автореферат диссертации по строительству, 05.23.17, диссертация на тему:Защитные покрытия из эластичных материалов при ударно-абразивном изнашивании

РГ6 од

1 ч ДПР ет

На правах рукописи

Колесников Виктор Владимирович

Защитные покрытия из эластичных материалов при ударно-абразивном изнашивании

Специальности:

05.23.17 - Строительная механика 05.02.04 - Трение и износ в машинах

Аотореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

Ростов-на-Дону, 1998

Работа выполнена на кафедре строительной и теоретической механики Ростовского государственного университета путей сообщения.

Научные руководители: член-корр. РАН, доктор технических наук, профессор Колесников Владимир Иванович кандидат физико-математических наук, доцент Иваночкин Павел Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ананьев Игорь Всеволодович кандидат технических наук, доцент Челохьян Александр Вартанстич

Ведущая организация: НИИМ и Г1М при РГУ

Защита состоится « 1998 в

на заседании диссертационного совета Д.063.64.01 Ростовского государственного строительного университета (344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162) в зале заседаний совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного строительного университета

Автореферат разослан « 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного сов

проф. д.т.н. —' Б.В. Соболь

Общая характеристика работы

Актуальность темы. большое количество подвижных и неподвижных сопряжений машин и оборудования., эксплуатируемых в горнодобывающей и перерабатывающей отраслях промышленности подвергается ударно-абразивному изнашиванию сыпучими материалами.

Затраты на обеспечение долговечное™ указанных сопряжений в условиях абразивного износа весьма значительны. Использование стали для защиты от абразивного износа не всегда эффективно.

В настоящее время наметились перспективные способы решения существующей проблемы путем применения эластичных материалов типа резин. Однако выбор марок резин и подбор функциональных добавок и наполнителей осуществляется в ряде случаев эмпирическими методами. При этом практически без внимания, остается тот факт, что вопросы создания эффективных марок резин с требуемыми физико-механическими и износостойкими свойствами могут быть поставлены на научную основу и решены только при исследовании условий эксплуатации сопряжения, кинетики движения абразивной частицы, трибологических, тепловых и других физических процессов, которые в совокупности и определяют фрикционные свойства резин и характер их износа.

Отсутствие математического описания процесса удара абразивной частицы, которое учитывало бы все названные явления, не позволяет в полной мере объяснить некоторые экспериментальные данные ударно-абразнвиого износа резин и более точно учитывать их физико-механические характеристики при подборе марок резин для защитных покрытий на стадии проектирования с учетом напряженно-деформированного состояния.

Таким образом, несмотря на определенные достижения в области изучения процессов ударно-абразивного износа резиновых защитных покрытий проблема повышения их износостойкости является актуальной.

Цель и задачи работы

Целью работы является установление общих теоретических и экспериментальных закономерностей процесса взаимодействия абразивной частицы с защитным покрытием, разработка на этой основе способов повышения износостойкости резиновых защитных покрытий, а также методов управления их фрикционными свойствами. Для выполнения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- разработать теоретическую и экспериментальную методику определения характеристик ударного взаимодействия абразивной частицы с защитным покрытием;

- оценить напряженно-деформированное состояние многослойных защитных покрытий при ударе;

- методами моделирования и планирования эксперимента исследовать физико-механические характеристики резни и разработать инженерные методы конструирования защитных покрытий;

- разработать предложения по созданию новых высокоэффективных многослойных защитных покрытий и повышению эффективности технологических процессов приготовления резин.

