Повышение сроков службы тяжелонагруженных тихоходных зубчатых передач на основе структурно-энергетического подхода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.04, кандидат технических наук Козма, Михай

• Козма, Михай
• кандидат технических наук
• 1985

Оглавление диссертации кандидат технических наук Козма, Михай

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1.Основные теории трения

1.2.Основные теории изнашивания

1.3.Влияние смазки на трение и изнашивание.

1.4.Работа зубчатых передач

1.5.Исследование влияния смазочных материалов на работоспособность зубчатых передач.

1.6.Постановка задачи исследования.

Глава П. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, УСТАНОВКИ, ПРИБОРЫ,

МАТЕРИАЛЫ И СРЕДЫ.

2.1.Методологические принципы исследования поверхностей трения деталей машин.

2.2.Экспериментальная установка.

2.3.Физические методы-исследования.

2.4.Выбор материалов пары трения, их поверхностной обработки и смазки.■.

2.5.Методы изучения показателей трения и износа.

2.6.Математическая обработка результатов исследований

Глава Ш. ПАСПОРТИЗАЦИЯ ЗУБЧАТЫХ КСЯЕС

3.1.Паспорта зубчатых колес

3.2.Анализ результатов паспортизации и выявления ведущего вида разрушения.

Глава 1У. дШШРШШМШШ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1.Исследование нормального изнашивания и повреждаемости образцов из стали 45.

4.2.Исследования основных показателей трения, микротвердости и структуры поверхностей при трении в различных смазочных средах.

4.3.Исследование основных показателей трения, микротвердости и структуры поверхностей при трении в различных смазочных средах с присадками.

Плава У. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

5.1.Введение

5.2.Физическая модель схватывания I рода.

5.3.Структурно-энергетические критерии управления процессом схватывания I рода.

5.4.Управление изнашивания устранение схватывания I рода, возникающего в крупногабаритных тихоходных зубчатых колесах.

5.5.Анализ результатов исследований.

5.6.1.Результаты паспортизации.

5.5.2.Анализ результатов лабораторных исследований.

Плава У1. КОНКРЕТНЫЕ РЖОМЕНДАЦИИ ПО УСТРАНЕНИЮ ПОВЕРХНОСТНОЙ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС.

Глава УЛ. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение сроков службы тяжелонагруженных тихоходных зубчатых передач на основе структурно-энергетического подхода»

В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981-85 года и на период до 1990 года", принятых ХШ съездом КПСС, к числу особо важных отнесена проблема повышения качества, надежности, экономичности и производительности машин, оборудования и других изделий машиностроения [I]. Решение этой задачи в значительной степени осуществляется в процессе проектирования, когда разрабатывают конструкцию прибора или машины, выбирают материалы для изготовления деталей, определяют наиболее рациональные их формы, размеры и точность, решают вопросы технологичности, экономичности и эксплуатации.

Основной задачей развития современного машиностроения - базы технического прогресса всех отраслей народного хозяйства СССР - является создание новых производительных машин, а также усовершенствование их, направленное к повышению качества, надежности и долговечности. Исключительно важное место в современном машиностроении занимают зубчатые передачи, габариты, вес и стоимость которых, как правило, определяют габариты, вес и стоимость самих машин, для которых они предназначены.

Отечественное машиностроение характеризуется высокими требованиями, направленными к обеспечению работы машин с необходимой надежностью, которая в большой степени зависит от качества работы зубчатых передач. Все это указывает на необходимость изыскания путей к повышению нагрузочной способности и долговечности зубчатых передач.

Особо важное место в отраслях промышленности приобретает производство строительных материалов, обеспечивающее необходимые для строительства материалы и изделия. Основной задачей капитального строительства в СССР и других социалистических странах является наращивание производственного потенциала стран на новом техническом уровне, сооружение жилищ и объектов коммунального бытового и социально-культурного назначения. Главным строительным материалом является цемент, производство которого всегда было важнейшей задачей промышленности строительных материалов. Задачи увеличения производства цемента, повышение долговечности и надежности машин и оборудований цементных заводов особенно актуальны.

Главным оборудованием для производства цемента является вращающаяся печь. Привод печи осуществляется хфупногабаритной тихоходной зубчатой передачей, работоспособность, долговечность и надежность которой определяют работу печи в целом. Выход из строя этой передачи оказывает серьезные затруднения в выпуске готовой продукции и несет большие экономические потери.

В других отраслях промышленности также работают крупногабаритные тихоходные зубчатые передачи / передачи мельниц, прокатных станов и т.п./ работоспособность и надежность которых оказывают' решающее влияние на производство продукции завода, выход их из строя оборачивается большими экономическими потерями.

