автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств сопряжений оборудования

На правах рукописи

Бурлаченко Олег Васильевич

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СОПРЯЖЕНИЙ ОБОРУДОВАНИЯ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ КОМПЛЕКСНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Специальности:

05.02.08 — Технология машиностроения 05.03.01 —Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Саратов 2004

Работа выполнена в Волгоградском государственном архитектурно - строительном университете

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Бабичев Анатолий Прокофьевич; доктор технических наук, профессор Давиденко Олег Юрьевич; доктор технических наук, профессор Полянчиков Юрий Николаевич

Ведущая организация:

Научно -производственное объединение «Волгоградский научно-исследовательский институт технологии машиностроения (ВНИИТМАШ)», г. Волгоград

Защита состоится 30 июня 2004 г. в 10 часов на заседании диссертацион: ного совета Д 212.242.02 в Саратовском государственном техническом университете по адресу: 410054, Саратов, ул. Политехническая, 77.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Саратовского государственного технического университета.

Автореферат разослан мая 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.А. Игнатьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одним из основных направлений решения проблемы повышения качества функционирования и конкурентоспособности продукции машиностроительных комплексов является обеспечение эксплуатационных свойств (ЭС) сопряжений. Это обусловлено тем, что около 80% отказов машин и технологического оборудования (ТО) происходит из-за износа, потери герметичности, недопустимых и неустойчивых относительных перемещений в стыках.

Поиску конструкторских и технологических методов обеспечения эксплуатационных свойств машин и оборудования посвящены работы Н.Б. Демки-на, Д.Н. Решетова, А.Г. Суслова и других исследователей. Однако, разработка отдельных методов без выявления всего комплекса факторов, управлением которых можно обеспечить требуемые ЭС, без связи с реальным текущим состоянием сопряжений оборудования, снижает их эффективность. Поэтому наиболее перспективными представляются технологии, базирующиеся на применении системы методов и предполагающие комплексное воздействие на стык. При этом необходимо исследование функциональных связей между показателями работоспособности, качеством поверхностных слоев сопрягаемых деталей и множеством факторов, определяемых режимом работы и условиями эксплуатации. Подобный подход, практически не реализуемый до настоящего времени, основан на комплексных физико-технических и механических управляющих воздействиях на контактную систему. Такие воздействия позволят повысить эффективность технологического обеспечения ЭС сопряжений оборудования управлением параметрами контактного взаимодействия.

В настоящее время недостаточно широко применяются технологии, реализующие управляющие механические воздействия на стык в виде наложения дополнительных силовых и кинематических факторов, с целью обеспечения требуемых скоростей скольжения, частот и амплитуд их колебаний, нагрузочных характеристик контакта, условий смазки, называемых внешними механическими параметрами контактного взаимодействия.

Значительный интерес представляет разработка новых методов с применением физико-технической обработки соприкасающихся поверхностей. К таким методам можно отнести обработку поверхностей контакта концентрированными потоками энергии в виде плазменного и ионного воздействия, а также лазерного излучения, находящую в последнее время применение в качестве упрочняющей. Данные технологии позволяют модифицировать по заданной программе, т.е. управлять структурой, параметрами микрогеометрии, физическими, химическими, механическими характеристиками контактирующих поверхностей и, в первую очередь, активного поверхностного слоя, подверженного наибольшему механическому и другим видам воздействий.

Разработка и реализация методов, позволяющих решить данную проблему, представляет собой систему комплексного технологического обеспечения совершенствования функционирования самого машиностроительного ТО. ^ос, НАЦИОНАЛЬНАЯ 1

: БИБЛИОТЕКА I

!

Выбор варианта и параметров технологического обеспечения должен быть обусловлен, помимо технико-экономической эффективности, учитываемой существующими методиками оценок, еще и экологическим фактором. Это предполагает необходимость учета, при построении расчетных моделей, позволяющих оценивать эффективность разрабатываемых технологий, показателей экологической безопасности рассматриваемых решений.

Помимо того, существующие методики позволяют на этапе проектирования оборудования проводить оценку вариантов технологических решений лишь для определенного этапа жизненного цикла оборудования, что снижает их эффективность и достоверность полученных результатов. Для повышения эффективности технологического обеспечения ЭС необходимо создание методологии его оценки, позволяющей выбирать оптимальное технологическое решение для этапов производства, эксплуатации и восстановления оборудования, а также корректировать его в зависимости от условий эксплуатации и фактического технического состояния.

Все вышеизложенное свидетельствует о недостаточной эффективности существующих подходов к обеспечению требуемых ЭС сопряжений оборудования и о необходимости комплексного решения данной проблемы с разработкой новых технологий, позволяющих управлять параметрами контактного взаимодействия.

Целью работы является повышение эффективности технологического обеспечения эксплуатационных свойств сопряжений оборудования на основе системы комплексных физико-технических и механических воздействий, позволяющих управлять параметрами контактного взаимодействия.

Задачи исследования:

1. На основе разработанной структурной схемы процессов в контактной системе выявить факторы, управление которыми позволит обеспечить ЭС сопряжений ТО.

2. Создать методологию оценки вариантов и параметров технологического обеспечения ЭС, позволяющую осуществлять выбор наиболее эффективного технологического решения по техническим, экономическим и экологическим критериям и охватывающую этапы производства, эксплуатации и восстановления сопряжений оборудования.

3. Исследовать закономерности изменения параметров контактного взаимодействия при различных вариантах и параметрах технологических процессов.

4. Спроектировать экспериментальное оборудование, позволяющее проводить комплексное исследование рассматриваемых эксплуатационных показателей при реализации процессов физико-технических и механических воздействий на сопряжения.

5. На основании теоретико-экспериментального исследования установить функциональные зависимости рассматриваемых ЭС сопряжений от параметров контактного взаимодействия, а также вариантов и параметров применяемых технологий.

6. Разработать технологические схемы процессов физико-технических и механических воздействий на сопряжения оборудования с целью управления

параметрами контактного взаимодействия и обеспечения ЭС, с определением параметров воздействий и технических средств их реализации.

7. На основании полученных результатов исследований внедрить в практику технологии, обеспечивающие требуемые ЭС сопряжений оборудования.

Научная новизна работы. На основании комплексных теоретических и экспериментальных исследований и внедрения их результатов решена актуальная научная проблема, связанная с созданием научно обоснованной системы методов и средств, повышающей эффективность технологического обеспечения эксплуатационных свойств сопряжений оборудования за счет:

- создания методологии оценки эффективности технологических процессов в машиностроении, позволяющей осуществлять выбор наиболее эффективного технологического решения на основе комплексного критерия, включающего технические, экономические и экологические показатели, и охватывающей этапы производства, эксплуатации и восстановления сопряжений станочного и других видов оборудования;

- построения математических моделей, позволяющих установить функциональные зависимости таких эксплуатационных свойств сопряжений оборудования, как контактная жесткость, сдвигоустойчивость, герметичность, износостойкость, стабильность перемещений от параметров контактного взаимодействия, и рассчитать параметры физико-технических и механических воздействий на сопряжения;

- выявления закономерностей изменения параметров поверхностного слоя при обработке поверхностей контакта концентрированными потоками энергии, включающей напыление композиционных покрытий по разработанным технологическим схемам и избирательную лазерную закалку, модифицирующей структуру поверхностного слоя и его рельеф;

- выявления закономерностей изменения внешних механических параметров контактного взаимодействия при реализации механического управляющего воздействия на стык в виде наложения силовых, динамических и кинематических факторов с помощью технических устройств;

- разработки системы комплексных физико-технических и механических воздействий на сопряжение, базирующейся на новых методах и технических средствах управления параметрами контактного взаимодействия, с целью обеспечения эксплуатационных свойств.

Практическая ценность заключается в комплексном решении проблемы обеспечения ЭС сопряжений оборудования. Созданная система математического и технологического обеспечения позволяет добиться:

увеличения контактной жесткости (на величину до 44 %) и сдвигоустой-чивости (на величину до 40 %) соединений, что способствует повышению работоспособности машин и многослойных станочных приспособлений при сохранении их металлоемкости;

повышения герметичности уплотнительных узлов трубопроводной арматуры оборудования в 2,9 раза, а также обеспечения герметичности без применения дополнительных герметизирующих элементов;

повышения устойчивости и точности относительных перемещений в сопряжениях, в частности, направляющих скольжения, вращательных парах ма-

нипуляторов и промышленных роботов, износостойкости контактирующих поверхностей в 3,8 раза;

повышения эффективности оценки технологических решений на основе применения методологии оценки вариантов и параметров технологического обеспечения.

Полученные при исследовании результаты позволяют дать практические рекомендации по применению разработанных технологий на узлах реального оборудования.

Разработанные компьютеризированные методы расчетов сопряжений машин и оборудования используются в учебном процессе ВолгГАСУ.

Реализация- результатов исследования. Технологии и технические средства, реализующие комплексные воздействия на сопряжениях деталей металлорежущих станков, с целью обеспечения заданных параметров контактного взаимодействия, полученных с применением методологии оценки вариантов и параметров технологического обеспечения, внедрены на ОАО «Волжский подшипниковый завод» (г. Волжский Волгоградской области).

Технологии модифицирования параметров поверхностного слоя используются на ремонтно-производственной базе АООТ «Нижняя Волга», межхозяйственном объединении механизации и электрификации сельскохозяйственного производства (г. Котово Волгоградской области) и на других предприятиях.

Технология обеспечения герметичности уплотнительных узлов фонтанной арматуры применяется в Коробковском нефтегазодобывающем управле--нии.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: международных научно-технических конференциях «Балттех-маш» (Калининград, 1998, 2000 гг.), «Шлифабразив - 2002» (Волжский, ВолжскИСИ, 2002 г.); 4-м международном конгрессе «Конструкторско-технологическая информатика - 2000» (Москва, МГТУ «Станкин», 2000 г.); научных конференциях Волгоградской государственной архитектурно - строительной академии (1992 - 2003 гг.); научных семинарах кафедр «Автоматизация производственных процессов» (Волгоград, ВолгГТУ, 2002 г.), «Технология строительного производства» (Волгоград, ВолгГАСА, 2002 г.), «Технология обработки и производства материалов» (Волжский, ВолжскИСИ, 2002 г.), «Технология машиностроения» (Саратов, СГТУ, 2003 г.).

По теме диссертации опубликованы 55 печатных работ, в их числе 1 авторское свидетельство и 3 патента на изобретение РФ, 1 монография.

На защиту выносятся:

1. Технологическое обеспечение контактной жесткости и сдвигоустойчи-вости сопряжений оборудования.

2. Технологическое обеспечение герметичности уплотнительных узлов оборудования.

3. Технологическое обеспечение износостойкости и точности перемещений в сопряжениях оборудования.

4. Схемы, параметры технологических процессов и технические средства их реализации, обеспечивающие максимальную эффективность предложенных решений.

5. Математические модели для исследования зависимости ЭС сопряжений оборудования от различных факторов.

6. Методология оценки эффективности вариантов и параметров технологического обеспечения.

7. Технические средства, методы и результаты экспериментального исследования зависимости ЭС сопряжений от различных факторов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, списка использованной литературы (212 наименований) и приложений. Работа изложена на 355 страницах машинописного текста, включает 50 таблиц, 76 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель работы, научная новизна, практическая ценность, положения, выносимые на защиту.

В первой главе произведен анализ современного состояния проблемы обеспечения ЭС сопряжений различного ТО.

Представлен обзор литературных источников, посвященных развитию теории контактного взаимодействия твердых тел на основе физико-механических свойств и топографии их поверхностей. Рассмотрены факторы, влияющие на контактную жесткость, прочность и герметичность стыков, а также износостойкость и характер относительных перемещений в сопряжениях при наличии скольжения. В работах И.В. Крагельского, Н.Б. Демкина, Э.В. Рыжова, А.Г. Суслова, Ф. Боудена и других исследователей показано, что работоспособность сопряжений определяется механическими, физическими, химическими свойствами, структурой поверхностного слоя, параметрами микрогеометрии и внешними механическими параметрами контактного взаимодействия.

Произведен анализ ЭС сопряжений ТО, определяющих их работоспособность и надежность.

Выявлены соединения деталей машин, недостаточная сдвигоустойчи-вость которых приводит к раскрытию стыка и потере работоспособности машины в целом.

Выявлены герметизирующие узлы машин и оборудования, применение неметаллических уплотнительных элементов в которых неприемлемо по условиям работы. Установлена необходимость разработки методов повышения герметичности уплотнений с контактом «металл - металл».

Произведен анализ работы сопряжений при малых скоростях относительного скольжения либо значительных нагрузках. Скачкообразное движение (фрикционные автоколебания), возникающее в условиях смешанного и граничного трения, негативно сказывается на точности работы машин и оборудования, а также приводит к повышенному износу поверхностей.

Установлено, что для управления параметрами контактного взаимодействия наиболее эффективны технологии, базирующиеся на применении системы методов и технических средств и предполагающие комплексное воздействие на стык. Такое управление позволит обеспечивать требуемые ЭС сопряжений. По-

добный подход до настоящего времени не реализован на предприятиях машиностроительного и эксплуатационного комплексов.

Разработанная в рамках данной концепции блок-схема решения проблемы обеспечения ЭС сопряжений оборудования позволяет сформулировать этапы, прохождение которых ведет к достижению поставленной цели работы, а также систематизировать основные факторы, определяющие ЭС применительно к рассматриваемым сопряжениям (рис.1).

5. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ВАРИАНТОВ И ПАРАМЕТРОВ ФИЗИКО- I

ТЕХНИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА СОПРЯЖЕНИЕ |

С ЦЕЛЬЮ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ '

КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ !

6. УСТАНОВЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ РАССМАТРИВАЕМЫХ ЭС ОТ ПАРАМЕТРОВ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ. А ТАКЖЕ ВАРИАНТОВ И ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНЫХ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

7. ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ВАРИАНТОВ И ПАРАМЕТРОВ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА СОПРЯЖЕНИЕ, ПОЗВОЛЯЮЩИХ ДОБИТЬСЯ НАИБОЛЬШЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРЕБУЕМЫХ ЭС СОПРЯЖЕНИЙ ОБОРУДОВАНИЯ

8. СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОГО И АППАРАТНОГО 1 ОБЕСПЕЧЕНИЯ, ИНТЕГРИРУЮЩЕЙ ПРОГРАММНЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ | СРЕДСТВА ДИАГНОСТИКИ И КОНТРОЛЯ ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ СОПРЯ- I ЖЕНИЯ В ЕДИНУЮ СТРУКТУРНУЮ СХЕМУ, ЧТО ПОЗВОЛИТ КОРРЕКТИРО- ! ВАТЬ ПРИНЯТЫЕ В ФАЗЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ' РЕШЕНИЯ (ПАРАМЕТРЫ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ I

И МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ). 1

Рис.1. Этапы обеспечения ЭС сопряжений оборудования

Сформулированы основные принципы системного подхода к проблеме технологического обеспечения ЭС сопряжений оборудования, позволяющего осуществить ее комплексное решение:

1. Сопряжение рассматривается как изменяющая свое состояние в процессе жизненного цикла оборудования стохастическая система, текущее состояние которой определяется параметрами контактного взаимодействия.

2. Технологические решения формируются как система методов, реализующих комплексные физико-технические и механические воздействия на контактную систему с целью обеспечения ЭС.

3. Оценка эффективности управляющих решений и воздействий осуществляется на основе применения комплексного критерия, позволяющего учиты-

вать технический эффект, затраты на их реализацию, а также степень техногенного воздействия на человека и окружающую среду.

На основании анализа состояния вопроса по решаемой проблеме сделаны выводы, сформулированы цель и задачи исследования.

Вторая глава посвящена повышению эффективности технологического обеспечения ЭС сопряжений на основе методологии оценки его вариантов и параметров. Созданная методология включает модели, критерии, методы и средства поиска, выбора и реализации наиболее эффективных технологических решений.

Интеграционные процессы являются необходимым условием развития машиностроения. Создание и функционирование интегрированных производственных систем (ИПС) в машиностроении требуют принципиально нового подхода к технологическому обеспечению самой ИПС, а также производства, эксплуатации, восстановления машиностроительной продукции.

На современном этапе необходимо комплексное решение проблемы обеспечения ЭС машиностроительной продукции и самого машиностроительного ТО, заключающееся в выявлении факторов, управляя которыми, можно обеспечить требуемые ЭС.

Для представления сопряжения системой построена структурная схема процессов в контактной системе (рис. 2). Определены «входы», «выходы», структура контактной системы, установлены функциональные связи между показателями работоспособности, качеством поверхностных слоев сопрягаемых деталей и множеством факторов, определяемых режимом работы и условиями эксплуатации. Это позволяет определить факторы (параметры поверхностного слоя и внешние механические параметры), управляя которыми, можно обеспечить требуемые ЭС сопряжений оборудования, а также сами ЭС, обеспечиваемые подобным управлением. Схема позволяет выявить в общем спектре внешних воздействий на контактную систему неуправляемые (воздействия окружающей среды) и комплексные управляющие воздействия, формируемые как система методов, что позволяет повысить эффективность технологического обеспечения ЭС.

Логично предположить, что существуют и неявные прямые связи между вариантами, параметрами воздействий на контактную систему и ее ЭС.

Таким образом,- рассмотрение сопряжения как системы позволяет выявить не только параметры системы и ЭС, обеспечить которые можно управлением данными параметрами, но и технологии, применение которых позволит решить данную проблему,

С целью оптимизации технологических решений для обеспечения ЭС сопряжений оборудования до настоящего времени применяются методики, позволяющие на этапе проектирования проводить оценку вариантов технологических решений лишь для определенного этапа жизненного цикла оборудования, что снижает их эффективность и достоверность полученных результатов. Для обеспечения эффективности технологических решений необходимо создание методологии их оценки, позволяющей выбирать оптимальное технологическое

решение для этапов производства, эксплуатации и восстановления оборудования, а также корректировать его в зависимости от условий эксплуатации и фактического технического состояния. В условиях многофакторных воздействий, испытываемых сопряжением в процессе эксплуатации и на других этапах жизненного цикла, задача выбора имеет стохастический характер и для ее решения необходимо привлечение аппарата теории вероятности.

Рис. 2.Структурная схема процессов в контактной системе: / - горизонтальные связи первого рода, обусловленные взаимосвязью вариантов и параметров воздействий на контактную систему; 2 - горизонтальные связи второго рода, обусловленные взаимозависимостью параметров, определяющих состояние контактной системы (параметры микрогеометрии, физические, химические, механические параметры и структура поверхностного слоя, внешние механические параметры); 3 - прямые связи первого рода, предполагающие изменения параметров контактного взаимодействия при комплексном физико-техническом и механическом воздействии на контактную систему; 4 - прямые связи второго рода, обусловленные зависимостью рассматриваемых ЭС сопряжений оборудования от параметров контактного взаимодействия; 5 - обратные связи первого рода, предполагающие изменение параметров технологического воздействия, а также воздействие на окружающую среду при изменении параметров контактного взаимодействия; б - обратные связи второго рода, обусловленные изменением параметров системы при изменении выходных параметров; 7 - обратные связи третьего рода - связи между выходными и входными параметрами, т.е. ЭС сопряжений оборудования и параметрами и вариантами технологического воздействия, а также связи, обусловленные техногенным воздействием на окружающую среду в процессе эксплуатации оборудования.

Схема на рис.2 подтверждает, что помимо технико-экономической эффективности, выбор технологических решений должен быть обусловлен еще и экологическим фактором, что предполагает необходимость учета, при построении расчетных моделей, позволяющих оценивать эффективность разрабатываемых технологий, показателей экологической безопасности рассматриваемых решений.

Вероятностный подход к решению проблемы обеспечения ЭС машиностроительной продукции на протяжении жизненного цикла реализуется построением модели жизненного цикла сопряжения в виде графа переходов из одной фазы (ситуации) в другую. Такой подход позволяет представить сопряжение как изменяющую свое состояние в процессе жизненного цикла стохастическую систему, текущее состояние которой определяется параметрами контактного взаимодействия. Приняв за основу модель адаптивной системы, разработанную в исследованиях Ю.М. Соломенцева, можно определить критерий выбора наиболее эффективного технологического решения следующим образом:

К. = min

-ядк - Piß

(О

где Щ — приведенный критерий, оценивающий эффективность j-го уровня /-го решения; к — номер фазы (ситуации), возникающей с вероятностью Р¡ß и вызывающей затраты 3'^; Х^ — коэффициент, выражающий количественную оценку интенсивности техногенного воздействия на человека и окружающую среду на протяжении жизненного цикла объекта, подвергнутого обработке по рассматриваемой технологии, принимаемый по уровню концентрации вредных веществ, шумового воздействия, возможности использования отходов при утилизации и т. д.

Для определения вероятности пребывания объекта в той или иной фазе (ситуации) при заданном ресурсе составлена матрица переходов.

Величина 3'ijk представляет собой отношение затрат на реализацию технологического решения к получаемому техническому эффекту, В основе ее определения лежат разработанные в главах 3-5 математические модели, устанавливающие функциональную зависимость ЭС сопряжений от параметров контактного взаимодействия, а также вариантов и параметров технологических воздействий.

При варьировании уровней управляемых факторов учитывали ограничения, накладываемые на них в различных фазах жизненного цикла: по режимам физико-технической обработки в фазах производства й восстановления, по режимам работы в фазе эксплуатации и т.д.

Таким образом, разработана методология оценки вариантов и параметров технологического обеспечения, позволяющая принимать наиболее эффективное технологическое решение по критерию, включающему технические, экономические и экологические показатели. Подобный подход, в отличие от существующих, дает возможность уже на этапе проектирования выбирать наиболее

эффективное технологическое решение, охватывающее весь процесс эксплуатации, с корректировкой принятого решения по фактическому текущему состоянию сопряжения.

Методология может быть использована для выбора наиболее эффективных методов обеспечения таких показателей работоспособности сопряжений, как контактная жесткость и прочность, герметичность, точность относительных перемещений, износостойкость (главы 3 — 5).

Третья глава посвящена поиску технологических решений, позволяющих обеспечивать жесткостные и прочностные характеристики сопряжений оборудования. Применение методологии оценки эффективности технологических процессов в машиностроении по выражению (1) позволило установить эффективность комплексных физико-технических (в виде концентрированных потоков энергии) и механических воздействий на сопряжения. Рассмотрены вопросы теоретического и экспериментального исследования влияния обработки контактирующих поверхностей концентрированными потоками энергии на эксплуатационные свойства сопряжений. Выбор данного вида физико-технической обработки, заключающийся в плазменном напылении покрытий из композиционных порошковых материалов и лазерном воздействии на контактирующие поверхности, обусловлен, в первую очередь, возможностью варьирования в широких пределах параметрами поверхностного слоя.

Изучали влияние нанесенных покрытий на контактную жесткость сопряжений. Контактные сближения определяли суммой деформаций вершин микронеровностей и нижележащих слоев.

На основе металлографического анализа и определения параметров микрогеометрии подобраны покрытия из композиционных порошковых материалов, обладающие более высокими жесткостными характеристиками по сравнению с традиционными конструкционными материалами. Однако не все плазменные покрытия могут быть подвергнуты последующему оплавлению, что обусловлено свойствами как материала основы, так и самого покрытия. В результате в напыленном слое имеет место значительная пористость (10- 15 %), что снижает /контактную жесткость сопряжений.

Для повышения контактной жесткости сопряжений с неоплавляемыми покрытиями применяли управляющее механическое воздействие на стык. Для повышения плотности покрытий наиболее эффективны методы поверхностно-пластического деформирования, в частности, обкатка роликом. Наиболее простым вариантом подобного рода управляющих воздействий является нагру-жение стыка нормальной силой в процессе сборки.

Проведенные исследования позволили установить предельные нагрузочные параметры воздействия, при которых не возникает растрескивание покрытий, для различных порошковых материалов. В частности, было установлено, что максимальное значение нормального напряжения в стыке с покрытием ПН85Ю15 составляет 15 МПа, т.е. стт„ = 2,9-10"2стТ. Для покрытия ПН70Ю30 данное значение составило

В процессе нагружения сопряжения нормальной силой происходит уплотнение напыленного слоя. Для учета влияния данного фактора на величину контактных сближений получен параметр упрочнения

X = 0,319 [ягс^/л {2рА)- агсзт (2/^,-1)], (2)

где текущая относительная плотность напыленного слоя, являющаяся функцией нормального напряжения; - начальная относительная плотность напыленного слоя.

Величина контактных сближений в общем виде определяется следующим образом

где деформация вершин микронеровностей; - деформация за счет внедрения микронеровностей в нижележащие слои.

По приведенному критерию оптимизации (см. выражение 1) производили выбор параметров технологических процессов напыления покрытий, их оплавления и механической обработки.

Исследовали влияние лазерной термообработки на свойства активного поверхностного слоя контактирующих деталей. Особенностью лазерной закалки по сравнению с традиционными методами термической обработки являются более высокие скорости нагрева и охлаждения обрабатываемого материала. Образующийся в зонах лазерного влияния мартенсит более дисперсен, чем при обычной закалке. Микротвердость закаленных таким образом сталей более чем на 2000 МПа превышает микротвердость сталей, подвергнутых обычным видам закалки.

На основании применения методологии оценки подобраны режимы и разработана технологическая схема лазерной термообработки поверхностей, названной избирательной лазерной закалкой. При этом установлены режимы лазерной обработки, позволяющие добиваться максимального повышения же-сткостных и прочностных свойств контакта при применении наиболее экономичных и экологически безопасных технологий.

Данный вид обработки, в отличие от существующих технологий, предполагающих обработку всей контактирующей поверхности, заключается в нанесении параллельных дорожек лазерного термоупрочнения перпендикулярно действию сдвигающих усилий, одинаковой ширины и с постоянным шагом. Это приводит к локальному изменению физико-механических свойств материала. При действии нормальной нагрузки происходит перераспределение напряжений по линии контакта с погружением более твердого материала зон лазерной закалки в исходный материал контртела. В результате образуется соединение с волнообразной упругой линией контакта, обладающее повышенной сдви-гоустойчивостью, поскольку для относительного сдвига контактирующих тел в этом случае требуется дополнительное усилие, затрачиваемое на смятие волн.

Наряду с этим происходит увеличение площади контакта вследствие придания линии контакта волнообразного характера. Для обеспечения точности нанесения дорожек в конструкцию системы «привод - ползун - направляющие» лазерной установки были внесены изменения (рис.3). Для обеспечения высокой точности перемещений детали применяли передачу «винт - гайка» качения. Кроме того, применяли пакет упругих колец, предназначенных, с одной стороны, для гашения вибраций, возникающих в динамической системе, а с другой -для снижения коэффициента трения в сопряжении ползун — направляющая.

7

Рис.3. Принципиальная схема системы «привод - ползун - деталь» модифицированной лазерной установки: 1 - направляющая, 2 - накладная пластина, 3 - .пакет упругих колец, 4 - станина, 5 - ходовой винт, б - ползун, 7 - обрабатываемый образец, С - жесткие связи, ¥ - связи, предполагающие возможность тангенциального перемещения

В результате преобразования выражений для определения дополнительной составляющей коэффициента трения было получено уравнение, позволяющее установить функциональную зависимость коэффициента трения покоя от изменения параметров поверхностного слоя вследствие применения избирательной лазерной закалки

сT„-g-b-n- ho +

1-У [(q-Q-oi-Afr^.Z.'

Е 4 •n-RB-(p

N

где f„ — классический коэффициент трения Кулона; асм — приведенное допускаемое напряжение смятия материалов контактирующих деталей; g - коэффициент неравномерности распределения сдвигающей нагрузки по выступам; b

- ширина зоны контакта; п - количество зон лазерного влияния по длине контакта; ho — исходная высота волны; R - коэффициент, зависящий от формы выступов; N - нормальная нагрузка на контакт; Е, ц - соответственно модуль упругости и коэффициент Пуассона материалов в зоне контакта; С\ И С" - коэффициенты, определяемые соотношением микротвердости материалов контактирующих деталей на необработанных участках и в зонах лазерного упрочнения соответственно; Стт — предел текучести материала; А„ - номинальная площадь контакта; Д„ — радиус закругления волны; ф-центральный угол, cos (р = = hi/R; L

- длина зоны контакта.

