автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Технологическое повышение износостойкости сферических пар трения

На правах рукописи

ГОРЛЕНКО Александр Олегович

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ СФЕРИЧЕСКИХ ПАР ТРЕНИЯ

05.02. 08 — Технология машиностроения 05.02. 04 — Трение и износ в машинах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Брянск—1995

Работа выполнена в Брянском институте транспортного машиностроения

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки и техники

РФ, доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель пауки н техники

РФ, доктор технических наук, профессор Э. В. РЫЖОВ

Ведущее предприятие: АО «Брянский автомобильный завод»

Защита состоится 21 марта 1995 г. в 15.00 на заседании диссертационного совета Д.063.28.01 Брянского института транспортного машиностроения по адресу:

241035, г. Брянск, бульвар им. 50-летия Октября, 7, БИТМ, ауд. 220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Брянского института транспортного машиностроения

Автореферат разослан 17 февраля 1995 г.

Лицензия Л« 020381 от 22.01. 92. Подписано к печати 02.02. 95. Формат 60X84 '/16. Бумага типографская Л1> 2. Офсетная печать.

_Печ. л. 1. Уч.-изд. л. 1. Т. 120 экз. Заказ 60: Бесплатно._

Брянский институт транспортного машиностроения 241035, г. Брянск, бульвар 50-лстия Октября, 7, БИТМ Лаборатория оперативной полиграфии БИТМа, ул. Институтская, 16

А. Г. СУСЛОВ

Доктор технических наук, профессор

н. м. михин

Ученый секретарь диссертационного совета

• ОЩДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Р/БОТБ

1 В диссертации рассматривается вопроси, связекко с регеннэх проблемы технологического обеспечения износостойкости деталей скн, кмеэфх сферические поверхности трения.

А222§льность_П2о5лета • Одной из ва-_чеГЬ::х задан капнностро^те-льного производства является задача поютенн." пате с тг л «стгтао-стронтеяьной продукции

11э-за назк1!х вкспдуатецисгогд спсПств и качества пспгрхностнж слс-зз деталей с$еркческих пар тренни, сгрско применяла в различив* квханизкзх авиационной, аэтс;:об;:льксй, строктельнсЛ техники и робототехники, экономически неоправданно велик расход запасных частей.

Одной пз осноекмх особенностей работы с^ергттескл: пзр тректгя является неравномерность иенезявангл вдаль образующей сферы, которая вызывается неравномерностью рабочего дг^ленкя и скорости сксл:.-яения, кногократкгаи сиецеи'.'.тгл кентаят^руидих 'поверхностей друг относительно друга, повторила прилскениякя негрузка, что приведи1; к дсяслня'гелызгк дс'срнацнл::, к кс;—сктпсиу, устглсс*.'-

ко^г рг2ргсе!П!э игр • вностей сспргпрнга ясоерхксстсЗ, а п некого-р1зс случаях - к зозлякновекко прс:;2зсоэ :гкрсрсгзяпя. Есэ это писывав? достаточно быетрув потеря работоспособности.

Эксштуатациогтае показатели деталей с<?ерпосюк ппр трения, б частности, износостойкость, во кюгем слредат.готоя ~-:ра.,"й>тра;,га состояния к: лозерхиосяс» елсав (яарскгер:«т::кя сталск-г'за &орта, волнястооти, оераховатосги, $дэ:;гго-кеха':ячзо!г:га свойства), которые формируется в процессе производства. Всзчякает необходимость а со-вераэнствовенхи кстсдоо гехпоасгятеского всэдеЛотг:-:п на поверхностный слой деталей так:х пар трени.ч. Улучшение вксплуатоцяонных ' показателей с$«ркческас игр -рения одергиваете? з пастоячсо время отсутствием научно обоснованна: методик хх расчзта на игнахиваккв, выбора пгр&чзгроз катзетва ргбечах поверхностей сспрятесклс деталей, методов упрочнявшей н'отдел счноЗ обработок, з частности по кркторкэ гааносозтоЯксстя.

