WWW.KNIGA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Книги, пособия, учебники, издания, публикации

 

Pages:   || 2 |

«1. Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине 1.1. Вид деятельности выпускника Дисциплина охватывает круг вопросов относящиеся к виду деятельности выпускника: ...»

-- [ Страница 1 ] --

1. Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине

1.1. Вид деятельности выпускника

Дисциплина охватывает круг вопросов относящиеся к виду деятельности

выпускника:

производственно-технологическая;

организационно-управленческой

научно-исследовательская и педагогическая деятельность

проектно – конструкторская

1.2. Задачи профессиональной деятельности выпускника

В дисциплине рассматриваются указанные в ФГОС задачи профессиональной деятельности выпускника:

производственно-технологическая:

обеспечение технологичности изделий и процессов изготовления изделий машиностроения;

осуществление технического контроля и управление качеством при проектировании, изготовлении, испытаниях, эксплуатации, утилизации технических изделий и систем организационно-управленческой:

поиск оптимальных решений при создании продукции с учетом требований качества надежности и стоимости, а также сроков исполнения, безопасности жизнедеятельности и экологических нарушений проектно – конструкторская:

разработка перспективных конструкций научно-исследовательская и педагогическая деятельность постановка, планирование и проведение научно-исследовательских работ теоретического и прикладного характера в объектах сферы профессиональной деятельности.

1.3. Перечень компетенций, установленных ФГОС Освоение программы настоящей дисциплины позволит сформировать у обучающегося следующие компетенции:

способность выбирать оптимальные решения при создании продукции с учетом требований качества, надежности и стоимости, а также сроков исполнения, безопасности жизнедеятельности и экологической чистоты ПК – 8.

1.4. Перечень умений и знаний, установленных ФГОС Студент после освоения программы настоящей дисциплины должен:

уметь: применять новые конструкционные материалы при разработке технологических процессов в машиностроительном производстве;

знать: проблемы технологии машиностроения, новые конструкционные материалы, современные методы проведения научно-технических работ;

владеть: навыками разработки элементов новых технологических процессов в машиностроительном производстве.

2. Цели и задачи освоения программы дисциплины Целью настоящего курса является формирование у студентов знаний о трении, износе, мерах по их снижению и методах упрочнения деталей.

Задачи изучения дисциплины: научить студентов на основе научного подхода исходя из условий работы деталей, вида материала, вида изнашивания выбирать оптимальные технологии их упрочнения.

3. Место дисциплины в структуре ООП Для изучения дисциплины, необходимо освоения содержания дисциплин:

Из курса "Физика" используются знания основы молекулярной физики и термодинамики; законов диффузии, теплопроводности и др.; элементы физики твердого тела.

Из курса "Химия" используются основные сведения о строении атомов;

периодическая система Д.И. Менделеева; типы связей в твердых телах;

энергетика химических процессов; теория коррозии металлов.

Из курса «Материаловедение» используются сведения о различных группах материалов, влиянии процессов кристаллизации, деформирования и термообработки на структуру и свойства материалов.

Из курса «Детали машин» используются сведения об условиях работы фрикционных передач, зубчатых передач, червячных, ременных, цепных передач, подшипников скольжения и качения.

Знания и умения, приобретаемые студентами после освоения содержания дисциплины, будут использоваться в производственной деятельности 4. Компетенции обучающегося, формируемые освоения дисциплины (результаты освоения дисциплины) В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

уметь: выбирать материалы для изделий в зависимости от условий изнашивания, назначать оптимальный способ поверхностного упрочнения для конкретных условий эксплуатации знать: группы износостойких, антифрикционных и фрикционных материалов, способы повышения износостойкости поверхностей деталей и узлов машин владеть: методикой подбора материалов для пар трибосопряжений, методикой оценки износостойкости 5. Основная структура дисциплины Таблица Вид учебной работы Всего часов Семестр Общая трудоемкость дисциплины Аудиторные занятия, в том числе: практические занятия Самостоятельная работа Вид итогового контроля зачет 6. Содержание дисциплины 6.1. Перечень основных разделов и тем дисциплины Основные понятия триботехники. Основы износостойкости при трении.

Качество поверхности, виды трения в узлах машин: трение без смазочного материала, трение при граничной смазке, жидкостная, вязкопластическая, контактно-гидродинамическая смазка; трение при полужидкостной смазке.

Трение скольжения и трение качения. Трение «металл по металлу». Механизм изнашивания рабочих поверхностей деталей и рабочих органов машин.

Виды изнашивания: абразивное, гидро- и газоабразивное, адгезионное, водородное, окислительное, усталостное, фреттинг-процесс, фреттинг-коррозия, вследствие диспергирования. гидро- и газоэрозионное, электоэрозионное, кавитационное, коррозионно-механическое изнашивание. Характеристики процесса изнашивания. Разрушение при контактных нагрузках. Механизм и теория безызносности. Виды пар трения. Выбор материалов и их сочетания в парах трения. Износостойкие материалы. Материалы с высокой твердостью поверхности, устойчивые к различным видам изнашивания: абразивному, усталостному, изнашиванию в условиях больших давлений и ударных нагрузок. Антифрикционные материалы – черные сплавы, сплавы на основе цветных металлов, неметаллические материалы. Фрикционные материалы. Конструктивные методы повышения долговечности и надежности работы трущихся деталей. Технологические способы повышения долговечности трущихся деталей: пластическое деформирование, термообработка, химикотермическая и химическая обработка поверхностей деталей, гальванические покрытия, металлизация напылением и наплавка поверхностей, электроискровое упрочнение, финишная антифрикционная безабразивная обработка.





Смазывание деталей машин. Износостойкость узлов трения машин при эксплуатации.

6.2. Краткое описание содержания теоретической части разделов и тем дисциплины При открытой рыночной экономике расширение промышленного производства невозможно без решения проблем повышения качества и конкурентоспособности выпускаемых машин. Одной из важных задач при обеспечении качества машины является повышение эксплуатационных показателей их деталей. Эти показатели определяются параметрами качества поверхностного слоя. Известно, что до 70% причин выхода из строя машин и механизмов связано с износом узлов трения. Следовательно, одним из направлений обеспечения качества машин является повышение износостойкости этих деталей, которое может быть достигнуто путем включения периода приработки на стадию изготовления за счет применения соответствующих технологических процессов изготовления. Износ зависит от многих параметров качества поверхностного слоя, поэтому важно знать возможности управления комплексом этих параметров в процессе обработки, включая геометрические, механические, физические и структурные свойства. В промышленности машин широко применяются различные методы отделочно—упрочняющей обработки.

Основные понятия и определения. Надежность технологического устройства - это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значений всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технологического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Надежность является сложным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения включает безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Для характеристики безотказности используют вероятность безотказной работы, среднюю наработку до отказа, установленную безотказную наработку, интенсивность отказов и т.д.

Долговечность изделий характеризуется такими показателями, как средний ресурс, назначенный или установленный срок службы и др.

Ремонтопригодность количественно определяют вероятностью восстановления работоспособного состояния за заданное время и средним временем восстановления работоспособного состояния Триботехника — наука о контактном взаимодействии твердых тел при их относительном движении, охватывающая весь комплекс вопросов трения, изнашивания и смазки машин. В последние годы в триботехнике получили развитие новые разделы — трибохимия, трибофизика и трибомеханика.

Трибохимия — изучает взаимодействие контактирующих поверхностей с химически активной средой. Она исследует проблемы коррозии при трении, химические основы избирательного переноса и воздействие на поверхность деталей химически активных веществ, выделяющихся при трении вследствие деструкции полимеров или смазочного материала.

Трибофизика — изучает физические аспекты взаимодействия контактирующих поверхностей при их взаимном перемещении.

Трибомеханика — изучает механику взаимодействия контактирующих поверхностей при трении. Она рассматривает законы рассеяния энергии, импульса, а также механическое подобие, релаксационные колебания при трении, реверсивное трение, уравнения гидродинамики и др. применительно к задачам трения, изнашивания и смазки.

В некоторых странах вместо термина триботехника употребляют термины трибология и трибоника. В технической литературе встречается термин динамическое металловедение — это раздел металловедения, изучающий структуру и свойства поверхностных слоев металлов и сплавов в процессе трения.

Ряд терминов, относящихся к триботехнике, стандартизован. ГОСТ 23.002— 78 включает 97 терминов, которые расклассифицированы по видам трения, изнашивания, смазки, методам смазывания и смазочным материалам. К общим понятиям триботехники относятся следующие термины.

Внешнее трение — явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами в зонах соприкосновения поверхностей по касательным к ним, сопровождаемое диссипацией энергии.

Изнашивание — процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.

Износ — результат изнашивания, определяемый в установленных единицах. Величина износа может выражаться в единицах длины, объема, массы и др.

Износостойкость — свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания.

Смазочный материал — материал, вводимый на поверхности трения для уменьшения силы трения и (или) интенсивности изнашивания.

Смазка — действие смазочного материала, в результате которого между двумя поверхностями уменьшается сила трения и (или) интенсивность изнашивания.

Смазывание — подведение смазочного материала к поверхности трения.

Трение покоя — трение двух тел при микроперемещениях до перехода к относительному движению.

Трение движения — трение двух тел, находящихся в относительном движении.

Трение без смазочного материала — трение двух тел при отсутствии на поверхности трения введенного смазочного материала любого вида.

Трение со смазочным материалом — трение двух тел при наличии на поверхности трения введенного смазочного материала любого вида.

Трение скольжения — трение движения двух твердых тел, при котором скорости тел в точках касания различны по величине и направлению, или по величине или направлению.

Трение, качения — трение движения двух твердых тел, при котором их скорости в точках касания одинаковы но величине и направлению. Сила трения — сила сопротивления при относительном перемещении одного тела по поверхности другого под действием внешней силы, направленной по касательной к общей границе между этими телами.

Наибольшая сила трения покоя — сила трения покоя, любое превышение которой ведет к возникновению движения.

Предварительное смещение — относительное микроперемещение двух твердых тел при трении в пределах перехода от состояния покоя к относительному движению.

Скорость скольжения — разность скоростей тел в точках касания при скольжении.

Поверхность трения — поверхность тела, участвующая в трении.

Коэффициент трения — отношение силы трения двух тел к нормальной силе, прижимающей эти тела друг к другу.

Коэффициент сцепления — отношение наибольшей силы трения покоя двух тел к нормальной относительно поверхностей трения силе, прижимающей тела друг к другу.

Различают три основных вида трения: сухое, граничное и жидкостное.

Сухое трение. Сухое трение проявляется при взаимном относительном движении двух очищенных и высушенных твердых тел, находящихся в естественном контакте друг с другом. Под «естественным контактом» понимается непосредственное и тесное соприкосновение тел, возможное при минимальной загрязненности их поверхностей. Для выявления сухого трения сначала путем обработки с применением моющих средств и растворителей удаляют все масляные загрязнения. Затем наждачной бумагой наименьшей зернистости снимают немасляные загрязнения. После прополаскивания в дважды перегнанном спирте или эфире образцы высушиваются в инертной атмосфере или чистом воздухе. Считается, что очищенные и высушенные таким образом поверхности отвечают условиям сухого трения.

