Разработка метода обеспечения работоспособности винтовых сопряжений с твердосмазочными покрытиями тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.02, кандидат наук Мединцев Станислав Викторович

• Мединцев Станислав Викторович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Мединцев Станислав Викторович

Введение

Глава 1. Анализ литературных источников и постановка задачи исследований

1.1 Теория винтовой пары

1.2 Применение твердосмазочных покрытий в винтовых сопряжениях

1.3 Фрикционное взаимодействие металлических покрытий и ТСП

1.4 Взаимодействие твёрдых тел при скольжении

1.5 Распределение нагрузки по виткам трибосопряжений типа винтовая пара

1.6 Оборудование и методики для исследования фрикционных характеристик трибосопряжений с твердосмазочными покрытиями

Глава 2. Методика исследований

2.1 Материалы и покрытия

2.2 Приборы и методики для исследования поверхности контактирующих тел

2.3 Оборудование и методики для испытания пар трения с твердосмазочными покрытиями

2.4 Методика оценки результатов экспериментальных исследований

Глава 3. Исследование фрикционных характеристик трибосопряжений типа

винтовая пара с твердосмазочными покрытиями

3.1 Постановка задачи и расчетная схема

3.2 Исследование распределения нагрузки по виткам трибосопряжения типа винтовая пара с твердосмазочными покрытиями

3.2.1 При упругом контакте

3.2.2 При пластическом контакте

3.2.3 Анализ результатов расчета

Глава 4. Экспериментальное исследование фрикционных характеристик трибосопряжений типа винтовая пара с твердосмазочными покрытиями

4.1 Экспериментальное исследование долговечности пар трения с ТСП в зависимости от шероховатости контробразца

4.2 Влияние шероховатости контробразца на распределение размера частиц износа твердосмазочных покрытий в зоне контакта

4.3 Экспериментальное исследование процесса приработки в зависимости от шероховатости контробразца и толщины покрытия образца

Глава 5. Разработка методики обеспечения работоспособности и оптимизация параметров винтовых сопряжений с твердосмазочными покрытиями

5.1. Разработка методики обеспечения работоспособности и оптимизация параметров винтовых передач с твердосмазочными покрытиями

5.2. Разработка методики обеспечения работоспособности и оптимизация параметров резьбовых соединений с твердосмазочными покрытиями

Основные результаты работы и выводы

Список литературы

Приложение

3

Приложение

Приложение

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка метода обеспечения работоспособности винтовых сопряжений с твердосмазочными покрытиями»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В машинах и механизмах распространёнными элементами являются винтовые передачи и резьбовые сопряжения с нанесенными на рабочие поверхности твёрдосмазочными покрытиями (ТСП). В качестве материалов для ТСП применяют мягкие металлы, графит, полимеры и композиционные материалы, содержащие дисульфиды и диселениды тугоплавких металлов. В настоящее время ряд компаний серийно выпускают винтовые передачи с ТСП. Они имеют высокую плавность хода, относительно низкий коэффициент трения и способны длительно выдерживать нагрузки в широком диапазоне температур. Как правило, при проектировании винтовых пар с ТСП используют эмпирические методы, недостатком которых является ограничение области применения условиями, в которых они получены. Поэтому разработка методов обеспечения работоспособности винтовых пар с ТСП с учетом их функционального назначения открывает новые возможности повышения качества и снижения себестоимости этих ответственных деталей машин при проектировании, что является актуальной научно-технической задачей современного машиностроения.

Объект исследования. Винтовое сопряжение с ТСП на основе мягких металлов и полимеров с антифрикционными наполнителями.

Предмет исследования. Методики оценки параметров, влияющих на работоспособность трибосопряжений типа винтовая пара с ТСП.

Цель работы заключается в разработке методик обеспечения работоспособности винтовых сопряжений с твердосмазочными покрытиями на этапе проектирования.

Основные задачи исследования:

1. Теоретическое исследование распределения нагрузки по виткам винтовых сопряжений с ТСП;

2. Разработка экспериментального оборудования и методики для испытаний материалов и покрытий на трение и износ;

3. Экспериментальное исследование влияния шероховатости контртела на износостойкость пар трения с ТСП;

4. Экспериментальное исследование влияния шероховатости контртела на средний размер частиц износа ТСП и их распределение в зоне контакта;

5. Экспериментальное исследование зависимости процесса приработки от шероховатости контробразца и толщины покрытия тела;

6. Разработка методик обеспечения работоспособности винтовых передач и номинально неподвижных резьбовых сопряжений с ТСП на этапе проектирования.

Научная новизна работы:

Состоит в развитии методик оценки работоспособности и управления функциональными свойствами винтовых сопряжений с ТСП:

- впервые получена теоретическая зависимость, позволяющая определять распределение нагрузки по виткам винтовых пар с ТСП при упругом и пластическом контактах;

- экспериментально подтверждена зависимость долговечности винтовой пары с ТСП от параметров шероховатости контртела (шероховатого образца);

- разработана методика обеспечения работоспособности винтовых передач и номинально неподвижных резьбовых сопряжений с ТСП на этапе проектирования.

Методология и методы исследования

Методология исследования заключалась в проведении расчетов, экспериментальных испытаний и исследования поверхностей образцов на микроуровне.

Для исследования использовались положения теории упругости и пластичности, методы экспериментальной трибологии, методы математической статистики. Для проведения испытаний пар трений с ТСП было разработано устройство для испытания материалов на трение и износ, позволяющее определять фактическую нормальную нагрузку и момент трения при торцевой схеме трения.

Для исследования образцов были использованы контактные методы, методы оптической микроскопии и растровой электронной микроскопии с возможностью проведения химического анализа. Положения, выносимые на защиту

• методика обеспечения работоспособности винтовых передач и номинально неподвижных резьбовых сопряжений с ТСП на этапе проектирования;

• теоретические зависимости, позволяющие определять распределение нагрузки по виткам винтовых пар с ТСП при упругом и пластическом контактах в зависимости от нагрузки, свойств материалов, толщины покрытия, шага и количества витков и параметров шероховатости контртела;

• экспериментальные зависимости влияния шероховатости контртела на долговечность трибосопряжений с ТСП и распределение размера частиц износа ТСП в зоне контакта;

• зависимость процесса приработки от шероховатости контртела и толщины ТСП.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Теоретическая значимость работы состоит в развитии методологии оценки работоспособности и управления функциональными свойствами

винтовых сопряжений с ТСП на этапе проектирования. Предложенная методика оценки распределения нагрузки по виткам винтовых пар с ТСП расширяет возможности оценки основных параметров, влияющих на работоспособность. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании резьбовых сопряжений и винтовых пар с твердосмазочными покрытиями, а также нового экспериментального оборудования для испытания пар трения с ТСП.

