Снижение механических потерь в зубчатых зацеплениях путём модификации смазочных материалов антифрикционными добавками тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.03, кандидат технических наук Евсеев, Александр Сергеевич

• Евсеев, Александр Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Евсеев, Александр Сергеевич

Введение.

1. Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1. Общие сведения о зубчатых зацеплениях.

1.2. Материалы деталей зубчатых зацеплений.

1.3. Изнашивание рабочих поверхностей зубчатых колес.

1.4. Факторы, влияющие на интенсивность изнашивания.

1.5. Смазочные материалы и методы их модификации.

1.6. Виды и характеристики добавок в систему смазки.

1.7. Выводы задачи исследования.

2. Расчетно-теоретический анализ эффективности применения специальных добавок в трансмиссионные масла в зубчатых зацеплениях.

2.1. Механические потери при трении в машинах и механизмах.

2.2. Расчетно-теоретическая модель коэффициента трения в сопряжении «зуб шестерни — зуб зубчатого колеса».

3. Методика экспериментальных исследований.

3.1. Общая методика проведения исследований.

3.2. Машина трения и смазочные материалы.

3.2.1. Выбор машины трения для испытаний на износ и задир.

3.2.2. Выбранные смазочные материалы и добавки для испытаний.

3.3. Методика проведения лабораторных испытаний на машине трения.

3.3.1. Оценочные факторы при проведении испытаний на машине трения.

3.3.2. Методика лабораторных испытаний по определению влияния специальных добавок на противозадирные свойства.

3.3.3. Методика лабораторных испытаний по определению влияния специальных добавок на износ.

3.3.4. Методика лабораторных испытаний по определению влияния специальных добавок на износ при трении качения с проскальзыванием.

3.4. Методика замера параметров шероховатости поверхности.

4. Результаты экспериментальных исследований влияния специальных добавок в трансмиссионном масле на работу зубчатых зацеплений.

4.1. Результаты лабораторных исследований механических потерь.

4.1.1. Результаты лабораторных исследований сопряжения «чугун — сталь».

4.1.2. Результаты лабораторных исследований сопряжения «сталь -сталь».

4.2. Результаты лабораторных исследований на износ.

4.2.1. Результаты лабораторных исследований на износ в паре трения скольжения.

4.2.2. Результаты лабораторных исследований на износ в паре трения качения с проскальзыванием.

4.3. Исследование шероховатости поверхностей трения.

4.4. Выводы по лабораторным исследованиям.

5. Исследование эффективности добавки на серийном агрегате.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Снижение механических потерь в зубчатых зацеплениях путём модификации смазочных материалов антифрикционными добавками»

Значительная часть (около 30%) мировых энергетических ресурсов в различных формах расходуется на трение, 80.90% подвижных сопряжений машин выходят из строя вследствие износа. При этом снижаются КПД, точность, экономичность, надежность и долговечность машин, ухудшаются динамические и акустические характеристики. [37]

Исследования в области механики контактных ■ взаимодействий, химических и диссипативных процессов в поверхностных и приповерхностных слоях трущихся материалов показывают, что материал в указанных зонах в процессе трения резко изменяет свое физическое состояние, меняя механизм контактного взаимодействия. Происходят существенные изменения в суб- и микроструктуре поверхностных микрообъемов. Изучение кинетики структурных, фазовых и диффузионных превращений, прочностных и деформационных свойств активных микрообъемов поверхности, элементарных актов деформации и разрушения, поиск числовых критериев оптимального структурного состояния, оценок качества поверхности должны быть фундаментальной основой в поисках материалов и смазочных сред износостойких сопряжений. [37]

Износ является естественной формой физического старения машин, приводящего к постепенному росту затрат на техническое обслуживание и ремонт машин. Перспективы развития машинной техники сельского хозяйства связаны с постепенным повышением износостойкости трущихся элементов и доведением их ресурса до полного срока службы машин до списания. Исключение здесь могут составить только рабочие органы, изнашивающиеся в особо тяжелых условиях.

• При этом следует иметь в виду, что изнашивание деталей как процесс разрушения их поверхностного слоя при трении не может быть полностью устранено, а обеспечение требуемого срока службы деталей будет

• 1 . I достигаться путем снижения в требуемых пределах скорости изнашивания и увеличения допустимых величин износа. [77]

Для обеспечения оптимального процесса работы узлов, трения в машинах и механизмах применяются технологические жидкости,— смазочные масла, которые в своем составе могут содержать компоненты, способствующие снижению износа контактирующих поверхностей и призванные оптимизировать и минимизировать «обработку трущихся поверхностей во время эксплуатации». [48]

Появление новых методов и средств определения структуры, строения и состава поверхностных слоев, возникающих в процессе трения, позволяет расширить научные и прикладные исследования в области граничной смазки, химико-физических свойств присадок к маслам. Важным является возможность получения тонких поверхностных пленок на поверхностях трения под влиянием контактных давлений, температур, временного фактора, химического взаимодействия материалов и смазочных сред, при воздействии окружающей среды. [37].

