Повышение износостойкости пар трения в динамических системах направляющих станков тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

Государс тбзушг*; soie гот Pocciîiôko:. ^едоратлш ■ по енскэ:т образб^нгга

;-wTCIC-Üt ГОСл-ЖРСТЗШЗЫЙ тзшшгкгш TK^PCIITL?

ОД .

'irr:

• i .о; ü .На правах рухошзел

"дъгаяоз г5зко7.аЯ Николаевич

ПоЕкпзетэ язиосостойсости пар трепля з дета-эттасипс сястесж: запраздявгзн:

СТЭЯКОЭ

0I.02.CS - джагяка, прочноетъ малинг грпборов и аппаратуры

Автореферат

дсссортаазн на соискание уч&оЗ степопя' кандидата тотзчосют: наук

-v о

IS95

Работа выполнена в Курском государственном тзхническом университете

Научные руководители:

.Заслуженный деятель науки и техники РФ, профессор, д.т.н. Алабужев Ü.M.;

доктор технических наук, профессор, йцуя С.Ф.

Официальные оппоненты — доктор технических наук, профессор

Переверзев В.М.;

кандидат технических наук, доцент Соколов B.C. •

Ведущая организация - АО "Прибор" (г.Курск)

Защита состоится." // часов

на заседании диссертационного совета Д 064.50.01 Курского технического 'университета по адресу: .г.Курск, ул.50-лет Октября, 94.

С диссертацией мсота-ознакомиться в библиотеке универейте Ваш отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью, просим напрг лягь по адресу: 305039, г.Курск, ул.50~лет Октября,94,ком.216, учёному секретарю специализированного совета.

Ar ореферая разослан

199 ¿Гг.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор технических нзук, профессор

С^^ссг&Ф.Яцун

СНЦАЯ ХДЕШЕИХСТШ РАБОТЫ '

Актуальность теш исследования. проблема рационального использования,, надёжной и длительной работа технологического оборудования машиностроительного комплекса проявляется в сфере его зксплуатапяи, обслуживания и ремонта. Её ренте ние во многой .зависит-от конструктивного содернания, технологического соршк-ния станков и реставрационного оборудования, его основных, вспомогательных .узлов и деталей.

Основными, наиболее дорогостоящими, базовыми деталям, определшциш выходные параметры металлорежущих ставков, образа- • тнЕаших центров и автоматических линий, являются направляюще г состояние которкх периодически требует замет или капитального ремонта. В настоящее время в стране занято около четырёх шллло-нов человек и более четверти парка ыетадгореаущх станков -для ремонта и обслукивания различию: видов технологического оборудования.. Численность работников,., занятых реставрационными видает работ, в четыре раза превышает число специалистов,, изготавливакь-щих новое оборудование. Кроме того, ежегодные затраты на ремонт и техническое обслухтваш^ основных фондов в среднего составляет 30£ их балансовой стояшстй, за весь срок службы ыэтаддореяуглх станков расходы на их ремонт прзвшгагот a 3...5 раз их первоначальную стоимость. В настоящее вреди окало cCri энергетических ресурсов расходуется sa трение, а 80...SÔ^ сопряаоплЗ в Галинах отказывают в работе вследствие износа. При это» потери на трснио и износ, например, в США составляют около' 100 йшшгардов долларов, а в ЗЕГ .- до 40 .миллиардов марок в год.

Стабильность параметров динамической яад&кности и состояния магтав определяется коэффициентами трения базовых деталей и интенсивностью их иснашвания.

.. Во иногих случаях, чек ешо надёжность иашн, тем больше их долговечность по физическоцу износу, что и определяет необходимость постанови поиск ос' научных исследовании в этом заправ- . Ленин, /• •

В настоящее время ванной производственной задачей остаётся эффактизннй ремонт и увеличение сроков эксплуатационно? слу-'i: технологического оборудования, а необходимость разработки научных основ повышения надёжности и долговечности достаточно актуальна.