Обоснованность и достоверность результатов исследования. Обоснованность и достоверность результатов исследования базируется на последовательном анализе теоретических исследованиях и подтверждении их данными испытаний для условий работы пар трения с твердосмазочными покрытиями. При проведении исследований использовались стандартизованные, а также, принятые в научной практике методы статистической обработки экспериментальных данных и планирования экспериментов.

Основные положения работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и форумах:

1. Х Всероссийская конференция по проблемам новых технологий (Миасс, 2013 г.);

2. Десятая юбилейная Всероссийская научно-техническая конференция с участием иностранных специалистов «Трибология - машиностроению» (Москва, 2014 г.);

3. Московский международный салон изобретений и инновационных технологий «Архимед» (Москва, 2015 г.)

4. Конкурс инновационных проектов «ИнноМУВ-2015-осень» (Тверь, 2015 г.)

5. Международная научно - техническая конференция «Полимерные композиты и трибология» (Республика Беларусь, Гомель 2015г.);

6. Российско-китайский форум высоких технологий (Москва, 2015 г.)

ГЛАВА 1.

Анализ литературных источников и постановка задачи исследований.

1.1 Теория винтовой пары.

Если винт нагружен осевой силой ^ (рисунок 1.1), то для завинчивания гайки к ключу необходимо приложить момент Тмв, а к

стрежню винта - реактивный момент Т р, который удерживает от вращения.

При этом можно записать [30]:

Тзав = Тт + тр (1.1)

где Тг - момент сил трения на опорном торце гайки; тр - момент сил трения в резьбе.

Рисунок 1.1 Расчетная схема момента завинчивания [30].

Равенство (1.1), так же как и последующие зависимости, справедливо для любых винтовых пар, таких как болты, винты, шпильки и винтовые передачи.

Не допуская существенной погрешности, принимают приведенный радиус сил трения на опорном торце гайки равный среднему радиусу этого торца.

Тт = Р/(Пср /2)

(1.2)

где Бср = (Д + йотв)/2; д - наружный диаметр опорного торца гайки; йоте -диаметр отверстия под винт; / - коэффициент трения на торце гайки.

Для определения момента сил в резьбе, необходимо рассматривать гайку как ползун (рисунок 1.2), поднимающийся по наклонной плоскости [30].

Тр = (щ + р)

(1.3)

где щ - угол подъема резьбы; р = агащ(/пр) - угол трения в резьбе; /пр -

приведенный коэффициент трения в резьбе, учитывающий влияние угла профиля.

Рисунок 1.2 Расчетная схема момента сил в резьбе [30].

Подставляя в формулу (1.1) формулы (1.2) и (1.3) получим:

Тзав = 0,5Рй2 [(Бср / й2)/ + Щ(щ + р)\

(1.4)

При отвинчивании гайки окружная сила ¥ и силы трения меняют направление:

¥ = ¥щ (р-щ) (1.5)

Момент отвинчивания с учетом трения на торце гайки [30]:

тотв = 0,5¥^р /+ г%(р-щ)\ (1.6)

Данные зависимости позволяют сделать следующие выводы [30]:

1. Формула (1.4) позволяет подсчитать отношение осевой силы винта ¥ к ¥х, приложенной на ручке ключа;

2. Стержень винта не только растягивается силой, но и закручивается моментом Т .

1.2 Применение твердосмазочных покрытий в винтовых сопряжениях.

Впервые ТСП начали использовать в элементах космических летательных аппаратах. К данным элементам можно отнести механизмы раскрытия антенн, регулируемые опоры и подвески двигателей космических аппаратов, замки рабочих лопаток газо-турбинных двигателей, силовые возвратно-поступательные приводы, подшипники, а также резьбовые и зубчатые соединения. Позже ТСП начали использовать и в других областях. Новыми областями применения ТСП стали: вооружения, авиация, вакуумная и криогенная техника, автомобильная промышленность, оборудование для нефтяной, химической, пищевой и фармакологической промышленности, электромеханические устройства, в технологических процессах при производстве резино-технических изделий и сборке высоконагруженных узлов и т.д. Для крепёжных и ходовых винтов, применяемых в химической,

нефтяной и пищевой промышленности, применение ТСП также показало свою высокую эффективность.

Ряд компаний серийно выпускают ТСП [9, 59, 87, 88, 91, 100]: Whitford Corporation, ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти», Tiodize Corporation, Henkel, Du Pont, Oerlikon Balzers, ОАО «Пластполимер» и др.

Компания Oerlikon Balzers [91], под марками BALINIT® и BALIQ® выпускают ТСП, которые уменьшают трение и износ. Покрытия BALINIT® серии А на основе TiN, применяются для обработки тяжелонагруженных деталей компрессоров и лопаток реактивных двигателей. Покрытия BALINIT® серии D имеют основу CrN и применяются в узлах шасси самолетов. BALINIT® C - это покрытие на основе карбида вольфрама и углерода, то есть оно представляет собой смесь металла и алмазоподобного углерода. Данные покрытия применяются для подверженных высокому поверхностному давлению шестерен и шарикоподшипников, а также воспринимающие высокие нагрузки точные детали двигателей внутреннего сгорания.

Компания Whitford Corporation [100], разработала и производит ТСП Xylan® и Xylar®. Покрытия Xylan® представляют собой смесь антифрикционных ПТФЭ со связующей смолой. Данные ТСП сохраняют свою работоспособность в тяжелонагруженных узлах трения, имеют высокую химическую и коррозионную стойкость, устойчивы к ультрафиолетовому излучению и могут эксплуатироваться в диапазоне температур от -250°С до 285°С. Данные параметры обеспечивают возможность использования ТСП Xylan® практически во всех областях техники, в том числе химической, нефтяной и пищевой промышленности. ТСП Xylar® состоит из наполнителя MoS2 и основы из упрочняющей смолы. Данные покрытия используются при более высоких температурах.

ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт по

12

переработке нефти» (ВНИИ НП) [9] является разработчиком ТСП, применяемых в настоящее время в отечественной технике, когда использование пластичных смазок становится затруднительным или невозможным.