Б этой свяэЯ безусловно ■мяуаяыав-з явллзтгя доследования, кзлргвленикз на разсяие задач яо тсскодсгг<Чйскс-? обесясчеюл) вкс-пяуатздионшх показателе:! деталей сферкчеек;" пер грант на сенозэ выбора рецноналыса технолог тоски иотсдоя с ¿рг.богхп по критерию ?!онососто2кооти. Наиболее перспективно!! я^гязтея упрочи/теце-

отделочная обработка,, с помощью которой представляется возискшш осуществить создание закономерно нзкенлгцегося состояния поверхностных слоев контактирующих сфер с цатью обеспечения равномерного и ■ минимального по ват тем не износа вдоль юс образующих.

Цель_оайсть_и Довкзение нзнссостойкссти сферических пар трения на основе совервенствозания теории контактного взаимодействия' их деталей и на её базе научно обоснованного Екбора и технологического обеспечения параметров состояния поверхностны;: слоев.

5бх-ект_исалацов<щий. Детали уалоз тронил ыелин, работайте в условиях скользящего контакта и граничного трения, например детали гарнирнк: узлов автогрецперов,детали дифференциала заднего моста автомобилей (рнс.1,£);гяшологичеех::е методы упрочн.тецз-стделсч:;о'/ обработки (поверхностное пластическое де{ор:.:прованке,хи-1::::-:с-тер:.:;1чзская обработка, электромеханическое упрочнение).

Метсза1сгия_^метоль1_иссл^ова.чи2. Методологической основой работы является системный подход к кгученкэ и описшяа процессов контактного взалмодейстзяя деталей, а тазже процессов формирования параметров состояния их поверхностных слоев и оксплуатацкснных

свсяств.

Теоретические исследования базирувтея на основных попечениях современной статистической теории и методологии, а ,та::^е теории контактного взаимодействия деталей, ыслекулярно-.механической теории трения я изнашивания, на аппарате дифференциального и интегрального исчислений. Экспериментальные исследования базируются на теории имитационного моделирования, теории планирования экспериментов, и-на широком применении ЭВМ.

Прк выполнении работы применяли современные метода оценки параметров состояния поверхностного слоя деталей, а также показателей, характеризующих их контактную жёсткость и износостойкость. Благодаря положенным в основу исследований теоретическим предпосылкам, большому объему экспериментальных исследований,, применению современных математико-статистическкх методов анализа и обработки их результатов, а также всесторонней апробации приведенных исследований обеспечивается достоверность научных положений, выводов и рекомендаций.

Ка^тоая_новизна_5заботы заключается в следующем:

- впервые применен имитационный подход к моделированию процесс; контактного взаимодействия сферических пар трения, учитывающий влияние шероховатости, волнистости, отклонений формы

и физико-механических свойств контактирующих поверхностей и позволяющий с помощью статистических испытаний на'ЭВМ обоснованно подойти к нормированию параметров качества и выбору-способа упротаяице-отделочной обработки;

- предложен комплексный параметр для оценки состояния поверх-нсстнкх слоев сферических пар трения;

- впервые разработан методологический подход к обеспечении равномерности величины износа сферической поверхности вдоль со образующей на основе теоретического определения и технологического обеспечения закона изменения микротвердости поверхностного слоя;

- установлена теоретихо-эксперинзнтадьная зависимость силы тока при электромеханической упрочнения, позваткзсцая осуществить технологическое обеспеченно требуемого закона изыгиетш коэффициента упрочнения сдераческих поверхностей трения.

Автор задирает следующие основные полозениа:

1. Имитационный подход к рассмотрения прсщесса контактного взаимодействия сферических пар тренда и олределенаэ путса проведения статистических испытаний с пепоцъз ОБИ характеристик кентохт-ного взашодейстзия: геометрической, кшшюльиоЯ, конгураой, фактической гисдздеЯ контакта, сближения, мири фпггсчосквс домсиий п опоры коимексного параметра оценки состсяшя возсрхкостиого. саса вдоль образующей сферы, закона изкшайпг ков^фгцкакто-поверхностей трения, при котором сбеслетазазгая равйо^еркнЗ износ сспряяенинх сфер.

2. Методологически'} подход к определена саишашгг: аагяжгЕЯ* радиусов гфпвизны Еоетантирущиг.сфсрисзгпгк аа:ср:а;сг?сИ гзкодя . из условия минимальной скорости паваавсазя с трсбозшпЗ ргшггрко-точностного анализа.

3. Разработанный в процессе иссяедошшхй келжекенаЯ сг.ра:;гтр С/г для оценки состояния поверхностна слссз с^ергчзскдх пар

трения, характеризуется влияние шкроагклензшй, вскшхтсста, со-роховатости, ^изпхо-ьзханическЕх свойств н гсрсетерастех гзсистрг-чеекого контакта сосряшош поверхностей па срсцесс ^рёкия.