Несущая способность и долговечность здупногабаритных тихоходных тяжелонагруженных зубчатых передач ограничивается износом, величина и время развития которого существенно зависят от условий эксплуатации / от внешних механических воздействий, сорта масла и присадки, от температуры и т.п./.

При неблагоприятных условиях эксплуатации этих зубчатых передач на трущихся поверхностях зубьев возникает повреждаемость /схватывание, абразивная повреждаемость, коррозия/, резко снижающая долговечность и являющаяся главной причиной выхода из строя машин.

Данная работа посвящена исследованию долговечности и надежности крупногабаритных тихоходных зубчатых передач. Работа состоит из семи глав: в первой произведен обзор литературных данных по изучению зубчатых передач и дана постановка задачи работы; во - второй изложены методики исследований и обработки результатов; в третьей приведены результаты паспортизации изучаемой зубчатой передачи; в четвертой представлены результаты лабораторных исследований; в пятой дано обсуждение результатов исследований; в шестой изложены рекомендации по повышению долговечности и надежности крупногабаритных тихоходных зубчатых передач; седьмая глава посвящена общим выводам.

Заключение диссертации по теме «Трение и износ в машинах», Козма, Михай

Б настощей работе с помощью наиболее обоснованного и на дежного метода диагностики - паспортизации используя различ ных методов исследований от визуального осмотра до детальных микроскопических и металлографических анализов, выявлены про цессы разрушения трущихся поверхностей зубчатых колес крупно габаритной тихоходной зубчатой передачи. На основе результа тов подробных лабораторных исследование!, воспроизводящих веду щий вид изнашивания и повреждаемости зубчатых колес, с помощью обобщенных энергетических критериев структзгрно-энергетической теории трения и изнашивания установлены главные факторы, оп ределяющие диапазоны нормальных процессов механо-хшлического трения и изнашивания и критические точки перехода к явлениягл поверйдаемости.Выполненная работа позволяет сделать следующие общие выво ды: • Ведущие'! видом разрзгшения трущихся поверхностей рассматри ваемой зубчатой пары является схватывание I рода, характеризу ющееся интенсивным повреддением трущихся поверхностей, искаже нием подповерхностных структур, наклепом, вырыванием и нали панием основного материала, интенсивной пластической деформа цией. Причиной возникновения суватывания I рода является низ кая прочность вторичных структур, защщающих основной матери ал от повреждаемости, и не эффективное механическое разделение трущихся поверхностей /тонкие и непрочные, „смазочные слои/. • Сопутствующшли видами изнашивания являются нормальное ме хано-хшлическое изнашивание и механо-химическая форма абразив ного износа. - Для исследования возникновения и устранения схватывания I рода был разработан надежный экспериглентальный метод. Экспери менты проводились на машине трения МИ-Ш с образцагли шайбы и призмы, изготовленных из стали 45 в стоженном состоянии. На этой машине успешно воспроизведен ведущий вид повреждаемости, схватывание I рода. • На основе стрз'ктурно-энергетической теории трения и изнаши вания построенная модель схватывания I рода и схема управления разрушением поверхностей трения свидетельствуют о том, что при менение смазок с присадками является эффективным и самым ЭКОНОМРГЧ ным средством в устранении нежелательного вида повреждаемости труш.ихся поверхностей деталей машин. Поэтому при лабораторных экспериментах для исследования устранения схватывания I рода были использованы различные смазочные масла с разными сортами эффективных присадок. • В результате лабораторных исследований выявлены закономер ности изменения сил трения /удельной работы трения/, влияния смазки, температуры и структуры поверхностных слоев. Величины температуры, измеренной при критических нагрузках при однотип ных присадках изменяются в узких пределах. В диапазоне нормаль ных механо-хиглических процессов трения и изнашивания величины коэффициента трения и энергоемкости по тепловому показателю яв ляются постоянными. Ш значительное изменение показывает воз никновение повреждаемости. Фотографии трущихся поверхностей иллюстрируют характер изменения процессов на поверхностях тре ния. - На основе схемы управления процессом схватывания I рода были выбраны наиболее эффективные пути снижения интенсивности изнашивания зубчатых колес крупногабаритных тихоходных передач: повышение вязкости и окислительной стабильности смазочного ма сла, применение высокоэффективной многокомпонентной присадки и защита смазочной системы от загрязнений. • Саглым эффективным средством устранения схватывания I рода явился выбор оптимальных смазочных материалов, критериями кото рого являются высокий уровень критической нагрузки F^p и низ кий уровень коэффивдентов трения/U . На основе этих критериев самым эффективным смазочным материалом оказалось масло5АЕ 140 с присадкой ВИР-1 2,5 вес %,