Разработанные во ВНИИ НП пластичные смазки и ТСП обеспечивают надёжную эксплуатацию изделий наземной, летательной и морской техники, приборов и механизмов, а также специального оборудования различного назначения. В тоже время, для каждой марки смазки существует область применения, в которой она без смены и пополнения наиболее эффективно обеспечивает оптимальные рабочие характеристики, минимальный износ и наивысшую продолжительность работы узла трения. Работоспособность смазки изменяется в зависимости от нагрузки, скорости, температуры в зоне трения и других факторов. Окружающие условия эксплуатации узла трения также оказывают влияние на работоспособность смазки и рабочие параметры узла трения, которые смазка может обеспечить. Наиболее распространённые ТСП, разработанные ВНИИ НП, показаны в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Свойства и область применения ТСП, разработанные ВНИИ НП [9]

Наимен. Краткие характеристики Область применения

ВНИИ НП-223 Высокая степень очистки, работоспособна при остаточном давлении 13,3 Па и при температуре от -45 до 150°С Специальные скоростные шарикоподшипники с частотой вращения до 60 000 мин-1, подшипники скольжения и маломощные зубчатые передачи

ВНИИ НП-271 Хорошие противоизносные и противозадирные свойства, низкая коллоидная и высокая антиокислительная стабильность, хорошая морозостойкость, работоспособна от -60 до 130°С Шарикопотшибники с частотой вращения до 30 000 мин-1, а также с малым моментом трения

ВНИИ НП- 270 Низкая испаряемость, высокая коллоидная стабильность, хорошие противозадирные свойства, низкая водостойкость. Работоспособна в вакууме до 10 мкПа и при температуре от -60 до 80°С Шарикоподшипники маломощных электродвигателей с частотой вращения до 10 000 мин-1, подшипники электромоторов потенциометров и гироскопов

ВНИИ НП- 299 Высокая коллоидная стабильность и адгезия, повышенная вязкость и малая зависимость её от изменения температуры обеспечивают плавный ход и четкое фиксирование подвижных деталей кино- и фотоаппаратуры зимой и летом. Работоспособна от -30 до 50°С Механизмы панорамирующих устройств кино и фотоаппаратуры

ВНИИ НП- 279 Хорошие противоизносные характеристики, высокие механическая, термическая, коллоидная стабильность и низкие защитные свойства, устойчива при работе в агрессивных средах, уплотнительная. Работоспособна на воздухе от -50 до 150, в агрессивных средах от -50 до 50°С Подшипники качения и скольжения, резьбовые соединения, разъемы, клапаны и др., работающие в атмосферном воздухе и в агрессивных средах

ВНИИ НП-282 Инертна к сильным окислителям, совместима с полимерами и резинами, водостойка, хорошие противозадирные свойства, не склонна к термоупрочнению, по стойкости к кислороду превосходит большинство химически стойких смазок. Уплотнительная, работоспособна от -45 до 150°С Дыхательная аппаратура, резьбовые соединения и узлы трения, работающие в контакте со всевозможными агрессивными средами, в том числе с газообразным кислородом

ВНИИ НП-280 Хорошая морозостойкость, устойчива при работе а агрессивных средах. Уплотнительная, работоспособна от -60 до 150°С Подшипники качения, резьбовые и штыковые соединения, шпиндели, подвижные резиновые уплотнения, работающие в агрессивных средах, в том числе в газообразном кислороде

ВНИИ НП-283 Наиболее стоика в контакте с газообразным кислородом, водостойкость -удовлетворительная, работоспособна от -45 до 200°С Узлы трения, работающие в контакте с газообразным кислородом при давлении до 25 МПа, и резьбовые соединения при давлении кислорода внутри трубопровода до 100 МПа

ВНИИ НП-233 Высокие термическая, механическая, коллоидная стабильность и противоизносные характеристики, устойчива к действию кислот, работоспособна от -30 до 250°С Подшипники качения и скольжения с качательным движением, сопряженные поверхности "металл-резина"

ВНИИ НП- 209 антифрикционное, высокотемпературная, работающая в вакууме(10-9) Используется в узлах трения с возвратно-поступательными движениями, скорости движения низкие

ВНИИ НП-212 используется при высоких удельных давлениях и низких скоростях скольжения (до 1м/с) Применяется на воздухе и в вакууме, температурный интервал применения от -150°С до 150°С

ВНИИ НП-213 антифрикционное, высокотемпературная от -150°С до 250°С , работающая в вакууме(10-9) и на воздухе Применяется в резьбовых соединениях, от заедания, для предохранения от слипания в воздухораспределительной арматуре

ВНИИ НП- 504"М" Одно из наиболее долговечных в эксплуатации твёрдого смазочного покрытия, работоспособно от -150°С до 250°С В различных узлах трения скольжения

ВНИИ НП- 229 Используется от -150°С до 300°С, в воздухе и в вакууме, в вакууме до + 600°С. стекольной промышленности, а так же в широкопотребительской сфере. Применяется в неподвижных резьбовых соединений, для узлов трения скольжения с ограниченным ресурсом. Радиационностойкое.

ВНИИ НП-230 антифрикционное высокотемпературное до 180°С работающая в вакууме(10-9 мм. Рт. Ст.) и на воздухе, радиационностойкое до 10-9 рад.

ВНИИ НП-217М Используется от -150°С до 200°С, в стекольной промышленности, а так же в широкопотребительской сфере. Двухкомпонентная; марка "А" -легконагруженные узлы трения и скольжения, для работы во все климатических условиях; марка "В" - для средненагруженных узлов трения, скольжения на воздухе и в вакууме.

ВНИИ НП-512 морозостойкая, для узлов трения скольжения, работоспособно до 100°С. для узлов трения скольжения, сохраняет свои свойства после выдержки в жидком азоте.

Сатурн Приборная смазка, обеспечивающая малые моменты трогания и длительную работу малогабаритных прецизионных подшипников качения, зубчатых передач малогабаритные прецизионные подшипники качения, зубчатых передач

Аметист, Агат, НИКА, НИРА, ЭЛМА Низкотемпературные смазки для космической техники, применяются для смазывания узлов трения, работающих в контакте с агрессивными средами и в условиях глубокого вакуума, в интервале температур от - 110° до 220°С применяются для смазывания узлов трения, работающих в контакте с агрессивными средами и в условиях глубокого вакуума

Эонит-3 температура каплепадения от -150°С и более 250°С (кратковременно до 400°С), для работы на воздухе и в вакууме. для узлов трения и скольжения, одно из наиболее длительных работоспособных тел. Применяется в авиации и эксплуатации авиатехнике.

ВНИИ НП- 569 "Взлёт" Однородная мазь от серого до чёрного цвета, температура каплепадения от -220°С и более 250°С Применяется при эксплуатации самолётов, шасси, системы управления крыла, авиационные электромоторы. Разрабатывалась для самолётов 5-го поколения.

ВНИИ НП-251 антифрикционное высокотемпературное до 500°С работающая в вакууме (10-9 мм. Рт. Ст.) и на воздухе, радиационностойкое до 10-9 рад.

ВНИИ НП- 579 температура каплепадения от -150°С и более 450°С (кратковременно до 800°С), для работы на воздухе и в вакууме. Для применения в узлах трения скольжения в различных газовых средах

Компания Tiodize Corporation [99] производит ТСП под брендами TIOLON® и TIOLUBE®. Покрытие TIOLON® производится на основе ПТФЭ. Покрытие TIOLUBE® производится на основе MoS2 и может работать при температурах до 343°C.