4. Способ создания закшонгрно взыашзгчссеся состолнид певз-рхногтньк сдоев кактактирупщзгх сфзр па ошозв ¿вдульсного едектро-исхаанческого упрочне«йя с изшкенпвы регшов с црсцгссо обработки.

5. Рекомендации по повышенно долговечности шарнирных узлов автогрейдеров и сферических пар трения дифференциала заднего моста 1,5-тонного автомобиля (а частности по оптимальным значениям радиусов кривизны сферических поверхностей и способу их злектромеха-. ническдго упрочнения).

ЦзактидеоК55_Я£НН2£ть_р абот«; Использование результатов теоретических и экспериментальных исследований позволяет повысить износостойкость деталей сферических пар трения в 1,5-2 раза и более, добиться равномерного износа сферических поверхностей, что позволяет сохранить первоначальной геометрическую форму, определяющую сбкчно работоспособность механизма, методы компенсации износа и технологии ремонта деталей.

Используя шЗтадалсгяческиа подход, разработанный автором, представляется возможным осуществлять выбор параметров состояния поверхностных слоев деталей сферических пар. трения и выбор способов их обработка, обеспечивав;?*« задаясго характеристики процесса контактного взаимодействия я грсЗуежс эксплуатационные показатели, благодаря чеку мскэт бгггь обеспечена пнсдампя г!гтср«а~ькы>с, энергетических и трудовых ресурс оз.

Результаты выполнеш-ги: исследований нсдли применение на ряде прогггикзск предприятия Брянска-, а такае в учебном процессе при подготовка инженеров-технологов для народного хозяйства страны. По заказам АО БрякскнЯ Арсенал (г. Брянск), АО Брянский автомобильная завод (г.БрянсгО а ргглхак г/б работа "Повнзенио надежности и долговечности деталей ши .и инструментов" и региональной научно-технической програг®ы "Качество транспортных и дородных ыаяшн" при участии автора вцпожгеги научно-исследовательские работы по повы-• пениЖ качества, надйгноста и долговечности деталей машин и ИНСТруМеНТОВ. •_____*__' :.'■'.__

' ' работ»,- Основные положения диссертацион-

ной работы доывривагась и обсулрались на 10 научно- техничеоких конференциях,' в тон числе на Всесоюзной научно-технической конференции , "Проблемы создания и оксщгуатацни испытательной техники" (г.Иваново, 1991), Всесоюзной научно-технической конференции "Износостойкость машин" (г.Брянск, 1991), Межреспубликанской научно-технической конференции "Качество н нодбяность узлов трения" (г.Кмельницкий, 1992), Всесоозной научно-технической конференции "Проблемы создания и эксплуатации технологического оборудования и гибких производственных систем" (г.Хабаровск, 1992), Международной научно-технической нон—

ь

¿еренции "Новые гехнсяогии" (р. Харьков, IS93), XX Всероссийской i:sv5Ho-технической конференции Тагсра.'сяие ^гс-нпд" £р.Моеква, 1934), Ь'еядунар одной научно-технической конференции "Проблем: пош-jieaiir. ккчеотза ыдаин" (г.Брянск, 1994), Международной научно-техш-ч£. -й конференции "Износостойкость пазик" (г.Брянск, 1995 г.)

В полной объеме, диссертация роклздшзалась и одобрена.на засё- . данли кафедры "Ыеталлореяуциз стенки и инструмента" Брянского института транспортного"мапиностроенля (1995 г.) и семинаре отдела 18 Института саергтвердйс материалов Академии цаук Украины (г.Киев, 1995 v.). - . - . .

■ Результаты исследований сцубликозакы б 15 работах.

C^vK^ga^cöbeMjjaöojiN Диссертационная пайота состоит из сведения, c-;c?:i глаз, cchceisx еьзодсз к ссклзчоняя- списка асяоль-сэиаккг: источников (IüI паменссаклэ) и прпдслрния. ?с.С:ста пздо-:аена на 3£ страница:: ::злнксипсно?о теист:. :: ссдер.ют S8 рисунков и S тсЛлнц. ССцай сбъсн ргЗога - 153 стрсалц.