"ссгояЕие поверхностей трения динамических спсте:.: сбору--овавкя является одшш из определявших факторов его кздёжс"*:

Проблеижй в крайне каоглонной задачей в гявшносгрогтель-но!.5 коглллэксе остаётся борьба с пзносогл, его посло7дствияма к причинами изнашивания'рабочих поверхностей пар трения дгнаглп-ческпх систем технологического оборудования, особенно направ-лятгщих станков. Решение этой задача во 1.:ксгоп зависит от создания высоких технологи"! проектирования, изготовления п ремонта оборудования, особ нно технологических процессов повышения износостойкости и поверхностного упрочнения йрикшонннх пар.

■ Износ направляющих является главно?- прпчггно!: капитальное ремонта станков, поэтому выполнение поисковых научных исследований е этом направлении доказывает несомненные актуальность : значимость выбранной теш исследования.

Делыо настоящей работы является повышение эффективности использования техя&шшческого оборудования ва основе изыскан и псследовакия технологии упрочнения сопряжений, продставляоа со бой пары трения направлящих ставков. •

Исходя из постах енно£ пзлн, задачи работы сводятся'к

следтоецу:

1. Систематизадия и анализ исходных предпосылок повшекг по взрхно с твой прочности и износостойкости пар трент*. в дпнамг ческих системах технологического оборудования /лаотносгронгелг кого комплекса.

2. Построение динамической модели рабочего процесса трз! кадравляюсзгхa опенка её качественных показателей.

? Обоснование составных элементов технологии упрочнение рабочих поверхностей пар трения.

• 4. Синтез рашговальт>£ технологии пойкиекия поверхности прочности а износостоЗности.

5. Разработка методики графоаналитического расчёта тест лог:-,и упрочнения накладок для направлтгдах скольнзнпя и пост; нле их конструктивных схе;л.

6. Внедрение результатов исследования в производство и оценка зЖективностп технологии.

.:тог.пка исследования. Експерпмекталыхю научные пзкека проводились в лабораторных z проивводетвекнпх условиях. Г-сСо гернн*: г-ксперимоЕт слайзрогался по паргцлзтра:? а маеггтозн^::

коэффициентам методом подобия и размерно с теГ: я осуществлялся на оборудовании .московского НП11 "Трактотюсельхознаи" я АО ""КУрск-

агроиаш". Исследования по. разрабогаь__¿г схема!.! экспериментов

реализованы на ПЬЗЛ в -Курском Государственном технической университете. Данные многофакторных экспериментов по 17 параметрам обобщалась п обрабатывались матричными методами и сопоставлялись с... •)зульгата:ли, полученными на 23,!. Проварка достоверности ре-

• зультатов и их согласованности с теоретическими предпосылками производилась методами математической статистики.

Научная новизна работы. Б работе сформулированы йришиин и разработаны теоретические предпосагот, по-ново.м7 раскрываэдие структурные элементы технологии повыиения поверхностной прочности и износостойкости рабочих- пар трения динамических систем технологического оборудования.

Синтезирована математическая иодель повшзния изеосостоЗдос-ти пар трения и определены качественные показатели е§ работн.

Нэтода-чп подобия и размерностей установлена зависимость интенсивности изнашивания поверхностей трения от совокуино-дейст—. вутацих факторов и определены масштабные коэффициента парохода от модели к натура. При этой вг-кксе значение тлеет преядэ всего то, что продложзншгй комплексный технологич^скиЗ метод уярочЕэнля.и повшекпя износостойкости в сочетании с припэнени.ег.: концентрированных потоков энергии л лэгированиеи рабоч:.;: сма-ючных. сред поз° волил достигнуть увеличения износостойкости фрикнионных пар сколь-пенпя (направгяжях) в 2...5 раз и снинения козМинионта трения более, чек на 1С$ в сравнении с традиииошшш штодамп.