Компания Henkel [88] выпускает ТСП под брендами Emralon®, Molydag®, DAG®, Loctite®. Покрытие Emralon® представляют из себя ТСП на основе фторполимеров со связующими на основе фенольной, полиуретановой, полиамидной, алкидной и акриловой смол горячей полимеризации. Данные ТСП применяются для покрытий резиновых уплотнений, деталей карбюраторов, принтеров, приводов автомобильных

фар, и т.д. Покрытие Molydag® представляет из себя ТСП на основе MoS2 в эпоксидной смоле. Данные ТСП применяется тяжёлонагруженных узлах. Покрытие DAG® представляет из себя ТСП на основе графита с термопластическим или эпоксидным связующим горячей полимеризации. Данное ТСП способно работать при температурах до 583°С и применяется в прокладках головки блока цилиндров автомобильных двигателей и в реактивных двигателях. Loctite® представляет из себя наполнитель MoS2 со связующим, состоящим из растворителя и масел. Данное покрытие наносится как спрей и применяется в технологических процессах сборки высоконагруженных узлов деталей машин.

Компания Du Pont [87] разработала покрытия DryFilm®, Vydax® и Teflon®. Покрытие DryFilm® содержит частицы ПТФЭ в деионизированной воде, изопропиловом спирте или растворителе HFC 43-10. Данное ТСП наносится как обычное ТСП и сушится на воздухе или при повышенной температуре и применяется в технологических процессах для смазки пресс-форм при производстве резин и пластиков. Из-за невысокой адгезии данные покрытия используют только в слабонагруженных узлах. Покрытие Teflon® состоит из ПТФЭ и смол и является универсальным антифрикционным покрытием. Vydax® применяется в клапанах и уплотнениях для облегчения сборки деталей из пластиков, эластомеров и металлов.

Компания ОАО «Пластполимер» [59] производит фторопластовый лак ФБФ-74Д. Лак ФБФ-74Д представляет из себя дисперсию частиц фторопласта-4Д в смеси фенолформальдегидной смолы и растворителей. Применяется в слабонагруженных узлах трения и как диэлектрическое покрытие.

Таким образом, выпускаемые в настоящее время твердосмазочные покрытия можно разделить на следующие типы [73]:

1. Краски - в качестве наполнителя используются твердосмазочные материалы, а в качестве связующего - полимерные смолы и неорганические составы.

2. Дисперсионные ТСП - покрытия из твёрдосмазочного материала без связующего.

3. Монолитные ТСП - покрытия, в которых антифрикционный полимер связывается на молекулярном уровне с другим полимером, так что нельзя выделить антифрикционный материал и связующее как отдельные компоненты.

Компания Thomson [98] производит винтовые пары под брендом Supernut® ХС BSA. В данной серии применена технология нанесения ТСП на винт. Использования покрытия на основе ПТФЭ позволяет достичь более равномерного распределения нагрузки по виткам винта и снизить люфты в винтовой паре до минимума.

Внедрение винтовых пар с ТСП является перспективным на предприятиях химической отрасли. Одним из таких предприятий является ООО «Альстром Тверь», в производственном цикле которого, в узле формирования стеклохолста используется винтовое сопряжение АТ052.000.00.000 СБ (Приложение 2) с жидкой смазкой. Основной проблемой данного винтового сопряжения является использование жидкой смазки, т.к. она в процессе производства при попадании на продукции, приводит к возникновению брака готовых изделий.

Также к проблемам данного винтового сопряжения можно отнести:

1. При работе винтового сопряжения в условиях щелочных сред, жидкая смазка теряет свои антифрикционные свойства;

2. Повышенный износ в режиме старт-стоп;

3. Высокая нагрузка на первый виток приводит к снижению несущей способности винтового сопряжения и повышенному износу.

Данные недостатки снижают надежность винтовой пары и повышают вероятность отказа.

1.3 Фрикционное взаимодействие металлических покрытий и ТСП

Ф. Боуденом в 1939 г было проведено первое исследование трения твёрдых тел с покрытиями [84]. Согласно Боудену, при соприкосновении твёрдых тел, находящихся под действием сжимающей нагрузки, в местах их фактического касания образуются прочные соединения. Сила трения, развиваемая в таком соединении, определяется как произведение площади фактического контакта на величину напряжения среза. Если поверхность одного из соприкасающихся тел покрыта тонкой пленкой мягкого металла, то величина напряжения среза такого соединения мала. Если при этом твёрдость соприкасающихся тел выше твёрдости покрытия, то, чем выше их твёрдость, тем меньше площадь фактического касания. На основании таких рассуждений Ф. Боуден приходит к выводу, что, чем меньше твёрдость покрытия и выше твёрдость соприкасающихся тел, тем меньше сила трения.

Р. Бартоном [85] было показано, что при малых нагрузках, влияние жёсткости подложки на коэффициент трения отсутствует, и трение подчиняется законам Амонтона. При больших нагрузках начинает проявляться влияние жёсткости подложки на коэффициент трения, который изменяется с изменением нагрузки и толщины покрытия.

Работа Е. Рабиновича [96] посвящена расчёту коэффициентов трения с учётом влияния жёсткости подложки.

И.В. Крагельский и Н.М. Михин [41] предложили расчёт коэффициента трения, учитывающий механические свойства тонких покрытий. Расчётное уравнение получено при анализе напряженного состояния, возникающего при скольжении жёсткой сферической микронеровности по идеальному жёсткопластическому полупространству с пленкой, имеющей толщину,

несоизмеримо меньшей глубины внедрения микронеровности. Влияние пленки учитывалось касательным к поверхности идентора напряжением, действующим по границе контакта и равным прочности материала пленки на срез [48].

Работы Н.М. Алексеева [2] посвящены изучению механических процессов при трении твердых тел с ТСП. Также получены уравнения, позволяющие определить усилие вдавливания микронеровности в покрытие в зависимости от его механических свойств и геометрических параметров процесса: радиуса микронеровности, глубины её внедрения и толщины покрытия. Полученные уравнения применимы для состояния пластического контакта.

Окружающая среда оказывает существенное влияние на смазывающие свойства ТСП. В работах Холберга [89] исследована зависимость коэффициента трения от относительной влажности для покрытия на основе

МоБ2 (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3

Зависимость коэффициента трения от относительной влажности для

покрытия на основе МоБ2 [89]

В работах Мюллера [90] исследована зависимость срока службы покрытия на основе МоБ2 от в зависимости о его первоначальной толщины (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4

Зависимость срока службы покрытия на основе МоБ2 от в зависимости о его

первоначальной толщины [90]

Полученные данные показывают, что чем толще покрытие, тем больше его ресурс.