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве», Евсеев, Александр Сергеевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Расчетно-теоретическим анализом доказана возможность снижения механических потерь в зубчатом зацеплении на 20 - 30% путем внесения в трансмиссионное масло специальных добавок.

2. Значение коэффициента трения при применении специальных добавок в зубчатом зацеплении в сопряжении «серый чугун - сталь 40Х» уменьшается с добавкой ТСКВ - 100 в 2 раза, с добавкой Супротек в 1,8 раз, с добавкой БМТ в 1,1 раз; в сопряжении «сталь 45 — сталь 40Х» с добавкой ТСКВ - 100 в 1,3 - 1,6 раза, с добавкой Супротек в 1,4-1,7 раз, с добавкой БМТ в 1,1 - 1,2 раза, с добавкой Ресурс Т в 0,8 — 1,1 раз.

3. Применение специальных добавок в трансмиссионное масло увеличили давление схватывания в зубчатым зацеплении в сопряжении «серый чугун л

- сталь 40Х» с добавкой БМТ в 1,2 раза, с добавками Ресурт Т и ТСКВ — 100 в 1,75 раз; в сопряжении «сталь 45- сталь 40Х» с добавками Ресурс Т, Л

4. При внесении специальных добавок в трансмиссионное масло повышается износостойкость зубчатого сопряжения. В сопряжениях «сталь 45 - сталь 40Х» и «сталь 45 — сталь 45» при внесении добавки Супротек и добавки ТСКВ - 100 износостойкость в среднем улучшилась в 1,6 раз;

5. С внесением в трансмиссионное масло специальных добавок улучшаются показатели микрогеометрии поверхностей трения. Максимальная высота неровностей в сопряжении «сталь 45 - сталь 40Х» с 5,54 мкм до 4,06 с добавкой Супротек и с 5,54 мкм до 3,86 с добавкой ТСКВ - 100; в сопряжении «сталь 45 — сталь 45» с 7,58 мкм до 3,48 мкм с добавкой Супротек и с 7,58 мкм до 6,29 мкм с добавкой ТСКВ — 100.

6. Испытания на серийном редукторе показали, применение добавки Супротек в трансмиссионное масло позволяет снизить механические потери на трение на 8 - 10%, что полностью подтверждает все лабораторные испытания.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Евсеев, Александр Сергеевич, 2008 год

1. Айрапетов Э. Л. О расчетной оценке контактных разрушений на зубьях зубчатых колес // Вестник машиностроения. 1999. № 8 стр. 3-4.

2. Андрейкив А.Е., Чернец М.В. Оценка контактного взаимодействия трущихся деталей машин. — Киев: Наук думка, 1991. — 160 с.

3. Антонишин Ю.Т. Пластическая деформация чугуна. — Минск.: Наука i Технша, 1989.-119 с.

4. Анурьев В.И. Справочник Конструктора-машиностроителя в 3-х томах. Т.2. 9-е изд., перераб. и доп. / под ред. И.Н. Жестоковой. - М.: Машиностроение, 2006. - 960 е., ил.

5. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х томах: Т.2. 7-е изд., перераб и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 784 е.: ил.

6. Балабанов, В.И. Автослесарь во флаконе (обкатка, обработка, профилактика, очистка, тюнинг, восстановление). М.: ACT: Астрель: Хранитель, 2006. 125, 3. с. ил.

7. Балабанов, В.И., Беклемышев В.И., Махонин И.И. Трение, износ, смазка и самоорганизация в машинах. М.: Изумруд, 2004. — 200 с.

8. Боуден Ф.П. Тейбор В. Трение и смазка. Пер.с англ. Ю.Н. Востропятова под ред. И.В. Крагельского. М.: Гос.науч.-тех. Издательство машиностроительной литературы, 1960. 152 е.: ил.

9. Буланов Э. А. Расчет износа приводных втулочно-роликовых цепей. // Вестник машиностроения. 1999. № 4 стр. 18 — 21.

10. Буше H.A., Копытько В.В. Совместимость трущихся поверхностей. — М.: Наука, 1981.-127 с.

11. В ал re A.M. Обработка экспериментальных данных и моделирование динамических систем при проведении исследований по механизации сельскохозяйственного производства СПб.: СЗНИИМЭСХ, 2002. - 176 с.