Научная новизна. На базе комплексного и научного обобщения полученных результатов предложена модель удара абразивной частицы о защитное покрытие, учитывающая параметры удара и трибологияеские характеристики защитного покрытая и абразивной частицы, а также учитывающая вяз-коупругость покрытая, режимы движения абразивной частицы в процессе удара, тепловыделение и его влияние на коэффициент трения. Установлена взаимосвязь между трибологичееккми характеристиками резиновых защитных покрытий, коэффициентом трения, износостойкостью и физико-механическими характеристиками защитного покрытия, в том числе:

- доказана возможность возникновения автоколебательных процессов при косом соударении абразивной частицы с защитным покрытием;

- выявлено, чго максимальная температура в контактной зоне в процессе удара наблюдается при средних углах атаки, что необходимо учитывать при анализе возможных процессов термодеструхции;

- разработан алгоритм решения задачи квазистачического удара параболического индентора о защитное многослойное покрытие на жестком основании, позволяющий сократить количество численных операций;

- в процессе выполнения работы созданы новые методики и приборы для исследования фрикционного взаимодействия, а также разработаны вовые устройства для повышения эффективности технологического процесса приготовления резин, новизна которых защищена авторскими свидетельствами и патентами;

- использование полученной модели удара абразивной частиц« о защитное покрытие позволяет посредством численного -эксперимента делать качественные выводы о влиянии параметров удара и физико-механических характеристик покрытия на динамику удара, износостойкость и тепловыделение.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования по анализу процесса удара абразивной частицы и решение задачи определения напряженно-деформированного состояния многослойного покрытия послужили научной основой для разработай методов повышения износостойкости конструкций и позволили сформулировать новые критерии по оптимизации защитных покрытий.

Алгоритм решения задачи ударз абразивной частицы о многослойное защитное покрытие с определением напряженно-деформированного состояния использован для проектирования двухслойного защитного покрытия из разиомодулыюй резины. Защитное покрытие изготовлено и установлено на отбойном экране Батайского камнедробильного узла (РДРСУ «Ростовавтодо-ра») в месте перегрузки сыпучего материала на грохот. Эксплуатация защит-

ного экрана в 1995 — 1996 гг. показала, ч то срок службы защитного покрытия увеличился с 1 года до 1 года 3 месяцев по сравнению с ранее применявшимся однослойным покрытием.

На основе модели удара абразивной частицы о защитное покрытие возможна оценка термодеструкционных процессов в защитном покрытии из резин.

Методика расчета удар? абразивной частицы о защитное покрытие и созданный на ее основе комплекс программ позволяют оценивать напряженно-деформированное состояние многослойного защитного покрытия и делать качественные выводы о влиянии параметров удара и физико-механических характеристик :юкрытия на динамику удара, износ, температуру на контакте в широком диапазоне нагрузок и скоростей.

Использование изобретений по приготовлению дисперсных и жидких компонентов резин (а.с. 1755915, а.с. 1825658, а.с. 1825657, патент №2024310, а.с. 1796255, ах. 1688909, патент № 2044029) повысит эффективность технологических операций приготовления резин и улучшит их качество.

Структура работа. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 137 наименований, трех приложений. Полный объем диссертации 213 страниц, включая 65 рисунков, 5 таблиц. Основной текст без оглавления, списка литературы, рисунков, таблиц и приложений излагается на 131 страницах машинописного текста.

Апробация работы. Результаты, изложенные в диссертации, докладывались:

- на техническом совете РДРСУ ГУП «Ростовавтодора» (Ростов-на-Дону, 1995);

- на объединенном семинаре кафедры теории упругости Ростовского государственного университета (Росгов-на-Дону, 1995);

- па Республиканской научно-технической конференции (Федеральная автомобнльио-дорожная служба РФ, Российский совет научно-технического общества автомобильного транспорта и автомобильных дорог, Научно-производственное объединение ГЭК, Суздаль, 1996);

- на Международной научно-практической конференции (Ростовский государственный строительный университет, Ростов-на-Дону, 1997).

Публикации. Основные научные результаты диссертации опублкхова-ны в работах [1-11].

Основное содержание работы

Do введении сформулированы основные направления исследований в области трения и изнашивания защитных покрытий из полимеров и эластомеров. Там же обоснована актуальность и сформулированы цели и задачи работы.