Основополагающим является понятие статического коэффициента сухого трения (коэффициента трения покоя). Этот коэффициент f дается выражением:

где F – максимальная сила трения в момент трогания (рубежная сила статического трения), N – сила нормального давления на поверхности их контакта (т.н. нормальная сила) Граничное трение происходит, когда детали разделены тонким слоем смазки. Образец для исследования граничного трения подготавливается так же, как и в случае сухого трения. Однако после очистки и сушки на его поверхность наносят тонкую пленку чистого смазочного материала известной молекулярной структуры с известными физико-химическими свойствами.

Самой тонкой пленкой применительно к смазке является пленка толщиной в одну молекулу. Поэтому лабораторные исследования граничного трения обычно проводятся с телами, трущиеся поверхности которых покрыты мономолекулярным слоем смазки.

Толщина пленки определяется в первую очередь общей формой поверхности и ее шероховатостью. Даже самые совершенные из существующих методов механической обработки не дают абсолютно ровной и гладкой поверхности. На практике вес образца, лежащего на плоскости, не распределяется равномерно по всей площади основания образца, а передается и воспринимается многочисленными отдельными микро выступами, имеющимися на обеих поверхностях. Истинная площадь контакта может быть в тысячу раз меньше площади основания образца. Смазочная пленка (между исследуемым образцом и плоскостью), толщина которой несколько больше максимальной высоты выступов, будет полностью разделять две трущиеся поверхности. В случае поверхностей, обработанных по высшему классу чистоты, это условие выполняется при толщине пленки порядка 50–70 мкм, и тогда контактная пара ведет себя в соответствии с законами гидродинамики. Однако в режиме граничного трения смазочная пленка слишком тонка, чтобы она могла обеспечить полное разделение трущихся поверхностей. Самые высокие выступы обеих поверхностей при движении задевают друг за друга. При этом локальное контактное давление может быть столь большим, что возможна деформация материала. Интенсивность выделения энергии на микро участках деформации нередко бывает такой, что происходят высокотемпературные вспышки частиц материала.

Износ. В режиме сухого или граничного трения противолежащие выступы контактирующих поверхностей трутся друг о друга и изнашиваются.

По степени и характеру фрикционный износ может варьироваться в широких пределах от желательного (специальная операция тонкого полирования – притирки – в контролируемых условиях) до истирания, заедания и разрушения.

Если не учитывать влияния химического состава смазочного материала, то можно представить себе несколько упрощенный механизм износа контактной пары, работающей в условиях граничного трения. В точках локального контакта возникают напряжения сдвига, превышающие предел упругости, а температура материала повышается. Происходит срыв материала с верхушек выступов, а из-за своей ограниченной подвижности соседние молекулы смазки не успевают закрыть обнажившиеся участки контактной поверхности; они остаются чистыми и химически активными. В результате образуются и при дальнейшем движении тут же разрушаются многочисленные мостики микро сварки двух соприкасающихся поверхностей. При этом механическая энергия движения преобразуется в тепловую с повышением температуры поверхности. Разрыв мостиков микро сварки дополнительно приводит к локальному резкому и значительному повышению температуры. В результате начинается химическое разложение смазки с образованием окисидов, карбидов и смолистых отложений и медленно, но неуклонно снижается качество смазки. Ухудшение состояния поверхностей трения ускоряется изза абразивного действия множества оторвавшихся частичек материала контактной пары. Все эти эффекты приводят к общему усилению трения, увеличению энергетических затрат и интенсификации износа.

Для эффективной работы системы (с небольшим трением и без износа) необходимо, чтобы трущиеся элементы были всегда и полностью разделены слоем смазки при их движении и полностью разделены в период отсутствия движения.

Первое из этих требований выполняется путем оптимизации проектирования. При вращении шипа (шейки вала) в подшипнике в условиях жидкостного трения за счет внутреннего давления жидкости автоматически поддерживается такая толщина пленки смазочного материала, при которой поверхности кинематической пары, пока она работает, не могут прийти в прямое соприкосновение. Когда же машина останавливается, гидравлический подпор шейки вала в подшипнике прекращается, и толщина пленки смазки под шейкой уменьшается вследствие ее выдавливания силой тяжести вала.

При последующем включении машины проходит некоторое время, пока не установится режим жидкостного трения. В этот начальный период подшипник работает в условиях граничного трения. В тяжелом механическом оборудовании некоторых типов предусматривается подача смазки в подшипник под давлением через отверстия и по канавкам в области контакта, благодаря чему перед пуском создается достаточно толстая, полностью защищающая поверхности контакта смазочная пленка.

Химическое влияние смазки. От химических свойств смазочного материала существенно зависит развитие таких нежелательных явлений, как коррозия, образование смолистого остатка и углеродистых отложений. Установлено также, что некоторые химические компоненты смазки весьма способствуют уменьшению трения и износа. В условиях граничного трения химические свойства смазки гораздо важнее физических (вязкости, плотности, температуры вспышки и затвердевания). В условиях же жидкостного трения картина обратная. Так, например, вязкость смазки, не играющая большой роли при граничном трении, крайне важна в режиме жидкостного трения. Основным фактором в условиях граничного трения (тонкой пленки) является химическая структура молекул смазочного материала.

Роль молекулярных сил в граничном трении. На свободной поверхности чистого твердого тела действуют молекулярные силы притяжения. Внутри тела такие силы уравновешиваются, а на поверхности остаются неуравновешенными и могут образовывать прочные связи с активными молекулами, если последние приблизятся на достаточное расстояние. Радиус действия этих сил порядка долей нанометра. Свободные силы, действующие на поверхности, могут быть почти полностью нейтрализованы одним слоем нанесенных на нее активных молекул.

Жидкостное трение. О режиме жидкостного трения можно говорить, когда движущиеся поверхности полностью разделены толстой пленкой смазки и непосредственный контакт элементов пары отсутствует. Трение в этом случае сводится к вязкостному сопротивлению в самом слое смазки, обусловленному сдвигом соседних слоев пленки, т.е. к внутреннему трению.

Пока такая жидкая пленка цела, материал движущихся поверхностей и их шероховатость не имеют значения. От жидкой пленки требуется, чтобы она прилипала к движущимся поверхностям, т.е. чтобы не было проскальзывания смазки относительно поверхностей.

Вязкость жидкости определяется соотношением, которое экспериментально установил И.Ньютон. Если пространство между двумя горизонтальными параллельными пластинами заполнено жидкостью и меньшая верхняя пластина движется с постоянной скоростью, тогда как нижняя остается на месте, то выполняется равенство:

где F – сила, необходимая для поддержания равномерного движения пластины, А – площадь поверхности и V – скорость верхней пластины, h – толщина жидкой пленки между пластинами и – коэффициент пропорциональности, называемый абсолютной (динамической) вязкостью. В системе единиц СИ абсолютная вязкость измеряется в пуазах. Таким образом, пуаз (Пз) определяется как сила в ньютонах, необходимая для того, чтобы пластинка площадью 1 двигалась с постоянной скоростью 1 см/с параллельно плоскости, расположенной на расстоянии 1 см от нее. На практике чаще пользуются в сто раз меньшей единицей (сПз). Вязкость, выраженную в сантипаузах, обычно обозначают буквой z. Вязкость воды при 20° С почти точно равна 1 сПз. Таким образом, с одной стороны, вязкость, как внутреннее трение, является причиной выделения тепла и потерь энергии, а с другой – она позволяет жидкой пленке смазочного материала удерживать нагрузку.

Трение скольжения и трение качения. Если к твёрдому телу, покоящемуся на шероховатой горизонтальной поверхности, приложить горизонтальную силу F, то действие этой силы вызовет появление силы сцепления Fcц = –F, представляющей собой силу противодействия смещению тела со стороны поверхности. Благодаря сцеплению тело остаётся в покое при изменении модуля силы F от нуля до некоторого значения Fmax. Это означает, что модуль силы сцепления тоже изменяется от нуля до Fсц max в момент начала движения. Как показывает опыт, |Fmax| пропорционален модулю силы нормального давления |N| со стороны плоскости: Fmax = fсц • N. Коэффициент fсц является безразмерной величиной и называется коэффициентом сцепления.

Этот коэффициент зависит от физических свойств соприкасающихся поверхностей и определяется экспериментально. Его величина для материалов, используемых в технике, обычно меньше единицы. Таким образом, всегда выполняется условие, а направление силы сцепления противоположно направлению того движения, которое возникло бы под действием приложенных сил при отсутствии сцепления.

При скольжении тела по шероховатой поверхности к нему приложена сила трения скольжения. Направление этой силы, противодействующей скольжению, противоположно вектору скорости тела. Модуль силы трения скольжения пропорционален модулю силы нормального давления N: Fск = fск • N. Коэффициент пропорциональности fск называется коэффициентом трения скольжения и определяется опытным путём. Этот коэффициент является также безразмерной величиной и зависит от материалов, состояния и свойств трущихся поверхностей (так, коэффициент трения скольжения между двумя деревянными брусками зависит от того, вдоль или поперёк волокна эти бруски перемещаются относительно друг друга; существенно облегчает скольжение наличие смазки, но при этом уже нельзя говорить о скольжении одного тела по другому), а также от давления и скорости относительного движения тела. Экспериментально установлено, что fск fсц.

Сила реакции R реальной (шероховатой) поверхности, в отличие от идеальной (гладкой) поверхности, имеет две составляющие: силу нормального давления (нормальную реакцию) N и силу сцепления Fcц (или силу трения Fск при движении тела) (рис.1).

Угол cц, образованный силой реакции шероховатой поверхности с нормалью к этой поверхности в предельном состоянии покоя, т.е. при Fcц = Fmax, называется углом сцепления. Через mg здесь и далее обозначается сила тяжести. Тангенс угла сцепления равен коэффициенту сцепления: угол, тангенс которого равен коэффициенту трения скольжения, называется углом трения.

Угол сцепления можно определить опытным путём с помощью очень простого прибора. Он представляет собой наклонную плоскость, угол наклона которой можно измерить (для расчётов достаточно знать длину наклонной плоскости и высоту подъёма её верхнего конца). Поднимая один конец плоскости и измеряя угол её наклона в момент, когда тело начнёт скользить по плоскости, мы получаем значение угла сцепления cц.

Конус с вершиной в точке касания тел (поверхность, на которой находится тело, может быть и криволинейной), образующая которого составляет угол сцепления с нормалью к поверхности тел, называется конусом сцепления. Поверхность конуса сцепления представляет собой геометрическое место максимальных сил реакции опорной поверхности при заданной нормальной составляющей N. Действительно, максимальная сила реакции поверхности может занимать различные положения на поверхности этого конуса, в зависимости от направления силы F, стремящейся сдвинуть тело. Пространство внутри конуса представляет собой совокупность возможных положений сил реакции опорной поверхности в состоянии покоя.

Пусть к покоящемуся телу, помимо силы реакции опоры, приложены силы (в том числе и сила тяжести), линия действия равнодействующей Р которых лежит внутри конуса сцепления (рис.2). Эти силы не приведут тело в движение, т.к. сила Р будет уравновешена силой реакции поверхности.