В работах Робертса [97] показано, что для напыленных магнетронным методом покрытий на основе МоБ2 их долговечность возрастает с увеличением шероховатости поверхности контробразца (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5

Влияние шероховатости на долговечность напыленных покрытий из МоБ2

[97]

Влияние низких температур на коэффициент трения ТСП на основе дисульфида молибдена со связующим мочевино-формальдегидной смолы представлены на Рисунке 1.6 [50]. Как видно из представленных данных, коэффициент трения для этого случая незначительно повышается при температурах ниже 150 °С. Близкие результаты для аналогичного по составу ТСП ВНИИНП-212, а также ВНИИНП-230 в условиях вакуума были получены в работе [27].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мединцев Станислав Викторович, 2018 год

Список литературы

1. Алексеев В.М. Основы расчётов неподвижных соединений на герметичность / В.М. Алексеев // Контактное взаимодействие твёрдых тел: Калинин - 1982 - с. 121-130.

2. Алексеев, Н.М. Металлические покрытия опор скольжения / Н.М. Алексеев - М.: Наука, 1973. - 75 с.

3. Алексеев Н.М. Теоретическое определение твёрдости покрытий./ Н.М. Алексеев // Машиноведение - 1973 - №4 - с. 83-89.

4. Алексеев Н.М. Выбор толщины антифрикционных металлических покрытий для узлов трения / Н.М. Алексеев, И.В. Крагельский, Г.И. Трояновская // Твёрдые смазочные покрытия. М.: Наука - 1977 - с. 32-38.

5. Биргер И.А. Расчет резьбовых соединений / Биргер И.А. - М.: Оборонгиз, 1959. - 252 с.

6. Биргер И.А. Расчет на прочность деталей машин / Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. - М.: Машиностроение, 1993. - 640 с.

7. Боуден Ф.П. Трение и смазка твёрдых тел / Ф.П. Боуден, Д. Тейбор. -М.: Машиностроение, 1968 - 540 с.

8. Васильев Ю.Н. Трение твёрдых смазочных материалов / Ю.Н. Васильев // Трение и смазка в машинах и механизмах - 2012 - №9 - с. 28-33.

9. АО «ВНИИ НП». [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL:http:/www.vniinp.ru, свободный (дата обращения 09.10.2015).

10. Горячева И.Г. Анализ напряжённого состояния тел с покрытиями при множественном характере нагружения / И.Г. Горячева, Е.В. Торская // Трение и износ - 1994 - том 16, №3 - с.349-357.

11. Горячева И.Г. Влияние покрытия на контактные характеристики радиальных подшипников скольжения./ И.Г. Горячева, М.Н. Добычин.// Трение и износ - 1984 - том 5, № 3 - с. 442-450.

12. Горячева И.Г. Влияние несовершенной упругости поверхностного слоя на контактные характеристики при скольжении шероховатых упругих тел / И.Г. Горячева, Ю.Ю. Маховская // Трение и износ: Научно-теоретический журнал. Минск: «Наука и техника» - 1997 - том 18, №1 - с.5-12.

13. Горячева, И.Г. Итоги развития молекулярно-механической теории трения / И.Г. Горячева, М.Н. Добычин // Трение и износ - 2008 - том 29, № 4 - с. 327-337.

14. ГОСТ 23.225-99. Обеспечение износостойкости изделий. Методы подтверждения износостойкости. Общие требования. М.: Изд-во стандартов, 2000 - 16с.

15. ГОСТ 25142-82. Шероховатость поверхности. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1982 - 20с.

16. ГОСТ 27674-88.Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения М.: Изд-во стандартов, 1991 - 22с.

17. ГОСТ 27860-88 Детали трущихся сопряжений. Методы измерения износа. Введен 01.01.90. М.: Изд-во стандартов,1989. - 32 с.

18. Гриб В.В. Лабораторные испытания материалов на трение и износ / В.В. Гриб, Г.Е. Лазарев - М.: Наука, 1968 - 141 с.

19. Демкин, Н.Б. Физические основы трения и износа машин. Учебное пособие / Н.Б. Демкин. - Калинин: Калининский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт, 1981. - 116 с.

20. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей./ Н.Б.Демкин. - М.: Наука, 1970. 223 с.

21. Демкин Н.Б. Влияние тонких металлических покрытий на деформационные характеристики контакта сопряженных поверхностей / Н.Б. Демкин, В.М. Саватеев, П.Д. Нетягов // Надежность и долговечность деталей машин. Сборник статей. Калинин: КПИ -1974 - с. 96-104.

22. Демкин Н.Б. Качество поверхности и контакт деталей машин. / Н.Б.Демкин, Э.В.Рыжов. - М.: Машиностроение,1981. - 224 с.

23. Дёмкин Н.Б. Топографические характеристики поверхности и точность их определения./ Н.Б. Дёмкин, М.А. Коротков.// Механика и физика контактного взаимодействия. Межвуз. сборн. Калинин: КГУ - 1978 - с. 1629.

24. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия./ К. Джонсон - М.: Мир, 1989. -510 с.

25. Дроздов Ю.Н. Трибология резьбовых соединений и стационарных контактов авиакосмических систем./ Ю.Н. Дроздов, С.С. Ким.// Трение и износ - 2000 - том 21, № 6 - с. 577-584.

26. Жуковский Н.Е. Распределение давлений в нарезках винта и гайки // Бюллетень Политехнического общества. М. - 1902 - № 1 - с. 1-3.

27. Зиненко С.А. Исследование тонких антифрикционных покрытий в условиях глубокого охлаждения / С.А. Зиненко, Е.А. Духовской, А.А. Силин, В.М. Ярош // Трение и износ -1986 - том 7, №4 - с. 642-646.

28. Иванов А.С. Влияние контактной жёсткости на распределение нагрузки по виткам резьбы./ А.С. Иванов, Б.А. Байков, И.И. Шаталина // Механика и физика процессов на поверхности и в контакте твёрдых тел и деталей машин. Межвузовский сборник научных трудов. Тверь: ТГТУ - 2005 - Выпуск 1 -с.15-21.

29. Иванов А.С. Учет контактной податливости стыка при расчете резьбового соединения, нагруженного отрывающей силой и опрокидывающим моментом // Вестник машиностроения. - 2003. - № 6. - С. 31-34.

30. Иванов М.Н. Детали машин: Учебник для машиностроительных специальностей вузов/М.Н. Иванов, В.А. Финогенов. - 12-е изд. испр. - М.: Высш. шк., 2008. - 408 с.