В первой главе дан анализ литературных источников по диссертационной теме. Отмечены ученые, внесшие вклад в развитие теорий, объясняющих фундаментальные явления фрикционно-контакгного взаимодействия: Крагельскнй И.В., Гаркунов Д.Н., Кащеев В Н., Хрущов М.М., Бабичев М.Л., Пенкин Н.С., Евдокимов Ю.А., Рьгжхин А.Н., КолесниковВ.И., Белый В.А., Свириденок А.И., Чичинадзе A.B., Силин A.A., Дроздов Ю.Н., Браун Э.Д., Михнн Н.М., Буше H.A., Фролов К.В., Костецкий Б.И., Коровчинский М.В., Прейс Г.А., Демхин Н.Б., Щавеля В.В. и многие другие.Определена область применения эластичных защитных покрытий из резины. Рассмотрено поведете резин как вязкоупругих тел при динамических контактных нагрузках. Проведен анализ процессов трения и изнашивания резин. Отмечается, что все существующие теории по оценке прочности и износостойкости резиновых покрытий при ударе абразивными частицами оперируют полуэмпирнческими зависимостями. В практике расчета ударно-абразивного износа имеется явное противоречие, т.е. при

достаточно развитых теориях усталостного, абразивного износа, для расчета износа при ударе используются полуэмпирические зависимости, которые учитывают геплошлс явления косвенно, посредством коэффициентов.

Отмечается актуальность применения многослойных защитных покрытий. Выделяется вклад ученых А.В. Александрова, Г. Аргирса, К. Бате, Е. Вильсона, Г.В. Васильком, С.А. Амбарцумяна, Э.И. Григолюка, В.М. Дунаева, В.И. Королева, В.В Болотина, В.Г. Пискунова, П.П. Чулкова, А.О. Рассказова и др. в решении прикладных задач, связанных с многослойными конструкциями. В связи с этим формулируются цель работы и задачи исследований.

Во второй главе дан анализ взаимодействия абразивной частицы с защитным покрытием для значений параметров, характерных в камнедробильной промышленности.

Перемещение абразивной частицы в виде шара радиусом К описывается в системе координат х, у, ф (рис.1). Рассмотрены следующие режимы движения абразивной частицы: свободный полег (СП), предварительное смещение (ПС), скольжение (С), качение (К) и смешанные режимы.

абразивная частица

Рве. 1. Система координат

Состаапены дифференциальные уравнения движения частицы. Нормальная N и тангенциальная Т реакции приняты в двучленном виде. При эгом упругий член ачят п виде решения Герца, а вязкостный член в виде выражения, зависящего от первой производной по времени соответствующей

координаты. Коэффициент трения качения определен по известной формуле:

<"

где аг = 2,2а. - коэффициент гистерезисных потерь,

а - размер контакта. При этом принято:

а =.4'ча-ехр{-Г(^-а/), (2)

где А', Г- параметры, V- скорость.

В таком представлении зависимость /, от V соответствует качественным выводам АЛО. Ишлинского.

Тепловыделение на контакте принято зависящим от мощности трения и определялось по формуле, предложенной Боуденом. Зависимость коэффициента трения скольжения от температуры в области средних температур принята линейной, переходящей в области высоких температур в постоянное значение.

Указанные зависимости позволили получить зависимость коэффициента трения от параметров удара с учетом тепловыделения:

г =___(3)

где Ь, с - постоянные; Т0 - начальная температура покрытия до удара; .1 — механический эквивалент теплоты; к,, к2-коэффициенты теплопроводности.

Выведены формулы для определения износа на пятне контакта. За основу взято выражение для интенсивности износа, предложенное И.В. Кра-

гельским. Рассмотрен износ при прямом и косом внедрении абразивной частицы в покрытие. Получены соответствующие выражения для определения износа с подвижной и неподвижной системе координат. Предпочтение о.дано формуле скорости изнашивания (по массе) на всем пятне контакта в подвижной системе координат в следующем виде:

Система дифференциальных уравнений, описывающая движение абразивной частицы в режиме «СП» и при ударе в режиме «ПС» ->«С» с учетом условий перехода режимов, представлена в следующем виде: \У - С:

(к

где — - х- Щ - кг в режиме «С»,

Ж

у = в режиме«ПС+К».