На запит? выносятся:

- методика расчёта технологии поверхностного упрочнения па- •

• яравлявдих технологического оборудования,. вклззчйпцгя а себяиеха-нико-матем&тнческуэ модель, обоснование структурны:;- элементов, синтез термолазерного упрочнения, легирование рабочих с: точных срод, создаете структурного .элемента рабочей поверхности направ-ляипщх; • " .. _ ■ '

- интенсивность линейного изнашивания направлягпах в .режиме реверсивного граничного трения есть фуккппя свойств материалов, из хотор'х: 0131 изготовлены, и рабочей смазочноЗ среды;

- линейная эмиприко-матсматичоская зависимость для интенсивности изнаппваиия направлявших при граничном реверсивном трс— шт. адекватно описываггдая это'т процесс;;.

- квадратичная модель для оценки интенсивное т:г изнашивая::.; котора; хорошо согласуется с лзшеино:': б пределах факторного про странства;

- универсальная динамическая' модель цроцесса граничного трения. •

Практическая ценность работа. Итого исследования позволяет предложить машиностроительному ко1лплексу эфгйекглвнуа технологи: повышения износостойкости и поверхностного упрочнения пар тренг технологического оборудования;, а конструкторски оргаяпзацггям -методзщу её расчёта к проектирования,

Технология, яозша.ля износостойкости фрикциоанкх пар внедрена л получила положительную оценку на шпЕностроительнЕх пред: црпятпях: АО "Курскагротш" с АЛ "Курский станкостроительный 3£ вод" с экономическим эффектом около 35 миллионов рублей.

. Ай"обадкя работы. Основные полокения диссертации долоаены а одобрены на Всесоюзном с овеиш.-гл. руководителей ремонтно-вос-становктельных слуяб предприятий Министерства тракторного и се; ««¡хозяйственного ыаштпбетроения СССР Сг.Волгоград, НПО ''Ремонт 1990 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Износостойкость машин" (г.Брянск, БрТК, 1933 г.), на заседании технического совета АО "Кур.кахроыаш" (г.Курск, 1994 г.), в Курском государственном техническом университете в 1991-1995 годах.

. Публикации. Основные' результаты исследований изложены в двух публикациях журналов "Трение и износ" ж "Вески. . машиност енпя", тезисах- Всесоюзной ж международной научно-технических к ференций "Износостойкость машин" в г.Брянске, тезисах научно-т нической конференции "Материалы ж упрочняющая технология-94" К ского государственного технического университета.

Структура а объём диссертации. Диссертационная работа сос тоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций г производства, списка использованной литературы из 141 наимено! кия и двух ггрилозениЕ.

Работа изложена на ПЗ страницах основного машинописного •текста, содержит 48 рисунков, 27 таблиц и 2 приложения.

СОДЗРЕАНИЕ даСЕРТАЩИНЕСЙ РАБОТЫ

Гааза I. Каучко-проЕзьсдствекяые предпосылки повышения лозэсстоетно£ прочности и износостойкости пар тоевйл в зишпгчееккх системах станков.

3 главе сйошрировака проблема, определены перспективы повышения эффективности использован:-. технологии ского оборудования реставра1пзонш:.ш иотодаш, систеглтизпроЕаяы комплексные исследования в этом направлении. Определены пели и-задачи исследования.-

Перспективы развития технологии и средств механизации упрочнения рабочих поверхностей пар трешя основаны на трудьх И.В.Крагельского, Г.ил.Хрущова, Ц.Д.Еарабаша, В.А.Кйслика, Л.Г. Ляфшша, 13.'.1.В1ноградоЕа, К.С.Рагдйя, п О.Чукт сова, А Л.Елагина, З.М.Натансона, Зискиго^Ь РИсЬегН., //Ж,

и других учёных. На их основе разрабатываются технологии, материалы ^технические средства. Злестэ с те!.: практика свидэтедьстцует о необходимости дальнейшего углубления и совершенствования научных-я практических результатов, направленных на репение обизгх и частных прикладных задач. /

Анализ условий эксплуатации направлшшх 'скалькепя уетал-лореяупих станков систем автоматических линий механической обработки показывает, что преобладавшей причиной их износа в этих-условиях является граничное трекпе, для ут.'енъпения которого сле-'дувт вэсти поиски путей к с клиент интенсивности изнашивания, рационализации технологических и .эксплуатационных параметров. Анализ показывает, что интенсивность изнашивания зависит от фа-зико-иеханпчосних сеойств материалов каправадхлгх и «лазки, по-этог-гу выбор этих параметров долнен обеспечивать глшплалькый: износ.