Коэффициент трения качения выражается в единицах длины. Его значения (в 10–5 м) для некоторых пар материалов приведены ниже:

Стальной бандаж по стальному рельсу Довольно часто можно встретить в литературе (в том числе и в школьных учебниках) термин «сила трения качения». Эта величина введена по аналогии с силой трения скольжения. Объясним её появление. Пусть под действием силы F происходит качение так, что центр катка С переместился на расстояние s. Работа момента сил сопротивления M при этом равна А = М, где – угол поворота тела в радианах. В нашем случае тело вращается по часовой стрелке, а пара сил стремится развернуть тело в противоположном направлении, поэтому пара сил совершает отрицательную работу.

Если центр катка переместилcя на расстояние s, то каток при этом повернулся на угол =s/R, тогда работа, совершаемая моментом сил сопротивления: A= -(/R)mgs По аналогии с силой трения скольжения (тело скользит по горизонтальной поверхности, Атр= –Fскs = –fскmgs, все символы, стоящие между «минусом» и буквой s, объединяют как «силу трения качения» Fкач=(/R)mg.

При этом часто забывают о том, что коэффициент трения скольжения является величиной безразмерной, а коэффициент трения качения имеет размерность длины.

Основной причиной нарушения работоспособности являются изменения размеров деталей вследствие изнашивания.

Изнашивание — процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.

Изнашивание может сопровождаться коррозионными процессами, происходящими в материалах деталей под воздействием химически активных составляющих среды, и является сложным физико-химическим процессом. Теории трения и изнашивания посвящена обширная отечественная и зарубежная литература.

В соответствии с ГОСТ 27.674-88 изнашивание делится на три основные группы: механическое, происходящее в результате только механического взаимодействия материалов трущихся поверхностей, коррозионномеханическое, характеризующееся процессом трения материалов при химическом и (или) электрическом взаимодействии со средой, и изнашивание при действии электрического тока (рис.3).

ИЗНАШИВАНИЕ

Наиболее распространенными разновидностями механического изнашивания являются абразивное и усталостное.

Абразивное изнашивание — процесс разрушения поверхности резанием и царапанием твердыми абразивными частицами среды, в которой происходит работа деталей. Твердость абразивных частиц выше, чем металла, что способствует разрушению поверхности деталей и резко увеличивает их износ. Скорость изнашивания в абразивной среде зависит от концентрации, размеров, формы и свойств абразивов, свойств металлических поверхностей, скорости скольжения и удельного давления и достигает 0,5-5,0 мкм/ч.

Усталостное изнашивание — процесс разрушения деталей, характеризующийся усталостными явлениями в поверхностных слоях металла. Оно наблюдается в условиях высоких контактных нагрузок циклического действия.

Развитие прогрессирующего усталостного изнашивания начинается с появления усталостных трещин. Смазочный материал, попадая в трещины, способствует их расклиниванию и выкрашиванию частиц металла. Этот вид изнашивания является основным для зубьев тяжело нагруженных шестерен.

Интенсивность усталостного изнашивания зависит от нагрузки и температуры, твердости материала и шероховатости поверхности, применяемых смазочных материалов.

При трении металлических пар иногда происходит заедание вследствие схватывания контактирующих участков, что приводит к глубинному вырыванию материала, переносу его с одной поверхности на другую. Этот вид изнашивания обладает высокой интенсивностью и приводит к отказу сопряжения. Скорость изнашивания равна 10-15 мкм/ч.

Гидроэрозионное (газоэрозионное) изнашивание поверхности происходит в результате воздействия потока жидкости (газа), а гидроабразивное (газоабразивное) — в результате действия твердых тел, увлекаемых потоком жидкости (газа).

Кавитационное изнашивание происходит в результате высоких локальных давлений или температур, возникающих вследствие захлопывания пузырьков газа вблизи поверхности твердого тела при его движении относительно жидкости.

Изнашивание при фреттинге — механическое изнашивание соприкасающихся тел при колебательном микросмещении.

Электроэрозионное изнашивание — эрозионное изнашивание поверхности в результате воздействия разрядов при прохождении электрического тока.

Разновидностью коррозионно-механического изнашивания является окислительное и фреттинг-коррозия.

Окислительное изнашивание происходит в результате появления на поверхности трения защитных пленок вследствие взаимодействия материала и кислорода. При этом происходит образование пленок твердых растворов кислорода с материалом изделия, что резко изменяет свойства трущихся поверхностей и вносит свою специфику в появление других видов изнашивания. Окислительный процесс наблюдается на стенках цилиндров двигателей при неполном сгорании топлива и работе при температуре ниже оптимальной. Скорость изнашивания составляет 0,1-0,5 мкм/ч.

Фреттинг-коррозия является многостадийным процессом химикомеханических взаимодействий трущихся поверхностей. На участках с этим видом изнашивания первоначально наблюдается процесс схватывания, упрочнения поверхностей контакта, циклическая текучесть подповерхностных слоев и разрушение окисленных пленок. Вторая стадия характеризуется появлением коррозионно-активной среды в микротрещинах деталей. Изнашивание связано с удалением образовавшихся окисленных пленок в зоне контакта. Третья стадия характеризуется высокой интенсивностью разрушения поверхностных слоев, предварительно разрыхленных усталостными и коррозионными процессами.

Явление безызносности. Существуют пары трения (сталь – бронза при смазывании спиртоглицериновой или глицериновой смесью; сталь – сталь при работе с металлоплакирующими смазочными материалами, содержащими мелкие частицы бронзы, меди, свинца, серебра и т.д.) в которых при работе возникают сервовитные пленки. Сервовитные пленки образуются в процессе трения, защищают детали от изнашивания, являются самоорганизующимися явлениями неживой природы. При деформировании эта пленка не разрушается, воспринимает все нагрузки, покрывая шероховатости поверхностей трения стальных деталей. Нагрузка распределяется равномерно по поверхности трения, поэтому на единицу площади она незначительна.

Антифрикционные материалы (от греч. anti- -приставка, обозначающая противодействие, и лат. frictio - трение), обладают низким коэффициентом трения и применяются для изготовления деталей, работающих в условиях трения скольжения (подшипников, вкладышей, направляющих втулок и др.). Их используют для работы в условиях сухого трения (в газах, воздухе, вакууме; с маловязкими жидкостями, не обладающими смазочными свойствами - вода, органические растворители, топлива); с жидкими или пластичными смазками на нефтяной или синтетической основе. Отличаются низкой способностью к адгезии, хорошей прирабатываемостью, теплопроводностью и стабильностью свойств. В условиях гидродинамической смазки, когда детали (не деформирующиеся под влиянием давления в смазочном слое) полностью разделены сравнительно толстым слоем смазочного материала, свойства материала этих деталей не оказывают влияния на трение.

Подшипниковые материалы делятся на металлические и неметаллические. К металлическим относятся: сплавы на основе олова, свинца, меди, цинка, алюминия, а также некоторые чугуны; к неметаллическим — некоторые виды пластмасс, материалы на основе древесины, графито-угольные материалы, резина. Некоторые ПМ представляют собой сочетание металлов и пластмасс (например, пористый слой, образованный спечёнными бронзовыми шариками, пропитанный фторопластом-4 или фторопластом-4 с наполнителями).

Антифрикционность материалов проявляется в условиях несовершенной смазки (или при трении без смазки), и зависит от физических и химических свойств материала, к которым относятся: высокие теплопроводность и теплоёмкость; способность образовывать прочные граничные слои, уменьшающие трение; способность материала легко (упруго или пластически) деформироваться или изнашиваться, что способствует равномерному распределению нагрузки по поверхности соприкосновения (свойство прирабатываемости). К антифрикционности относятся также микрогеометрическое строение поверхности, а именно определённая степень шероховатости или пористости, при которых масло удерживается в углублениях, и способность материала «поглощать» твёрдые абразивные частицы, попавшие на поверхность трения, предохраняя тем самым от износа сопряжённую деталь. Проявлению антифрикционности в условиях сухого трения способствует наличие в материале таких компонентов, которые, сами обладая смазочным действием и присутствуя на поверхности трения, обеспечивают низкое трение (например, графит, дисульфид молибдена и др.). Одним из важных свойств этих материалов, обусловливающих антифрикционность при всех условиях трения, является его неспособность или малая способность к «схватыванию» (адгезии) с материалом сопряжённой детали. Наиболее склонны к «схватыванию» при трении одноимённые пластичные металлы в паре, имеющие гранецентрированную и объёмноцентрированную кубической решётки. При трении по стали наименее склонны к «схватыванию» серебро, олово, свинец, медь, кадмий, сурьма, висмут и сплавы на их основе.

Проявлению антифрикционных свойств в условиях сухого трения способствует наличие в материале компонентов, обладающих смазочным действием, например дихалькогенидов переходных металлов IV-VI групп, политетрафторэтилена (фторопласта-4), фторированного графита, высокомолекулярного полиэтилена, гексагонального BN. Обычно эти компоненты применяют в виде покрытий (со связующим или без него), а также добавок к смазочным маслам и различным антифрикционным материалам, предназначенным для работы без смазки или с маловязкими жидкостями.

Металлические анифрикционные материалы обычно применяют с жидкими или пластичными смазочными материалами на нефтяной или синтетической основе, в редких случаях - с растительными маслами и животными жирами. К таким материалам относятся: баббиты (сплавы на основе Sn и Рb), алюминиевые сплавы, бронзы, латуни, цинковые сплавы, чугуны, антифрикционные стали.

Наиболее прогрессивны антифрикционные материалы в виде биметаллических лент или листов, состоящих из конструкционной (обычно стальной) основы и тонкого слоя антифрикционных материалов (несколько десятых долей мм); такие материалы производятся на автоматических линиях непрерывного действия. Подшипники (втулки, полувкладыши, подпятники и др.) производят простыми операциями штамповки с незначительной последующей механической обработкой. Баббиты наносят на стальную ленту методом штамповки с незначительной последующей обработкой, бронзы - заливкой и методом порошковой металлургии (напеканием), алюминиевые сплавы - совместной прокаткой со сталью. Иногда на слой антифрикционных материалов дополнительно наносят гальваническим способом тонкий "приработочный" слой мягкого металла (In, сплав Sn с Рb и др.), обладающего низким сопротивлением сдвигу, не вступающего в химические взаимодействия с материалом рабочего тела и образующего прочные оксидные и граничные слои из молекул ПАВ смазки, препятствующие проявлению адгезии.

Подшипниковые материалы на медной основе — бронзы оловянистые, оловянно-свинцовистые, свинцовистые, некоторые безоловянные, а также некоторые латуни. Для наиболее напряжённых подшипников двигателей внутреннего сгорания применяются свинцовистые пластичные бронзы (25% свинца и более) в виде тонкого слоя, залитого по стали.

Подшипниковые материалы на цинковой основе служат заменителями бронзы, например сплав ЦАМ 9—1,5 применяется в подшипниках паровозов как для изготовления вкладышей целиком, так и для заливки по стали; известен также метод плакирования стали этим сплавом при производстве биметаллической ленты прокаткой.

