе полиэтилсилоксановой жидкости. Компоненты жидкости устойчивы к испарению в условиях вакуума. Для резьбовых соединений работающих в условиях атмосферного давления можно использовать МЖ на основе минерального масла, керосина и т.д.

5. Исследованиями не обнаружено значительного влияния на момент трения в резьбовых соединениях с МЖ на основе ПЭС-5 среды в которой они работают (вакуум и атмосферный воздух).

6. Экспериментально установлено, что магнитная жидкость на полиэтилсилоксановой основе (ПЭС-5) обладает лучшей смазочной способностью, чем её жидкость носитель. Высокая эффективность смазочного действия магнитных жидкостей обеспечивается совместным проявлением смазочных свойств жидкости носителя и абразивным действием магнитного наполнителя - магнетита. Частицы магнетита, взаимодействуя между собой, создают на поверхности трения сплошной слой промежуточного вещества, исключающий чисто металлический контакт пары трения и экранирующий силы их молекулярного взаимодействия.

7. Выявлено, что момент трения в резьбовых соединениях при использовании в качестве смазки магнитных жидкостей на карбонильном железе меньше, чем при использовании жидкостей на магнетите. Это связано с тем, что магнитный наполнитель на основе железа имеет шарообразную конфигурацию частиц, а наполнитель на основе магнетита произвольную (или игольчатую).

8. Проведены сравнительные экспериментальные исследования по изучению трибологических характеристик резьбовых соединений, выполненных из различных материалов. Исследования показали, что резьбовые соединения из стали 12Х18Н10Т обладают лучшими трибологическими характеристиками, чем образцы из стали 45.

9. Выявлена зависимость прочности стержня винта М20х2 с осевым отверстием при различных видах нагружения от диаметра осевого отверстия. Установлено, что потеря прочности стержня винта М20х2 с осевым отверстием 010 мм по сравнению со стандартным винтом М20х2 составляет 30% при растягивающей нагрузке и 25% при нагрузке на срез. Снижение прочности стержня винта с осевым отверстием частично может компенсироваться облегченными условиями работы резьбового соединения или за счет уменьшения диаметра осевого отверстия и установки в винт более мощных магнитов.

1. Патент РФ на полезную модель № 21079, F16 Н 25/20. Трибологически безопасное резьбовое соединение/Подгорков В.В. Опубликовано 2001 Бюл. №35.

2. Патент РФ на полезную модель №52619, МПК 7 F16H 25/20. Трибологически безопасное открытое резьбовое соединение/Подгорков В.В., Пучков П.В. Опубликовано 10.04.2006 Бюл. №10.

3. Патент РФ на полезную модель № 58640, МПК 7 F16H 25/20 Резьбовое соединение для механизмов, работающих в условиях сильного грунтового загрязнения/ Чернецов А.А., Пучков П.В., Подгорков В.В. Опубликовано 27.11.2006 Бюл. №33.

4. Патент РФ на полезную модель № 52622, МКИ F16L 15/04. Штуцер проходной/Подгорков В.В., Пучков П.В. Опубликовано 10.04. 2006 Бюл. №10.

5. Патент РФ на полезную модель № 56527, МПК 7 F16Н 25/20. Устройство для смазывания ходовых винтов/ Подгорков В.В., Пучков П.В., Сироткина А.Ю., Беляева Ю.С., Цаплина Е.Ю., Макушева Ю.А. Опубликовано 10.09.2006 Бюл. №25.

6. Патент РФ на полезную модель № 54433, МПК7 G01 N19/00, G01 N3/56. Устройство для определения момента, силы и коэффициента трения/ Подгорков В.В., Пучков П.В. Опубликовано 27.06. 2006 Бюл. №18.

7. Методические рекомендации по проведению патентных исследований. Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий,- М: 1984,194 С.

8. Пучков П.В., Подгорков В.В. Трибологически безопасное открытое резьбовое соединение//Межвузовский сборник научных трудов «Физика, химия и механика трибосистем», выпуск 4., Иваново: ИвГУ, 2005. - С. 105-106.

9. Топоров А.В., Топорова Е.А., Пучков П.В., Подгорков В.В. Распределение магнитного поля по рабочим поверхностям трибологически безопасного резьбового соединения// Вестник Иван. гос. энерг. ун-та, выпуск 3. Иваново, 2006, С. 24.