Рассмотрены упрочнение лазерным лучом и зидюп азотом, методы легирования рабочих сшзочных ерэд фракционного контакта.

Важным выводом из анализа исследований является то, что задача повышения износостойкости фрикционных пар. иоквт быть репгата . комплексно.

На рисунках I а 2 приведены йункппальная и динамическая подели процесса ревэрсивного граничного трения в гхапракхгхсзх технологического оборудования.•

Математически.* модс^:' проиесса граничного трения Еироко охватывает различные аспзкты этого процесса:

- кинематическое возцулянио в

фрикционном контакте,

Рис. 1-, Функциональная модель, узла- греяия направляющих. I.Силовой, гидровдлиндр. 2.Обрабатываемая деталь. З.Долзуг 4.Стачияа. б.Редущий инструмент. -

*$({)• угол поворота ползуна вокруг его центра,

стота кинематичео: : > возбуждения,

£ф

1Г- скорость перемещения ползуна, ¿ф

- длина фрзкгшонного контакта в направлении пере.,.е^е-. ния ползуна,

/77

- приведенная шоса ползуна,

"- коэффициент демпфирования в приводе ползуна,

- коэффициент вязкости на фрикпдоннои контакте,

- жёсткость привода ползуна,

- жесткость йршшпонного контакта,

& О '(У ~

— сила трения с коль не ния в динамической скстс.-э.

- вертикальная составлявшая, силы трения, возглутгазлач сила, сдвягазздее усилие привода ползуна,

" - сила прикатпя' ползуна к станине;

Система уравнений (I) основана на допупенгш, что волнистость поверхности трет:;/подчиняется гарглогогчоскому синусопдать-. но:у сакону, а иерсховатость её -,нормадьно:лу закону распределения,

Сйстека уравнений (I) описывает движение ползуна : нг-.рав-лгаэчям с дпуг'я: степандаи свободы;

Величина ~ образует динаотчрсстЛ показатель процесса

'граничного 'трения л изнашивания, характеризующий степень относительного сближения.поверхностей в Процессе трения.

Глаза 2. Теоретические основы синтеза технологам упрочнения рабочих поверхноет.:: cap трепля станин.

Е главе синтезирована модель технологии упрочнения поверхностей пар трення станин.. Даны критерии опенки основных параметров, позволяете установить закономерности изнашивания в безразмерных величинах. Использован'метод подобия и размерностей, i так^е установлены масштабные коэййигшенты для исследуемых в-эличз и структурных элементов технологии. При.этой-учитывалось влияние основных и вспомогательных параметров на качественные'показатели изнашивания. Построен алгоритм и решена задача качественного и количественного синтез^ технологии. Б глаге дак анализ и рационализация методов повышения износостойкости направляющих чкеяь-гсЕпя. Подвергнуты анализу семнадцать основных и девять вспомогательных параметров, определяющих заданны:: регим трения сколь-кения, яз нзх вэделены шещие одинаковы:- л различные значения для «одели е натуры. Сохранив условия физического подобия п опр делив размерности' физических величин, найдены козбфихшзЕти перэ хода от модели к натуре:- вреиа испытаний ~С модели■= С,055л X с натура;, сила прикатия в фрикционной контакте Р ¡/.одела = = 10 • Р .натуры; расход смазочного материала в зоне трения Q. модели = С,02 - Q. татары; скорость относительного.сколькения модели = ¿Г натуры.