31. Иванова А.И. Растровый электронный микроскоп: лабораторная работа/ А.И. Иванова - Тверь: Тверской государственный университет, 2014 - 6 с.

32. Иванова А.И. Система энергодисперсионного рентгеновского микроанализа для электронных микроскопов/ А.И. Иванова - Тверь: Тверской государственный университет, 2014 - 7 с.

33. Измайлов В.В. Влияние покрытий на процессы механического и электрического контактирования шероховатых поверхностей / В.В. Измайлов // Трение и износ - 1995 - том 16, № 6 - с. 1026-1047.

34. Измайлов В.В. Контакт твердых тел и его проводимость: монография / В.В. Измайлов, М.В. Новоселова - Тверь: ТГТУ - 2010 - 112 с.

35. Инженерия поверхностей деталей./ Коллективное авт.; под ред. А.Г. Суслова. - М.: Машиностроение, 2008. - 320 с.

36. Карасик И.И. Методы трибологических испытаний в национальных стандартах мира / И.И. Карасик. - М.: Центр «Наука и техника», 1993. -316 с.

37. Комбалов В.С. Методы и средства испытаний на трение и износ конструкционных и смазочных материалов: справочник / под ред. К.В. Фролова, Е.А. Марченко. - М.: Машиностроение, 2008. - 384 с.

38. Косилова А.Г. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т., том 1/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение,1985 -656 с.

39. Крагельский И.В. Основы расчетов на трение и износ / В.И. Крагельский, М.Н. Добычин, В.С. Комбалов. - М.: Машиностроение, 1977. -526 с.

40. Крагельский И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский. - М.: Машиностроение, 1968. - 480 с.

41. Крагельский И.В. Трение и износ в вакууме / И.В. Крагельский, И. В. Любарский, А.А. Гусляков и др. - М.: Машиностроение, 1973. - 216 с.

42. Красовский А.М. Влияние толщины на фрикционные свойства тонких полимерных плёнок./А.М. Красовский, Б.И. Никонов.// Трение и износ - 1986 - том 7, № 6 - с. 965-968.

43. Криштал М.М. Сканирующая электронная микроскопия и рентгеноспектральный микроанализ / М.М. Криштал, И.С. Ясников, В.И. Полунин и др. - М.: Техносфера, 2009 - 208 с.

44. Куклин В.Б. Исследование жесткости и уточнения расчетов резьбовых соединений: Автореф. дис. канд. техн. наук. - М.: МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1957. - 16 с.

45. Куксёнова Л.И. Методы испытаний на трение и износ: справочное издание / Л.И. Куксенкова, В.П. Лаптева, А.Г. Колмаков, Л.М. Рыбакова. -М.: Интермет Инжиниринг, 2001. - 152 с.

46. Лесневский Л.Н. Разработка покрытий типа «твёрдая смазка» для двигателей и энергоустановок летательных аппаратов / Л.Н. Лесневский.//Вестник научно-технического развития - 2011 - том 41, №1 - с. 61-70.

47. Логинов А.Р. Профилограф-толщиномер. / А.Р. Логинов, Б.Я. Сачек // Расчётно-экспериментальные методы определения трения и износа. М.: Наука - 1979 - с.80-84.

48. Ляпин К.С. Влияние металлических покрытий на тангенциальную прочность адгезионной связи / К.С. Ляпин, Н.М. Михин // О природе трения твёрдых тел. Минск: Наука и техника - 1971 - с.328-332.

49. Макушкин А.П. Контактирование шероховатых поверхностей через полимерный слой./ А.П. Макушкин, И.В. Крагельский.// Трение и износ -1986 - том 7, №1 - с. 5-15.

50. Макушкин А.П. Полимеры в узлах трения и уплотнениях при низких температурах./ А.П. Макушкин. - М. Машиностроение, 1993. -288 с.

51. Маленков М.И. Конструкционные и смазочные материалы космических механизмов / М.И. Маленков, С.И. Каратушин, В.М. Тарасов. -СПб.: Балтийский государственный технический университет, 2007. - 54 с.

52. Матвеевский Р.М. Исследование микротвёрдости твёрдосмазочных покрытий / Р.М. Матвеевский, Б.Я. Сачек, В.Н. Скворцов, В.М. Ярош // Вестник машиностроения -1985 - №1 - с.29-31.

53. Матвеевский Р.М. Температурная стойкость граничных смазочных слоёв и твёрдых смазочных покрытий при трении металлов и сплавов./ Р.М. Матвеевский. - М.: Наука,1971 - 228 с.

54. Методика расчетной оценки износостойкости поверхностей трения деталей машин. - М.: Изд. стандартов. 1979. - 100 с.

55. Михин Н.М. Исследование тангенциальной прочности адгезионной связи / Н.М. Михин, К.С. Ляпин, М.Н. Добычин // Контактное взаимодействие твёрдых тел и расчёт сил трения и износа. Сб. науч. трудов. М.: Наука -1971. - с. 53-60.

56. Михин Н.М. Определение механических характеристик твёрдосмазочных покрытий / Н.М. Михин, Б.Я. Сачек, Д.Г. Эфрос // Трение и износ - 1988 - т. 9, № 1 - с. 34-42.

57. Михин Н.М. Внешнее трение твёрдых тел / Н.М. Михин. - М.: Наука, 1977. - 221 с.

58. Мышкин Н.К. Трибология полимеров: адгезия,трение, изнашивание и фрикционный перенос./ Н.К. Мышкин, М.И. Петроковец, А.В. Ковалёв.// Трение и износ - 2006 - том 27, № 4 - с. 429-443.

59. ОАО « Пластполимер» [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL:http:/www.plastpolymer.com, свободный (дата обращения 26.09.2012).

60. Пат. 2531124 Российская Федерация, МПК G01N 3/56. Устройство для испытания материалов на трение и износ [Текст] / Мешков В.В., Сутягин О.В., Мединцев С.В.; заявитель и патентообладатель Тверской государственный технический университет - № 2013129644/28; заявл. 27.06.2013; опубл. 27.06.2014, Бюл. № 29 - 7 с.

61. Петржик М.И. Современные методы оценки механических и

трибологических свойств функциональных поверхностей./М.И. Петржик,

100

Д.В. Штанский, Е.А. Левашов.//Материалы Х Международной научно-технической конференции «Высокие технологии в промышленности России» М.: ОАО ЦНИТИ «Техномаш», 9-11 сентября 2004г. - с.311-318.

62. Портативный измеритель шероховатости TR-200 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ndtesting.ru/download/manual tr 200.pdf, свободный (дата обращения 05.09.2016)

63. Р 50-54-107-88. Методы оценки триботехнических свойств материалов и покрытий в вакууме: рекомендации. / И.В. Крагельский, Ю.Н. Дроздов, В.С. Комбалов и др. - М.: Госстандарт СССР, ВНИИНМАШ, 1989. - 33 с.