10. Пучков П.В., Глебов Д.Н. Маятник Фруда Подгоркова// Сборник научных трудов «Физика, химия и механика трибосистем», выпуск 5.,-Иваново: ИвГУ, 2006, - С. 130-132.

11. Пучков П.В., Глебов Д.Н. Маятник Фруда Подгоркова// Тезисы докладов региональной научно-технической конференции студентов и аспирантов «электро» - «механика», - Иваново: ИГЭУ, 2006, - С.29-31.

12. Вонсовский С.В. Магнетизм. Наука, 1971.1032 с.

13. Магниты. На основе сплава неодим-железо-бор марки 436Р. Технические условия. ТУ 48-0531-384-88. Введ. 01.10.88.- Пышемский опытный завод «Гиредмет».

14. Миткевич А.В. Стабильность постоянных магнитов. Л.: Энергия, 1971 .270 с.

15. Пономарева О.И. Температурные коэффициенты индукции сплавов кобальта с самарием с тяжелыми РЗМ//Физика металлов и металловедение. т. 51. -вып.6. -Наука, 1981.-С.1324-1326.

16. Постоянные магниты: Справочник/Альтман А.Б., Герберг А.Н., Гладышев П.А. и др.; Под ред. Ю.М. Пятина. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергия, 1980.-488 с.

17. Сливицкая А.Г. Постоянные магниты. -М.; Л.: Энергия, 1965. 128 с.

18. Шур Я. С., Ширяева О.И., Майков В.Г. О температурной стабильности магнитных свойств постоянных магнитов из сплавов редкоземельных элементов с кобальтом//Физика металлов и металловедение. -т.39.-вып.5. -Наука, 1975, с. 1118-11204.

19. Баштовой В.Г., Берковский Б.М. Термомеханика ферромагнитных жидкостей. Магнитная гидродинамика, 1973, № 3 - с. 3-14.

20. Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. -М.: Химия, 1989.-240 с.

21. Бибик Е.Е. Эффекты взаимодействия частиц в дисперсионных ферромагнетиках. Автореферат Л.: 1971. -25 с.

22. Бибик Е.Е. Взаимодействие частиц в феррожидкостях // Физические свойства и гидродинамика дисперсионных ферромагнетиков. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1977. с. 3-19.

23. Блум Э.Я., Майоров М.М., Цеберс А.О. Магнитные жидкости. Рига: Зинатне, 1989-386 с. с илл.

24. Болотов А.Н. Магнитные жидкости триботехнического назначения // Тезисы докладов 7-й Международной Плёсской конференции по магнитным жидкостям. Иваново, 1996.

25. Болотов А.Н., Лочагин Н.В., Михалев Ю.О. Роль магнитного поля при трении поверхностей, смазываемых магнитным маслом//Трение и износ. 1998. Т.9. №5. с. 870-878.

26. Курапов П.А. О механизме смазочного действия магнитных жидкостей // Тезисы докладов V Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. Т.1. М.: Институт механики МГУ, 1988.174 с.

27. Курапов П.А. «Магнитные жидкости в качестве смазочных материалов»// «Трение и износ» 1994 г. №5 с. 849

28. Курапов П.А. «О механизме граничного трения при наличии пленки магнитной жидкости на контакте» // 7-я Межд. Плеская конф. по магнитным жидкостям , 10-12 сент. 1996. Плес, Россия: тезисы докладов / Иван. гос. энерг. ун-т им. В.И. Ленина. Иваново, 1996.

29. Кутин А.А., Подгорков В.В., Орлов Д.В. Исследование смазочных свойств ферромагнитных жидкостей // Физико-химическая механика процесса трения: Межвуз. сб. науч. тр., Иван. гос. ун-т.- Иваново, 1978.-с. 75-78.

30. Лапочкин А.И., Подгорков В.В., Орлов Д.В. «Исследование смазочных свойств ферромагнитных жидкостей» Межвуз. сб. науч. тр. // Фрикционное взаимодействие твердых тел с учетом среды. Иван. гос. унт-Иваново, 1982.-С.З-7

31. Магнитные жидкости в ИГЭУ: Труды ИГЭУ/Под ред. Щелыкалова Ю.Я. Иван. гос. энерг. ун-т, 2004. -144 с.