Подшипниковые материалы на основе алюминия, широко применяемые для подшипников двигателей внутреннего сгорания, можно подразделить на 2 группы по степени пластичности (оцениваемой по твёрдости). По сравнению с баббитами пластичные алюминиевые сплавы обладают более высокой теплопроводностью и лучшими механическими свойствами при повышенных температурах; они гораздо дешевле, но хуже прирабатываются, менее способны «поглощать» твёрдые частицы и несколько сильнее изнашивают сопряжённый стальной вал. Их свойства улучшают нанесением на рабочую поверхность тонкого (25 мкм) слоя оловянно-свинцовистого сплава. Наиболее высокими антифрикционными свойствами обладает алюминиевый сплав с 20% олова, с микроструктурой, полученной в результате пластического деформирования и отжига. Сплавы с твёрдостью HB 350 Мн/м2 (35 кгс/мм2) применяют для производства путём совместной прокатки со сталью биметаллических лент или полос, из которых в последующем штампуют вкладыши подшипников. Сплавы с более высокой твёрдостью (HB = 450 Мн/м2, или 45 кгс/мм2) применяют для изготовления подшипников дизелей.

Серый перлитный чугун при определённой микроструктуре (перлит средне- или крупнопластинчатый, графит средней крупности, фосфидная эвтектика в виде изолированных включений) обладает антифрикционными свойствами и используется для подшипников, работающих при невысоких нагрузках и малых скоростях.

Значительное распространение получили металлические антифрикционные материалы, изготавливаемые методами порошковой металлургии (спеченные материалы): компактные, как правило, содержащие включения твердых смазочных материалов (графита, MoS2 и др.), и самосмазывающиеся пористые, пропитанные смазочными материалами (жидкими или пластичными). Наибольшее применение получили спеченные металлокерамические материалы на основе Си и Fe.

Антифрикционные материалы на основе полимеров предназначены, как правило, для работы с жидкостями, не обладающими смазочными свойствами (водой и др.), а также без смазки, в том числе в вакууме. Основа полимерных антифрикционных материалов: термореактивные смолы - фенолоформальдегидные, эпоксидные, эпоксикремнийорганические, фурановые;

термопласты-полиамиды, гомо- и сополимеры формальдегида (полиацетали), полиимиды, полиарилаты. поликарбонаты, фторполимеры, высокомол. полиэтилен. При смазке водой используют резины. Без смазки применяют материалы на основе фторопласта-4, а иногда полиэтилена высокого давления (они наз. антифрикционными самосмазывающимися пластмассами). Другим полимерам антифрикционные свойства придаются введением MoS2, графита, BN, фторопластов, полиэтилена, жидких и пластичных смазок (нефтяных и синтетических) и др. Для повышения физико-механических и триботехнических свойств в полимерные антифрикционные материалы вводят также наполнители: металлы и сплавы, оксиды, стекла, различные модификации углерода, древесную крошку и шпон, другие полимеры и т.п. Часто используют наполнители в виде тканей из природных, стеклянных, углеродных, металлических, синтетических волокон, а также нетканые материалы.

Подшипниковые материалы на основе пластмасс с наполнителями из ткани (текстолит) древесного шпона, древесной крошки с успехом применяют в подшипниках, обильно смачиваемых водой, при невысоких частотах вращения вала. Всё большее распространение к получают пластмассы (полиамиды, политетрафторэтилен и др.), работающие со смазкой маслом или водой. Полиамиды используют также в виде тонкого покрытия (например, 0, мм) по металлической основе подшипника, что повышает допустимую нагрузку. Режим работы подшипников из пластмасс ограничивается температурой на поверхности трения (например, для полиамидов не более 80— 100°C). Особенность некоторых подшипников из полиамидов — почти полное отсутствие изнашивания сопряжённого стального вала. Наилучшей антифрикционностью по сравнению с другими пластмассами при малой скорости скольжения без смазки обладает фторопласт-4, причём низкое трение сохраняется у него в широком интервале рабочих температур от —200°С до 260°C.

В качестве антифрикционных материалов используют также древесину твердых пород дерева (бакаут, самшит, бук), содержащую смолистые, обладающие смазочным действием вещества. Менее ценные породы дерева модифицируют: уплотняют, пропитывают смазочными материалами, полимерами, соединениями металлов. Древесную крошку и шпон используют в качестве наполнителей в древесных пластиках. Пример натурального подшипниковые материалы — гваяковое или бакаутовое дерево, применяемое при смазке водой, Подшипниковые материалы на основе древесины используют при обильной смазке водой в подшипниках прокатных станов, водяных турбин, валов корабельных винтов.

Углеграфитовые антифрикционные материалы (обожженные и графитированные) применяют чаще всего без смазки. Графито-угольные подшипниковые материалы представляют собой продукты прессования и термической обработки смеси нефтяного кокса и каменноугольной смолы с небольшим количеством натурального графита. Применяются для работы при невысоких удельных нагрузках, температуре до 480°С, в воздушной среде. Для повышения прочности, износостойкости и теплостойкости их пропитывают металлами, сплавами, полимерами, солями. Разработаны материалы из углеродных волокон или тканей в углеродной матрице.

Все большее применение получают комбинированные материалы, имеющие конструкционную основу и слой антифрикционного материала, состоящего из металлического пористого каркаса, пустоты которого заполнены полимером с антифрикционным наполнителем. Типичный представитель металлофторопластовый антифрикционный материал с бронзовым пористым слоем (на стальной основе), пустоты которого заполнены смесью фторопласта-4 с MoS2. Штампованные подшипники из этого антифрикционного материала широко применяют в узлах трения, работающих без смазки и при недостаточной смазке. Для работы со смазкой выпускается материал, поры которого заполнены сополимером формальдегида.

Другой тип комбинированных антифрикционных материалов - тканый.

Состоят они из нитей фторопласта-4, сотканных вместе с волокнами из др.

материалов (полимеров, металлов и др.) таким образом, что лицевая сторона получается преимущественно из волокон фторопласта-4, а обратная - из волокон второго материала.

Резину используют при хорошей смазке водой, малых удельных нагрузках и небольших скоростях скольжения. Режим работы ограничивается температурой на поверхности трения 50—70 °С.

Металло-керамические самосмазывающиеся материалы применяют в виде пористых втулок (главным образом малого размера, работающих при низких скоростях без подвода смазки извне). Изготовляются спеканием предварительно спрессованных заготовок из порошков оловянистой бронзы (10% Sn) с примесью графита или железа с графитом. Степень пористости — около 25%. Втулки пропитываются маслом.

Фрикционные материалы - материалы, применяемые для изготовления деталей, работающих в условиях трения скольжения, и имеющие большой коэффициент трения. Они характеризуются высокой фрикционной теплостойкостью (т. е. способностью сохранять коэффициент трения и износоустойчивость в широком диапазоне температур), низкой способностью к адгезии (т.к. они не должны при трении схватываться, т. е. как бы «прилипать»

друг к другу), высокой теплопроводностью и теплоёмкостью, хорошей устойчивостью против теплового удара, возникающего в результате интенсивного выделения тепла в процессе трения. К фрикционные материалы предъявляются также требования по коррозионной стойкости, прирабатываемости, технологичности, экономичности.

К металлическим фрикционным материалам относятся чугуны и стали некоторых марок. Для железнодорожных тормозных колодок широко используется серый чугун. Чугуны не склонны к короблению, но при температурах свыше 400—600°С их коэффициент трения резко снижается (это ограничивает температурные условия использования чугунов). Для фрикционных муфт гусеничных машин применяются пары трения из сталей 40, 45, 65Г и др.

Существенный недостаток стальных пар трения — склонность к короблению и схватыванию при перегревах. В качестве фрикционных материалов металлы постепенно заменяются пластмассами.

Неметаллические фрикционные материалы изготовляются главным образом на асбестовой основе; связующим веществом служат каучуки, смолы и т.п. Пластмассовые материалы на каучуковом связующем имеют относительно высокий и устойчивый коэффициент трения до 220—250°С; они применяются для накладок автомобильных тормозов и колец сцеплений. Пластмассовые материалы на смоляном связующем имеют более высокую износоустойчивость, но несколько меньший коэффициент трения.

Спечённые фрикционные материалы получили распространение в тяжелонагруженных тормозных устройствах и фрикционных муфтах, что определяется их высокими износоустойчивостью, коэффициентом трения, теплостойкостью, теплопроводностью и некоторыми др. свойствами. Проявлению хороших эксплуатационных свойств спечённых материалов в тяжёлых условиях работы способствуют входящие в их состав компоненты, одни из которых обеспечивают высокие износостойкость и коэффициент трения (карбиды и окислы металлов и т.д.), а другие — стабильность фрикционных свойств и отсутствие схватывания (графит, асбест барит, дисульфид молибдена и т.д.).

Эти материалы служат для изготовления дисков, секторов, колодок методом спекания предварительно спрессованных заготовок из порошковых смесей.

Для повышения прочности спечённых Фрикционные материалы их изготовляют на стальной основе, соединение (сварка) с которой обычно достигается в процессе спекания. Наиболее широко применяются спечённые материалы на медной и железной основе. Фрикционные материалы на медной основе, содержащие олово, графит, свинец и др. компоненты, при работе в масле имеют коэффициент трения от 0,08 до 0,12; а при сухом трении — от 0,17 до 0,25. Температурный предел их применения 300°С. Фрикционные материалы на железной основе обладают по сравнению с материалами на медной основе большей прочностью, выдерживают большие удельные нагрузки и значительно более высокую температуру. Коэффициент трения для условий работы тормозов в зависимости от состава материала 0,2—0,4. В состав материала обычно входят медь, никель, хром, барит, асбест, графит, карбиды металлов и др. компоненты. Такие материалы допускают повышение температуры на поверхности трения до 1200°С, что особенно важно в тормозных устройствах.

Технологические способы повышения надежности и долговечности машин. Основой технической политики машиностроительных предприятий является повышение качества выпускаемых изделий до уровня конкурентноспособных мировых стандартов. Для этой цели создаются новые технологические и конструктивные приемы и методы, основанные на достижениях современных наук, особенно физики твердого тела, физической химии, электрофизики и т.д. Непрерывно совершенствуются и общеизвестные методы повышения надежности и долговечности.

С точки зрения обеспечения надежность и долговечность изделия можно подразделить на общую и функциональную. Функциональная надежность характеризует служебные свойства машины (изделия), которые определяются в основном ее конструктивно-теоретическим решением. Общая надежность характеризует в основном, те свойства, которые обеспечиваются в процессе изготовления машины. Главными из этих свойств являются прочность, износостойкость, коррозионная стойкость, выносливость и т. д.

Приведенное разбиение на общую и функциональную надежность является условным, т.к. они взаимозависимы. Несоблюдение технологической дисциплины, влияет не только на общую; но и на функциональную надежность.

Важным для повышения износостойкости является рациональное конструирование узлов трения.

Для повышения общей надежности и долговечности изделий существуют следующие методы:

упрочнение поверхностное слабых элементов машин пластическим деформированием;

поверхностное упрочнение деталей машин химико-термической обработкой и закалкой;

упрочнение поверхностных слоев специальными методами обработки: электрохимическими, ультразвуковыми и т.д.;

нанесение на рабочие поверхности деталей высокопрочных металлов и других материалов (ионная имплантация, напыление нитридов и т.д.);

нанесение на поверхности деталей антикоррозийных покрытий и защитных пленок.