По итогам исследования установлены параметры, влпякзде на интенсивность изнашивания направлявших скольжения. К ним относ* ся: давление р , содержание хрома в стали Ct , скорость скольнения ¿Г , размер &рикпионного контакта в направлении дз гения , твёрдости материалов пары трения Л/ г Лг ,

динамическая еязкость смазочного материала а расход сма-

зочного материала . Q. . Определено, что интенсивность линейного изваииванЕя ¿Ь является бтушшиеа перечисленных факторо:

(2)

После группировки членов в безразмерные комплексы и в согласии втоооГ; теоремой подобия зависимость (2) хгоимот' вид:

Составив р-згрессиэ в виде степзвнопоказательпого полиноме рассчитав её коэффициенты штричшгл способом, похтчае:.: оорг/зд? для расчёта вглвгтака, обратной еитсвскекости лзлатвзнпя -— износостойкости t/

7ЧЯТЫвая, что = - ¿de/7J,

цяо «¿¿Z - критерий Лаграяза,. ¿¿6 - критерий CSzrepa (подобие нолей давления в смазочном слое),. R.Q - кр-'терхи РеЗнольдса (подобие гпдродянашчэскях режимов ь смазочном слое), и малость показателя стспеии при нём, обозначив •¿J"={ß-—

- удельный расход смазочного материала по плопади трения на

единицу скорости, запишем уравнение (4) а виде:

...

ё~- ос"ова"ке ""атураль"ОГО логарифма. .

расчёты по критерия!.', чжшераСтыщевта и Кохрена позволяют считать пслучоннуо математическую модель износостойкости адекватно отрагаюпю:! реальный процесс изнашивания объект? исследования. п /

Яри использовании компьютерной програшк " С£р££ ", реализувцеЯ стандартны:? план Рэггшафяера, била получена квадратичная г.:ат9.*.атичес1сая модель определения интенсивности пзнаси-ваття ¿f, :

4-wef&t++ * 0,ö2$Cr

+ + о, <?4 - % - /о{ttxn/Krt), (6).

Расчёта .по дайной модели хоропо согласуются с результатами, полученными при попоил форлули (5).

'Глава 3. Методика экспэраиентальннх исследований я обоснованно структурных элементов технологии упрочнения рабочих поверхностей пар трения.

В прилоягнии к решаемой технической задаче рассмотрена комплексная методика исследования износостойкости и поёэрхкост-но2 прочности материалов, данн сведения о фрикпионинх свойствах поверхностей, установка-/-и приборах для проведения исследований и испитаний, методах поверхностного упрочнения пар трения, яс-пытниаегах смазочных материалах. Получена .зависимость для интеи-елвяоетя ляы?5ного пзяаппаазия ¿¿--fc' в безразх:з^~м|аг_-_ г:трах, определяемая отношением глубины "изношенного. слоя Ъ ; к .•.•ути трения L . . .

Лабораторию испытания пар трения проводились н? восъми-лозпшокноЗ малине трения с зозвракго-поступатальшс.- двпгокие.-

образцов фрикционных пар модели 1ЛЧ5 конструкции НПО "КЕтраи-торосельхозмаш". Кроме того, результаты лабораторных испытаний сопоставлялись с практически!.® результата.'.® при эксплуатации направляющих скольжения автоматических линий на АО "Ьурскагро-ыас" в течение пяти лет. Погрешность эксперимента не выходила за пределы допустимых отклонений. •

Диапазон давлений зри испытаниях изменялся.от 0,2 до 40 II

Пригзедеав решш лазерного упрочнения на непрерывно;.; COg -лазере типа "Кардамон".

Микроструктура образцов после лазерного упрочнения изучалась на поперечных шлифах с помодью микроскопа LZZÍ-7 при 50 и 6Сг-краткнх увеличениях. -Распределение твердости по сечениэ упрочнённых зон узучалось на приборе "K.ÍT-3" при нагрузке I0GCK. Фазовый рентгеноструктурныГ: анализ производился на рентгеновском. дифрактометре "ДРОН-Х" в излучении хрома. Установлено, что при данных рентах конфигурация, размеры, ТЕёрцостъ и'структура закалённых зон не зависит от попади, обработанной лучом лазер;

Обработка образпов лвдкшл азотом-производилась в сосуде криогенном СК-40 при температуре .минус 176°С и давлении около 0,11 Ша с временем охлаждения от I до SS часов.

Выбор солидола "С" ГОСТ 4366-76 в качестве с/лазки трутцнхс«-поверхностей при испытаниях обусловлен тем, что при его пример нии в узле трения осуществляется .рении граничного трения, характерный для направляющих Скольжения.