12. Ваныдин А.И., Печников А.Ф. Детали машин. Расчет механических передач: Пособие. СПб.: СПбГУНиПТ, 2003. - 140 с.

13. Волок В.П. Испытательные стенды. М.: Знание, 1980. — 63 с.

14. Воробьев Н.В. Цепные передачи М., «Машиностроение» 1968 г. 251 е.: ил.

15. Гарбар И. Н., Захаров С. А., В. В. Логинов В. В. Влияние износа на контактное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев. // Трение и износ . Til, № 1, Январь февраль, 1981.

16. Гаркунов Д.Н. КорникП.И. Виды трения и износа. Эксплуатационные повреждения деталей машин. М.: Изд-во МСХА, 2003.-344 с.

17. Гелев Г.Н., Айзен A.M., Карпов А.Н. Справочник по расчету цепных передач. -М.: Машгиз, 1962.

18. Гнатченко И.И. и др. Автомобильные масла, смазки, присадкию:Справочное пособие. М.: ООО «Издательство ACT», СПб.: ООО «Издательство Полигон», 2000. - 360 е.: ил.

19. Готовцев A.A., Котенок И.П. Проектирование цепных передач. Справочник 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 336 е., ил.

20. Гриб В. В., Лазарев Г.Е. Лабораторные испытания материалов на трение и износ. М., Изд-во «Наука», 1968, стр. 141.

21. Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб. Пособие для студентов втузов. 3-е изд., перераб.и доп. -М.: Высш.школа, 1982. - 351 е., ил.

22. Девочкина A.M. Расчет одноступенчатого цилиндрического редуктора (учебное пособие). — Иваново.: Ивановский государственный университет: -1979-58 с.

23. Детали машин. Сборник материалов по расчету и конструированию в 2х т. Кн.1. под ред. д.т.н. проф. Н.С. Ачеркана М. 1953. — 654с. ил.

24. Дроздов Ю.Н. и др. Трение и износ в экстремальных условиях: Справочник/ Ю.Н. Дроздов, В.Г. Павлов, В.Н. Пучков. Машиностроение, 1986.-224с. ил.

25. Дроздов Ю.Н., Арчегов В.Г., Смирнов В.И. Противозадирная стойкость трущихся тел. М.: Наука, 1981. 140 е.: ил.

26. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие для техн.спец.вузов. 6-е изд., исп. - М.: Высшая школа, 2000. - 447 е., ил.

27. Дьяченко П.Е., Толкачева H.H., Андреев Г.А., Карпова Т.М. Площадь фактического контакта сопряженных поверхностей. — М., 1963.— 95 с.

28. Ермичев В.А. Исследование износа открытых зубчатых передач сельскохозяйственных машин. Автореферат. М.: 1965. 24 с.

29. Заблонский К.И. Распределение нагрузки в зацеплении. Киев: Техника, 1977. - 208 с.

30. Зубчатые передачи: Справочник/ Е. Г. Гинсбург, Н.Ф. Голованов, Н.Б. Фирун, Н.Т. Халебский; Под общ.ред. Е.Г. Гинсбурга. 2-е издю, перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1980. - 416 е., ил.

31. Зуев A.A. Технология машиностроения. 2-е изд., испр. и доп. СПб., Издательство «Лань», 2003. - 496 е., ил. — (Учебники для вузов. Специальная литература).

32. Зуев В.В. использование минералов в качестве модификаторов трения/Юбогащение руд. 1993. - №3. - С. 33-37.

33. Иванов М.Н. Детали машин: Учебное пособие для студентов вузов/ под ред. В.А. Финогенова. 6-е изд.перераб. - М.: Высш.шк., 1998. - 383 е.: ил.

34. Иосилевич Г.Б., Лебедев П.А., Стреляев B.C. Прикладная механика: Для студентов вузов/ Г.Б. Иосилевич, П.А. Лебедев, B.C. Стреляев — М.: Машиностроение, 1985. — 576 е., ил.

35. Исследование смазочных материалов при трении. — М.: Наука, 1981 — 144 с.

36. Когаев В.П. Дроздов Ю.Н. Прочность и износостойкость деталей машин.: Учебное пособие для машиностр.спец.вузов. — М.: Высш.шк., 1991. -319 е.: ил.

37. Колчин Н.И. Механика машин. Т.2. Кинетостатика и динамика машин. Трение в машинах.- JL: Машиностроение., 1972. 456с., ил.

38. Комбалов B.C. Влияние шероховатости твёрдых тел на трение и износ. -М.: Наука, 1974.-111 с.

39. Копф И.А. Физическая модель контакта эвольвентного зацепления (заедание, износ). // Вестник машиностроения. 1999. №8 стр. 22-23.