V V м

I м

+ ^ соэ Р (1 - V,)(' - V г )-

5с,. = (■ С,л'Г - и ,х'г XI- V, X1 -V 2)/»< + С,х'г +

Я> =(((М +т)В, + ШЛ,>:, /Л - (/ + /. у г V » г:

К = ас/к/г{1 -V); Я:

а = А'уаехр{-Т(\^а)2};

V = 1, в режиме «К»; V = х - Яф - хг, в режиме «С»; = ({*- Я<р)Е, -и + х'г 0 -V ,)0 ~¥ г);

v, =(n-.W;W(v))/2; = (lV(/V))/2; у, = ,YGW(i - Rip -xr);

где .x,. - тангенциальное смещение покрытия в центре пятна контакта.

Система дифференциальных уравнений, описывающая движение абразивной частицы в режиме "СП" и при ударе в режиме "ПС+К" ->"С" с учетом смены режимов движения, представлена в следующем виде: у = С:

■+gcosP(1-vl)(1-v2); (6)

ф'г = (05(У,/Ш + С/, ¡тЯ + + J\ )NRy ,е, V № 2:

ф"4 = (05{- 1/,/Ш - U2 jmR + t/3 / ,ч* z;

= ((-1->/ -a,ir)(1~v,)(l-у2)/т + (" О', -a,x, + сг(/" + /,))Л'Ч;э)Ч/А)/г/м-.

л = a =

v = Л<р,; В режиме «ПС+К» (в режиме «С» см (5)) *r = (k + Rfch + 4Ег) V 2 + 40-V-X1 -v2)

Хг ={(xr+R<?c)Е,

где хс - перемещение центра абразивной частицы в направлении оси «х»;

9, - угол поворота абразивной частицы за счет предварительного смещения;

9, - угол поворота абразивной частицы за счет качения; \|/,;i)/2;st;£2-управляющие параметры, принимающие значения ±1, О, осуществляя смену режимов движения.

Системы уравнений (5), (6), дополненные уравнениями (2), (3), дают возможность в процессе удара учесть тепловыделение и его влияние наf.E,fp и другие фнзико-механическне характеристики, которые в свою очередь

влияют на динамику удара. При этом определяется величина скорости износа.

Зависимость физико-механических характеристик резины or температуры получена экспериментальным путем с последующей линейно-кусочной аппроксимацией. Экспериментально также определялась и постоянная «К» в формуле (4) скорости изнашивания.

Полученные системы дифференциальных уравнений решались численными методами по программе FAZ 500, разработанной в Ростовском государственном университете. После анализа методов численного интегрирования использовался метод Адамса с шагом интегрирования Г i О"6, без контроля погрешности.

Для проведения численного эксперимента значения параметров приняты из области характерных для защитных покрытий в камнедробильной промышленности (v=3,3 м/сек, М = 0,237 кг и т.д.), которые были названы базовыми. Отклонением значений параметров от базовых исследовалось их влияние на динамику удара при различных углах атаки.

Численный эксперимент, согласно предварительно составленному плану, показал, что при увеличении вязкости покрытия (параметр А) увеличивается максимальное значение нормальной реакции покрытия. Наблюдается сдвиг во времени максимума величины N относительно максимума внедрения в покрытие. Отрыв абразивной частицы от покрытия из-за вязкости может происходить раньше перехода координаты «у» через ноль.

При уменьшении угла атаки во взаимодействии абразивной частицы при ударе появляется режим скольжения (С), который может сопровождаться автоколебаниями. Наблюдались автоколебания двух видов: при V, = ± 1 (const) (тангенциальная скорость смещения покрытия меньше (больше) тангенциальной скорости абразивной частицы в центре контакта); при =±1 (тангенциальная скорость смещения покрытия колеблется около значения тангенциальной скорости абразивной частицы в центре контакта).