Экспериментальные исследования контактной жесткости и сдвигоустойчи-вости сопряжений проводили на специально спроектированной установке, позволяющей измерять нормальную и тангенциальную (в двух противоположных направлениях) контактную жесткость при одновременном воздействии нормальных и сдвигающих усилий. В комплект установки входили также шлейфовый осциллограф, тензоусилитель, тензометрический мост. Проведены производственные испытания токарного станка 16Б25ПФЗ, подвергнутого плазменному напылению поверхностей контакта базовых плит, а также приспособления для резки арматуры, подвергнутого избирательной лазерной закалке в местах крепления режущих ножей к кулисе.

Характеристики шероховатости и волнистости были получены на основе анализа поперечных и продольных к следам обработки профилограмм поверхностей контакта экспериментальных образцов с помощью профилографа -профилометра «Калибр», модель 202. Это позволило выявить способы обработки поверхностей, обеспечивающие наилучшие по контактной жесткости параметры микрогеометрии.

В процессе испытаний сопоставляли контактную жесткость и прочность неподвижных соединений с поверхностями контакта, подвергнутыми воздействию концентрированных потоков энергии и без данного вида обработки. Для определения влияния обработки поверхностей контакта на контактную жесткость и прочность неподвижных соединений по сравнению с остальными факторами проведена обработка экспериментальных данных на основе теории планирования эксперимента.

На рис.4 представлена наиболее характерная зависимость среднего сближения Yв сопряжении образцов из стали 40Х от давления а в плоскости контакта.

У, мкм

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

У

4 /

/

/

//

/

1

4 б а, МПа

У, мкм 20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

У

/

/

\

у

1

а, МПа

Рис. 4. Зависимость среднего сближения У образцов из стали 40Х от давления <т в плоскости контакта:

а - контакт шлифованных (Яа = 0,63 мкм) образцов; б - контакт фрезерованного (Яа - 1,25 мкм) и шлифованного образцов; — - сближение в сопряжении без напыленного слоя;

----сближение в сопряжении с напыленным слоем из порошка ПН85Ю15; 1,2 - номера

циклов нагружения

Большая контактная жесткость сопряжений с напыленными покрытиями обусловлена более высокими физико-механическими характеристиками композиционных материалов, большими радиусами закругления микронеровностей по сравнению с исходными материалами. Увеличение контактной жесткости для оплавляемых покрытий составило при в зависимо-

сти от напыляемого покрытия, материала образцов, способа механической обработки поверхностей и номера нагружения контакта. Остаточная пористость (10 - 15 %) в напыленном слое из порошка ПН85Ю15 приводит к тому, что соединение с ним обладает меньшей контактной жесткостью до достижения нормальными напряжениями значений 3,2-3,5 МПа. При повторном нагруже-нии большей контактной жесткостью обладает сопряжение с напыленным слоем от 6 % (рис. 4, б) до 17 % (рис. 4, а). Это обусловлено уплотнением пористого напыленного слоя в процессе нагружения, учитываемым величиной (см. формулу 2). Таким образом, для повышения и стабилизации контактной жесткости плазменноупрочненных поверхностей сопряжений машин и технологического оборудования в процессе сборки элементов рекомендуется предварительное нагружение сопряжения. Это особенно эффективно для многослойных станочных приспособлений.

На рис.5 приведено графическое представление экспериментальных данных по определению тангенциальной жесткости, прочности и предварительных смещений в неподвижных соединениях. Усилие, необходимое для относительного сдвига контактирующих образцов после избирательной лазерной закалки поверхностей контакта, возрастало на 30-40% (в зависимости от материала образцов и способа механической обработки)

Обработанные стыки обладают большей контактной жесткостью по достижении касательными напряжениями значений, составляющих 70 % от предельных величин. Увеличение сдвигоустойчивости неподвижных соединений достигается за счет необходимости лриложения дополнительной силы, затрачиваемой на смятие волн, что подтверждается выражением (4).

Экспериментальные результаты хорошо согласуются с теоретическими данными. Расхождение результатов теоретических и экспериментальных исследований не превышает 8 %.

На основании проведенных исследований установлена возможность применения концентрированных потоков энергии для повышения жесткостных и прочностных характеристик сопряжений ТО. Подтверждено выдвинутое в главе 2 предположение о наибольшей эффективности комплексного решения проблемы обеспечения эксплуатационных свойств сопряжений оборудования, заключающегося в разработке системы методов, реализующих комплексные физико-технические и механические управляющие воздействия. Разработанные технологии могут применяться на этапах производства и восстановления оборудования.

Четвертая глава посвящена задаче обеспечения герметичности уплотни-тельных узлов Герметичность является эксплуатационным показателем, опре-

деляющим надежную работу в целом технологических систем, связанных с перекачкой криогенных жидкостей, добычей нефти и газа, систем дистанционного управления работой механизмов, многочисленной трубопроводной арматуры ТО. Помимо того, потеря герметичности может вызвать резкое возрастание негативного техногенного воздействия на окружающую среду вследствие утечек рабочих сред.

Существующие методы обеспечения герметичности основаны на применении дополнительных уплотнительных элементов, что не всегда эффективно и приемлемо по условиям эксплуатации. В этой связи представляет интерес разработка технологий, позволяющих реализовывать комплексное физико-техническое и механическое управляющее воздействие на стык.

Выявлены факторы, влияющие на герметичность стыков. Установлено, что герметичность стыка возрастает с увеличением приведенного радиуса закругления вершин микронеровностей. Кроме того, повышению герметичности стыка способствует приложение тангенциальной силы, не превышающей силы трения покоя между контактирующими деталями. При этом следует добиваться повышения последней, поскольку большее значение предельной величины предварительного смещения дает возможность повышения герметичности стыка вследствие приложения дополнительной сдвигающей нагрузки. В рамках разработанной в главе 2 концепции управления параметрами активного поверхностного слоя и внешними механическими параметрами контактного взаимодействия разработана программа комплексных физико-технического и механического воздействий на сопряжения с целью повышения герметичности. В качестве физико-технического воздействия применяли избирательную лазерную закалку поверхностей контакта, позволяющую добиться возрастания силы трения покоя.

На втором этапе обеспечения герметичности уплотнительных узлов с помощью нагрузочного устройства осуществляется управляющее воздействие на стык в виде ступенчатого нагружения деталей в процессе сборки. Сущность способа заключается в приложении по мере затяжки сдвигающей силы Р, равной силе трения покоя от силы затяжки. Каждую последующую ступень следует осуществлять по истечении некоторого периода времени, определяемого релаксацией напряжений в крепежных болтах. Сила затяжки N1 на первой ступени нагружения принимается в зависимости от максимальной допустимой нагрузки для стыковочного узла. При реализации подобного управляющего воздействия формируется площадь контакта, близкая к предельной для данного стыка. Совместное применение механического и физико-технического воздействия на стык позволяет добиться повышения силы трения покоя, деформации поверхностных микронеровностей в стыке и, как следствие, увеличения его герметичности.

С целью проверки эффективности предложенного метода на специально разработанной установке для измерения герметичности и контактных деформаций стыков исследовали зависимость герметичности от прикладываемых тангенциальных нагрузок для стыков, подвергнутых избирательной лазерной за-

калке поверхностей контакта, и без данного вида обработки (рис.6). Результаты получены для фланцевых соединений трубопроводной арматуры ТО.

Установлено, что приложение к стыку, не подвергнутому лазерной обработке, сдвигающего усилия по программе ступенчатого нагружения, не превышающего силу трения покоя, вызывает повышение герметичности в 2,2-2,4 раза, что хорошо согласуется с теоретическими результатами. Комбинирование избирательной лазерной закалки поверхностей контактирующих деталей с механическим управляющим воздействием позволяет добиться повышения герметичности стыка в 2,55-2,9 раза.

Таким образом, проведенные исследования доказывают эффективность предложенного технологического обеспечения комплексного управления параметрами контактного взаимодействия, обеспечивающего наибольшее повышение герметичности уплотнительного узла по сравнению с разработкой отдельных конструкторских либо технологических методов. Разработанное технологическое обеспечение реализуемо в фазах производства, эксплуатации и ремонта оборудования.

Пятая глава посвящена вопросам создания технологического обеспечения эксплуатационных свойств сопряжений при малых переменных скоростях относительных перемещений деталей в рамках предложенной в главе 2 концепции управления параметрами контактного взаимодействия. Для сопряжений, работающих в условиях скольжения, к числу показателей, определяющих их надежную работу, в первую очередь относятся износостойкость контактирующих поверхностей, точность относительных перемещений, а также долговечность по точности, определяемая двумя первыми показателями.

Существующие модели, описывающие фрикционные процессы в кинематических контактных системах, базируются на представлении о трении как о функции установившейся скорости скольжения. В реальных парах скольжения зачастую имеет место знакопеременная, низкая (50-100 мм/мин) скорость, с малыми амплитудами. В этих условиях имеют место режимы граничного и смешанного трения с возникновением явления скачкообразного движения (фрикционных автоколебаний). Наличие данного явления приводит к потере точности работы машин и оборудования, а также к повышенному износу поверхностей контакта. Это особенно актуально для высокоточного станочного оборудования, следящих систем контроля движения манипуляторов промышленных роботов и т.д. В связи с этим разработана фрикционная модель сопряжений, позволяющая, в отличие от существующих, учесть не только текущую скорость относительного скольжения, но и частоту и амплитуду колебаний скорости при определении момента перехода от предварительного смещения к скольжению и наоборот, а также несущую способность масляного слоя, податливость подшипниковой опоры в тангенциальном направлении и параметры микрогеометрии поверхностей контакта.

Условие возникновения скольжения - превышение моментом трения Мв величины момента трения Кулона в контакте «вал - подшипник». Вследствие наличия упругой податливости условно неподвижной составляющей пары трения, подшипник проворачивается совместно с валом на некоторый угол. Вращение подшипника совместно с валом вызовет возникновение контрмомента Мпр со стороны подшипниковой опоры, моделируемой набором пружин, в направлении, противоположном вращению.

Результирующая моментов Ма и Л/пр является функцией ускорения условно неподвижной составляющей согласно следующему уравнению

(5)

где К\ - эквивалентная жесткость системы при упругой деформации микронеровностей в зоне контакта; бе - угол поворота вала; 0пр - угол поворота подшипника; К - угловая жесткость опоры; /экв - эквивалентный момент инерции подшипниковой системы.

В режиме скольжения момент трения представляется суммой упругой и вязкой составляющих

где /т - коэффициент трения Кулона; К„ - нормальная жесткость контакта с учетом несущей способности смазки; С - среднее значение радиального зазора; ЬиЯ - длина и радиус подшипника; Т] - динамическая вязкость применяемого смазочного материала; е - относительный эксцентриситет, е = е/С, где е — эксцентриситет вала; определяется как

(7)

где епер- относительный эксцентриситет при переходе от смешанной к гидродинамической смазке; ¿>экв, уэкв — эквивалентные параметры начальных участков опорной кривой контактирующих поверхностей.

Используя зависимости (5) и (6), можно получить следующее выражение:

Выражения (5) и (8) являются дифференциальными уравнениями движения соответственно для режимов предварительного смещения и скольжения.

В результате преобразования классического уравнения Рейнольдса о распределении гидродинамического напряжения а при динамическом режиме для тонкого несжимаемого слоя смазки, получены выражения, описывающие изменение несущей способности масляного слоя по площади контакта при проворачивании условно неподвижной составляющей пары. Эти уравнения совместно с уравнениями (6) и (8) составляют динамическую модель для режима скольжения, а в сочетании с (5) описывают предварительное смещение в сопряжении. Разработанная модель после некоторых преобразований может быть применена для плоского контакта. Некоторые результаты, полученные с применением разработанной модели, представлены на рис.7.

Очевидно, что сглаживание пиковых значений / и Мй, характеризующих появление автоколебаний, соответствует большим частотам колебаний скорости и большей податливости условно неподвижной составляющей пары трения. Физический смысл этого заключается в радиальном перемещении подвижной составляющей при изменении скорости скольжения и перераспределении на-

пряжения от приложения внешней нагрузки в масляном слое с увеличением его толщины в зоне контакта вследствие проворачивания условно неподвижной составляющей сопряжения.

Исследовали влияние свойств активного поверхностного слоя контактирующих деталей и условий эксплуатации на износостойкость сопряжений. Для разработки технологий повышения работоспособности кинематических сопряжений, работающих в условиях медленных перемещений, например направляющих металлорежущих станков, необходимо исследование зависимости коэффициента трения и интенсивности изнашивания от вида смазки, способа модифицирования структуры, геометрических и физико-механических свойств активного поверхностного слоя, а также внешних механических параметров контактного взаимодействия.

С применением фрикционной модели в качестве математического обеспечения разработанной в главе 2 методологии оценки произведен расчет данных факторов, оптимальных с точки зрения обеспечения максимальной износостойкости поверхностей и устойчивости относительных перемещений.

На основании полученных результатов разработано технологическое обеспечение заданных параметров контактного взаимодействия и эксплуатационных свойств сопряжений при наличии скольжения. Сущность технологического обеспечения заключается в разработке комплекса методов, позволяющих осуществить механическое воздействие на сопряжение и модифицирование поверхностного слоя контактирующих деталей физико-технической обработкой. Механическое управляющее воздействие осуществляется применением замкнутой системы стабилизации, включающей в себя устройство сравнения, управляющее устройство, объект управления и цепь обратной связи. Для повышения плавности относительного скольжения в сопряжениях применяли демпфирующее устройство, повышающее податливость системы в направлении скольжения. При возрастании нормальной нагрузки на контакт и увеличении площадей зон граничного трения возрастает и деформация упругого элемента. Упругий элемент, таким образом, объединяет функции устройства сравнения, устройства управления и стабилизации и цепь обратной связи. Целевой функцией в данном случае является минимизация минимальной скорости устойчивого движения.