32. Магнитные жидкости в машиностроении/ Орлов Д.В., Михалёв Ю.О., Мышкин Н.К. и др.: Под общ. ред. Орлова Д.В., Подгоркова В.В. -М: машиностроение. 1993. с.208, с. 220.

33. Михалев Ю.О., Земляков A.M. , Орлов Д.В. Влияние магнитного поля на триботехничекие характеристики магнитных смазок // Трение и износ, 1987. т.8 , №2. с. 288-292.

34. Михалев Ю.О. , Земляков A.M. , Лапочкин А. И. Исследование работоспособности мелкомодульной зубчатой передачи с магнитножидкостными смазочными материалами // Трение и износ . 1989. т.10,№2. с. 250-256.

35. Михалев Ю. О. Исследование, разработка и внедрение магнитожидкостных узлов трения . Дисс. докт. техн. наук в форме научн. доклада. М.: 1997. 83 с.

36. Орлов Д.В., Кудряков Ю.Б., Лапочкин А.И. «Исследование возможности применения магнитной жидкости в качестве смазки в узлах трения» // Материалы второй Всесоюзной школы-семинара по магнитным жидкостям.- М., 1981.

37. Подгорков В.В., Орлов Д.В. Применение ферромагнитных жидкостей для смазки узлов трения // Тезисы докладов всесоюз. науч. техн. конф. «Влияние среды на взаимодействие твердых тел при трении». -Днепропетровск, 1981.-С.2.

38. Подгорков В.В., Орлов Д.В. Магнитные жидкости в узлах трения // Трение и износ. 1985. №4.

39. Подгорков В.В. и др. Магнитные жидкости и их использование в космической технологии// Тезисы докладов конференции «Гагаринские чтения». -М., 1993.

40. Подгорков В.В., Сизов А.П., Щелыкалов Ю.Я. Нетрадиционное применение магнитных жидкостей. // Вестник машиностроителя. 2002. №2. с. 30-31.

41. Фертман В.Е. Магнитные жидкости: справочное пособие. Минск, Высшая школа. 1988. -184 е., ил.

42. Шлиомис М.И. Магнитные жидкости. Успехи физических наук. 1974. -№112. Вып. 3.-е. 427-457.

43. Дроздов Ю.Н. Трибологическая безопасность технических систем в Космосе. Вестник машиностроения. Издательство «Машиностроение». 1999 г. №7. с.

44. Дроздов Ю.Н. Процессы схватывания (заедания) в узлах трения аэрокосмических систем. Вестник машиностроения. Издательство «Машиностроение». 2001 г. №9. с.

45. Дроздов Ю.Н. Трибологические проблемы технических систем для исследования Луны. Вестник машиностроения. Издательство «Машиностроение». 2002 г. № 12, с.22-24.

46. Феоктистов К.П. Космическая техника. Перспективы развития. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997.172 с.

47. Анурьев В.И. справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т.: Т.1. 7-е изд., перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 784 е.: ил.

48. Иванов М.Н. Детали машин. Учебник для вузов. Изд. 3-е, доп. и перераб. М., «Высшая Школа», 1976. с. 39-60.

49. Марочник сталей и сплавов/ Сорокин В.Г., Волосникова А.В., Вяткин С.А. и др.; Под общ. ред. Сорокина В.Г. М.: Машиностроение, 1989. с. 69-72, - 640 с.

50. Смушкович Б.Л. маятниковые силоизмерители в трибометрии. Применение и расчет/Трение и износ. 1992. с.545-549.

51. Справочник по машиностроительным материалам. Т.1 из 4. Сталь. Под. ред. Погодина Алексеева Г.И. Гос. научно-техническое издательство машиностроительной литературы. - М: 1959, с 225-230.

52. Справочник машиностроителя. В 6-ти т. Ред. совет: Ачеркан Н.С., проф. д.т.н. и др.. Изд. 3-е, испр. и доп. М., Машгиз, 1963.

53. Яворский Б.М., Детлаф А.А. справочник по физике. М.: Наука, 1980. -435 с.