CQSP2.1I52 РАЕ02Ы

Зо_то5г>е;.ши сбосксдсна актуальность работа, кькпени еЗ на-гчная новизна в праит;:чгск:--л значимость, а сакго ссяопние .результаты, достигнутый d :содэ теоретически: к Експериыопгслы-дз: исследований. . ' • .

Пстзая_глдза посвящена еаализу современного подхода к проблеме исследований процессов контактного Есаи!.:одепстзил, трения, изнаяивания и технологического обеспечения оггсатуатационггк.показателей сферических пар трения. '

Настоящее исследование является логическим продолжением работы советских и зарубежных ученых: Бутс H.A., Горячевой И.Г., Грин-уда Д.А., Гудьера Дк. Демкина Н.В., Дсбычина Ы.Й., Дрозда Ü.C., Дроздова Ij.H., Крагсльского И.В., Ивасша Н.Ы., Рцгоза Э.В., Суслова А.Г., Тимопенко С.П., Тихомирова З.П., Д.Х. и др.,

исследовавших процессы контактного взаимодействия' деталей калин, а также Аскинази Б.Ч., Гсрленко O.A., Дальского A.M., Проникова A.C., Рылооа Э.В., Суслова А.Г., Федорова S.D., Харченкова B.C., Шнейдера Ь.Г., Ящерицына Il.il. и др., изучавшее вопросы технологического обеспечения качества, надежности и долговечности машин.

Анализ научных работ позволяет сделать следующие выводы:

I. В настоящее время предложено достаточно большое количество

>

моделей и произведены расчеты характеристик контакта в основном для контакта номинально плоских поверхностей. В меньшей степени изучен контакт криволинейных поверхностей- Недостатком известных методик расчета является то, что параметры состояния поверхностного слоя учитываются не в полной мере. Преимущественно это параметры шероховатости. Моделирование контакта сферических поверхностей сводится к контакту сферы с плоскостью или номинально плоских поверхностей. Дня исследования процесса контактного взаимодействия сферических пар трения объективно необходимой является разработка методов имитационного моделирования процесса контактного взаимодействия именно сферических поверхностей с учетом шероховатости; волнистости, макроотклонений и физико-механических свойств поверхностного слоя.

'¿. Улучшение эксплуатационных показателей сферических пар трения сдерживается в настоящее время отсутствием научно обоснованных методик их расчета на изнашивание, выбора оптимальных методов упрочняющей и отделочной обработок, в частности по критерию износостой-г кости. .

В этой связи, для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать методику проведения теоретических и эксперимента^ льных исследований процесса контактного взаимодействия, трения и изнашивания сферических пар трения.

2. Разработать имитационную модель процесса контактного взаимодействия и провести теоретические исследования по выявлению параметров состояния поверхностного слоя сферических пар трения по критерию износостойкости.

' 3. Провести теоретические исследования по определению оптимальных" радиусов сферических, пар трения.

4. Разработать комплексный параметр для оценки состояния поверхностных слоев контактирующих сферических поверхностей.

5. Провести теоретические и экспериментальные исследования по технологическому обеспечению параметров состояния поверхностного слоя и показателей износостойкости сферических поверхностей трения.

6. Разработать рекомендации по использованию результатов теоретических и экспериментальных исследований в практике.

§2_522Е23_£5252 излажена методика проведения научных исследований, даны структурные схемы исследований по ранению поставленных задач, рассмотрены материалы, метода и средства экспериментальных исследований. В частности, приведены схемы, фотографии и дано

описание установок для электромеханической обработки сферических поверхностей:, проведения испытаний на изнашивание шарнирных узлов, автогрейдеров и сферических пар трения "сателлит-чашка корцуса" дифференциала заднего моста автомобиля.

Вгретьей главе изложены основы имитационного подхода к яссд дованмо процесса контактного взаимодействия сферических пар трения, с осеподвшшыы скользящим контактом.