При применении систем автоматического управления (САУ) более высоких порядков (следящих, с программным управлением) в демпфирующий элемент встраивали датчик, подающий сигнал на ЭВМ через схему преобразования. На ЭВМ возлагается задача выработки сигнала, задающего режим работы подшипникового узла, а также цифровой коррекции. При превышении деформацией демпфирующего элемента определенного заданного значения на исполнительное устройство подается сигнал и осуществляется возмущающее воздействие на сопряжение.

Исследовали возможность применения в качестве технологического обеспечения ЭС сопряжений, работающих при малых переменных скоростях относительного скольжения, композиционных покрытий с последующей лазерной отделочно-упрочняющей обработкой (ЛОУО). Применение методологии оценки эффективности технологических процессов позволило установить эффективность использования покрытий на основе железа системы Ре-М-Сг-В-81-Мп по техническим, экономическим и экологическим показателям, в отличие от существующих методик, позволяющих принимать оптимальное решение лишь по технико-экономической эффективности рассматриваемых вариантов. Определение оптимального химического состава порошка для нанесения осуществляли по приведенному параметру оптимизации, позволяющему учесть твердость, износостойкость, стоимость покрытия, а также массовую долю отходов, подлежащих переработке. В результате установлено, что наибольшей эффективностью по техническим, экономическим и экологическим критериям обладает покрытие ПГМЛ-2 следующего состава, %: С - 1; Сг - 10; N1 - 34; Мп - 5; В - 5; 81 - 6; Бе - 39. Значительное содержание железа и снижение массовой

доли никеля в покрытии из порошка разработанного химического состава приводит к значительному его удешевлению. К достоинствам данного покрытия следует отнести и возможность получения структуры с оплавленной пластичной матрицей и не подвергнутой оплавлению тугоплавкой фазой, что обеспечивает материалу необходимую, повышенную по сравнению с прочими сплавами, износостойкость. Применение ЛОУО, помимо повышения прочностных характеристик, позволяет добиться значительного модифицирования геометрических характеристик поверхностей контакта. При этом наблюдается снижение шероховатости по параметрам до двух раз при увеличении радиусов закругления вершин микронеровностей в 1,6-2,5 раза, что положительно отражается на износостойкости и противоскачковых свойствах покрытий.

Помимо того, осуществляли подбор смазочных материалов и присадок к ним, обладающих наилучшими противоизносными и противоскачковыми свойствами. Проведенный по критерию (см. выражение 1) сравнительный анализ выявил большую эффективность применения смазки И-Г-А-68 с присадками, что объясняется ее существенно более низкой стоимостью (в 1,8 — 2 раза) по сравнению с И-ГН-Е-32 и И-Н-Е-68. В результате экспериментальных исследований установлено, что в результате ЛОУО поверхностей контакта линейный износ стальных деталей снижается в среднем в 2 раза. Износостойкие оплавляемые покрытия позволяют снизить износ в 3,12-3,85 раза. Применение смазочных материалов с противоизносными и вязкостными присадками и с большей вязкостью приводит к снижению линейного износа на 21-34 % в зависимости от вида обработки поверхностей контакта (см. таблицу).

Результаты сравнительных испытаний на изнашивание

Материал, вид обработки Износ при смазке, мкм

М8Г1 И-20А И-40А с присадками

Сталь 45, шлифование, закалка 39 32 29

Сталь 45, ЛОУО 19 16 15

Покрытие ПГМЛ-2 с оплавлением лазером 12 11 10

Исследование влияния предлагаемой методики на плавность относительных перемещений в сопряжениях при малых переменных по величине и знаку скоростях производили на специально разработанном оборудовании, позволяющем производить измерения для вращательного и поступательного движения. Параметрами оптимизации в исследовании являлись максимальные значения коэффициента трения fmi3l и минимальные значения приведенной скорости стабильного (устойчивого) скольжения Umm а целевой функцией - минимиза-

ция данных параметров. Результаты исследования свидетельствуют об их снижении с увеличением частоты колебаний скорости и уменьшением жесткости подшипниковой опоры, а также при применении ЛОУО поверхностей в паре трения.

Установлено, что применение ЛОУО поверхностей контакта совместно с подбором оптимальных, с точки зрения фрикционных характеристик, условий эксплуатации (частота колебаний скорости, жесткость опоры, применение смазки с большей несущей способностью) позволяет добиться в сопряжениях «сталь — сталь», «сталь - бронза» и «сталь - латунь» снижения пиковых значений коэффициента трения более чем в 5,5 раз, предельных значений скорости скольжения, при которых не наблюдается явления мгновенных остановок и скачкообразного движения - в 6,2 раза.

Экспериментальные данные подтвердили результаты, полученные с применением фрикционной модели.

Проведенные исследования свидетельствуют о возможности применения на этапе проектирования ТО методологии оценки технологических решений для расчета параметров механического управляющего воздействия на стык и технологических процессов модифицирования свойств поверхностного слоя контактирующих деталей с целью обеспечения ЭС сопряжений. Это позволяет реализовать комплексное решение задачи обеспечения ЭС сопряжений оборудования.

Шестая глава содержит результаты применения и раскрывает возможности технологий управления параметрами контактного взаимодействия с целью обеспечения ЭС сопряжений оборудования.

Для определения технико-экономической эффективности того или иного технологического решения очень важно точно оценить затраты, связанные не только с его реализацией, но и с эксплуатацией и восстановлением сопряжения, подвергнутого воздействию (обработке) в соответствии с данным решением. Поэтому при расчетах по (1) учитывали годовые затраты на техническое обслуживание и капитальные ремонты, а также на выполнение неплановых ремонтов, необходимость которых вызывается внезапными отказами техники.

Представлена концепция двухконтурного управления параметрами контактного взаимодействия в процессе производства, эксплуатации и восстановления ТО. При этом разработанная в главе 2 методология позволяет реализовать функции беспоисковой системы адаптивного оптимального управления и принцип сквозного проектирования технологических процессов, т.е. с применением описанных вероятностных методов уже в начальных фазах выбирать оптимальное решение, охватывающее весь жизненный цикл.

Однако в условиях многофакторных воздействий, испытываемых сопряжением в процессе эксплуатации, на этапе проектирования не могут быть учтены все возможные варианты их сочетаний. Поэтому при прохождении сопряжения по фазам жизненного цикла, для решения задачи о необходимости применения того или иного варианта технологического воздействия, необходима

информация о воздействиях, испытываемых данным объектом (см. рис.2) и его реальном техническом состоянии.

Такая информация позволит корректировать принятые ранее параметры управляющих воздействий и осуществлять активное (адаптивное предельное) управление. Приведены примеры соответствующих технических средств, позволяющих получать оперативную информацию о состоянии объекта управления, а также средств обработки, классификации и хранения этой информации. Применение автоматизированных измерительных и диагностических систем позволяет сократить число отказов контролируемых сопряжений, а также время, необходимое для устранения последствий и причин отказов.

Представленные в главе технические средства и оборудование диагностики, контроля состояния контактной системы и реализации воздействий на нее, в совокупности с аппаратным и программным обеспечением, представляют собой инструментарий обеспечения ЭС сопряжений оборудования, один из вариантов которого в обобщенном виде представлен на рис.8. Математическим обеспечением интеграции отдельных подсистем в единую иерархическую структуру управляющей системы является аппарат теории массового обслуживания.

Разработана структура информационного обеспечения выбора варианта и параметров технологического воздействия на контактную систему, соответствующая алгоритму поэтапного обращения к ресурсам различных уровней в процессе решения задачи выбора. В связи с этим база данных имеет иерархическую структуру, в основу которой положено характеристическое уравнение, описывающее все признаки и характеристики объекта управления на различных уровнях структуры базы данных и имеющее вид

где дискретные значения или интервалы значений признаков

соответствующего уровня; <; = <п, к, т, Т> - признаки классификации данных; 5,>пр,ф - значения параметров контактного взаимодействия, ^„р соответствуют расчетным значениям параметров, полученных с применением моделей глав 3 -5,5!птф - фактическим значениям, полученным по показаниям датчиков и других технических средств контроля и диагностики; 2г - номер фазы (ситуации), в которой находится сопряжение; ТУр - допустимые значения требуемых эксплуатационных свойств, определяемые техническими условиями, функциональным назначением и степенью ответственности сопряжения.

Рис.8. Обобщенная структурная схема технико-аппаратного обеспечения ЭС сопряжений машин и оборудования

Проведены производственные испытания различных вариантов технологического обеспечения, позволяющие оценить их эффективность на реальном оборудовании. Испытания подтвердили результаты теоретических исследований с применением методологии оценки вариантов и параметров технологического обеспечения и лежащих в ее основе математических моделей, свидетельствующие об эффективности комплексных физико-технических и механических управляющих воздействий.

Разработанные технологии, внедренные на ряде предприятий, связанных с производством, эксплуатацией и ремонтом машин, подтвердили свою эффективность для станков с ЧПУ 5^5!£-125 и 1П756, токарного станка 16Б25ПФЗ, деталей балансира ходовой части бульдозера ДЗ-171-1, приспособления для резки арматуры и других машин и оборудования.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Проведенные комплексные теоретические и экспериментальные исследования с внедрением в производство их результатов позволяют решить актуальную научно-техническую проблему, имеющую важное народнохозяйственное значение, заключающуюся в повышении эффективности технологического обеспечения эксплуатационных свойств сопряжений оборудования.

2. Создана методология оценки эффективности технологических процессов в машиностроении, позволяющая осуществлять выбор наиболее эффективного технологического решения по комплексному критерию, включающему технические, экономические и экологические показатели, и охватывающая этапы производства, эксплуатации и восстановления сопряжений оборудования.

3. В результате построения математических моделей и экспериментальных исследований установлены закономерности изменения параметров контактного взаимодействия сопряжений при реализации физико-технических и механических воздействий. Установлены зависимости эксплуатационных свойств сопряжений от параметров контактного взаимодействия, а также вариантов и параметров применяемых технологий.

4. С применением методологии оценки вариантов и параметров технологического обеспечения установлена эффективность комплексных физико-технических и механических воздействий на стык для управления параметрами контактного взаимодействия, позволяющих обеспечить эксплуатационные свойства сопряжений на этапах производства, эксплуатации и восстановления технологического оборудования. Установлены параметры воздействий и оборудование для их реализации, позволяющие добиваться наибольшей эффективности технологического обеспечения.

5. Разработанные технологические схемы применения концентрированных потоков энергии в виде плазменного напыления и лазерного воздействия совместно с механическим воздействием на стык позволяют добиться повышения контактной жесткости сопряжений многослойных станочных приспособлений на величину до 44 %. Снижение контактных деформаций в стыке позволяет повысить точность его работы.

6. Разработана технологическая схема избирательной лазерной закалки, повышающая сдвигоустойчивость неподвижных сопряжений машин и оборудования на величину до 40 %. Это позволяет обеспечить безотказную работу сопряжения при наличии значительных сдвигающих нагрузок. Для обеспечения

требуемой точности обработки внесены конструктивные изменения в технологическое оборудование.

7. Разработанная система комплексных физико-технических и механических воздействий позволяет добиться максимального (до 2,9 раза) повышения герметичности уплотняемых стыков оборудования. Это позволяет обеспечить их надежную работу без применения дополнительных конструктивных герметизирующих элементов, а также снизить негативное техногенное воздействие на окружающую среду от утечек рабочих жидкостей и газов.

8. Разработанные технологии и технические средства управления параметрами контактного взаимодействия, реализующие физико-технические и механические воздействия на стык, позволяют на величину до 3,8 раза повысить износостойкость контактирующих поверхностей сопряжений, устойчивость относительных перемещений и, как следствие, точность работы и долговечность по точности, что особенно актуально для высокоточного оборудования.

9. Применение разработанной системы технико-аппаратного, программного и информационного обеспечения позволяет в процессе жизненного цикла оборудования выявить необходимость и определить параметры воздействий. Это позволяет поддерживать параметры контактного взаимодействия на требуемом уровне. Система продемонстрировала свою эффективность для обеспечения эксплуатационных свойств сопряжений станков 1П756, SASL-125.

10. Предложенные технологии обеспечения эксплуатационных свойств сопряжений технологического оборудования с техническими средствами и программным обеспечением их реализации внедрены на ряде предприятий. Определена их эффективность с учетом технических, экономических и экологических факторов. Промышленное применение технологического обеспечения ЭС сопряжений оборудования подтвердило выдвинутые в работе теоретические положения. Экономическая эффективность применения разработанных методов в производственных условиях на примере нефтедобывающего и перекачивающего ТО, эксплуатируемого в Коробковском нефтегазодобывающем управлении (КНГДУ) Волгоградской области, составила 44349 руб. в ценах 2001 года.

По теме диссертации опубликовано 55 работ, в том числе следующие 25, раскрывающие ее основное содержание:

1. Бурлаченко О.В. Технологическое обеспечение работоспособности машин: Монография. Волгоград, 2002. - 200 с.

2. А. с. 1751274 СССР, МКИ2 F5/28. Устройство дня планировки подводных каменных постелей / О В Бурлаченко, В В. Богданов, А Ф. Крюков, А.В. Перфильев. Опубл. 1992, Бюл. №28.-С. 134-137.

3. Бурлаченко О В., Атопов В И. Расчет деталей и узлов машин на ЭВМ: Учеб. пособие для вузов. Волгоград: ВолгИСИ, 1993. - 118 с.

4. Бурлаченко О В., Атопов В И. Метод повышения надежности неподвижных соединений строительных и дорожных машин//Изв. вузов. Строительство. 1994. - №9-10.-С.93-94.

5. Бурлаченко О.В. Метод расчета поверхностей с пористыми покрытиями // Сборник материалов 3-й межвуз. науч.-практ. конф. ученых Волгоградской области. - Волгоград: ВолгГАСА, 1996. - С. 44 - 45.

6. Бурлаченко О.В. Расчет зубчатых передач: Учеб. пособие для вузов. Волгоград: ВолгГАСА, 1996.-52 с.