54. Казаков Ю.Б., Михалёв Ю.О., Сайкин М.С. Применение метода конечных элементов для расчёта МЖУ // XII Рижское совещание по магнитной гидродинамике: Тез.докл.- Саласпилс, 1987.-Т.4.- С. 11-14.

55. Казаков Ю.Б., Михалёв Ю.О., Сайкин М.С. Исследование защитных МЖУ методом конечных элементов // Состояние и перспективы развития электротехнологии ( III Бенардосовские чтения ): Тез.докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф.- Иваново, 1987.-С.107.

56. Казаков Ю.Б., Щелыкалов Ю.Я. Конечно элементарное моделирование физических полей в электрических машинах, ИГЭУ, 2001. - С. 50-52.

57. Михлин С.Г. Численная реализация вариационных методов. М.: Наука, 1966.-432 с

58. Михлин С.Г. Вариационные методы в математической физике. М.: Наука, 1970.-512 с.

59. Сильвестер П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков.- М.: Мир, 1986. 229 с.

60. Цыбенко А.С., Ващенко Н.Г., Кращук Н.Г., Лавендел Ю.О. Автомати зированная система обслуживания конечно-элементных расчётов. -Киев.: Высшая школа, 1986. 252 с.

61. Боуден Ф.П., Тэйбор Д. Износ и повреждение металлических поверхностей при жидкостной смазке, без смазки и при граничной смазке, Прикладная механика и машиностроение. №3, 1952.

62. Боуден Ф.П., Тэйбор Д. Трение и смазка. М.: Машгиз, 1960.

63. Боуден Ф.П., Тейбор Д., Трение и смазка твердых тел, изд-во «Машиностроение», М., 1968.

64. Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безызносность): Учебник. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: «Издательство МСХА», 2001.616 е., ил. 280.

65. Дерягин Б.В. Что такое трение. Издание 2-ое перераб. и доп. Издательство академии наук СССР. Москва, 1963. 230с.

66. Конвисаров Д. В. Трение и износ металлов. М.: Машгиз, 1947.182 с.

67. Крагельский И.В., Трение и износ, изд-во «Машиностроение», М, 1968. -480 с.

68. Крагельский И.В., Любарский И.М., Гусляков А.А. Трение и износ в вакууме. М.: Машиностроение, 1973. 215 с.

69. Мур Д. Основы и применения триботехники/ Под. ред. Крагельского И.В., Трояновской Г.И. Москва. Издательство «Мир», 1978. 488 с.

70. Пенкин Н.С., Терещенко В.Г. Газоабразивное изнашивание гуммированных покрытий//Трение и смазка в машинах и механизмах. 2006. №7. С. 12-15.

71. Поверхностные явления: Учеб. пособие/ Годлевский В.А.; Иван. гос. унт. Иваново, 1995.164 с.

72. Подгорков В.В., Подгоркова В.Н. Избирательный перенос в узлах трения текстильных отделочных машин // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. 1978. - №5. - с. 134-137.

73. Справочник по триботехнике: В Зт. Т. 2: Смазочные материалы, техника смазки, опоры скольжения и качения/ Под. общ. ред. Хебды М., Чичинадзе А.В. -М.: Машиностроение, 1990.-416 е.: ил.

74. Трение и граничная смазка. Сборник статей. Под ред. Д-ра техн. наук проф. Крагельского И.В. -М. Изд. иностр. лит. Упр. Науч. Информации, 1953.288 с. с илл.

75. Трение и изнашивание при высоких температурах Сборник статей. Отв. ред. д.т.н. проф. Хрущев М.М. и д.т.н. Семенов А.П.. М., Наука, 1973.

76. Трение и износ в вакууме. М., Машиностроение, 1973.

77. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кн./Под ред. Крагельского И.В., Алисина В.В. М.: Машиностроение, 1978.

78. Трение и износ в экстремальных условиях: Справочник/ Дроздов Ю.Н., Павлов В.Г., Пучков В.Н. Машиностроение, 1986. - 224 е.: ил.

79. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника)/ Чичинадзе А.В. и др./ Под ред. Чичинадзе А.В. М.: Машиностроение, 2003.-576 с.

80. Триботехника. М.: Машиностроение, 1985. - 424 е., ил.

81. Шпеньков Г. П. Физикохимия трения. Минск: изд-во БГУ, 1991. 395 с. ил.