Имитационная модель процесса контактного взаимодействия рассмотрена на примере осеподвижного скользящего контакта двух сферических поверхностей, представляемого в виде контакта гладкой упругой сферы и сферы с приведенной (эквивалентной) еероховатостью, волнистостью и макроотклонениями. При этом учйтвзаэтся упругие деформации сопряженных тел, а также упругопластическиа деформации микронеровностей. При моделировании геометрического контакта рассматривается некоторый участок сферической поверхности, расположенный вдоль образующей в сечении сферы плоскостью, проходящей через её центр. Допуская, что на всей поверхности трения контактное взаимодействие происходит аналогично рассматриваемому участку, мояно ввести масштабный коэффициент, определяющий его размеры: Ко = = 400 ), Где А - геометрическая площадь кон-

такта; £> - радиус сопряженных сфер. • •

Номинальная площадь контакта определяется исходя из предо оло^ хения, что одна из сфер обладает суммарной величиной иакроотклсинений И„,ая И приобретает вследствие их наличия форму эллипсоида, большая полуось которого располагается соответственно углу контакта, равному 0 либо 90° в полярной системе координат. На участках номинальной площади контакта моделируется волнистая поверхность , модель которой представляет собой набор деформируемых под нагрузкой эллиптических параболоидов 2-го порядка, вершины которых имеют определенный закон распределения.

Закон и параметры распределения высот выступов параболовдов находятся исходя из равенства относительных опорных площадей профиля реальной поверхности и модели. Представим функцию плотности распределения высот выступов в виде экспоненциальной функция

,/, , . -Л (Л*- Н/тал/г)

=«Л е , учитывая изменение значений

; №тал] Значения высот выступов будут определяться в результате решения уравнения Я" ( р ) » ¡5 , где я? - -Плучайнай величина) равномерно распределенная на отрезка

[0; I] , который является областью изменения функции Р. С А* ), Случайная величина ^ имеет плотность распределения, аналогичную величине

Высоты выступов определятся следующим образом:

Мюох/2 . «У - О .

и*,«,

Значение параметра распределения «Л определится из кубического уравнения, решаемого с помощью приближенных методов. Определив конфигурацию волнистой поверхности, можно найти контур-нуз пяещедь контакта. Положение вершины выступов модели будет определяться с шагом ыезкду вершинами параболоидов, равным среднему шагу по вершинам локальных выступов волнистости ¿^ : = аг-си'п [I *>/(£&)]. Шероховатая поверхность моделируется на участках контурной площади контакта аналогично приведенной выше методике моделирования волнистости.

Расчет параметров контактного взаимодействия на модели сводится н реализации следущего алгоритма. Задается некоторая величина сближения и производится сценка выполнения неравенства

Ыуг —Л/)/§>, где. N - внешня приложенная нагрузка, Ы^г - реакция выступа, причем индекс £ относится к полснсе-' нию вершин выступов волнистой, а щцекс / - шероховатой поверхности. Выполнение неравенства свидетельствует о том, что найдена величина сближения, при которой образовавшаяся фактическая площадь контакта способна выдержать приложенную внешни» нагрузку. Эпюра фактических давлений в условиях упругой деформации в зависимости от угла контакта будет иметь вид

<2 У г (о,3 Ке чЕ \fyip созЫ )/т <2)

Определение эпюры комплексного параметра Ср и закона изменения коэффициента упрочнения поверхностного слоя в целях достижения равномерной скорости изнашивания вдоль образующей сферы производится в соответствии с методикой, изложенной в главе 4.

Реализация вше приведенного алгоритма расчетов позволяет прогнозировать путем статистических испытаний модели на ЭВМ износостойкость сферических пар трения, определять оптимальное сочетание параметров состояния поверхностного слоя и закон изменения коэффициента упрочнения.

Сравнение расчетных и фактических значений параметров контактной жёсткости и износостойкости показало правомерность рассматриваемого подхода к имитационному моделированию процесса контактного взаимодействия сферических пар трения.

Четве£тая_глава посвящена определении оптимальных значений радиусов кривизны и оценке состояния поверхностного слоя сферических пар трения.

Разработан методологический подход и применительно к важному случаю практики - дифференциалу заднего моста автомобиля - определены оптимальные значения радиусов кривизны сферических поверхностей исходя из условий минимальной скорости .их изнашивания и требования обеспечения точности сборки дифференциала..

Для оценки состояния поверхностных слоев контактирующих сферических поверхностей предлагается ввести комплексный параметр,'характеризующий влияние макроотклонений, волнистости, шероховатости, физико-механических свойств и характеристик геометрического контакта сопряженных поверхностей на процесс трения

СР=]ЧсУсн/Оуд , (3)

где / - коэффициент трения; - контурное давление; Уек-скорость сколысения; Удельная мощность трения

идеально гладкой сферической пяты (при условии, что сбли--: жение контактирующих поверхностей не происходит до уров- . ня межмолекулярных связей).