При поверхностном пластическом деформировании (ППД) упрочнение выполняется с целью повышения сопротивления усталости и твердости поверхностного слоя за счет формирования в нем направленных внутренних напряжений, преимущественно сжатия, а также регламентированного рельефа микронеровностей на поверхности. За счет возникающего наклепа и сглаживания поверхностей ускоряется процесс приработки пар, уменьшается приработочный износ, снижается склонность к схватыванию.

Традиционно ППД производится обкатыванием поверхности роликом, шариком (с использованием различных приспособлений к токарным или строгальным станкам) и выглаживанием алмазным индентором; бомбардированием струей стальной или чугунной дроби, шариков; гидроабразивной обработкой с применением суспензии, содержащей абразивные частицы; виброабразивной обработкой; чеканкой; применением энергии взрыва.

Перспективным является охватывающее пластическое поверхностное деформирование (ОППД), при котором обрабатывается вся поверхность изделия, а не его отдельные участка как более производительный и эффективный способ.

Химико-термическая обработка представляет собой процессы диффузионного насыщения поверхностей изделий различными элементами (как металлами, так и неметаллами) с целью повышения их износостойкости или придания им особых свойств (например, коррозионно-стойких).

Процессы ведутся в соответствующей среде, как правило, при высоких температурах. В среде в результате протекания химических реакций получается насыщающий элемент в активной форме, который сначала адсорбируется на поверхности детали, а затем диффундирует в глубь ее.

Различают следующие виды ХТО: цементацию – насыщение поверхностей углеродом, которое производится в твердом карбюризаторе, газах, в жидкостях; азотирование – насыщение поверхностей азотом в газовой среде, а также плазменное; нитроцементацию – насыщение поверхностей углеродом и азотом в газовой среде, содержащей цементующий и нитрирующий газы;

цианирование - насыщение поверхностей углеродом и азотом в расплавах цианистых солей; термодиффузионное хромирование, борирование, силицирование и др. процессы – это насыщение соответствующими элементами.

Выбор вида ХТО зависит как от условий эксплуатации, так и от марки стали. Как правило, изделие до или после проведения ХТО подвергается термической обработке.

Поверхностную закалку применяют главным образом для образования твердого износостойкого слоя на определенных участках деталей.

Выделяют следующие виды поверхностной закалки: пламенную - с применением газопламенного нагрева: поверхностную закалку с контактным нагревом электрическим током: высокочастотную закалку (индукционная, с применением ТВЧ): с электронагревом в электролите: с применением лазерного нагрева Повышение износостойкости поверхностей трения деталей может осуществляться методом наплавки с использованием износостойких наплавочных материалов.

В настоящее время для повышения износостойкости поверхности деталей получил распространение способ нанесения на них тонкого антифрикционного слоя металла только за счет трения наносимого металла о деталь. Такая обработка получила название финишной антифрикционной безабразивной обработки деталей (ФАБО).

Сущность способа ФАБО состоит в том, что в активизирующем растворе на рабочую поверхность детали наносится тонкий слой цветного металла за счет трения о деталь стержня, изготовленного из бронзы, латуни или меди.

Толщина покрытия слоя цветного металла составляет 25 мкм.

Технологический процесс нанесения покрытий в результате механического трения включает следующие операции: механическую обработку рабочей поверхности; обезжиривание детали; удаление окисной пленки с рабочей поверхности детали; обработку поверхности детали активизирующим раствором; финишную антифрикционную обработку рабочей поверхности детали; промывку теплой водой, сушку.

Смазывание деталей машин. Смазывание поверхностей трения деталей машин необходимо для уменьшения силы трения, интенсивности изнашивания и нагревания деталей, а также для предохранения поверхностей от коррозии во время остановки машины. Смазочные материалы могут быть пластичные – коллоидные системы (минеральные масла, загущенные мылами). Они подразделяются на кальциевые, натриевые, кальциево-натриевые, алюминиевые, магниевые и т. д.;

твердые (тальк, графит, дисульфид молибдена и др.).

Выбор смазочных материалов зависит от конструкции узла трения, рабочего режима, особенностей технологического процесса, внешней среды и т.д.

Пластичные смазочные материалы применяются в открытых зубчатых передачах и подшипниках качения, а также там, где можно где можно избежать усложнения конструкции узла, связанного с использованием жидких смазочных материалов. При высоких скоростях скольжения или частотах вращения при использовании пластичных смазочных материалов возникают большие потери на трение, что повышает температуру смазочных материалов. При высоких скоростях вращения происходит отбрасывание смазочных материалов от поверхности. Внутреннее трение повышается при низких температурах. Применять пластичные смазочные материалы в узлах не допускающих разборки и рассчитанных на длительную эксплуатации не всегда возможно.

Жидкие смазочные материалы имеют следующие ограничения: для механизмов, работающих в теплых помещениях (должна быть высокая температура застывания); масловязкие масла в случае нарушения плотности стыков и соединении дают большие утечки и легко разбрызгиваются; нагрузочная способность масел повышается с увеличением их вязкости и т.п.

Смазочные материалы оказывают демпфирующее и охлаждающее действие. Потоком смазочного материала отводиться теплота, возникшая при трении и теплота от нагретых частей машины. Также потоком выносятся продукты изнашивания из зоны трения.

Износостойкость узлов трения машин при эксплуатации. Техническая эксплуатация механизмов заключается в обеспечение их исправного технического состояния и безаварийной работы при надлежащей экономичности.

Уровень технической эксплуатации машин определяется хранением машин в определенных условиях, рациональным использованием, квалификацией обслуживающего персонала, организацией технического обслуживания, организацией смазочного хозяйства. Технический уход и ремонт необходимы для поддержания работоспособности машины. Технический уход – это совокупность мероприятий, направленных на борьбу с изнашиванием. Ремонт ликвидирует последствия изнашивания.

6.2. Краткое описание практических занятий 6.2.1. Перечень практических занятий.

№ 1 Термины, определения, понятия дисциплины «Триботехника».

№ 2. Механизм изнашивания металлических поверхностей. Явления и процессы при трении и изнашивании.

№3. Стадии изнашивания пар трения.

№4, 5. Виды и характеристики изнашивания №6. Виды пар трения и узлов трения №7. Определение класса износостойкости материала №8. Подбор сочетания материалов для пар трения №9. Материалы триботехнического назначения.

№10. Черные сплавы, применяемые в триботехнике №11. Сплавы на основе цветных металлов триботехнического назначения.

№12. Неметаллические материалы триботехнического назначения.

№ 13. Конструктивные способы повышения износостойкости деталей.

№ 14. Поверхностное пластическое деформирование №15. Химико-термическая обработка №16. Термическая обработка рабочих поверхностей деталей.

№17. Повышение износостойкости поверхностей трения деталей методом наплавки с использованием износостойких наплавочных материалов.

6.2.2. Методические указания по выполнению заданий на практических занятиях Практическое занятие №1 Термины, определения, понятия дисциплины «Триботехника».

Цель: Усвоить основные понятия курса.

Задание: Изучить основные процессы, явления, характеристики, Требования к отчетным материалам: Отчет должен содержать основные определения, которые встречаются в курсе триботехники Ход занятия: Изучить теоретический раздел методических указаний.

Ответить на контрольные вопросы. Составить отчет.

Рекомендации по выполнению задания При изучении теоретического раздела выделить и дать определения следующим понятиям :

Трение: дать определение понятиям внешнее трение(далее трение) и внутреннее трение; классифицировать трение по признакам:

по наличию относительного движения - трение покоя и трение движения;

по характеру относительного движения – трение скольжения и трение качения по наличию смазочного материала – сухое трение и трение со смазочным материалом привести основные характеристики трения – сила трения, наибольшая сила трения покоя, коэффициент трения, скорость скольжения, поверхности трения.

Трибосопряжение (ТС) – две функционально связанные детали (вал – втулка, два зубчатых колеса и др.).

Трибология – наука о трении, смазке и изнашивании контактирующих тел.

Триботехника – прикладной раздел трибологии, который охватывает конечную стадию процесса создания трибосопряжений и триботехнических систем с учетом достижений науки трибологии.

7. Дать определения триботехническим характеристикам материалов Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания.

Относительная износостойкость – отношение интенсивности изнашивания одного материала к интенсивности изнашивания другого в одинаковых условиях (обычно один из материалов принимается за эталон).

Совместимость материалов при трении.

Прилегаемость материалов при трении.

Триботехнология, ее направления, цели.

Практическое занятие № 2. Механизм изнашивания металлических поверхностей. Явления и процессы при трении и изнашивании.

Цель: изучение процессов при работе сопряженных пар и причин изнашивания.

Задание: Классифицировать процессы, происходящие при взаимодействии поверхностей трения. Описать изменения на поверхности трения, которые вызваны различными факторами.

Ход занятия Изучить теоретический раздел методических указаний.

Оформить отчет.

Требования к отчетным материалам. Отчет должен быть оформлен в соответствии с заданием.

Рекомендации по выполнению задания. Для анализа выделим три явления:

1. Взаимодействие поверхностей трения. Оно может быть механическим и молекулярным, которое проявляется в виде адгезии и схватывания.

2. Изменения, происходящие в поверхностном слое металла, могут быть вызваны:

Деформацией, как упругой, так и пластической, что может приводить к разрыхлению структуры, упрочнению вследствие наклепа, избирательному изнашиванию и т.д.;

Влиянием повышения температуры, что может вызывать рекристаллизацию, растекание металла или его отдельных составляющих, активизацию диффузии и т.д.;

Химическим действием среды, что может приводить к образованию оксидных пленок, а также пленок химических соединений, что предохраняет поверхность от схватывания (положительное влияние); насыщению поверхностей отдельными элементами, коррозии.

3. Разрушение поверхностей.

При взаимодействии поверхностей трения в зависимости от условий может происходить:

упругое контактирование, обеспечивающее минимальную интенсивность износа пластическое деформирование, которое приводит к увеличению интенсивности износа на несколько порядков микрорезание, которое относится к недопустимым механизмам изнашивания, т.к. вызывает интенсивное разрушение поверхностного слоя.

Элементарные виды разрушения поверхностей трения следующие:

микрорезание с образованием микростружки, царапание – происходит в результате перемещения в стороны и подминания материала при движении (скольжении, перекатывании) частицы;

отслаивание (диспергирование);

выкрашивание – образование ямок в результате отделения частиц материала;

схватывание при трении (вследствие действия молекулярных сил) - может приводить к разрушению поверхностных пленок или глубинному вырыванию;

Практическое занятие №3. Стадии изнашивания пар трения.

Цель: Установить зависимость величины износа от времени.

Задание: Дать описание процессов, происходящих на каждой стадии изнашивания. Установить взаимосвязь между формой кривой изнашивания и условиями работы.

Требования к отчетным материалам Отчет должен быть выполнен в соответствии с заданием.

Ход занятия: Изучить теоретический раздел методических указаний.

Ответить на контрольные вопросы. Написать отчет.