Напнчие таких колебаний усложняет зависимость тангенциальной реакции от времени (автоколебания могут иметь чвуковую частоту). Автоколебания наблюдались и в режиме качения.

Возникновение автоколебания не связано с особенностью учета влияния выделения теплоты в контактной зоне на физико-механические свойства защитных эластичных покрытий, что подтверждается на рис. 2. который отражает косой удар абразивной частицы с углом атаки а = 18'' с базовыми параметрами, но с /= 0,65 (const), не зависящим от температуры. При этом в окнах отражены следующие величины н координаты: zO = / (нремн); ~/-v; z2 = у ;z3~ х (смещение нет pa абразивной частицы); z67=xr:z68=:xr: z66 =f: z/0=T; z7J~t°C; z!7 =v„- z33^Vz; z5l=z%;z50 i; z7 = ,p z3 ^ <? ;

zI5-a. В окне 4 (рис.2) видно наличие автоколебаний двух видов, что более наглядно отражено на фазовом портрете в окне 8.

17 О 1 \ / \ ■'Л { \ 4. 7 /\ Г \ ( \

33 66 is ЧйДО" б?

О 0

51 О ч / р4 7 ^ \ \

Й6 ..... 1 : lJ_ О 2 / / Г 15 ^ \ ( \ 0 8 i ---^^ 1

Рис.2. Косой удар абразивной частицы о защитное покрытие, а =18°, режим "С (программа "ПС-УС"), в базовых параметрах принято S(f)=0,65 (const)

С уменьшением коэффициента трения до/= 0.1 автоколебания не возникали. Увеличение вязкости покрытия при наличии автоколебательного режима приводило к увеличению частоты и размаха автоколебаний.

На рис.3 показана зависимость от времени скорости износа но массе (вертикальная координата ед. изм. г/сек) при различных углах атаки в режиме «С». Из представленных кривых видно, что с увеличением угла атаки и износ увеличивается и при приближении к нормальному удару уменьшается, что вызвано сменой режима «С» на режим «ПС». На смену режимов оказывает влияние и величина/ При больших углах атаки желателен большой /, а при малых углах - малый/и нежелательно увеличение вязкости покрытая.

Рис. 3. Зависимость скорости износа покрыта» по массе (ед взм. г/сек) от времени на всем пятне контакта при ударе абразивной «шпицы о защитное покрытие при разных углах атаки. Режим "С" (программа "ПС"->"С. Параметры базовые. £¿0=0,1)

Изменение температуры на контакте во время удара при различных углах атаки, при/= 0,1 показано на рис. 4. Из приведенных кривых видно,

что при средних углах атаки в режиме "С" наблюдается максимум наибольшего значения температуры на пятне контакта во время удара, что для некоторых марок резин может быть решающим фактором в вопросах, связанных с деструкцией и старением.

Рис.4. Изменение температуры в пятне контакта во времени при ударе абразнвной частицы при разных углах атаки. Режим "С (программа "ПС"—»"С".

Параметры базовые. 1)

Наличие большого количества параметров позволило сделать выводы только в пределах обследованной области параметров. Автоколебательные режимы нежелательны при эксплуатации защитных покрытий.

Учитывая сложность явлений, происходящих при косом соударении, при проектировании защитных покрытий из резины нужно стремиться к максимализм углам атаки, что совпадает с общепринятым мнением.

В третьей главе представлен алгоритм решения осеснмметрягчной задачи о внедрении жесткого параболического индентора в бесконечное слойное покрытие, жестко сцепленное с недеформируемым основанием. Предварительно вводятся следующие обозначения: Я?-толщина /-слоя; //, -координата 2 нижней границы ¿-слоя; и<0, -л/0- радиальные и вертикальные перемещения в /-слое; , х'Л - нормальные и касательные напряжения в /

д.