Комплексшй параметр С$г является безразмерной величиной, определяющей, насколько удельная мощность трения реальной сферической поверхности отличается от удельной мощности трения в-идеальном случае. Параметр Ср будет изменяющимся вдоль образующей сферы в связи с неравномерностью распределения давлений и скоростей

скольжения, а таижэ пропорциональным скорости изналивашш сопряженных сферически поверхностей. Расчет контурных давлений и коэффициента трения базируется на теории контактного взаимодействия Деазскна Н.5., Суслова А.Г. и иалекулярко-иехснхчоскоЯ теории трения и изнашивания.

Для устранения неравномерности изнашивания сферических поверхностей рассчитывается закон изменения коэффициента упрочнения поверхностного слоя, при котором значение комплексного параметра Ср является нинимачьным и равномерным вдоль образуг^их сопряженных сфер. Сравнение расчетных значений комплексного параметра и закона изменения коэффициента упрочнения реальной поверхности и модели с данными,подученными при испытаниях на изнашивание и^еричзских деталей показало правомерность рассматриваемого подхода к оценке состояния поверхностного слоя, а такяе к имитационному моделирование процесса контактного ззаиморействия сиерическис пар трения.

051§3_Е25£3 пссвя^енз. тесреткхо-экспериментальным исследова- , по технолеиггоско'™ обрсгтрчрнпт) пяпеметрол состояния и пока-ептолей износостойкости сферггссснкх псзерхностсЯ трепня.

Установлено, что заданная изменения коэффициента упроч-

нения представляется возкояиш технологически обеспечить при сле-ктрсмехсничссяой обработке с изменлэцкмися режимами упрочнения вдоль сбразуяцеЯ сфери. Получена тесретико-акспериментальная зависимость для силы тока при &лезтромеханичесисЯ обработке, которая монет быть испсльзозона в далпсс целях: . '

' . II - Л • • (4)

- - . /У" и

Выявлено нал!ГЧ!:о тесной'корреляционной связи ыегкду комплексны;/! , .параметром Ср п скоростью ¡«наливания сферических поверхностей трения (коэффициент парной корреляции составляет 0,89):

<з£ - 1,б+о,а'зьсР. (5)

Экспериментально установлено влияние технологических факторов, характеризующих ЗМО, на комплексный параметр и показатели износостойкости сферических пар трения.

В шестой главе приведены результата экспериментальных исследований по сценке состояния поверцюетшк слоев и выбору технологических годов обработки, обеспечивающих закономерно изменяющееся сос-тоялиз поверхностных слоев контактирующих сфер и равномерную скорость изнашивания вдоль их образующих, а такке рекомеццеции по использованию результатов исследований.

На основе реализация вьсе прнведегшого алгоритма на ЭШ произведены расчеты характеристик процесса контактного взаимодействия сферических поверхностей с разяичяаыа парамзярама состояния поверхностного слоя, обеспечиваемыми различными метода»; ыахаиической и упрочнязхце-отдкючной обработки. Исследованы ^ехнологические возыок-иост»! импульсной электромеханической обработки по обеспечению требуемого закона изменения коойг;щ»:онта упрочнения поверхностей трения, Представлены результаты испытаний износостойкости'сферических пар трения, параметры состояния поверхностного слоя которых были сформирована в процессе мехаккчосксЯ обработки (точение), поверхностного пластического деформирования (обкатываяке роликами)* цементация, ценного азотирования, т^пульсяэ.Ч электромеханической обработки с. по? тошшыми режимами, импульсной олкгтромеханической обработки с исма-немцем режимов вдель образующей сферы соответственно закону изыена-ния коэффициента упрочнения роверхносгей трегая, рассчитанное для реальной поверхности и для модели процесса контактного воаимодойствй

Анализ результатов проведения испытан;'.?! на трение л нзнетлза--' ние показал, что импульсное олектрокехшшчоскоо упрочнение сфорстас-ких поверхностей с изменением вдоль их образуйся режимов в процессе обработки является предпочтительным" по сравнению с другими техаоло-■ г:скими методами, например, ионным азотированием. Достижение прак-.