Рекомендации по выполнению задания: Изобразить типовую кривую изнашивания в координатах износ – время. Рассмотреть процессы, которые происходят на каждой стадии. Охарактеризовать скорость изнашивания на стадии приработки, стадии установившегося износа, стадии катастрофического износа. Привести кривые, на которых отсутствуют некоторые стадии.

Объяснить их форму с позиции условий работы, привести конкретные примеры.

Практическое занятие №4, 5. Виды и характеристики изнашивания Цель: Установить, какие бывают разновидности изнашивания, а также его характеристики Задание: Классифицировать виды изнашивания, более подробно охарактеризовать какой – либо из них (по заданию преподавателя), привести примеры деталей (узлов), работающих в условиях определенного вида изнашивания. Если возможно, предложить меры по предупреждению и уменьшению изнашивания.

Требования к отчетным материалам: Отчет должен содержать классификацию видов изнашивания, описание особенностей конкретного вида изнашивания.

Ход занятия: Изучить теоретический раздел методических указаний, получить задание. Оформить отчет.

Рекомендации по выполнению задания: Изнашивание – процесс, износ – его результат.

Основные характеристики изнашивания:

скорость изнашивания (отметить, что это такое, как ее определяют, единицы измерения; чем различаются мгновенная и средняя скорость изнашивания), интенсивность изнашивания (отразить, что это такое, как ее определяют, единицы измерения; чем различаются мгновенная и средняя интенсивность изнашивания).

Детали, подвергающиеся изнашиванию, подразделяют на две группы:

1. детали, образующие пары трения (подшипники скольжения и качения, зубчатые передачи и пр.) 2. детали, изнашивание которых вызывает рабочая среда (жидкость, газ и т.п.) На первом занятии рассматривают характерные виды изнашивания деталей первой группы. К ним относятся: 1. абразивное (твердыми частицами, попадающими в зону контакта), 2.адгезионное, 3. водородное, 4. окислительное, 5. усталостное, 6. фреттинг-процесс (фреттинг-коррозия) 7. вследствие диспергирования.

На втором занятии рассматриваются типичные виды изнашивания деталей второй группы: 1. абразивное (истирание почвой); 2. гидро- и газоабразивное, 3. гидро- и газоэрозионное, 4. кавитационное, 5. коррозионномеханическое изнашивание.

При изучении материала выделить следующие виды изнашивания, указать их характерные особенности, привести примеры 1.Механическое – изнашивание в результате механических воздействий;

2.Абразивное – механическое изнашивание в результате режущего или царапающего действия твердых тел или частиц.

3.Гидроабразивное (газоабразивное) изнашивание – с участием жидкости или газа.

4.Усталостное изнашивание – может происходить как при качении, так и при скольжении, при длительном нагружении переменными по величине и направлению усилиями.

5.Кавитационное изнашивание – происходит при движении твердого тела относительно жидкости вследствие явления кавитации.

6.Изнашивание при фреттинге.

7.Изнашивание при заедании.

8.Коррозионно-механическое изнашивание – происходит в сопровождении коррозионного разрушения под действием окружающей среды.

9.Окислительное изнашивание 10. Изнашивание при фреттинг-коррозии.

11. Электроэрозионное изнашивание.

12. Термическая усталость.

Практическое занятие №6. Виды пар трения и узлов трения Цель: Установить разницу между понятием пара трения и узел трения, изучить их виды.

Задание: Классифицировать пары трения и узлы трения. Привести конкретные примеры.

Ход занятия: Изучить теоретический раздел методических указаний.

Выполнить отчет.

Рекомендации по выполнению задания: В узлах трения мощность подводится через подвижный элемент, а преобразуется в работу на неподвижном. В паре, образованной скользящими поверхностями, имеющими разные твердость и размеры поверхностей трения можно различить два случая, связанные с расстановкой материалов пары:

Если подвижный элемент имеет более высокую твердость и большую рабочую площадь, чем неподвижный, то такая пара называется прямой парой трения. Нп Нн; Sп Sн, Пара, у которой изменены оба отношения, называется обратнойпарой трения Нп Нн; Sп Sн, Пара, у которой изменено только одно соотношение, называется или обратной парой по материалам, Нп Нн, Sп Sн, или обратной парой по геометрии Нп Нн; Sп Sн.

Все пары встречаются в реальных конструкциях узлов машин.

Все узлы трения скольжения делят на два вида:

1. узлы трения покоя, в которых сила трения используется для предотвращения относительного перемещения деталей, т.е. в этих сопряжениях имеет место сила трения покоя, они подразделяются на:

соединение двух деталей, в которых не допускается относительное перемещение (соединение с натягом, заклепочные и др.) и передачи, в которых передаваемый момент (сила) ниже по значению момента силы трения покоя (передачи фрикционные и с гибкой связью, транспортирующие устройства, ведущие и тормозные колеса и др.);

узлы трения, в которых реализуются силы трения покоя и допускающие кратковременные относительные скольжения деталей (сцепления, тормоза).

2. узлы трения, в которых происходит относительное перемещение (скольжение) деталей, т.е. в этих сопряжениях детали работают в условиях трения скольжения; делятся на две группы:

узлы трения многократного действия (подшипники скольжения, уплотнения, направляющие, кривошипно-шатунные и кулачковые механизмы, качающиеся и скользящие опоры, передачи винт-гайка и др.);

сопряжения однократного действия (направляющие при спуске судов, запуске ракет и др.).

Это касается низших кинематических пар, в которых контакт осуществляется по площади. Для высших кинематических пар (в которых контакт осуществляется по линии или в точке) следует применять сочетание материалов «твердый – твердый».

Практическое занятие №7. Определение класса износостойкости материала Цель: научиться определять класс износостойкости материала.

Задание: Задание включает вид узла трения и материал, из которого он изготовлен. Требуется, исходя из условий задания, определить класс износостойкости.

Требование к отчетным материалам: Отчет должен содержать цель работы, краткие теоретические сведения, задание, расчет, вывод.

Ход занятия: Изучить теоретический раздел методических указаний.

Получить задание у преподавателя. Произвести необходимые расчеты. На основании таблиц приложения определить класс износостойкости.

Рекомендации по выполнению задания: Детали узлов трения в зависимости от их функционального назначения изготавливают из износостойких, антифрикционных и фрикционных конструкционных материалов. Антифрикционность –собирательная качественная характеристика совокупности свойств материала, обеспечивающих его нормальную работу в условиях трения. Антифрикционность материала определяется главным образом коэффициентом трения, несущей способностью, износостойкостью и теплостойкостью. При наиболее благоприятном сочетании указанных факторов достигается высокая антифрикционность материала.

Одним из главных требований к материалу пары трения является его износостойкость применительно к заданным условиям эксплуатации. Износостойкость может быть оценена показателем износостойкости И, который изменяется в пределах от 10 до 1013. Для отнесения изделия к определенному классу его износостойкость представляют в показательной или логарифмической форме где 1 k 10, соответственно мантисса логарифма 0 lg k 1, а характеристика логарифма К – целое число, обозначающее класс износостойкости.

Устанавливаются десять классов износостойкости – от 3 до 12 класса включительно. Нижняя граница И в каждом классе не входит в его состав.

Каждый класс износостойкости разбивается на пять разрядов.

Отнесение к определенному классу разряду производят в соответствии со справочными таблицами.

Для обозначения класса износостойкости устанавливается буквенноцифровой символ, в котором первые два места занимают прописные буквы КИ, далее следует обозначение номера класса цифрами от 3 до 12 и после косой черты – цифры от 1 до 5, соответствующие номеру разряда в данном классе. Для групп каждого класса износостойкости характерны определенные виды контактного взаимодействия поверхностей трения: для классов 12упругое взаимодействие (упругое и упругопластическое взаимодействие);

для классов 5-4 – пластическое; для класса 3 – микрорезание. При проектировании узла трения и выборе материала необходимо стремиться к обеспечению упругого взаимодействия поверхностей трения, при котором интенсивность изнашивания значительно меньше, чем при пластическом.

Практическое занятие №8. Подбор сочетания материалов для пар трения Цель: Научиться обоснованно выбирать материалы для пар трения Задание: Предложить возможное сочетание материалов для конкретного узла трения Ход занятия: Изучить теоретический материал методических указаний.

Получить задание у преподавателя. При использовании справочной литературы сделать выбор материалов.

Рекомендации по выполнению задания: При подборе сочетаний материалов рекомендуется выполнятьследующие правила применения материалов для фрикционных пар, которых полезно придерживаться (после предварительного анализа условий работы, исходных свойств и их изменений в процессе трения).

1. Сочетать твердый материал с мягким, имеющим температуру рекристаллизации ниже средней температуры поверхности трения. Такая пара металлов хорошо противостоит заеданию и характеризуется высоким уровнем надежности.

2. Сочетать твердый материал с твердым. Такие пары трения обладают высокой износостойкостью вследствие малого взаимного внедрения неровностей их поверхностей 3. Избегать сочетаний мягкого материала с мягким, а также пар трения из одинаковых материалов по физико-механическим свойствам. Подобные пары имеют низкуюизносостойкость и ненадежны в эксплуатации.

4. Применять в труднодоступных для смазывания узлах пористые спеченные материалы и антифрикционные сплавы.

5. Применять в качестве фрикционных и антифрикционныхматериалов композиционные и пластмассы.

6. Применять материалы, трудно поддающиеся наводораживанию.

7. Поверхности стальных деталей ТС узла трения при окончательной доводке рекомендуется подвергать финишной безабразивной обработке.

8. При выборе материалов конструкционных и смазочных для ТС узлов трения создавать возможные условия, обеспечивающие условия реализации режимов избирательного переноса._ Правильность выбора материалов для деталей ТС и узлов трения проверяют также по величине предельно допустимых давлений в контакте [р] и допускаемому произведению давления на скорость [р]. Для проверки правильности выбранных материалов обычно ориентируются на табличные значения указанных критериев [р] и [р].

Практическое занятие №9. Материалы триботехнического назначения.

Цель: Изучить классификацию материалов для триботехники Задание: Ознакомиться с различными группами материалов, работающих в условиях трения.

Требования к отчетным материалам. Отчет должен содержать подробную классификацию материалов по группам.

Ход занятия. Изучить теоретическую часть методических указаний, написать отчет.

Рекомендации по выполнению задания. При изучении триботехнических материалов следует учесть, что их классификация может осуществляться по ряду признаков:

1. По общим свойствам износостойкие (материалы с высокой твердостью поверхности) антифрикционные черные (стали и чугуны) сплавы на основе цветных металлов – медные, алюминиевые, цинковые, на основе олова и свинца и пр.

неметаллические (материалы на основе полимеров, керамика) композиционные материалы 3. По методу придания формы деформируемые 4. По функциональным свойствам (например, сплавы, устойчивые к изнашиванию в условиях динамических нагрузок; сплавы, обладающие высокой контактной выносливостью; кавитационно-стойкие материалы; сплавы, устойчивые к изнашиванию в агрессивных средах и т.д.).

5. Наплавочные материалы: к ним относятся материалы в виде электродов, проволоки, порошков, которые применяют для создания на поверхности изделий достаточно толстых слоев с целью восстановления изношенных деталей (восстановительная наплавка) и для повышения свойств поверхностей изделий (износостойкая и антикоррозионная наплавка).