слое; 5 - внедрение индентора; V, - коэффициент Пуассона /-слоя; С, -

Рис.5. Внедрение параболичесхого индентора в многослойное покрытие па жестком основании

Граничные условия поставленной задачи:

1. Условие контакта слоев

=<*[■">; Т^-Т^";

при 7-//,; (I = 1, 2 ...К).

2. Условие закрепления нижнего слоя */*>=(); и("' - 0; 2 =

3. Условие нагруженяя верхнего слоя =0; 2 = 0,

о|"=0; Ига,

Здесь - функция осадки покрытия, характеризуемая жестким перемещением индентора и формой его основания, а - радиус пятна контакта.

Решение задачи представлено в форме, предложенной К.В. Соляником-Крассом:

г <V г дг

= (7)

г ST г or

«.-¿-(И 2fl-v>p);

20 г й: ¿G г or

где 4 и - функция напряжений, связанные между собой выражениями:

& г2 г дг

Функции ф.<р,П,ч! представлены в интегральной форме:

ф = г ) v Bch(kz) + * а

о

Ф = rj|CsA()u)+ DchXzlrfij-yfL, (8)

О

Q = i-ф +1 UCshKz + 0сШ|2(1 -v)J,fyr)~ 2XrJ0(kr)\lk , r rl

V = г [(ЖШ + Bchkz)jt . 0

Здесь A, B,C,D- неизвестные функции от X. Jofij-), JiQ*r)- функции Бесселя нулевого и первого порядка. Контактное давление <т'°| =-р(г)при разыскивается в виде линейной комбинации ряда Бесселя и решения Герца.

(9)

Здесь а — неизвестные постоянные коэффициенты

Р, - нули функции Бесселя. Функции Л, В, С, О находятся го системы уравнении, получаемой при удовлетворении граничных условий. При этом контактное давление р(г) -представляется в виде трансформанты Га ¡отеля

• ® *

рО-) = 2>,]*-Р, (ХУЛИЛ, р.(А.) = (10)

«» о о

где р/rj- члены ряда (9).

Кроме того, будем считать выполненным условие равновесия:

о

Здесь Р — усилие на контакте.

Неизвестное внедрение индентора Ь н постоянные коэффициенты а, (/' = 0, 1,2,... л) определяются путем минимизации квадратичного функционала е(а0...ат) для перемещений в районе пятна контакта.

о

2

q(r) = -— + 5 .

2Л

Где R- радиус кривизны индентора в точке г =0.

Внедрение индентора при ударе о покрытие описывается уравнением:

тЪ =-Р(5),

где т — масса индентора, Pf о) - усилие на контакте при статическом внедрении индентора.

Сравнение теоретических расчетов по программе на ЭВМ с данными эксперимента показало, что теоретические значения внедрения индентора несколько превышают экспериментальные. Эксперимент также показал, что для случая динамического нагружения статический модуль сдвига нужно заменить динамическим.

Отмечается, что отсутствие аналитических выражений в теоретических расчетах создает определенные трудности для анализа С целью упрощения проектирования защитных покрытий предложена инженерная методика, позволяющая произвести замену расчетов напряженно-деформированного состояния теоретической модели по регрессионным уравнениям.

1У

Проверка возможности такой аппроксимации проведена с использованием ротатабелъного центрально-композиционного плана (РЦКП).

Эффективность предлагаемого метода повышается после анализа размерностей и выделения безразмерных комплексов, что при многофакторности решаемой задачи сокращает количество неизвестных.

Расчет по квадратичным моделям показал, что они дали хорошую аппроксимацию в пределах исследованной матрицы планирования. Предлагается использовать данную методику при проектировании многослойных покрытий, где необходимо решать вопросы оптимизации. Защитные покрытия предложено выполнять трехслойными. Верхний слой должен отвечать требованиям износостойкости, а нижний - сцеплению с подложкой. Нижний слон играет роль упругого основания для среднего несущего слоя.