тески равномерного износа по сфере после испытаний доказывает правомерность подхода к оценке состояния поверхностного слоя с помощью комплексного параметра Ср » адекватность модели процесса контактного взаимодействия, возможность научно обоснованного го-' бора технологических методов обработки, обеспечивающих закономерно изменяющееся состояние поверхностных слоев контактирующих сфер с .' целью достгаения равномерного износа вдоль их образующих Срис. 3).

Использование рекомендаций, разработанных в ходе выполнения теоретических и экспериментальных исследований, позволяет повысить долговечность деталей сферических пар трения в 1,5-2 раза и более. Результаты выполненных исследований внедрены на раде предприятий

и.

trr.ll 53

lñ

SO

safo-

a)

I

U *

f

■63

'•¿D'f' Г0

í2

f3

4)

£0

c!"

Í2

í3

Í3

Рас.З. Крг:г,;э взноса зз стлкеэ преггя асетггаптя лэрг трепля я сатвмлт - кертусс". а) тест!; 3) су:гззт:ксго пзигоа; <¿ -угол ксггтактэ; -бзз удрзчнш;э-отдэсотлэз с5-рзбоитя; пкаоэ сзот.ц>спан:;э; 2-2'ЛО га постсякяс рвяггах; 4,5 -ЕУО с кгжяюнаеа рогоза о процессе обработал для ргссчзтг::- ' него, арэфЗисгзнга упрочнения poacicsof) по-' .' • oepaavío^f, & ю^г^jeéjOTE8«írresBse.

г. Брянска и могут быть использованы на предприятия? общего, дородного машиностроения, автомобилестроения. Учтенный экономический sif-ект от внедрения результатов исследований в промышленности составляет окаю 148 млн.рублей (в ценах ка 01.12.95 г.).

ОСНОВНЫЕ вывода И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. На основе теоретических и оксперикентальных исследований процессов контактного взаимодействия сферических пар трения решены технологические задачи по пошяению их износостойкости ка основе применения алектромехакической обработки с кзменкщиыися perai-гауи, обеспечивающими заданный закон изменения шкротвердоети поверхностного слоя вдоль образующей сферической поверхности.

2. Применен к-отацпондай подход к моделированию процессов контактного взаимодействия сферических пар,сопрягаемых поверхностей эллиптическими парабодозды.«:, логзоляаирй ка основе проесдсже статистических испытадаЛ с помощьо ЭВМ определять геокгтрпческув, нсминальлуо, контурнув к фактическую плоцади контакта, сб.-;г.:е::из контактирующих поверхностей, закон изменения коо^ицивита упрочнения поверхностей трения (отнесение поверхностной кжротеердогти

tf исходной), при котором обеспечивается равкс-ге^нй езнсо ч-руцкеся сферических поверхностей.

3. Для сцсже состсяжи; погерхпостнсго сдоя детали сферических пер трения и кх работоспособности прадлсг.а: ксмялексгегй' параметр Cf • Выявлена тесная ксррояэд1^:нгя сепзь г.:гзду паэа^этрогл

Ср и скоростьп кзкйЕШЕадйЕ п:р трешк:.

4. Экспериментально установлено, что задашлй! закон кзмене-нкя коэффициента улрочкедая представляется вогглс^шм технологически обеспечить при 8лектрсг^£а:онкческой обработке с кгггакяа-¡цикиск резшаки упрочнения вдоль образующей сферы. Получека тео-ретико-оксперкменталькая зависимость для cvjtj тока при слекгрока-ханзческой обработке, которая иске? Сыть использована в деяешх целях-

5. Предложено решение задача об определен^ олттагяыих: значений радиусов кривимы сфсрггчссккх пар гргнкя исходя но условий обеспэчешя точности оборки к гагих-альной скорости гас изнашивания (применительно к важному случаю практики - сферически! перам

/

трения дифференциала заднего моста грузового I,5-тонного автомобиля) .

6. Результаты экспериментальных исследований сферических пар трения "сателлит-чалка корпуса" дифференциала заднего моста грузового автомобиля показали, что применение упрочняющей электромеханической обработки для сферических поверхностей чадпеи корпуса позволяет повысить износостойкость рассматриваемой пары трения в I,5-2 раза по сравнению с парами трения, у которых сферическая поверхность чешк'Л корпуса подвергалась ионноцу азотирования.

7- На основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по повышения износостойкости шарнирных" узлов автогрейдеров и сферических пар трения "сателлит-чайка корпуса" дифференциала заднего моста I,5-тонного грузового автомобиля, позволившие получить на практике значительный экономический эффект.