Практическое занятие №10. Черные сплавы, применяемые в триботехнике Цель: Изучение основных групп сталей и чугунов, применяемых в узлах трения Задание: Ознакомиться с классификацией и маркировкой, свойствами и применением черных сплавов.

Требования к отчетным материалам: Отчет должен содержать общую классификацию сплавов, а также подробное описание конкретной группы сплавов, предложенной преподавателем в качестве задания.

Ход занятия: Изучить теоретический раздел методических указаний.

Оформить отчет.

Рекомендации по выполнению задания: При изучении чугунов классифицировать их:

1. В зависимости от степени графитизации, обуславливающей вид излома: белый чугун, серый чугун, половинчатый;

2. В зависимости от формы включений графита: серый чугун с пластинчатым графитом; высокопрочный чугун с шаровидным графитом, ковкий чугун с хлопьевидным графитом, вермикулярный чугун с графитом в виде отдельных продолговатых 3. В зависимости от характера металлической основы: перлитный чугун, феррито-перлитный, ферритный, аустенитный, бейнитный, мартенситный;

4. В зависимости от назначения чугун делится на конструкционный и чугун со специальными свойствами.

5. По химическому составу чугун делится на легированный и нелегированный.

Отметить влияние графита на трибологические свойства чугуна. При описании высокопрочных, модифицированных серых чугунов указать модификатор и его влияние, при описании ковких чугунов указать режим отжига.

При изучении сталей классифицировать их:

1. По составу: углеродистые и легированные;

2. По назначению: конструкционные и инструментальные;

3. По функциональному назначению: выделить стали для изготовления зубчатых колес, для изделий, работающих в условиях трения и изнашивания, сопровождающихся высокими ударными нагрузками, стали с высоким сопротивлением контактной усталости, инструментальные стали различных групп – для режущего инструмента, штамповые и пр.

При описании сталей охарактеризовать условия эксплуатации – условия изнашивания, влияние температуры и коррозионной среды и т.д., явления и причины выхода изделий из строя. Привести влияние легирующих элементов на формирование необходимых свойств. Указать типовую термообработку.

При описании любой группы сплавов указать достоинства и недостатки, области применения.

Практическое занятие №11. Сплавы на основе цветных металлов триботехнического назначения.

Цель: Изучить различные группы сплавов на основе цветных металлов, применяемых в узлах трения.

Задание: Ознакомиться с классификацией и маркировкой, свойствами и применением цветных сплавов Требования к отчетным материалам: Отчет должен содержать общую классификацию сплавов, а также подробное описание конкретной группы сплавов, предложенной преподавателем в качестве задания.

Ход занятия: Изучить теоретический раздел методических указаний.

Оформить отчет.

Рекомендации по выполнению задания: Классифицировать сплавы необходимо по основному компоненту – на основе меди, алюминия, цинка, олова, свинца. Затем приводится более подробное деление внутри каждой группы:

1. Сплавы меди делятся на латуни, в которых основным легирующим элементом является цинк, и бронзы. Легированные латуни и бронзы имеют в своем составе различные легирующие элементы, влияющие на их механические, технологические, эксплуатационные свойства;

2. Сплавы на основе алюминия делятся на алюминиево-никелевые и алюминиево-оловянные;

3. Сплавы антифрикционные на основе легкоплавких металлов делятся на оловянные и свинцовые баббиты (по основному металлу), более подробное деление осуществляется в соответствии с присутствующими в составе легирующими элементами.

Цветные сплавы широко применяются при изготовлении подшипников (опор) скольжения. Антифрикционность обеспечивают следующие свойства:

высокая теплопроводность; хорошая смачиваемость смазочным материалом;

способность образовывать на поверхности защитные пленки мягкого металла; хорошая прирабатываемость, основанная на способности материала при трении легко деформироваться и увеличивать площадь фактического контакта, что приводит к снижению местного давления и температуры на поверхности подшипника.

По структуре можно выделить два типа сплавов: с мягкой матрицей и твердыми включениями; с твердой матрицей и мягкими включениями.

При описании конкретной группы материалов по заданию преподавателя необходимо привести химический состав, свойства, достоинства и недостатки сплавов. Охарактеризовать структуру сплава (в общем) с выделением мягких и твердых структурных составляющих. Привести области применения сплавов в узлах трения. При необходимости воспользоваться справочной литературой (таблицами приложения).

Практическое занятие №12. Неметаллические материалы триботехнического назначения.

Цель: Изучить различные группы неметаллических материалов, применяемых в узлах трения.

Задание: Ознакомиться с классификацией и маркировкой, свойствами и применением неметаллических материалов.

Требования к отчетным материалам: Отчет должен содержать общую классификацию материалов, а также подробное описание конкретной группы материалов, предложенной преподавателем в качестве задания.

Ход занятия: Изучить теоретический материал методических указаний.

Оформить отчет.

Рекомендации по выполнению задания. Укрупненное деление износостойких неметаллических материалов:

1. Пластмассы, применяемые в качестве антифрикционных материалов;

2. Природные и искусственные минералы, ситаллы;

4. Фрикционные материалы;

5. Комбинированные материалы.

В группе пластмасс необходимо охарактеризовать общий состав пластмасс, указать разницу между термопластами и реактопластами. Привести краткую информацию о пластмассах с наполнителем – виды наполнителя по природе и форме, названия пластмасс. Перечислить достоинства и недостатки пластмасс как антифрикционных материалов.

Минералы (агат, рубин, корунд) применяются в миниатюрных подшипниках скольжения, которые используют в прецизионных приборах. Благодаря низкому и стабильному коэффициенту трения вследствие слабой адгезии минералов к металлам.

Минералокерамические материалы используют главным образом для изготовления сменных пластин инструментов для получистовой или чистовой обработки углеродистых и легированных сталей и чугуна. Эти пластины обладают высокой теплостойкостью (1200...1400 оС), твердостью 3000... НV (30000...33000 МПа), износостойкостью и химической устойчивостью.

Различаю оксидную, оксидо-карбидную и нитридную керамику, к этой же группе относят алмаз.

Фрикционные материалы применяют в тормозных устройствах и механизмах, передающих крутящий момент. Они работают в тяжелых условиях изнашивания – при высоких давлениях, скоростях скольжения и высокой температуре. Преимущественно используют асбофрикционные материалы, в которых связующим являются полимеры каучука, а наполнителем асбест.

Дать их общую характеристику (состав, марки, влияние добавок, свойства).

К группе комбинированных материалов относятся самосмазывающиеся подшипники из материалов разной комбинации: железо – графит, железо – медь - графит, бронза – графит, которые изготавливают методом порошковой металлургии, а также металлофторопластовые подшипники, которые имеют сложную структуру.

Практическое занятие № 13. Конструктивные способы повышения износостойкости деталей.

Цель: изучение возможности повышения износостойкости за счет рационального конструирования узлов трения.

Задание: Классифицировать способы повышения износостойкости. В качестве иллюстрации привести конкретные примеры для отдельных случаев повышения износостойкости деталей.

Требования к отчетным материалам: Отчет выполняется в соответствии с заданием.

Ход занятия Изучить теоретический материал методических указаний.

Оформить отчет.

Рекомендации по выполнению задания Для повышения износостойкости деталей при конструировании необходимо:

Предупредить возрастание нагрузок при эксплуатации. На основании анализа влияния изменения исходной формы деталей в процессе эксплуатации на распределение рабочих напряжений и скорость изнашивания производится оптимизация формы деталей.

При низкой точности исполнения и возможной температурной деформации предусмотреть в узлах деталь с повышенной податливостью.

Добиваться снижения напряжений в контактно-нагруженном состоянии (в высших кинематических парах) за счет придания соединениям рациональной формы.

Оптимизировать узлы «трения скольжения» (в низших кинематических парах).

Производить замену внешнего трения внутренним.

Производить замену трения скольжения трением качения.

Использовать принцип местного качества (взаимного дополнения качества). Материал с однородными по сечению свойствами редко соответствует требованию сочетать высокие эксплуатационные свойства с достаточной технологичностью. Поэтому наряду с модифицированием поверхностных слоев (поверхностной закалкой, ХТО и проч.) прибегают к способам реализации целевой макроскопической неоднородности: применению накладок и вставок, облицовке поверхностей, биметаллизация и пр.

Методы поверхностного упрочнения. Разделим известные методы поверхностного упрочнения на осуществляемые нанесением дополнительного слоя на рабочие поверхности деталей (наплавка, металлизация напылением, нанесение покрытий химическими и электрохимическими способами, ФАБО, покрытие дисудьфидом молибдена, графитироване) модифицированием поверхностных слоев основного металла (поверхностная закалка, химико-термическая обработка, поверхностное пластическое деформирование).

Независимо от способа обработки или наращивания поверхностного слоя задача заключается в создании износостойкой рабочей поверхности детали или хорошей прирабатываемости.

Практическое занятие № 14. Поверхностное пластическое деформирование Цель: изучить процессы, происходящие при ППД, механизм формирования упрочнения, изменение свойств поверхности.

Задание: рассмотреть различные способы ППД, их назначение; с использованием номограмм назначить режим вибрационно-упрочняющей обработки.

Требование к отчетным материалам: Отчет должен содержать описание различных способов ППД, ответ на вопрос задания.

Ход занятия: Изучить теоретический материал методических указаний.

В соответствии с полученным заданием назначить режим ВУО. Оформить отчет.

Рекомендации по выполнению задания. Упрочнение выполняется с целью повышения сопротивления усталости и твердости поверхностного слоя за счет формирования в нем направленных внутренних напряжений, преимущественно сжатия, а также регламентированного рельефа микронеровностей на поверхности. Наклеп поверхностей со сглаживанием их:

ускоряет процесс приработки пар, уменьшает приработочный износ, снижает склонность к схватыванию.

Производится:

обкатыванием поверхности роликом, шариком (с использованием различных приспособлений к токарным или строгальным станкам) и выглаживанием алмазным индентером;

бомбардированием струей стальной или чугунной дроби, шариков;

гидроабразивной обработкой с применением суспензии, содержащей абразивные частицы;

виброабразивной обработкой;

применением энергии взрыва.

При этом добиваются пластической деформации поверхностного слоя с уменьшением диаметра обкатываемой детали. В результате достигается повышение чистоты поверхности Ra от 2...5 до 0,2...0,5, создание на ней напряжений сжатия и, как следствие, повышение предела выносливости (усталостной прочности).

Практическое занятие №15. Химико-термическая обработка Цель: Изучить виды химико-термической обработки сталей.

Задание: Классифицировать процессы ХТО, кратко охарактеризовать каждый, выделить преимущества и недостатки процессов, их назначение.

Подробно в соответствии с заданием преподавателя описать режим определенного вида ХТО.

Требования к отчетным материалам. Отчет выполняется в соответствии с заданием.

Ход занятия: Изучить теоретический раздел методических указаний.

Получить задание преподавателя, назначить режим цементации стали. Оформить отчет.