В этой главе также обоснованы методы использоь.лея рациональных: концентраций' присадок к маслу И-20А ГОСТ 2С799-75.

Глава 4. Качественные показатели технологии и опыт внедрения результатов исследования в производство.

В лаве приводятся итоги зйгпериментальной проверки техно логин поверхностного упрочнения накладок для станин и ползунов даны сведения об эффективности полученных результатов на машиностроительных предприятиях.

Программой экспериментальных исследований, 'предусматривалось решение круга вопросов, которые определили два направления:

а) синтез и разработка технологии терглолазеркого упрочнения поверхностей пар трения;

б) испытания и внедрение технология в производство.

Установлено, что износостойкость кои.трукц-:онЕЫх материалов, например, сталей 45 и ШХ-15', подвергнутых лазерному термическому упрочнению дороккаш под углом к направлению движения, большим нуля, вше по сравнении с расположением л-зерных . дороден параллельно направлении движения.

Предельно допустимое давление на пары в этом случае возрастает более, чей в 5 раз в сравнении с параш, не обработанными лазером.

Износостойкость ае пар с лазерными дорожками, угол наклона которых к направленна относительного перемещения образцов изменялся от 22,5 до 90 градусов, практически одинакова. При данном направлении дорояек, особенно перпендикулярном направлении движения образцов, расстояние между дороккаыи необходимо выбирать с учётом коэффициента взаимного перекрытия з паре.

Результаты исследования влияния площади лазерного упрочнения на износостойкость показали, что чем батыаэ площадь лазерной закалки, тем выше износостойкость упрочнённых лазером образцов из стали 40Х, тем при больших давлениях могут работать пары. Износостойкость повыиаетоя при площади упрочнения более 60%. Следует отметить, что при обработке 100^'площади наложением закалённых зон на поверхности образца образуются зоны огцуска шириной 0,25 ш с твёрдостью ЩС 45...52.

Износостойкость поверхности, упрочнённой лазером, существенно зависит от марка обрабатываемой стали г её предварительной термообработки. Установлено, что в процессе испытаний практически не изменяются размеры и конфигурация упрочненных зон, а происходит изнашивание неупрочнённого металла мезду зонами.

Испытания образцов-накладок,, прошедших цементацию, закал-ку,упрочнение лазером п обработку жидким азотом, показали (рис.За), что обработка жидким азотом после лазерного'упрочнения не влияет на износостойкость и аятгйрЕвдпояность накладок. Это такае подтверждает, что обработка холодил пр.: завершённом процессе изотермического превращения остаточного аустенхта в. мартенсит не оказывает существенного -¿лаяния износ пар трения. :

Зависимость износостойкости и антийрикционности накладок, пропедппх цементацию, закалку и обработку жидким азотом'без ,. упрочнения лазером, от времени охландэкия (рпс.Зб) несдпоз^ач-на. При времени охлаждения, меньшем, 24 часов, износостойкость

фициечта трепия (3) пары с накладками из стали 2GX от времени обработки холодом (0,2 !.Ша=?р=?Ю,Ша): а) цементация, закалка и лазерное упрочнение; б) цементация и закалка;

I - контробразец; 2 - образец-накладка.

Рис. 4. Зависимость интенсивности изнашивания контробразц пары трения с пскладками из стали 20Х от давления: I - уп рочнение накладок - цементация и закалка; 2 - то же, что I +■ обработка холодом при ¿" = -17б°С в течение 96 часов; 3 - то же, что и I + упрочнение лазером; а -.коптробразен й - о<5разец-"&чладкя.

и антифрикаконность пар шаге, чем без обработки .--иуясо.' азотом.

времени охлаждения, оолыаем 24 час^, ьнтёасыгностм ::з:\г-1шзап11.ч обоих образцов пары начинают смыкаться и прынигла-от :лх-нпмадъкые значения при охлаждении накладок в течение 9" часов.