В четвертой главе на примере камнедробильного узла в месте перегрузки сыпучего материала с транспортера на грохот предложен защитный экран с двухслойным покрытием из разномодульной резины. Анализ напряженно-деформированного состояния подтвердил эффективность мягкой подложки в защитных покрытиях.

Предложенная конструкция защитного экрана на упругом основании изготовлена и внедрена на камнедробильном узле РДРСУ ГУЛ «Ростова вто-дора» в 1995 году.

В пятой главе предложено для улучшения технологического процесса приготовления резин использовать ряд изобретений. Для получения дисперсных минеральных наполнителей предложен дезинтегратор, а. с. 1688909 (рис.6).

Эффективность дезинтегратора повышена за счет возможности добавки при помоле небольших количеств жидких материалов при одновременной звуковой активации. Звуковые колебания возникают в резонирующих полостях вследствие перекрывания потоков жидкости.

Рнс. 6. Дезинтегратор

Для получения жидких ингредиентов предложена окислительная установка периодического действия, патент Ха2044029 (рис.7).

Сырье

■ЛИ.

г

Ч,

О

О, Воздух

о

А

4!

Цшшвдрические перегородки

Готовый продукт

Рис. 7.0кислит£льная установка периодического действия

Предложен ряд помольных агрегатов, направленных на интенсафика-цню помола минеральных заполнителей для резин путем вибрационного воздействия, а.с. 1755915 (рис. 8), а.с. ¡825658, а.с. 1825657, патент №28243!О, ах. 1796255.

20 21 26

Основные выводы 1. На основе анализа современных теоретических представлений и экспериментальных данных в области исследований ударно-абразивного изнашивания предложена модель удара абразивной частицы о защитное вазкоуп-ругое покрытие с учетом тепловыделения на контакте и его влияния на физико-механические характеристики и через них на динамику процесса удара.

Составленные дифференциальные уравнения позеоляют проследить не только кинематику и динамику косого удара, но и смену режимов движения; определить нзнос и температуру на пятне контакта.

2. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования по анализу процесса удара абразивной частицы и решение задачи определения напряженно-деформированного состояния многослойного защитного покрытия послужили научной основой для разработки методов повышения износостойкости конструкций и позволили сформулировать новые критерии по оптимизации защитных покрытий.

3. Анализ процесса удара абразивной частицы о защитное покрытие с использованием предложенных систем дифференциальных уравнений для значений параметров, характерных в камнедробильной промышленности, показал:

- при косом соударении абразивной частицы с защитным покрытием при определенном сочетании параметров удара и физико-механических характеристик возможно возникновение автоколебательных режимов, нежелательных при эксплуатации защитных покрытий;

- максимальная температура на контакте в режиме скольжения максимальна при средних углах атаки, что необходимо учитывать при назначении марок резин для исключения возможности возникновения термодеструкци-онных процессов.

4. Решена задача нормального квазистатического удара о слоистое покрытие. За основу взято решение осеснмметричных задач с использованием функций напряжений, представленных в интегральном виде в бесселевых функциях. Это позволило сократить объем операций численного алгоритма. Эксперимент показал, что применение квазистатики возможно с использованием динамических модулей упругости.

5. На основе решенной автором задачи о квазистатическом внедрении индентора в многослойное защитное покрытие предложены простые ал го-

ритмы численного определения напряженно-деформированного состояния защитного покрытия с использованием безразмерных комплексов и уравнений регрессии, которые могут быть v снользованы при оптимизации защитных покрытий.

6. С использованием результатов диссертационной работы запроектирован, изготовлен и установлен защитный экран вместе перегрузки сыпучего материала с транспортера на грохот на камнедробильном узле РДРСУ ГУП «Ростовавтодора». Показана эффективность конструкции защиты из разно-модульных резин.