1.3усдсз Л.Г., Горленко А.О. К вопросу обеспечен:*.;- износостойкости сферических пар трения //Износостойкость машин. Тез. докл. Зсосспз- науч.-техн. кенф—еряиек, 1991—4.1.-С. 153.

2. Суслов А.Г. и др- Стенд для иелнтигал дифференциала заднего поста автомобиля //А.Г.Суслов, 3.3.Агафонов, О.'Л.Дари.юз, А.О. Гср-ленко //Проблеш созд :мя я эксплуатации испытательной техники: Тез.докл. Бссвз. науч.-техн..конф. -Иваново, 1591.- разд. I—С.Ь2-сЗ.

: 3. Дарымов О.Л. и др. Разработка конструкции стенда для испытаний износостойкости элементов дифференциала заднего моста 1,5-тонного грузового автомобиля /О.И.Дарымов, В.З.Агафонов, В.И. Богданов, А'.О'.Горленко //Проблемы повышения качества, надёжности и долговечности деталей машин и инструментов.-Брянск, 1991.-0.23-23.

4. Горленко А.О., Симкин А.З. Импульсное электромеханическое ■упрочнение деталей из чугуна //Совершенствование сугцествуощих и

создание новых ресурсосберегающих технологий и оборудования в машиностроении, сварочном производстве и строительстве: Тез.докл. науч.-(техн.конф.-Могилев, 1991.- С. 15-16.

5. Горленко А.О. Повышение долговечности сферических шарнирных узлов трения //Качество и надёжность узло? трения: Тез.докл. Межреспубликанской науч.-техн.конф.-Хмельницкий, 1992.-С.10-11.

6. Суслов А.Г., Горленко А.О.,Си,;ккн А.З. Технологическое по-ылзение износостойкости деталей малин электрофизической и отде-лочно-упрочкяшей обработкой ППД //Проблемы создания и эксплуатации технологического оборудования и гибких производственных систем: Тез. докл. Ьсесоюз. науч—техн.конф—Хабаровск, I99ii.-C.K-3o.

?. Горленко А.О., Симкин А.З. Повышение долговечности деталей дифференциала полуторатонного грузового автомобиля //Проблемы повышения качества, надежности и долговечности деталей малин и инстру-' ментов.-Брянск, 1992.- С.5-10.

8. Горленко А.О., Симкин А.З. Установка для импульсного электромеханического упрочнения деталей: Информационный листок I" 175-93— Брянск, Брянский межотраслевой центр научно-технической информации —

1993- 4 с.

9.Горленко А.О., Симкин А.З. Установка для испытаний на трение и износ сферических узлов: Информационный л ист ох Р 174-93.-Брянск, Брянский межотраслевой центр научно-технической .информации—1993— 4 с.

10. Суслов А.Г., Горленко А.Б. Повышение долговечности сферических пар трения //Новые технологии: Труды мавдународной науч—техн. коне?— Харьков. 1993.- С. 220-224.

11. Горленко А.О. Повышение долговечности деталей сферических пар трения //Проблемы повышения качества калин: Тез.докл. Мегаду-наредной науч.-техн. к он?-.-Брянск, 1994— С. 128-129.

12. Горленко А.О., Свккин А.З. Повышение долговечности сферически пар трения импугс, ,*)Я олектроиехаиической обработкой '//Гага-ринские чтения: Тез.дока. XX Всероссийской науч—техн.конф.-Москва,

1994— 4.2— С. 2о.

13. Горленко А.О. Повышение долговечности сферически: пар трения сколькения //Тез.докл. 52-й науч—техн.конф. проаессорско- пре-полагательского состава.-Брянск, 19Э4.- С.12.

14. Суслов А.Г., Горленко А.О. Контактное взаимодействие сферических пар трения //Трение и износ, 1994.-'Т. 15. С.595-601.

15. Тихомиров В.П., Горленко А.О. Контактное взаимодействие с?еры с сероховатсй поверхностью //Проблем машиностроения и надежности малин.-1994, № I.- С. 52-53.

16- Горленко А.О. Повышение износостойкости деталей сферических пар трения //Износостойкость мазям: Тез.докл. Мсзднародной науч,-техв.конф—Брянск, 1994.- Ч.З— С.Ь2.