7. Патент № 2073130 на изобретение. Сдвигоустойчивое соединение / О.В. Бурлаченко, В.И. Атопов, Ю.П. Сердобинцев. Опубл. 1997, Бюл. №4. - 4 с.

8. Бурлаченко О.В., Петров А.П., Чередниченко Т.Ф. Проектирование технологических процессов: Учеб. пособие для вузов. Волгоград: ВолгГАСА, 2000. - 78 с.

9. Атопов В.И., Бурлаченко О.В. Применение экологически чистых технологий для управления жизненным циклом изделия // Сборник материалов юбилейной науч.-техн. конф. -Волгоград: ВолгГАСА,2000- С. 105-107.

10. Сердобинцев Ю.П., Бурлаченко О.В. Математическое моделирование для выбора технологических решений при управлении жизненным циклом стыков машин // Сборник трудов 4-го междунар. конгресса «Конструкторско-технологическая информатика - 2000». -М.: МГТУ «Станкин», 2000. - С. 136 - 138.

11. Сердобинцев Ю.П., Бурлаченко О.В., Заболотный Р.В. Моделирование фрикционных пар при малых скоростях скольжения // Трение и износ. 2001. - № 1. - С. 46 - 50.

12. Бурлаченко О.В., Заболотный Р.В. Метод адаптивного управления качеством функционирования кинематических пар трения строительных и дорожных машин // Изв. вузов. Строительство. 2001. -№ 1. - С. 91 - 93.

13. Патент № 2170919 на изобретение. Устройство для измерения контактных деформаций / О.В. Бурлаченко, Р.В. Заболотный. Опубл. 2001, Бюл. №20. - 4 с.

14. Патент № 2185531 на изобретение. Болтовое соединение / О.В. Бурлаченко, Р.В. Заболотный. Опубл. 2002, Бюл. №20. - 4 с.

15. Атопов В. И., Бурлаченко О. В., Алехин А. Г. Повышение герметичности уплотни-тельных узлов сельскохозяйственных машин // Техника в сельском хозяйстве. 2002. - № 5. -С. 35-36.

16. Бурлаченко О.В. Повышение надежности уплотнительных узлов строительных и дорожных машин // Изв. вузов. Строительство. 2002. - № 6. - С. 79 - 81.

17. Бурлаченко О.В., Шумячер В.М. Методология обеспечения и повышения качества машиностроительной продукции // Сборник трудов междунар. науч.-техн. конф. «Шлифаб-разив - 2002». - Волжский, 2002. - С. 78 - 80.

18. Бурлаченко О.В. Методология обеспечения управления эксплуатационными свойствами машиностроительной продукции / ВолгГАСА. Волгоград, 2002. - 6 с. Деп. в ВИНИТИ 16.10.02. -№ 1759-В 2002.

19. Бурлаченко О.В. Метод расчета сдвигоустойчивости соединений, подвергнутых избирательной лазерной закалке / ВолгГАСА. Волгоград, 2002. - 7 с. Деп. в ВИНИТИ 16.10.02.-№1761-В2002.

20. Бурлаченко О.В., Бурлаченко Е.А. Критерии оценки эффективности обеспечения работоспособности машиностроительной продукции / ВолгГАСА. Волгоград, 2002. - 8 с. Деп. в ВИНИТИ 16.10.02. - № 1760 - В 2002.

21. Бурлаченко О.В., Алехин А.Г. Моделирование фрикционных пар станочного оборудования при малых скоростях скольжения // Изв. вузов. Машиностроение. 2002. - № 4. С. 18-23.

22. Бурлаченко О.В., Алехин А.Г. Метод повышения долговечности высоконагружен-ных подшипников качения // Изв. вузов. Строительство. 2003. - №4. С. 88 - 90.

23. Бурлаченко О.В. Концептуальная модель управления эксплуатационными свойствами машин и технологического оборудования // Изв. вузов. Машиностроение. 2003. - № 7. С. 30-33.

»11360

24. Сердобинцев Ю.П., Бурлаченко О.В. Комплексный метод повышения герметичности уплотнительных узлов технологического оборудования // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2003. - № 10. - С. 54 - 59.

25. Сердобинцев Ю.П., Бурлаченко О.В. Стохастическая модель управления эксплуатационными свойствами машиностроительной продукции на протяжении жизненного цикла // Сборник трудов междунар. науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы конструкторско-технологического обеспечения машиностроительного производства». - Волгоград: ВГТУ, 2003.- С. 37-40.

Автор выражает искреннюю благодарность д.т.н., профессорам Сердо-бинцеву Ю.П. и Шумячеру В.М. за неоценимую помощь, оказанную в ходе написания и подготовки к защите данной диссертационной работы.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СОПРЯЖЕНИЙ ОБОРУДОВАНИЯ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ КОМПЛЕКСНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ '

Бурлаченко Олег Васильевич

Автореферат

Корректор Панина О. А.

Лицензия ИД № 06268 от 14.11.01

Подписано в печать 17.05.04 Бум. тип. Тираж 100 экз.

Усл. печ. л. 2,0 Заказ 218

Формат 60x84/16 Уч. изд. л. 2,0 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77

Копипринтер СГТУ, 410054 г. Саратов, ул. Политехническая , 77

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ (ЭС)

СОПРЯЖЕНИЙ ОБОРУДОВАНИЯ.

1.1. Технологии управления параметрами контактного взаимодействия как основа обеспечения ЭС сопряжений оборудования.

1.2. Факторы, определяющие контактную жесткость и сдвигоустойчивость сопряжений оборудования.

1.3. Герметичность уплотнительных узлов оборудования.

1.4. Точность технологического оборудования для изготовления и ремонта деталей машин.

1.5. Факторы, определяющие работу сопряжений в условиях скольжения.

1.6. Конструкторские и технологические методы обеспечения ЭС сопряжений оборудования.

1.7. Перспективные направления решения проблемы обеспечения ЭС сопряжений оборудования.

1.6. Постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭС

СОПРЯЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ МЕТОДОЛОГИИ

ОЦЕНКИ ЕГО ВАРИАНТОВ И ПАРАМЕТРОВ.

2.1. Технологическое обеспечение создания интегрированных производственных систем (ИПС) в машиностроении.

2.2. Выявление технологических решений обеспечения ЭС на основе описания контактной системы.

2.3. Методология оценки вариантов и параметров технологического обеспечения ЭС сопряжений оборудования.

2.4. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

КОНТАКТНОЙ ЖЕСТКОСТИ И СДВИГОУСТОЙЧИВОСТИ

СОПРЯЖЕНИЙ ОБОРУДОВАНИЯ.

3.1 Исследование влияния плазменнонапыленных покрытий на жесткостные свойства сопряжений.

3.1.1. Применение высокопрочных покрытий для обеспечения

ЭС сопряжений оборудования.

3.1.2. Схема и параметры технологического процесса обеспечения контактной жесткости сопряжений с плазменнонапыленными покрытиями.

3.2. Математическая модель для определения влияния упрочнения пористых покрытий на контактную жесткость сопряжений.

3.3. Применение лазерной обработки поверхностей контакта для повышения сдвигоустойчивости неподвижных соединений.

3.3.1. Влияние лазерной обработки на параметры поверхностного слоя.

3.3.2. Метод повышения сдвигоустойчивости неподвижных соединений с помощью избирательной лазерной закалки.

3.3.3. Математическая модель взаимодействия деталей с лазерной закалкой поверхностей контакта.

3.4. Определение параметров технологического процесса избирательной лазерной закалки и выбор оборудования.

3.5. Экспериментальное исследование контактной жесткости и сдвигоустойчивости соединений деталей ТО.

3.5.1. Экспериментальное оборудование и лабораторные образцы.!

3.5.2. Методика проведения экспериментального исследования.

3.6. Результаты экспериментального исследования.

3.7. Анализ влияния комплексных управляющих воздействий на контактную жесткость и сдвигоустойчивость сопряжений оборудования.

3.8. Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГЕРМЕТИЧНОСТИ

УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ УЗЛОВ ОБОРУДОВАНИЯ.

4.1. Технологии управления параметрами контактного взаимодействия как основа обеспечения герметичности.

4.2. Комплексное обеспечение герметичности уплотнительных узлов оборудования.

4.3. Устройство для измерения герметичности и контактных деформаций и его применение.

4.4. Анализ влияния применения системы комплексных физико-технических и механических воздействий на герметичность уплотнительных узлов.

4.5. Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СОПРЯЖЕНИЙ

ПРИ МАЛЫХ ПЕРЕМЕННЫХ СКОРОСТЯХ СКОЛЬЖЕНИЯ.

5.1. Фрикционная модель сопряжений при наличии скольжения.

5.2. Исследование влияния параметров контактного взаимодействия на износостойкость контактирующих поверхностей сопряжений.

5.3. Система комплексных воздействий с целью обеспечения ЭС сопряжений в условиях малых переменных скоростей скольжения.

5.4. Исследование эффективности технологического обеспечения ЭС сопряжений оборудования при малых переменных скоростях скольжения.

5.4.1. Специальное оборудование для исследования влияния технологических факторов на стабильность и точность перемещений в сопряжениях.

5.4.2. Исследование закономерностей изменения выходных параметров контактной системы в условиях скольжения при реализации комплексных воздействий.

5.5. Адекватность фрикционной модели результатам экспериментальных исследований.

5.6. Выводы по главе 5.

ГЛАВА 6. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ

КОМПЛЕКСНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ С ЦЕЛЬЮ

ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭС СОПРЯЖЕНИЙ ОБОРУДОВАНИЯ.

6.1. Технические средства, обеспечивающие реализацию технологических решений.

6.2. Информационное обеспечение выбора варианта и параметров технологического воздействия на контактную систему.

6.3. Примеры реализации системы комплексных воздействий с целью обеспечения

ЭС сопряжений оборудования.

Одним из основных направлений решения проблемы повышения качества функционирования и конкурентоспособности продукции машиностроительных комплексов является обеспечение эксплуатационных свойств (ЭС) сопряжений деталей. Это обусловлено тем, что около 80% отказов машин и технологического оборудования (ТО) происходит из-за износа, потери герметичности, недопустимых и неустойчивых относительных перемещений в стыках [58], [92], [129], [135]. В современных условиях повышение работоспособности продукции машиностроения требует принципиально нового подхода к проблеме обеспечения высокого ресурса сопряжений оборудования.

Основным направлением в борьбе с износом в машиностроении было повышение твердости трущихся поверхностей путем цементирования, азотирования, хромирования, цианирования, поверхностной закалки. Однако в последнее время, в связи с повышением интенсивности рабочих процессов и ростом давления в узлах трения, традиционные методы упрочнения деталей в ряде случаев себя не оправдывают. Одной из важных причин этого является то, что площадь фактического контакта деталей при их высокой твердости в связи с возможным перекосом, шероховатостью и волнистостью поверхностей незначительна по сравнению с номинальной поверхностью трения. Это приводит к интенсивному изнашиванию поверхностей контакта. Отсюда истекает необходимость в более качественной обработке контактирующих поверхностей сопряжений машин и оборудования, достижение чего неразрывно связано с повышением точности станочных приспособлений для изготовления и восстановления деталей машин. Это особенно актуально для робототехники и средств автоматизации, изготовление элементов которых требует точности прецизионных станков.

По данным З.М. Левиной, Д.Н. Решетова [70] доля контактных деформаций составляет от 30 до 90% в общем балансе перемещений в элементах ТО. Исследованию влияния собственных и контактных деформаций на точность обработки посвящен ряд работ [72], [97], [165].

Работоспособность уплотнительных узлов ТО определяется их герметичностью. Последняя зависит от ряда факторов и, в первую очередь, от свойств активного поверхностного слоя контактирующих деталей (параметров микрогеометрии, структуры, физических, химических, механических свойств), модифицируя которые можно добиться более надежной работы уплотнительных узлов.

В настоящее время обеспечение ЭС узлов машин, технологических систем металлообрабатывающего и другого технологического оборудования осуществляется по двум направлениям: 1) изменение конструкции соединений; 2) технологическое обеспечение требуемого качества соединений. Первое направление связано с увеличением размеров сопрягаемых деталей и их номинальной поверхности контакта, применением дополнительных креплений, буртов и упоров, что предполагает возрастание металлоемкости и себестоимости.

Помимо того, применение конструкторских методов имеет существенные ограничения с точки зрения показателей назначения и условий эксплуатации. Так, дополнительные крепежные элементы малоэффективны для повышения контактной жесткости, т.к. их собственная жесткость значительно ниже по сравнению с жесткостью стыка, обеспечиваемой силой трения покоя.

Разработка отдельных конструкторских либо технологических методов без выявления всего комплекса факторов, управлением которых можно обеспечить ЭС, без связи с реальным текущим состоянием сопряжений оборудования, снижает их эффективность. Поэтому наиболее перспективными представляются технологии, базирующиеся на применении системы методов и предполагающие комплексные воздействия на стык. При этом необходимо исследование функциональных связей между показателями работоспособности и качества поверхностных слоев сопрягаемых деталей и множеством факторов, определяемых режимом работы и условиями эксплуатации, а также оптимизация последних. Подобный подход, практически не реализуемый до настоящего времени, основан на комплексных физико-технических и механических управляющих воздействиях на контактную систему. Такие воздействия позволят обеспечить ЭС сопряжений оборудования управлением параметрами контактного взаимодействия.

В настоящее время недостаточно широко применяются технологии, реализующие управляющие механические воздействия на стык в виде приложения дополнительных силовых и кинематических факторов [7], с целью получения требуемых скоростей скольжения, частот и амплитуд их колебаний, нагрузочных характеристик контакта, условий смазки, называемых [72] внешними механическими параметрами контактного взаимодействия.

Значительный интерес представляет разработка новых методов с применением физико-технической обработки соприкасающихся поверхностей. К таким методам можно отнести обработку поверхностей контакта концентрированными потоками энергии в виде плазменного и ионного воздействия, а также лазерного излучения, находящую в последнее время применение в качестве упрочняющей. Данные технологии позволяют модифицировать по заданной программе, т.е. управлять структурой поверхностного слоя, параметрами микрогеометрии, физическими, химическими, механическими характеристики контактирующих поверхностей и, в первую очередь, активного поверхностного слоя, подверженного наибольшему механическому и другим видам воздействий.