7. На основе выявленных требований к физнко-механическим характеристикам защитных покрытий из резины для увеличения их износостойкости и прочности в технологических операциях по приготовлению резин предложено использовать изобретения: дезинтегратор со звуковой активацией, вибрационные мельницы и измельчители, окислительную установку периодического действия; они защищены авторскими свидетельствами и патентами, и ведутся работы по их внедрению.

В приложениях приведены: акт внедрения, программы для FAZ 500 системы дифференциальных уравнений, описывающих движение абразивной частицы и параметры окон численных решений.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Колесников В.И., Иваночкин Г1.Г., Колесников В.В. Расчет параметров контактного взаимодействия свободных абразивных частиц с защитным покрытием из резины с учетом тепловыделения //Безызносность. Вып. 3. -Ростов н/Д: ДГТУ, 1994. - С 170 - 174.

2. Колесников В.И., Иваночкин П.Г., Колесников В.В. О напряженно-деформированном состоянии резинового защитного покрытия при ударе абразивными частицами //Безызносность. Вып. 3. - Ростов н/Д: ДГТУ, 1994. -С. 150- 156.

3. Иианочюш П.Г., Колесников B.B. Об изнашивании полуплоскости дисковым контртелом с учетом теплообразования от трения //Тез. докл. меж-дунар. науч.-практ. конф. -Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 1997.-С.82-83.

4. Колесников В.И., Колесников В.В. Многослойные защитные покрытия //Тез. докл. республик, науч.- технич. конф. — Суздаль: Федеральная ав-томоб.- дорожи, служба РФ, 1996. - С.62.

5. Пат. 2044029 РФ, МПК6 С!ОС 3/04, B01J 19/18. Окислительная установка периодического действия /В.И. Колесников, В.В. Колесников.-№92002264/05 /Приоритет 26.10.92; Опубл. 20.09.95, Бюл.№26 //Открытия. Изобретения. - 1995. -№26.

6. Пат. 2024310 РФ, МПК6 В02С 15/08. Центробежная мельница /В.И.Колесников, В.В. Колесников.- №4943612/33 /Приоритет 6.06.91; Опубл. 30.12.94, Бюя.№24 //Открытия. Изобретения. - 1994. -№24.

7. A.c. 1825658 РФ, МПК5 В02С 2/04. Измельчитель /В.И. Колесников, В.В. Колесников.-№4912450/33; Заявлено 19.02.91; Опубл. 7.07.93. Бюл,№25 //Открытия. Изобретения. - 1993. -№25.

8. A.c. 1825657 РФ, МПК3 В02С 2/04. Измельчитель /В.И. Колесников, В.В. Колесннхов.-№4908019/33; Заявлено 6.02.91; Опубл. 7.07.93. Бюл.№25 //Огкрытия. Изобретения. - 1993. - №25.

9. A.c. 1796255 РФ, МПК5 В02С 19/18. Мельница-активатор /В.И. Колесников, В.В. Колесников.-№4943025/33; Заявлено 6.06.91; Опубл. 23.02.93. Бюл.№7 //Открытия. Изобретения. — 1993. - №7.

10. A.c. 1755915 РФ, МПК5 В02С 2/04. Измельчитель для твердых материалов /В.И. Колесников, В.В. Колесников.-№4828764/33; Заявлено 24.05.90; Опубл. 23.08.92. Бюл.№31 //Опсрытшг. Изобретения. - 1992. -№31.

11. A.c. 1688909 РФ, МПК5 В02С 13/22. /Дезинтегратор С.П. Тихонов, В.В. Колесников, И.IL Гордеева.-№4693561/33(22); Заявлено 19.05.89; Опубл. 7.11.91. Бюл_№41 //Открытия. Изобретения. -1991. - №41.

ЛР №020818 от 20.09.93. Подписано в печать И 05.98 Формат 60x84/16. Бумага писчая. Ризограф.

Уч.-изд. л. 1,0 Тираж; 100 экз. Заказ С 81.

Редакционно-нздательский центр

Ростовского государстаешгого строительного университета 344022, Ростоа-иа-Доиу, Социалистическая. 162