64. Решетов Д.Н. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов / Д.Н. Решетов -М.: Машиностроение, 1989. - 496 с.

65. Рыжов Э.В. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин / Э.В. Рыжов, А.Г. Суслов, В.П. Фёдоров. - М.: Машиностроение, 1979 - 176 с.

66. Сачек Б.Я. К оценке стационарной интенсивности изнашивания твёрдосмазочных покрытий после приработки / Б.Я. Сачек, Д.Г. Эфрос // Фрикционный контакт деталей машин. Межвуз. сборн. Калинин: КГУ -1984 - с. 24- 27.

67. Семёнов А.П. К вопросу о механизме смазочного действия твёрдых антифрикционных материалов / А.П. Семёнов, М.В. Ноженков // Трение и износ - 1984 - том 5, №3 - с. 408-416.

68. Сентюрихина Л.Н. Твёрдые дисульфидмолибденовые смазки./ Л.Н. Сентюрихина, Опарина Е.М. - М.: Химия,1966 - 154 с.

69. Смазочные материалы. Антифрикционные и противоизносные свойства. Методы испытаний: Справочник. / P.M. Матвеевский, В.Л. Лашхи, И.А. Буяновский и др. - М.: Машиностроение, 1989 - 224 с.

70. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах. Том 1/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение,1985. - 656 с.

71. Справочник по триботехнике. В 3-х томах. Том 1. Теоретические основы. / Под редакцией М. Хебды и А.В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 1989. - 400 с.

72. Справочник по триботехнике. В 3-х томах. Том 2. Смазочные материалы,техника смазки,опоры скольжения и качения. / Под редакцией М. Хебды и А.В. Чичинадзе. - М. Машиностроение , 1990. - 416 с.

73. Сутягин О.В. Контакт шероховатых тел с твердосмазочными покрытиями: монография / О.В. Сутягин, А.Н. Болотов, М.В. Васильев -Тверь: Тверской государственный технический университет, 2014 - 124 с.

74. Сутягин О.В. Влияние твердосмазочных покрытий и шероховатости контактирующих поверхностей на распределение нагрузки по виткам резьбовых сопряжений и винтовых передач/ О.В. Сутягин, В.В. Мешков, С.В. Мединцев // Научно-технический и производственный журнал «Вестник машиностроения», Москва - 2015 - №7 - с. 46 - 50.

75. Сутягин О.В. Универсальное устройство для триботехнических испытаний материалов и покрытий О.В. Сутягин, В.В. Мешков, С.В. Мединцев // Научно-технический журнал «Заводская лаборатория. Диагностика материалов», Москва - 2016 - Том 82, №10 - с.62 - 66.

76. Тихомиров В.П. Контактное взаимодействие шероховатых тел при наличии тонких мягких покрытий./ В.П. Тихомиров, О.А. Горленко.// Машиноведение - 1987 - №6 - с.70-73.

77. Трение, изнашивание и смазка. Справочник в 2-х кн. Книга 1./ Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. - М. Машиностроение,1978. - 400 с.

78. Трение, изнашивание и смазка. Справочник в 2-х кн. Книга 2./ Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. - М. Машиностроение,1978. - 358 с.

79. Хопин, П. Н. Комплексная оценка работоспособности пар трения с твердосмазочными покрытиями в различных условиях функционирования / П. Н. Хопин. - М.: МАТИ, 2012. - 255 с.

80. Чичинадзе А.В. Основы трибологии (трение, износ, смазка): учебник для технических вузов. 2е изд. переработ. и доп. / А.В. Чичинадзе, Э.Д. Браун, Н.А. Буше. - М.: Машиностроение, 2001. - 664 с.

81. Чичинадзе А.В. Расчёт и исследование внешнего трения при торможении. / А.В. Чичинадзе - М.: Наука, 1967. - 230 с.

82. Фомин Г.С. Лакокрасочные материалы и покрытия. Энциклопедия международных стандартов / Г.С. Фомин. - М.: Издательство Протектор, 2008. - 752 с.

83. Berger E.J. Friction modeling for dynamic system simulation. / E.J. Berger // Appl Mech Rev. - November 2002 - vol. 55, № 6 - p. 535-577.

84. Bowden F. The lubrication by thin mettalic films and the action of bearing metals / F. Bowden, D. Tabor // J. Apply Phys, 1943. V.14, N 3.

85. Burton R.A. Forces and deformation of lead film in friction processes / R.A. Burton // Lubrication engng, 1965. V.24, N 6.

86. Courtney-Pratt J.S. The effect of tangential force on the contact of metallic bodies / J.S. Courtney-Pratt, E. Eisner // Proc. Roy. Soc. Vol.238, N 1215, 1957. -p. 529-550.

87. Du Pont. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL:http:/www.dupont.com, свободный (дата обращения 26.09.2012).

88. Henkel. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL:http:/www.henkel.com, свободный (дата обращения 26.09.2012).

89. Holmberg K. Coatings tribology. Properties, Techniques and Applications in Surface Engineering. / K. Holmberg, A. Mattews - Amsterdam-New York-Oxford-Shannon-Singapore-Tokyo. Elsevier, 1994. - 457 p.

90. Muller C. Thick compact MoS2 coatings./ C. Muller, C. Menoud, M. Maillat, H.E. Hintermann.// Surface and coatings technology - 1988 - v.36 -p.351-359.

91. Oerlikon Balzers. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.oerlikon.com/balzers/ru, свободный (дата обращения 21.05.2017).

103

92. NASA PS400: A new High Temperature Solid Lubricant Coating for High Temperature Wear Applications./ C. DellaCorte, B.J. Edmonds. // National Aeronautics and Space Administration. Glenn Reserch Center. Cleveland, Ohio.August 2009. - 19 p.

93. NASA SP-8063: NASA Spase vehicle design criteria. Lubrication, Friction and wear. - National aeronautics and space administration. Langley, June,1971. -75 p.

94. Parker R.C. The static coefficient of friction and the area of contact / R.C. Parker, D. Hatch // Proc. Roy. Soc. - 1950. - vol 63 - p. 185-197.

95. PIC Design. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL:http:www.pic-design.com, свободный (дата обращения 07.05.2015).

96. Rabinowicz E. Variation of friction and wear of solid lubrication / E. Rabinowicz. // Trans. ASLE - 1967 - v.10, N 1 - p.1-9

97. Roberts E.W. In-vacuo, tribological properties of "high-rate" sputtered MoS2 applied to metal and ceramic substrates./ E.W. Roberts, W.B.Price.//Materials Research Society Symposium Proceedings - 1989 - v.140 - p.251-264.