Разработка и реализация методов, позволяющих решить данную проблему, представляет собой систему технологического обеспечения совершенствования функционирования оборудования.

Существующие методики, позволяющие осуществлять выбор наиболее эффективных технологических решений, предложены в работах Ю.М. Соло-менцева, В.Г. Митрофанова, Н.М. Султан-Заде, А.Г. Суслова и других исследователей. Тем не менее, выбор того или иного направления должен быть обусловлен, помимо технико-экономической эффективности, еще и экологическим фактором, что предполагает необходимость учета, при построении расчетных моделей, позволяющих оценивать эффективность разрабатываемых технологий, показателей экологической безопасности рассматриваемых решений.

Помимо того, данные методики позволяют на этапе проектирования проводить оценку вариантов технологических решений лишь для определенного этапа жизненного цикла оборудования, что снижает их эффективность и достоверность полученных результатов. Для обеспечения эффективности технологических решений необходимо создание методики их оценки, позволяющей выбирать оптимальное технологическое решение для этапов производства, эксплуатации и восстановления оборудования, а также корректировать его в зависимости от условий эксплуатации и фактического технического состояния.

Все вышеизложенное свидетельствует о недостаточной эффективности существующих подходов к обеспечению ЭС сопряжений оборудования и о необходимости комплексного решения данной проблемы с разработкой новых технологических решений.

Целью работы является повышение эффективности технологического обеспечения эксплуатационных свойств сопряжений оборудования на основе системы комплексных физико-технических и механических воздействий, позволяющих управлять параметрами контактного взаимодействия.

Комплекс исследований, направленных на достижение цели и решение поставленных в диссертации задач, включает основные методы, базирующиеся на теоретических достижениях технологии машиностроения, теории упругости, теории подобия, физической химии поверхностных явлений, материаловедения, микрогеометрии единичного контакта, теории деформирования пористых тел, математического моделирования.

При экспериментальных исследованиях контактного взаимодействия использовались высокоточные методы регистрации измеряемых параметров.

Научная новизна работы. На основании комплексных теоретических и экспериментальных исследований и внедрения их результатов решена актуальная научная проблема, связанная с созданием научно обоснованной системы методов и средств, повышающей эффективность технологического обеспечения эксплуатационных свойств сопряжений оборудования за счет:

- создания методологии оценки эффективности технологических процессов в машиностроении, позволяющей осуществлять выбор наиболее эффективного технологического решения на основе комплексного критерия, включающего технические, экономические и экологические показатели, и охватывающей этапы производства, эксплуатации и восстановления сопряжений станочного и других видов оборудования;

- построения математических моделей, позволяющих установить функциональные зависимости таких эксплуатационных свойств сопряжений оборудования, как контактная жесткость, сдвигоустойчивость, герметичность, износостойкость, стабильность перемещений от параметров контактного взаимодействия и рассчитать параметры физико-технических и механических воздействий на сопряжения;

- выявления закономерностей изменения параметров поверхностного слоя при обработке поверхностей контакта концентрированными потоками энергии, включающей напыление композиционных покрытий по разработанным технологическим схемам и избирательную лазерную закалку, модифицирующей структуру поверхностного слоя и его рельеф

- выявления закономерностей изменения внешних механических параметров контактного взаимодействия при реализации механического управляющего воздействия на стык в виде наложения силовых, динамических и кинематических факторов с помощью технических устройств;

- разработки системы комплексных физико-технических и механических воздействий на сопряжение, базирующейся на новых методах и технических средствах управления параметрами контактного взаимодействия, с целью обеспечения эксплуатационных свойств.

Практическая ценность заключается в комплексном решении проблемы обеспечения ЭС сопряжений оборудования. Созданная система математического и технологического обеспечения позволяет добиться: увеличения контактной жесткости (на величину до 44 %) и сдвигоустой-чивости (на величину до 40 %) соединений, что способствует повышению работоспособности машин и многослойных станочных приспособлений при сохранении их металлоемкости; повышения герметичности уплотнительных узлов трубопроводной арматуры ТО в 2,9 раза, а также обеспечения герметичности без применения дополнительных герметизирующих элементов; повышения устойчивости и точности относительных перемещений в кинематических парах трения, в частности, направляющих скольжения, вращательных парах манипуляторов и промышленных роботов, износостойкости контактирующих поверхностей в 3,8 раза; повышения эффективности оценки вариантов технологических решений на основе применения методологии оценки вариантов и параметров технологического обеспечения.

Полученные при исследовании результаты позволяют дать практические рекомендации по применению разработанных технологий на узлах реального оборудования.

На защиту выносятся:

1. Технологическое обеспечение контактной жесткости и сдвигоустойчивости сопряжений оборудования.

2. Технологическое обеспечение герметичности уплотнительных узлов оборудования.

3. Технологическое обеспечение износостойкости и точности перемещений в сопряжениях оборудования.

4. Схемы, параметры технологических процессов и технические средства их реализации, обеспечивающие максимальную эффективность предложенных решений.

5. Математические модели для исследования зависимости ЭС сопряжений оборудования от различных факторов.

6. Методология оценки эффективности вариантов и параметров технологического обеспечения.

7. Технические средства, методы и результаты экспериментального исследования зависимости ЭС сопряжений от различных факторов.

Автор выражает искреннюю благодарность д.т.н., профессорам Ю.П. Сердобинцеву и В.М. Шумячеру за неоценимую помощь, оказанную в процессе написания и подготовки к защите данной диссертационной работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведенные комплексные теоретические и экспериментальные исследования с внедрением в производство их результатов позволяют решить актуальную научно-техническую проблему, имеющую важное народнохозяйственное значение, заключающуюся в повышении эффективности технологического обеспечения эксплуатационных свойств сопряжений оборудования.

2. Создана методология оценки эффективности технологических процессов в машиностроении, позволяющая осуществлять выбор наиболее эффективного технологического решения по комплексному критерию, включающему технические, экономические и экологические показатели, и охватывающая этапы производства, эксплуатации и восстановления сопряжений оборудования.

3. В результате построения математических моделей и экспериментальных исследований установлены закономерности изменения параметров контактного взаимодействия сопряжений при реализации физико-технических и механических воздействий. Установлены зависимости эксплуатационных свойств сопряжений от параметров контактного взаимодействия, а также вариантов и параметров применяемых технологий.

4. С применением методологии оценки вариантов и параметров технологического обеспечения установлена эффективность комплексных физико-технических и механических воздействий на стык для управления параметрами контактного взаимодействия, позволяющих обеспечить эксплуатационные свойства сопряжений на этапах производства, эксплуатации и восстановления технологического оборудования. Установлены параметры воздействий и оборудование для их реализации, позволяющие добиваться наибольшей эффективности технологического обеспечения.

5. Разработанные технологические схемы применения концентрированных потоков энергии в виде плазменного напыления и лазерного воздействия совместно с механическим воздействием на стык позволяют добиться повышения контактной жесткости сопряжений многослойных станочных приспособлений на величину до 44 %. Снижение контактных деформаций в стыке позволяет повысить точность его работы.

6. Разработана технологическая схема избирательной лазерной закалки, повышающая сдвигоустойчивость неподвижных сопряжений машин и оборудования на величину до 40 %. Это позволяет обеспечить безотказную работу сопряжения при наличии значительных сдвигающих нагрузок. Для обеспечения требуемой точности обработки внесены конструктивные изменения в технологическое оборудование.

7. Разработанная система комплексных физико-технических и механических воздействий позволяет добиться максимального (до 2,9 раза) повышения герметичности уплотняемых стыков оборудования. Это позволяет обеспечить их надежную работу без применения дополнительных конструктивных герметизирующих элементов, а также снизить негативное техногенное воздействие на окружающую среду от утечек рабочих жидкостей и газов.

8. Разработанные технологии и технические средства управления параметрами контактного взаимодействия, реализующие физико-технические и механические воздействия на стык, позволяют на величину до 3,8 раза повысить износостойкость контактирующих поверхностей сопряжений, устойчивость относительных перемещений и, как следствие, точность работы и долговечность по точности, что особенно актуально для высокоточного оборудования.

9. Применение разработанной системы технико-аппаратного, программного и информационного обеспечения позволяет в процессе жизненного цикла оборудования выявить необходимость и определить параметры воздействий. Это позволяет поддерживать параметры контактного взаимодействия на требуемом уровне. Система продемонстрировала свою эффективность для обеспечения эксплуатационных свойств сопряжений станков 1П756, SASL-125.

10. Предложенные технологии обеспечения эксплуатационных свойств сопряжений технологического оборудования с техническими средствами и программным обеспечением их реализации внедрены на ряде предприятий. Определена их эффективность с учетом технических, экономических и экологических факторов. Промышленное применение технологического обеспечения эксплуатационных свойств сопряжений оборудования подтвердило выдвинутые в работе теоретические положения. Экономическая эффективность применения разработанных методов в производственных условиях на примере нефтедобывающего и перекачивающего ТО, эксплуатируемого в Коробковском нефтегазодобывающем управлении (КНГДУ) Волгоградской области составила 44349 руб. в ценах 2001 года.

1. Александров В.М., Коваленко Е.В. Задачи механики сплошных сред со смешанными граничными условиями. М.: Наука, 1986. - 336 с.

2. Александров В.М., Ромалис Б.Л. Контактные задачи в машиностроении. -М.: Машиностроение, 1986. 176 с.

3. Арчард Д.Ф. Трение между металлическими поверхностями // Wear, 1986. Т. 3, вып. 1.л

4. А. С. 1751274 СССР, МКИ F5/28. Устройство для планировки подводных каменных постелей / О.В.Бурлаченко, В.В. Богданов, А.Ф. Крюков, А.В. Перфильев. Опубл. 1992, Бюл. №28. С. 134-137.

5. Асеева Е.Н. Формирование высоких триботехнических свойств деталей лазерной обработкой. Автореф. дис.канд. техн. наук. Волгоград, 2000. - 19с.

6. Атопов В.И., Сердобинцев Ю.П., Славин O.K. Моделирование контактных напряжений. -М.: Машиностроение, 1988. 272 с.

7. Атопов В.И., Бурлаченко О.В. Расчет деталей и узлов машин на ЭВМ// Учеб. пособие для вузов. Волгоград: ВолгИСИ, 1993. - 118 с.

8. Атопов В.И., Бурлаченко О.В. Метод повышения надежности неподвижных соединений строительных и дорожных машин // Изв. вузов. Строительство, 1994.-№9-10.-С. 93-94.

9. Атопов В.И., Бурлаченко О.В. Повышение контактной жесткости разъемных соединений машин. Тез. докл. науч.-техн. конференции. Волгоград, 1993.-С. 64-65.

10. Атопов В.И., Бурлаченко О.В., Кропачева Г.П. Фрикционная модель тя-яселонагруженных подшипников строительных и дорожных машин// Изв. вузов. Строительство, 1996. №11. - С. 113-116.

11. Атопов В.И., Бурлаченко О.В. Применение экологически чистых технологий для управления жизненным циклом изделия // Тезисы докладов юбилейной научно-технической конференции. -Волгоград: ВолгГАСА, 2000. -С. 105.

12. Атопов В.И., Бурлаченко О.В., Заболотный Р. В. Модель пар трения строительных и дорожных машин с учетом влияния смазочного слоя // Изв. вузов. Строительство, 2000. №12. - С. 93-96.

13. Атопов В.И., Бурлаченко О.В., Алехин А.Г. Метод повышения эксплуатационных свойств стреловых самоходных кранов // Информ. листок. Волгоград: ЦНТИ, 2001. - № 51-035-01. - 4 с.

14. Атопов В.И., Бурлаченко О.В., Алехин А.Г. Повышение герметичности уплотнительных узлов сельскохозяйственных машин // Техника в сельском хозяйстве, 2002. №4. - С. 64 - 67.

15. Атопов В.И., Абрамян С.Г., Бурлаченко О.В. Не технологией единой. / Юбилейный сборник научных трудов. Волгоград: ВолгГАСА, 2002. - С. 24 -27.

16. Бессокирный П.И., Азерский С.М. Автоматизированные станочные приспособления // Строительные и дорожные машины, 1991. -№8. С. 17-18.

17. Благодарный В.М. Кластерная смазка для тяжелонагруженных механизмов// Современные направления развития производственных технологий и робототехника: Материалы международной научно-технической конференции. -Могилев, 1999. С. 179.

18. Блохина О.И., Терещенков В.П. Использование отходов литейного производства // Литейное производство, 1997. -№ 5. С. 64 - 66.

19. Бобылев А.В. Механические и технологические свойства металлов. -М.: Металлургия, 1987. -208 с.

20. Боуден Р.П., Тэйбор Д. Трение и смазка твердых тел. М.: Машиностроение, 1968. -544 с.

21. Бржозовский Б.М., Плотников А.Л. Обеспечение надежности определения режимов лезвийной обработки для автоматизированного станочного оборудования. -Саратов, 2001. -90 с.

22. Булгак В.Б., Петлицкий А.И., Клепа В.В. Перспективные смазочные материалы для металлургического оборудования // Наука производству, 1999. -№2.-С. 37-39.

23. Бурлаченко О.В. Расчет зубчатых передач: Метод, пособие для вузов. -Волгоград: ВолгГАСА, 1996. 50 с.

24. Бурлаченко О.В., Пындак В.И., Атопов В.И. Моделирование трения в смазываемых подшипниках сельскохозяйственных машин // Тезисы докладов 2 межвузовской конференции студентов и молодых ученых Волгоградской области. -Волгоград, 1995. С. 62 - 64.

25. Бурлаченко О.В. Метод расчета контактных деформаций плазменно-упрочненных сопряжений // Тезисы докладов 3 межвузовской научно-практической конференции студентов и молодых ученых Волгоградской области. -Волгоград: ВолгГСХА, 1996. С. 35-36.