При обработке япдкпм азотом (рис.4а г 46) повысились предельно допустимые давления на .пары до 20 !.Ша вместо ШШа для пар с накладками без обработки яидшял азотом. Лазерная закалка повышает предельно допустите давления до 40 1ЛЛа. I- ' том, :: з другом случаях найлвдается снннение интенсивности изнашивания обс:лс образцов пары. При обработке накладок холодом коэффициент трения в паре снижается на всём диапазоне давлений Срнс.5). При лазерной закачке коэффициент прения при малых давлениях выпе, чек при обычной: технологии, из-за шероховатости упрочнённой поверхности. По мере приработки при .повышенил давлений коэффициент треЕХя з парах с лазерной закалкой снижается, поэтому длн сжхс-нпя трения необходимо шлифовать образцн-накладки после лазерно" закалки.

Определены рациональные концентрации медесодеркащпх присадок к маслу ?1-20А, !.ХФ-18 и "Гретерхн-З". Установлено, что для фракционных пар из стали с различными сочетаниями традиционных г. лазерной тешообработок добавление 0,4$ ИКФ-18 или 0,3% "Гре-терин-З" з индустриальное масло типа И-20А ГОСТ 20799-75 дает повышение допустплах давлений в парах .в среднем в 1,33 раза, сниаенке интенышностей изнашивания от 2 до 6 раз, уменьшение коэффициентов трения в 2,5 раза но сравнении с условиями трения при смазке только маслом' И-20А.

Глаза 5. .'¡отодика гоафоалалнтичоекого расчёта технолога: уточнения* накладок станины и построение кх контурной схемы. .

■ Базами дхч расчёта являйтеп теоретические основы сплте-за технологии: и результаты экспериментальных всследовгниЯ. Пргг этом утягиваются некоторые физико-механические свойства материалов, составяяэдпх конструкцию иеследг-экых объектов, гнтпфрикционные свойства смазочных масел и присадок к шил, рекншше параметра технологического оборудования я другие. Цель методн-нг сводится к создана» обоснованной технолога, упрочнения рабочих поверхностей трения станин и повышения их зксплуаталхонзоП надёжности. Задачам расчёта предусматривается определение Ьле-дуацнх размерных з реггкшс: параметров технолога угрочз:с;п-: конструкции накладок:

Рис. 5. Зависимость коэффициента трения от давления на пары с накладками из стали 20Х: I - цементация и закалка; 2 - то же, что I + обработка холодом при £ = -176°С в течение 96 часов; 3 - то же, что I + упрочнение лазером

Расчётный ! Расчётная ' ! . Значения элемента

' параметр \ формула } формулы, параметра

I ! 2 ! 3

Материал накладки Сталь 20Х ГОСТ 2543-72 Технические нормативы ка изделия

Глубина фрезероза-шм в станине'по максимальному износу . плоскости, .ш y¡í - L&BJC • ¿пах- максимальный изиос направлящей, измеряемый непосредственно на станине

Толщина основных накладок, мм .

Толщина дополнитать-;шх накладок

Ширина основных и дополнительных накладок В напр. - ширина изношенной' направляющей

Глубина.максимального износа - Измеряется по норшлз к поверхности трения щупом

Длина основной нак- • ладки, ш £1 - длина износа в направлении сколь-зения

Длина дополнительной накладки, мм ДрЕншается конструктивно

Число накладок на плоскости направляющей Л-. /-4. A. j 1 1* - длина направляющей, №5. Второе слагаемое учитывает наличие основной накладки

Число крепёжных отверстий в закладке Выбирается в зависимости от длины накладки из сообоаленлй полноты прилегания г

¿дам-зти крепёжных от-вепсти:! накладке, ш дпамогэ итийт-овнх от-в:;ретиГ. в накладке d/cprSn dtam. ~ dxp. —г — ----'--г--•