Рекомендации по выполнению задания. Процессы ХТО представляют собой процессы диффузионного насыщения поверхностей изделий различными элементами (как металлами, так и неметаллами) с целью повышения их износостойкости или придания им особых свойств (например, коррозионностойких). Процессы ведутся в соответствующей среде, как правило, при высоких температурах. В среде в результате протекания химических реакций получается насыщающий элемент в активной форме, который сначала адсорбируется на поверхности детали, а затем диффундирует в глубь ее.

С точки зрения насыщающего элемента, бывают следующие виды ХТО:

цементация – насыщение поверхностей углеродом, Различают цементацию в твердом карбюризаторе, газовую, жидкостную;

азотирование – насыщение поверхностей азотом в газовой среде;

нитроцементация – насыщение поверхностей углеродом и азотом в газовой среде, содержащей цементующий и нитрирующий газы;

цианирование - насыщение поверхностей углеродом и азотом в расплавах цианистых солей;

термодиффузионное хромирование, борирование, силицирование и др. процессы – это насыщение соответствующими элементами, которые, в отличие от углерода и азота, образующих с железом твердые растворы внедрения, образуют твердые растворы замещения; с этим связаны особенности этих процессов.



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:

«Московский государственный технический университет имени. Н. Э. Баумана Центр довузовской подготовки Шаг в будущее, Москва Сборник лучших работ Научно-образовательное соревнование Шаг в будущее, Москва УДК 004, 005, 51, 53, 62 ББК 22, 30, 31, 32, 34 Сборник трудов Лучшие научно-исследовательские проекты школьников г.Москвы. – М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012. – 147, [1] с. С3 ISBN 978-5-7038-3626-2 При поддержке Департамента образования города Москвы в рамках Субсидии о социальном обслуживании...»

«• ОФИЦИАЛЬНАЯ ПОДДЕРЖКА / OFFICIAL SUPPORT: Правительство Санкт-Петербурга Government of St. Petersburg Торгово-промышленная палата России Chamber of Commerce and Industry of the Russian Federation Российский союз промышленников и предпринимателей Russian Union of Industrialists and Entrepreneurs • ПРИ СОДЕЙСТВИИ / UNDER THE AUSPICES OF: Национального комитета по сварке РАН National Welding Committee by the Russian Academy of Sciences ОАО Газпром Gazprom JSC Национального Агентства Контроля...»

«Стр 1 из 247 7 апреля 2013 г. Форма 4 заполняется на каждую образовательную программу Сведения об обеспеченности образовательного процесса учебной литературой по блоку общепрофессиональных и специальных дисциплин Иркутский государственный технический университет 151001 Технология машиностроения Наименование дисциплин, входящих в Количество заявленную образовательную программу обучающихся, Автор, название, место издания, издательство, год издания учебной литературы, № п/п Количество (семестр, в...»

«1 ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целями освоения дисциплины Технологические процессы нанесения покрытий методами вакуумных технологий являются: - изучение теоретических основ методах роста покрытий и пленок, их возможностях и ограничениях; физических основ явлений, происходящие на различных этапах процесса напыления и роста покрытий и пленок; особенности оборудования, определяемые природой покрытий и методом их нанесения; - получение практических навыков работы с приборами зарубежных и отечественных...»

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Э. БАУМАНА вки дгото ой по овск овуз рд Цент МГТУ им. Н.Э.Баумана ЦЕНТР ДОВУЗОВСКОЙ ПОДГОТОВКИ ШАГ В БУДУЩЕЕ, МОСКВА НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ СОРЕВНОВАНИЕ МОЛОДЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ ШАГ В БУДУЩЕЕ, МОСКВА СБОРНИК ЛУЧШИХ РАБОТ Москва УДК 004, 005, 51, 53, ББК 22, 30, 31, 32, Научно-образовательное соревнование молодых исследователей Шаг Н34 в будущее, Москва : Сборник лучших работ, в 2-х т.– М. : МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013. – 220[2] c.: ил....»

«151900.62:01 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Учебная практика Направление подготовки 151900 – Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств Квалификация (степень) выпускника бакалавр (бакалавр, магистр) Профиль подготовки Технология машиностроения Форма обучения очная (очная, заочная и др.) Выпускающая кафедра Технология автоматизированного машиностроения Кафедра-разработчик РПД Технология автоматизированного машиностроения Форма Лаборат. Курсовое СРС, Трудоем- Лек-...»

«1 БЮЛЛЕТЕНЬ НОВЫХ ПОСТУПЛЕНИЙ 1-15 ДЕКАБРЯ 2010г. В настоящий Бюллетень включены книги, поступившие в отделы Фундаментальной библиотеки с 1 по 15 декабря 2010 г. Бюллетень составлен на основе записей Электронного каталога. Материал расположен в систематическом порядке по отраслям знания, внутри разделов – в алфавите авторов и заглавий. Записи включают полное библиографическое описание изданий, шифр книги и место хранения издания в сокращенном виде (список сокращений приводится в Бюллетене)....»

«Министерство образования и науки Украины Одесский национальный политехнический университет Научно-техническая библиотека Борис Николаевич Бирюков (К 80-летию со дня рождения и 65-летию непрерывной трудовой деятельности) Биобиблиографический указатель Одесса Наука и техника 2009 1 УДК 01:621.002(477.74) ББК Ч755.012:34.5(4УКР)-8 Б649 Составители: Земфира Хафизовна Исламгулова Анна Владимировна Баланюк Светлана Григорьевна Банокина Борис Николаевич Бирюков : (к 80-летию со дня рождения и 65-летию...»

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Е. ЖУКОВСКОГО “ХАРЬКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ” ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА КОНСТРУКЦИЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ Специальный выпуск Новые технологии в машиностроении Сборник научных трудов Выпуск 3 (63) Юбилейный. Посвящен 80-летию ХАИ 2010 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского Харьковский авиационный институт ISSN 1818-8052 ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА КОНСТРУКЦИЙ...»

«Министерство образования и науки Российской федерации ПСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ И.Г. Ершова, С.И. Дмитриев МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА Краткий конспект лекций для студентов специальности Технология машиностроения Псков ППИ 2010 2 МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА Согласно ГОСТ 1.25–76 Государственная система стандартизации. Метрологическое обеспечение. Основные положения под метрологическим обеспечением (МО) понимается установление и применение...»

«Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Амурский государственный университет УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой Химии и естествознания Т.А. Родина _28_октября_2010 г. ХИМИЯ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ для специальностей: 080502.65 Экономика и управление на предприятии (в машиностроении) специализация – Антикризисное управление Составитель: Митрофанова В.И. Благовещенск 2010 г. Учебно-методический комплекс предназначен для оказания помощи...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тихоокеанский государственный университет УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе подпись С.В. Шалобанов “9_” ноября_2011 г. ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ по кафедре Высшая математика МАТЕМАТИКА Утверждена научно-методическим советом университета для направления подготовки 141100.62 в области энергетического машиностроения Хабаровск 2011 г. Программа...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тихоокеанский государственный университет УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.В. Шалобанов _2008г ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ по кафедре Литейное производство и технология металлов МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Утверждена научно-методическим советом университета для направлений подготовки (специальностей) в области машиностроения, проектирования и эксплуатации машин и оборудования, экономики и...»

«А.Э.ЮНИЦКИЙ СТРУННЫЙ ТРАНСПОРТ ЮНИЦКОГО МОСКВА, 2000 Юницкий Анатолий Эдуардович - президент Фонда “Юнитран” содействия развитию струнного транспорта (г.Москва) и генеральный конструктор Исследовательского центра “Юнитран” (г.Гомель). Автор более 80 изобретений (в том числе и принципиальной схемы струнной транспортной системы), 22 из которых использованы в строительстве, машиностроении, электронной и химической промышленности, научных исследованиях в Республике Беларусь, Российской Федерации и...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Амурский Государственный Университет ( ФГБОУ ВПО АмГУ) Кафедра философии Учебно-методический комплекс дисциплины Культурология Основной образовательной программы по направлению подготовки 080502.65. Экономика и управление на предприятии (в машиностроении) Специализация - Антикризисное управление. Благовещенск, 2012. УМКД разработан канд....»

«В.М. ЛАРИОНОВ, Р.Г. ЗАРИПОВ АВТОКОЛЕБАНИЯ ГАЗА В УСТАНОВКАХ С ГОРЕНИЕМ Казань 2003 Министерство образования Российской Федерации КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н. ТУПОЛЕВА КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ МЕХАНИКИ И МАШИНОСТРОЕНИЯ КАЗАНСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК В.М. ЛАРИОНОВ, Р.Г. ЗАРИПОВ АВТОКОЛЕБАНИЯ ГАЗА В УСТАНОВКАХ С ГОРЕНИЕМ Издание осуществлено по решению Учебно-научного центра...»

«База нормативной документации: www.complexdoc.ru Научно-исследовательский ЦЕНТР МУНИЦИПАЛЬНОЙ ЭКОНОМИКИ Утверждены Приказом Госстроя России от 01.10.99 г. №69 НОРМАТИВЫ ЧИСЛЕННОСТИ РАБОТНИКОВ, ЗАНЯТЫХ ТЕХНИЧЕСКИМ ОБСЛУЖИВАНИЕМ И ТЕКУЩИМ РЕМОНТОМ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА, СТРОИТЕЛЬНЫХ И СПЕЦИАЛЬНЫХ МАШИН НА ПРЕДПРИЯТИЯХ И В ОРГАНИЗАЦИЯХ ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА Москва, 2006 г. Нормативы разработаны Научно-исследовательским центром муниципальной экономики (ранее ФГУП...»

«Архангельский государственный технический университет СТУДЕНЧЕСКИЕ РАБОТЫ. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ И ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ Временная инструкция Архангельск 2004 Информационные данные Основание для разработки: решения учёного совета университета О создании и внедрении системы качества подготовки специалистов от 20.02.2000 г., 01.03.2001 г., 24.05.2001 г., 04.10.2001 г.; приказ ректора О создании и плане работы рабочей группы от 19.11.2004 г. Разработан: Веретнов М.Ю., Гусаков Л. В., Казаков Я.В., Комаров...»

«ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ НА ЭТАПАХ КОНСТРУКТОРСКОЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА Межвузовский сборник научных трудов Выпуск 12 Воронеж 2013 ФГБОУ ВПО Воронежский государственный технический университет ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ НА ЭТАПАХ КОНСТРУКТОРСКОЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА Межвузовский сборник научных трудов Выпуск Воронеж УДК Обеспечение качества продукции на этапах конструкторской и технологической...»

«СОСТАВ ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ВЫПУСКНИКА ВУЗА ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ 151900 – КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ 3. КОМПЕТЕНЦИИ ВЫПУСКНИКА ВУЗА КАК СОВОКУПНЫЙ ОЖИДАЕМЫЙ РЕЗУЛЬТАТ ОБРАЗОВАНИЯ ПО ЗАВЕРШЕНИИ ОСВОЕНИЯ ДАННОЙ ООП ВПО 4. УЧЕБЫЙ ПЛАН 5. РАБОЧИЕ ПРОГРАММЫ УЧЕБНЫХ ДИСЦИПЛИН 6. ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКИ 7....»







 
© 2014 www.kniga.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Книги, пособия, учебники, издания, публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.