26. Бурлаченко О.В. Метод расчета поверхностей с пористыми покрытиями// Тезисы докладов 3 межвузовской научно-практической конференции студентов и молодых ученых Волгоградской области. Волгоград: ВолгГАСА, 1996. - С. 44-45.

27. Бурлаченко О.В., Петров А.П. Монтаж одноэтажного промышленного здания: Метод, пособие для вузов. Волгоград: ВолгГАСА, 1997. -27 с.

28. Бурлаченко О.В., Гололобов Ю.А. Метод повышения долговечности узлов трения машин // Информ. листок / Волгоградский ЦНТИ, 1999. № 37-99.-2 с.

29. Бурлаченко О.В., Весова Л.М., Петров А.П. Проектирование строительных процессов: Учебно-методическое пособие для вузов. Волгоград: ВолгГА-СА, 2000. -64 с.

30. Бурлаченко О.В., Еремина Е.Г. Автоматизированный расчет деталей буровых установок: Метод, пособие для вузов. Волгоград: ВолгГАСА, 1996. -17 с.

31. Бурлаченко О.В. Расчет подшипников качения: Метод, пособие для вузов. -Волгоград: ВолгГАСА, 1996. -19 с.

32. Бурлаченко О.В., Заболотный Р.В. Метод повышения эксплуатаци-онных свойств кинематических пар трения строительных и дорожных машин// Информ. листок. Волгоград: ЦНТИ, 2000. -№51-173-00. -2 с.

33. Бурлаченко О.В., Заболотный Р.В., Иванников А.В. Повышение работоспособности реверсивных подшипников скольжения строительных и дорожных машин // Тезисы докладов юбилейной научно-технической конференции. Волгоград: ВолгГАСА, 2000. -С.72-73.

34. Бурлаченко О.В., Заболотный Р.В. Способ повышения надежности соединений //Тезисы докладов юбилейной научно технической конференции. -Волгоград: ВолгГАСА, 2000. -С.73.

35. Бурлаченко О.В., Заболотный Р.В. Метод адаптивного управления качеством функционирования кинематических пар трения строительных и дорожных машин // Изв. вузов. Строительство, 2001. -№ 1. С. 91 -93.

36. Бурлаченко О.В., Петров А.П., Чередниченко Т.Ф. Монтаж трубопровода// Метод, пособие для вузов. Волгоград: ВолгГАСА, 2001. - 28 с.

37. Бурлаченко О.В., Алехин А.Г. Повышение надежности уплотнений трубопроводной арматуры. // Информ. листок/ Волгоградский ЦНТИ. ~ 2002. -№51-004-002. -4 с.

38. Бурлаченко О.В., Алехин А.Г., Кропачева Г.П. Технологическое повышение долговечности посадок с натягом землеройно транспортных машин // Интернет - конференция «Архитектурно - строительное материаловедение на рубеже веков». Белгород, 2002. - С. 20-22.

39. Бурлаченко О.В. Повышение надежности уплотнительных узлов строительных и дорожных машин // Изв. вузов. Строительство, 2002. № 6. - С. 79 -81.

40. Бурлаченко О.В., Петров А.П., Чередниченко Т.Ф. Перспективные направления развития строительного производства // Учеб. пособие для вузов. -Волгоград: ВолгГАСА, 2002. -90 с.

41. Бурлаченко О.В. Технологическое обеспечение работоспособности машин. Монография. Волгоград, 2002. - 200 с.

42. Бэкон Ф. Соч.: В 2 т. -М.: Мысль, 1982. -Т.1.-590 с.

43. Введенов А.А., Гладуш Г.Г. Физические процессы при лазерной обработке материалов. -М.: Энергоатомиздат, 1985. -208 с.

44. Верховский А.В. Явление предварительного смещения при трогании несмазанных поверхностей с места//Журнал прикладной физики, 1926.-Т. 3.-вып. 4.

45. Витенберг Ю.Р. Шероховатость поверхности и методы ее оценки. Ленинград: Судостроение, 1971. -250 с.

46. Власов В.М. Работоспособность упрочненных трущихся поверхностей. -М,: Машиностроение, 1987. -304 с.

47. Волошин О.И., Анельчик В.Д. Шлифование износостойких покрытий деталей гидромашин // Строительные и дорожные машины, 1990. -№ 7. С. 20-21.

48. Ганин Л.А. Упруго пластические задачи. -М.: Наука, 1984. -232 с.

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

50. Глазьев С.Ю. Теория долгосрочного технико-экономического развития. -М.: Наука, 1990.-230 с.

51. Горячева И.Г., Добычин М.Н. Контактные задачи в трибологии. М.: Машиностроение, 1988. -256 с.

52. Григорьянц А.Г., Сафонов А.К. Лазерная техника и технология (В 7 кн.).-кн. 3.: Меотоды поверхностной лазерной обработки // Учеб. пособие для вузов. -М.: Высшая школа, 1987. -191 с.

53. Гринвуд Д.А., Трипп Д.Х. Упругий контакт шероховатых сфер // Прикладная механика, 1967. -№ 4. С. 35-37.

54. Дайчик М.Л., Пригоровский Н.И., Хуршудов Г.Х. Методы и средства натурной тензометрии: Справочник. -М.: Машиностроение, 1989. -240 с.

55. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей. -М.: Наука, 1970.-186 с.

56. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхностей и контакт деталей машин. -М.: Машиностроение, 1981. -248 с.

57. Демкин Н.Б., Крагельский И.В. Предварительное смещение при упругом контакте твердых тел. ДАН СССР, 1969. -Т.186. -№ 4.

58. Демкин Н.Б. Исследование контакта двух шероховатых поверхностей // Трение и износ, 1991. -Т. 2. -№ 4. -С. 229-232.

59. Детали и механизмы металлорежущих станков / Под ред. Д.Н. Решетова: В 2 т. -М.: Машиностроение, 1972.

60. Добычин М.Н., Осипов О.П. Влияние лазерного упрочнения на три-ботехнические свойства поверхностных слоев металлов // Трение, износ и смазочные материалы: Тез. докл. международной науч. конференции. Ташкент, 1985.-Т.З.-С. 201-206.

61. Дроздов Ю.Н., Павлов В.Г., Пучков В.Н. Трение и износ в экстремальных условиях. -М.: Машиностроение, 1986. -224 с.

62. Друянов Б.А. Прикладная теория пластичности пористых тел. М.: Машиностроение, 1989. -168 с.

63. Дубняков В.Н. Повышение износостойкости конструкционных материалов лазерным упрочнением при фреттинг -коррозии // Трение, износ и смазочные материалы: Тез. докл. международной науч. конференции. Ташкент, 1985. -Т.З.-С. 16-23.

64. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали: Справочник. -М: Машиностроение, 1992. -248 с.

65. Замятин А.Ю. Системный подход к внедрению трибологического программного обеспечения. Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН, 2000. 29 с.

66. Замятин В.Ю. Основы научно-технического и управленческого обеспечения производства трибообъектов двадцать первого века. Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН, 2000. -14 с.

67. Зибров П.Ф. Обеспечение точности функционирования технологического оборудования на основе моделирования процессов трения микрошероховатых поверхностей с учетом смазки. Дис. . докт. техн. наук. М.: Станкин, 1999. -334 с.

68. Зорин В.А. Основы долговечности строительных и дорожных машин. -М.: Машиностроение, 1986. -248 с.

69. Зубчанинов В.Г. Основы теории упругости и пластичности. -М.: Высшая школа, 1990. -368 с.

70. Ильицкий В.Б., Микитянский В.В., Сердюк JI.M. Станочные приспособления. Конструкторско технологическое обеспечение эксплуатационных свойств. -М.: Машиностроение, 1989. -208 с.

71. Испытания, контроль и диагностирование гибких производственных систем / Сборник научных трудов. -М.: Наука, 1989. -289 с.

72. Исследование приводов строительных и дорожных машин / Сборник научных трудов. -М.: ВНИИ Стройдормаш, 1985. -109 с.

73. Кайдановский H.JI., Хайкин С.Э. Механические релаксационные колебания. X. Т. Ф., 1933. -т. 3. -С. 58 - 64.

74. Кантер Д. Управленческие информационные системы: Пер. с англ. -М.: Радио и связь, 1982. -206 с.

75. Кармугин Б.В., Стратиневский Г.Г., Мендельсон Д.А. Клапанные уплотнения пневмогидроагрегатов. -М.: Машиностроение, 1983. 153 с.

76. Коваленко Е.В. Некоторые контактные задачи для тел с тонкими пористо-упругими покрытиями. М.: Институт проблем механики АН СССР, 1990.-32 с.

77. Комбалов B.C. Влияние шероховатости твердых тел на трение и износ. -М.: Наука, 1974. -112 с.

78. Конструкционные материалы: Справочник / Под. общ. ред. Б.Н. Арза-масова. -М.: Машиностроение, 1990. -688 с.

79. Коняхин И.Р. Теория предварительных смещений применительно к вопросам контактирования деталей. Томск, 1965. - 88 с.

80. Коняхин И.Р. Дискретный контакт и его механические свойства // Изв. Томского политехнического института, 1970. -Т. 175. -С. 72-75.

81. Коняхин И.Р., Митрофанов В.П., Максак В.И. Упругое предварительное смещение при пропорциональном изменении сжимающей и сдвигающей сил // Изв. вузов. Машиностроение, 1968. -№ 6. С. 42-43.

82. Корниенко Э.Н. и др. Получение черных металлов из дисперсных отходов машиностроительного комплекса. // Литейное производство, 1998. -№ 9. -С. 5-6.

83. Костецкий Б.И., Колесниченко Н.Ф. Качество поверхности и трение в машинах. Киев: Техника, 1969. -182 с.

84. Костецкий Б.И., Носовский И.Г., Бершадский Л.И. Надежность и долговечность машин. Киев: Техника, 1975. -408 с.

85. Кочинев Н.А. Исследование явлений на фрикционном контакте при тро-гании с места узлов металлорежущих станков. Дис. .канд. техн. наук. М.: Станкин, 1977. -162 с.

86. Крагельский И.В. Трение покоя двух шероховатых поверхностей // Изв. АН СССР, 1948. -№ 10. -С. 1621-1625.

87. Крагельский И.В., Михин Н.М. О природе контактного предварительного смещения твердых тел. ДАН СССР, 1963. Т. 153. -№ 1.

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

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

90. Кудинов В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967. - 224 с.

91. Кудинов В.В. Плазменные покрытия. -М.: Металлургия, 1977. -184 с.

92. Курченков В.В. Крупномасштабное производство в переходной экономике России: политэкономический аспект. Волгоград, 1999. -304 с.

93. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник/ Н.Н. Рыкалин, А.А. Углов, И.В. Зуев. -М.: Машиностроение, 1985. -262 с.

94. Левина З.М., Решетов Д.Н. Контактная жесткость машин. -М.: Машиностроение, 1971. -264 с.

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

96. Максак В.И. Предварительное смещение и жесткость механического контакта. -М.: Наука, 1975. -60 с.

97. Максак В.И., Чрнышева Т.В. Жесткость, прочность и демпфирующие свойства условно-неподвижных соединений элементов конструкций // Трение,износ и смазочные материалы: Труды международной науч. Конференции. -М, 1985.-Т.2.-С. 37-41. #

98. Максак В.И. Предварительное смещение, жесткость, прочность и демпфирующие свойства упругого контакта. Автореф. дис. . докт. техн. наук,-Томск, 1975.-28 с.

99. Мартыненко М.Д., Селявко В.В. Метод граничных интегральных уравнений для задач контактного взаимодействия пористо-упругих тел // Трение, износ и смазочные материалы: Труды международной науч. конференции. -М., 1985.-Т. 1.-С. 45-48.

100. Маршалл А. Принципы политической экономии. -М.: Прогресс, 1983. -Т. 1.-415 с.

101. Метод повышения контактной жесткости плазменно-упрочненных сопряжений технологического оборудования: Информ. листок / В. И. Атопов, О.В. Бурлаченко, Ю.П. Сердобинцев. Волгоград: ЦНТИ , 1993. -№ 261-93. -4 с.

102. Метод повышения сдвигоустойчивости неподвижных соединений машин: Информ. листок / В. И. Атопов, О. В. Бурлаченко, Ю. П. Сердобинцев. -Волгоград: ЦНТИ, 1993. -№ 491-93. -4с.

103. Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при обработке металлов (на основе удельных показателей) / НИИ охраны атмосферного воздуха. -М.: Интеграл, 1997. -248 с.

104. Митрофанов Б. П., Максак В. И. Анизотропия упругого предварительного смещения // Вести АН Белорусской ССР: Серия физико- математических наук, 1968. -№ 1.

105. Митрофанов В. Г., Соломенцев Ю. М., Шептунов С. А. Проблема создания компьютеризированных интегрированных производств. М.: Станкин, 1999.-С. 5-12.

106. Михин Н. М., Гантемиров Б. М., Михин А. Н. Определение средних нормальных напряжений при пластических деформациях в зоне контакта сферических микронеровностей // 3 Miedzunar symp. zag. tribol. elementow wspolpr. styKOwo, 1990. -№ 4. -C. 354-377.

107. Наумов А. Г. Улучшение экологии процессов обработки лезвийной обработки металлов. // Сборник трудов 4 международного конгресса «Конструк-торско-технологическая информатика- 2000». -М.: МГТУ «Станкин», 2000. С. 74 - 76.

108. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания. -М: Экономика, 1990. -474 с.

109. Основы проектирования следящих систем / Под. общ. ред. Е. П. Попова,- М.: Машиностроение, 1982. -392 с.

110. Памфилов Е. А., Северин В. Д. Формирование качества поверхностей при лазерной обработке // Вестник машиностроения, 1982. -№ 4. С. 46-48.

111. Пасько Н. И. и др. Управление периодичностью восстановления технического ресурса технологического оборудования // Сборник трудов 4 международного конгресса «Конструкторско-технологическая информатика- 2000». -М.: МГТУ «Станкин», 2000. С. 99-100.

112. Патент № 2073130 на изобретение. Сдвигоустойчивое соединение / Бурлаченко О.В., АтоповВ.И., Сердобинцев Ю.П. Опубл. 1997. -4 с.