98. Thomson. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL : http : www. thomsonbsa. com, свободный (дата обращения 08.05.2015).

99. Tiodize Co., Inc. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL:http:/www.tiodize.com, свободный (дата обращения 10.09.2015).

100. Whitford Corporation. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL : http :/www. whitfordww. com, свободный (дата обращения 08.05.2015).

AHLSTROM

Limited Liability Company «Ahlstrom Tver» Общество с ограниченной ответственностью «Альстром Тверь»

ООО «Альстром Тверь»

ул. Промышленная, д. 11. ПГТ Редкино,

Конаковский р-н, Тверская обл,

171261 Россия

Т:[phone]

Р: [phone]

[e-mail]

www.ahtstrom.com

'rylainen Visa Heikki Kalevi

supervisor Tver LLC

Утвериедаю

« -N » qenoC^.» 2015

Акт внедрения

результатов научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ

Настоящим актом подтверждаем, что результаты работы «Разработка методики расчета несущей способности винтовых сопряжений с твердосмазочными покрытиями на основе политетрафторэтилена», выполненной Мединцевым C.B. в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Тверской государственный технический университет» с «01» июня 2014 г. по «31» декабря 2014 г., внедрены на предприятии Общество с ограниченной ответственностью «Альстром Тверь» при производстве изделий из стекловолокна для промышленного использования на столе формирования стеклохолста с 01 февраля 2015 г.

Результаты работы использованы на предприятии путем расчета ходовых винтов узла формирования стеклохолста по разработанной методике при модернизации линии.

Срок внедрения за период с 01 февраля 2015 г. по 30 сентября 2015 г. Фактический экономический эффект за расчетный период составил: 34 593,84 руб.

Положительный эффект, полученный от внедрения, был достигнут за счет снижения брака продукции. Использование ходовых винтов с жидкими смазками является затруднительным, т.к. при производстве изделий из стекловолокна недопустимо попадание жидких смазочных материалов на готовую продукцию. Использование ходовых винтов с твердосмазочными покрытиями снижает процент брака продукции.

От ООО «Альстром Тверь» От ФГБОУ ВО «Тверской государственный

технический университет»

Васильев С.Н.

Ответственный исполнитель

-Мединцев C.B.

и

У Ростемешин К.А. А1ЬСГР0* ТВЕРЬ

ИНЖЕНЕР - МЕХАНИК РОСТЕМЕШИН 1.1.

КпппппПпл

Фппмпт А ?

100000007501V

АТ052.000.00.001

тгостз-71

Альстром Тверь

А—А(21) Б(2,51)

1. 2^.28 НИСз,

2. Толщина минимального сечения пердой нитки не менее 1 мм,

/774

3. Н%; Л/4,

4. Острые кромки притупить;

5. Попуск конусообразности среднего диаметра резьбы - 0,03 мм на длине 500 мм.

1. Область применения.

Настоящий стандарт предназначен для проектирования и изготовления винтовых передач с твердосмазочными покрытиями (ТСП), используемых в узле формирования стеклохолста.

2. Содержание и технический контроль.

Методика включает в себя следующие пункты:

1. Анализ конструкторской и технологической документации, а также условий работы узла формирования стеклохолста;

2. Выбор ТСП исходя из условий эксплуатации;

3. Расчет оптимальных параметров:

2.1. Определение нагрузки на первом витке по следующим формулам с

учетом возникновения пластических деформаций шероховатой поверхности гайки и ТСП винта:

F = F1 + - + Fi + - + Fn

аг- а2 = Дц + A2i

a¿ - ai+1 = Д1£ + Д2¡

нагрузка воспринимаемая резьбовым сопряжением; осевая нагрузка воспринимаемая г'-м витком резьбового сопряжения; п - число витков гайки; аг контактная деформация шероховатой поверхностью /-го витка гайки ТСП нанесённого на поверхность винта; Аи= Р удлинение тела винта между г'-м и г+1 витками; Д2; =

Р Р[/ЯГЛГ - укорочение тела гайки между г-м и г+1 витками; Р -

ап-1 ~ ап ~ Al(n-1) + Д2(п-1)

шаг резьбы; Ев, Ег - модули упругости материалов винта и гайки; Ав Аг- минимальные площади поперечного сечения винта и гайки. 2.2. Определение средних контактных давлений на первом витке;

Ян

А СОБ а/.

где а - угол профиля; q1< - средние контактные давления; А - номинальная

площадь контакта ¡-го витка. 2.3. Определение максимально допускаемых контактных давлений при контакте шероховатой поверхности с поверхностью с ТСП.

Ч,

4,712У„ \ г

0,2с,

.1,5

-0,05

£„ = ■

-IV,

%

л/3 +

2УУ.

X

где IV, =

4,5*10"5

+ 0,035 =■

1 +

т.

з

К

А

71 + (0,45#.)2 -°'03 ' 2,35гУ„ЯГ„ >

5 - толщина ТСП; г - средний радиус вершин микронеровностей поверхности гайки; Яр - высота наибольшего выступа профиля шероховатой поверхности гайки [15]; 1т - относительная опорная длина профиля по средней линии [22]; V - параметр аппроксимации

опорной кривой [22]; К3 = Г(^)^У5+)1); Г(х) - гамма функция х; 1п -упругая постоянная ТСП; НУП - твердость покрытия по Виккерсу.

2.4. Сравнение средних и максимально допускаемых контактных давлений на первом витке.

Чн 5 Я\

3. Разработка конструкторской и технологической документации ходового винта с ТСП;

3.1. Разработка конструкторской документации;

3.2. Разработка технологии изготовления винтовой передачи;

3.3. Разработка нанесения ТСП.

4. Изготовления винтовой передачи с ТСП:

4.1. Изготовление ходового винта;

4.2. Нанесение ТСП на ходовой винт;

4.3. Изготовление гайки.

5. Технический контроль готовых изделий:

5.1. Контроль геометрических размеров на соответствие разработанной конструкторской документации;

5.2. Контроль толщины покрытия;

6. Выборочный контроль 10% изделий включает в себя:

6.1. Проведение ускоренных триботехнических испытаний по фактору РУ;

6.2. Выдача заключения.

7. Составление паспорта изделия согласно Приложению А.

КпппппЬпл

шооооъгоип

1. В - тбердосмазочное покрытие на основе дисульфида молибдена ВНИИ НП-212 толщиной не менее 20 мкм:

2. Толщина минимального сечения пербой нитки не менее 1 мм,

/774

3. //74, /7/4,

4. Острые кромки притупить,

5. Допуск конусообразности среднего диаметра резьбы - 0,03 мм

ттт-71

Центр Инжиниринг

А—А(21)

^ Я ¥

ЦИ029.000.001

Винт с ТСП