_ ;___Д_____1 _ _ _ 2 ____1 _____ 3____

Диаметр уасок коепёя- у . -/

ных отверстий, ш , ¿¿^ -

Углы фасок на креиён- . Ыф/ - угол йаскн

них деталях • 0(а>е-О(сЬ/ головки крепёжного

винта

Зазош мегду наклад- , Р * л Из условия - сборки по

камк, км — ^ длине напразлягпей

Отверстия для смазки ' По размерам и координатам существующих

•в станине

Количество отвер- Ориентирование наклад-

зт::й.в накладке под установочные штифты-

ст::й.в накладке под п кп на натоавляющей

¿ШГ71 -¿с

Глубина упрочнённого

поверхностного слоя / у Г" О л

накладки, ш ■ ~ 1,0—У После лазерной

обработки

Твёрдость поверхностного /•/ £оцп/> 'слоя иакладкн о-т^оо/тли

Реншшне параметры технологии Наименование \ ■ . Значение

■III11111112"1111111111С 1-1111

Скорость иепзмещзшг- лазерного луча или •• накладки,-ы/мин " 0,42

Угол наклона лазешой дорожки к наиравле- _

дк-пкения накладки ' 90

Модность излучения лазера, кВт 2 .

Те;лкратура нагрева поверхности накладхс-: ' 930°С

саетэчптелыпл.:- атано:,; методики является построопие конструктивно* накладки схомн разисценкя накладок на рабоче поверхности станины, рис.6 и рис,7.

- IS -

t :£т

л

г

Г

С-А.

i ±L

_ ^—ф- -

--ф-

ps

В качестве смазочного материала приняты масло И-20А ГОСТ 20793-75 с добавлением к нему 0,4% присадки МКФ-18. ■

. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:

1. В-диссертации решена; в основном, задача повышения эффе тивности исио/ Чования технологического оборудования, позволяющая рекомендовать производству:

а) технологию поверхностного упрочнения '■ изношенных направляющих стаяия с операциями подготовки к реставрации, изготовле. "ия накладок заданного размера, обработки накладок лазером после предварительных цементации и закалки, сборки накладок с направляющими, шлифование в'сборе,' приработку узлов со специальными припадками; '

б) методику графоаналитического расчёта и-проектирования рациональной технологии упрочнения пластины и построения её конструктивной схемы. ' -

2. Синтезирована математическая модель и решена задача дс вшдения качества работы пар трения,, найдены критерии дшамичес кой износостойкости стапин. .

3. Исследование закономерностей износа станин показывает следующее: ре лам граничного трения в направляющих необходимо снижать рациональным сочетанием материалов пар треякя, индустриальных масел.и.антифрикционных присадок..

4. Установлено, что безразмерные параметры износостойкое станки являются степеннами функциями твёрдости материалов пар трения» содержания в них хрома и удельного расхода смазки в з не трения. При этом показатели степеней структурных элементов полученных зависимостей подтверждают, что наибольшее влияние на износ оказывают параметры твёрдости и лигатуры,- а в меньше степени - удельный расход смазки. Значимость этих факторов пр порциоплдьна их величинам"соответственно: 15 : 6 : I.

5. Осноанюлк параметрами, влияющими на повышение износостойкости направляющих станин, работающих в "условиях реверсиг »его граничного трения, являются: содержание хрома, твёрдости

-материалов их рабочих поверхностей и смазка.'

Ос'юв/'ие положения и результаты диссертации опубликоват в следующих работах:

I. Ельников H.H. и соавторы. Применение противоизносых присадок к смазочным материалам в узлах трепия технологического оборудования. "Износостойкость машин". Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции. Часть II. г.Брянск, 1ЭЭ1 г. '

'2. Ельников H.H. Анализ условий эксплуатации направляющих скольжения станков автоматических линий. "Вестник ь, шинострое-ния" № II, М., 1993 г.

3. Ельников H.H. и соавторы. Применение обработки-холодом -и лазер"0й закалки для- повышения износостойкости плоских направляющих станочного оборудования., "Трепие и износ" И 5, издательство ATi Беларуси, г.Гомель, 1993 г.

4. Ельников H.H. и соавторы., Установка для испытания на износ направляющих металлорежущих станков. "Износостойкость машин". Тезисы МНТК "Износостойкость машин", г.Брянск, 1995 г.

5. Ельников H.H. Повышение износостойкости направляющих металлореяущих станков обработкой холодом и лазерной закаткой. "Материалы и упрочняющая техиология-94". Тезисы НТК КГТУ, г. Курск, 1994 г.