113. Патент № 2170919 на изобретение. Устройство для измерения герметичности и контактных деформаций / Бурлаченко О.В., Заболотный Р.В. Опубл. 2001.-4 с.

114. Патент № 2185531 на изобретение. Болтовое соединение / Бурлаченко О. В., Заболотный Р. В. Опубл. 2002. 4 с.

115. Петров А. П., Бурлаченко О. В. Способ повышения герметичности уплотнительных узлов буровой техники // Информ. листок / Волгоградский ЦНТИ , 1998. № 09-98. - 2 с.

116. Подъемно транспортные машины: Атлас конструкций / Под. ред. М. П. Александрова, Д. Н. Решетова. - М.: Машиностроение, 1987. - 122 с.

117. Порошин В. В. Повышение работоспособности ограниченно-подвижных соединений арматуры тормозного пневмопривода автомобиля конструктивно-технологическими методами. Автореф. дис. .канд. техн. наук. -М., 1986.- 16 с.

118. Пригоровский Н. И. Методы и средства определения полей деформаций и напряжений: Справочник. М.: Машиностроение, 1983. - 248.

119. Промышленное применение лазеров / Под ред. Г. Кебнера. пер. с англ. A. JI. Смирнова. М.: Машиностроение, 1988. - 280 с.

120. Пэнлеве П. Лекции о трении. М.: Гостехиздат, 1954. - 208 с.

121. Решетов Д.Н. Детали машин. М.: Машиностроение, 1989. - 496 с.

122. Решетов Д.Н., Кирсанова В.Н. Касательная контактная податливость деталей. М.: Машиноведение, 1970. - № 2. - 65 с.

123. Решетов Д.Н., Кирсанова В.Н. Исследование соединений, подверженных сдвигающей нагрузке. М.: Машиноведение, 1970. - № 4. - 82 с.

124. Рудзит Я.А. Микрогеометрия и контактное взаимодействие поверхностей. Рига, 1975.- 102 с.

125. Румшиский Л.З. Элементы теории вероятностей. М.: Наука, 1976. -240 с.

126. Рыжов Э.В. Контактная жесткость деталей машин. М.: Машиностроение, 1966. - 196 с.

127. Рыжов Э.В., Суслов А.Г., Федоров В.П. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин. М.: Машиностроение, 1979. -176 с.

128. Рыкалин Н.Н. , Углов А.А. , Кокора А.Н. Лазерная обработка материалов. М.: Машиностроение, 1975. - 120 с.

129. Рыкалин Н.Н., Углов. А.А., Анищенко Л.М. Высокотемпературные технологические процессы. Теплофизические основы. М.: Наука, 1986. - 176 с.

130. Свириденок А.И., Чижик С.А., Петроковец М.И. Механика дискретного контакта. Минск: Навука тэхн., 1990. - 272 с.

131. Свиреденок А.И., Чижик С.А. Контактное взаимодействие гладких поверхностей // трение и износ, 1992. № 1. - С. 52-54.

132. Сердобинцев Ю.П. Технологические методы обеспечения требуемых свойств поверхностного слоя сопряжений технологического оборудования. Дис. . докт. техн. наук. -М.: Станкин, 1991. 629 с.

133. Сердобинцев Ю.П., Бурлаченко О.В., Иванников А.В. Метод повышения коэффициента трения в плоско и клиноременных передачах // Информ. листок / Волгоградский ЦНТИ. 1997. - № 36-97. - 4 с.

134. Сердобинцев Ю.П., Бурлаченко О.В., Иванников А.В. Метод повышения точности станков и станочных приспособлений // Информ. листок / Волгоградский ЦНТИ. 1998. № 74-98. - 4 с.

135. Сердобинцев Ю.П., Бурлаченко О.В. Метод повышения точности станочных приспособлений // Тезисы докладов международной научно-технической конференции / Прогрессивные технологии, механизмы и машины в машиностроении. Калининград, 1998. - С. 11.

136. Сердобинцев Ю.П., Бурлаченко О.В., Заболотный Р. В. Моделирование фрикционных пар при малых скоростях скольжения // Трение и износ, 2001. -№1 С. 46-50.

137. Сердобинцев Ю.П., Шаравин С.И. Трение и износ гетерогенных покрытий в условиях граничной смазки. 4.1. Исследование смазочной способности пористых модифицированных поверхностей // Трение и износ, 1991. №6. - С. 1032-1039.

138. Середницкая М. Н., Абаджева Р. Н. Высокотемпературная антифрикционная смазка ВГ-1 // Наука производству , 1999. - № 2. - С. 33-34.

139. Сидоров А. И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. -М.: Машиностроение, 1987 . 192 с.

140. Сидоров Н. А. Бурение и эксплуатация нефтяных и газовых скважин. -М.: Недра, 1982.-376 с.

141. Синельников А.А. Повышение эффективности проектирования технологических процессов путем применения многокритериальной оптимизации. Дис. .канд. техн. наук. М., 2000. - 23 с.

142. Смазочные материалы. Антифрикционные и противоизносные свойства. Методы испытаний / Справочник. М.: Машиностроение, 1989. - 218 с.

143. Соломенцев Ю.М., Сосонкин B.JI. Управление гибкими производственными системами. М.: Машиностроение, 1988. - 352 с.

144. Справочник по триботехнике / Под общ. ред. М. Хебды, А.В. Чичинад-зе: В 3 т. Т.1: Теоретические основы. - М.: Машиностроение, 1989. - 400 с.

145. Справочник технолога-машиностроителя: В 3 т. Т. 1 / Под ред. А. Г. Косиловой, А. Г. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1973. - 694 с.

146. Становская Н.В., Фирсов И.Ф. Руководство по текущему и капитальному ремонту скважин. Волгоград, 1987. - 316 с.

147. Строганов Г.А., Солдатов В.Ф., Шаравин С.И. Управление морфологией поверхностей с целью повышения их износостойкости путем лазерной обработки // Трение и износ, 1988. Т. 9. - № 1. - С. 66-72.

148. Строительные машины: Справочник: В 2 т. Т. 2: Оборудование для производства строительных материалов и изделий / В.Н. Лямин, М.Н. Горо-вец, И.И. Быховский. - М.: Машиностроение, 1991. - 496 с.

149. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение контактной жесткости соединений. М.: Наука, 1977. - 102 с.

150. Темник И.Н. Исследование жесткости и рассеяния энергии в сочленениях элементов конструкций при внецентренном действии сжимающих и сдвигающих сил. Дис. . канд. техн. наук. Томск, 1979. - 148 с.

151. Теория, конструкция и расчет строительных и дорожных машин / Под. ред. Л.А. Гобермана. -М.: Машиностроение, 1979. 407 с.

152. Тетерюкова И.О. Информационно-измерительная техника контроля и диагностики // Современные направления развития производственных технологий и робототехника: Материалы международной научно-технической конференции. Могилев, 1999. - С. 335.

153. Технологическая надежность станков / Под ред. А.С. Проникова. М.: Машиностроение, 1971. - 342 с.

154. Тимошенко С.П. Теория упругости // Государственное технико-теоретическое издательство, 1934. 392 с.

155. Торкановский B.C. Новые явления в развитии монополистического капитала. Ленинград: Издательство ЛГУ, 1973. - 194 с.

156. Тэйлор Ф. Принципы научного менеджмента. М. . Республика, 1992. -280 с.

157. Тэйлор Л. Первые годы переходного периода // Реформы глазами американских и российских ученых / Под ред. О.Т. Богомолова. М.: РЭЖ: Фонд «За экономическую грамотность», 1996. - 272 с.

158. Углов А.А., Фомин А.Д., Наумкин А.О. Модификация газотермических покрытий излучением лазера. Физхим. № 4, 1987. - 78 с.

159. Ульянин Е.А., Систунов Т.В., Левин Ф.Л. Коррозионностойкие сплавы на основе железа и никеля. М.: Металлургия , 1986. - 263 с.

160. Уплотнения и уплотните л ьная техника. Справочник. Под общей редакцией А.И. Голубева, JI.A. Кондакова. М.: Машиностроение, 1994. - 445 с.

161. Уплотнения трубопроводной арматуры // Сборник научных трудов. -С,- Пб. ЦКБ А, 1991.-70 с.

162. Фукс Г.И. Адсорбция и смазочная способность масел (обзор) // Трение и износ, 1983. Т. 6. - № 3. - С. 398-414.

163. Хает И.Л. Концепция производственной виртуальной корпорации и ее сетевого окружения. Автореф. дис. .канд. техн. наук. М., 1996. - 22 с.

164. Хусу А.П., Витенберг Ю.Р., Пальмов В.А. Шероховатость поверхностей. Теоретико-вероятностный подход. М.: Наука, 1975. - 343 с.

165. Чемберлин Э. Пропорциональность, делимость и экономия от масштаба // Теория фирмы / Под ред. В.М. Гальперина. С. - Пб.: Экономическая школа,1999.-584 с.

166. Шамигулов П.В. Исследование качества поверхностного слоя, формируемого при хонинговании. Автореф. дис. . канд. техн. наук. Волгоград,2000. 20 с.

167. Шаравин С.И. Разработка метода повышения износостойкости и контактной выносливости нагруженных автомобильных сопряжений лазерной от-делочно упрочняющей обработкой. Дис. . канд. техн. наук. ВТУЗ-ЗИЛ, 1989.- 233 с.

168. Шевелева Г.И. Расчет упругих контактных перемещений на поверхностях деталей ограниченных размеров // Изв. вузов. Машиностроение, 1984. -№ 4. С. 92-98.

169. Шевелева Г.И., Гундаев С.А. Решение контактной задачи методом последовательного нагружения // Изв. вузов. Машиностроение, 1987. № 9. - С. 91-95.

170. Ширяев Ю.С. Международные производственные системы. М.: Высшая школа, 1981. - 240 с.

171. Штаерман И.Я. Контактная задача упругости. М.: Гостехиздат,1949. -270 с.

172. Шторм А.И., Соловьева Т.Ф., Френкель И.Б. Обработка экспериментальных данных методом наименьших квадратов: Методические указания. -Волгоград, 1991. 20 с.

173. Экспериментальные методы исследования деформаций и напряжений: Справочное пособие / Отв. ред. Касаткин Б.С. Киев: Наукова думка, 1981. -584с.

174. Якушев С.А. Применение экологически безопасных зубчатых передач с лазерными покрытиями // Современные направления развития производственных технологий и робототехника: Материалы международной научно-технической конференции. Могилев, 1999. - С. 93.

175. Armstrong-Heloury В. Control of machines with friction. Kluwer, 1991. P. 180.

176. Bittlengmair G. Merger as a form of investment // Kyklos. Basel, 1996. -Vol. 49. Fasc. 2.

177. Boer C. R., Jovane F. Towards a new model of sustainable production: Manufacturing // Annals of the CIPS, 1996. V. 41. -№ 1. - P. 415-420.

178. Bouden F., Leben L. The Nature of Sliding and the Analysis of Friction // Proc. of Royal Society, 1939. P. 169 - 172.

179. Canudas de Wit C., Olsson H., Astrom K.J., Lischinsky P. Dynamic friction models and control design // Proc. American control conf. San Francisco, 1993. P. 1920-1926.

180. Courtney-Pratt J., Eisner E. The effect of a tangential force on the contact of metallic bodies. Proc. Roy. Soc., 1957. V. 238. - P. 1215.

181. Dahl P.R. Measurement of solid friction parameters of ball bearings // Proc. 6 annual symp. on incremental motion, control systems and devices. Illinois, 1977. P. 64-69.

182. Glasson Thomas. Cloudy forecast for dry machining // Amer. Mach., 1997. -№3. P. 41.

183. Greenwood J. A., Williamson J. Contact of nominally flat surfaces. Proc. Roy. Soc. Vol. 295. № 1442, 1966. - P. 300.

184. Harnoy A., Friedland B. Dynamic friction model of lubricated surfaces for precise motion control // Tribology conf. New Orleans, 1993. P. 24-27.

185. Harnoy A., Friedland В., Rachoor H. Modeling and simulation of elastic and friction forces in lubricated bearings for precise motion control // Wear, 1994.-№ И.-p. 155-165.

186. Harnoy A., Rachoor H. Modeling of dynamic friction in lubricated line contacts for precise motion control // Tribology Trans., 1995. № 4. - P. 601-612.

187. Hertz H. Gesammelte Werke. Bd. 1. Leipzig, 1895. S. 755.

188. Hess D. P., Soom A. Friction at lubricated line contact operating at oscillating sliding velocities // J. Tribol, 1990. № 1. - P. 147-152.

189. Jeng Y.-R. Experimental study of the effects of surface roughness on friction// Tribology Trans., 1990. № 3. - P. 402-410.

190. Lubrication: Г assurer sans polluer, un realite // Mach. prod., 1993. № 597. -P. 72-73.

191. Maier Dietmar. Tracken gewinnsebohern // Werkstatt und Betr., 1995. № 3. -P. 193-194.

192. Nitta I., Kato K., Kayaba Т., Umezawa S. The effects of work hardening on the contact pressure and the deflection of asperity points in contact // Wear, 1991. -№ 2. P. 325-335.

193. OdfalK M., Vings О. Influence of normal force and frequency in fretting// Tribology Trans., 1990. № 4. - P. 604-609.

194. Remcin I. G. The elastic range of friction // Phil Magaz. V. 612, 1926. - P. 806.

195. Stemlicht В., Pinnus O. Theory of hydrodynamic lubrication // McGraw-Hill, 1961.-P. 12-48.

196. Stivens I. S. Phys. Rev. 8,1899. P. 49.

197. StribecK R. Die wesentliehen eigenschaften der gleit-und rollerlanger // Zeitschift des vereines seutscher ingenieure. № 46,1902. P. - 1432-1437.

198. Szeri A. Z. Tribology: friction, lubrication and wear//Hemisphere, 1980. P. 64.

199. Ting L. L. Development of a reciprocating test-rig for tribological studies of piston engine moving components // International congress. Detroit, 1993. - P. 959971.