40. Костецкий Б.И., Натансон М.Э., Бердшадский Л.И. Механо-химические процессы при граничном трении. — М.: Наука, 1972. 170 с.

41. Крагельский И.В. Добычин М.Н. Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. 526 е.: ил.

42. Крагельский И.В. Трение и износ. Изд 2-е перераб. и доп.- М.: Машиностроение 1968.- 480 е.: ил.

43. Крагельский И.В., ВиноградоваИ.Э. Коэффициенты трения. Справочное пособие. М.: Гос. научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1962.- 220 е., ил.

44. Крамер И., Демер Л. Влияние среды на механические свойства металлов. М. Металлургия, 1964. 298 с.

45. Краткий справочник металлурга. В 2-х частях. Ч. 2. М.: Промсырьеимпорт, 1965. - 257 е.: ил.

46. Кудрявцев В.Н. Определение потерь на трение в прямозубых передачах с эвольвентным зацеплением.//Труды Ленинградской Краснознаменной военно-воздушной инженерной академии. Вып. 30. — Л.: Издано академией — 1950.-76 с.

47. КурановВ.Г. Виноградов А.Н. Денисов A.C. Износ и безысностность. Саратов. Саратовск. Гос. Техн.ун-т, 2000. — 136 с.

48. Лавров Ю.Г. Минеральные добавки в смазочное масло — путь к самоорганизующимся трибопроцессам. // Двигателестроение №2, 2003 п11/3296. с 46 -47.

49. Левитан Ю.В. и др. Червячные редукторы: Справочник/ Ю.В. Левитан, В.П. Обморнов, В.И. Васильев. — Л.: Машиностроение, Ленингр. Отд., 1985 — 168., ил.

50. Машиностроение. Энциклопедия/ Ред. Совет: К.В. Фролов(пред.) и др.

51. М.: Машиностроение. Детали машин. Конструкционная прочность. Трение, износ, смазка. ТIV -1/ Д.Н. Решетов, А.П. Гусенков, Ю.Н. Дроздов и др.: Под общ.ред. Д.Н. Решетова. -М.: Машиностроение, 1995. 864 е.: ил.

52. Методика расчётной оценки износостойкости поверхностей трения деталей машин. -М.: издательство Стандартов, 1979. — 100 с.

53. Механические передачи (цепные и с зубчатым ремнем). Сборник трудов под ред. Г.Б.Столбина, «НИИМаш», 1971.

54. Надёжность и ремонт машин. — М.: «Колос», 2000. — 775 с.

55. Неижко И.Г. Графитизация и свойства чугуна. — Киев.: Наук Думка, 1989.-202 с.

56. Неклюдов В.Б. Логинов В.В. Сидыганов Ю.И. Износ и смазка в эксплуатации машинно-тракторного парка: Учебное пособие. 2-е изд., перераб. -Йошкар-Ола: МарГТУ, 1998. - 126 с.

57. Обеспечение износостойкости изделий. Расчет коэффициента трения тяжелонагруженных сопряжений при качении с проскальзыванием (со смазкой). МР 19-81. М.: Госстандарт, 1981. 15 с.

58. Павлов В.П. Заскалько П.П. Автомобильные эксплуатационные материалы. — М.: Транспорт, 1982. — 205 е., ил.

59. Павлов Я.М. Детали машин. Учебное пособие. 3-е изд. доп.и перераб.- М.: Машиностроение, 1968. 448 с. Таб.55, ил.

60. Парай Кошиц М.А. Основы структурного анализа химических соединений. М.: Высшая школа, 1989. - 192 с.

61. Первицкий Ю.Д. Расчет и конструирование точных механизмов. М. — JL: Машиностроение. 1965. - 548с., ил.

62. Погодаев Л.И. Кузьмин В.Н., Дудко П.П. Повышение надежности трибосопряжений. СПб.: Академия транспорта РФ, 2001. — 304 с.

63. Поляков A.A., Рузанов Ф.И. Трение на основе самоорганизации. М.: Наука, 1992. - 204 с.

64. Пружанский Л.Ю. Истирающая способность обработанной поверхности. М.: Наука, 1975. - 64 с.

65. Путинцев Ю.В. Зубчатые передачи. Расчет на прочность: Учебное пособие/ Норильский индустр. Ин-т. — Норильск, 2001. 125 с.

66. Регина Шторм. Теория вероятностей, математическая статистика, статистический контроль качества. -М.: издательство «Мир», 1970. 368 с.

67. Решетов Д-Н. Детали машин : Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1989 — 496с.: ил.

68. Семёнов А.П. Исследование схватывания металлов при совместном пластическом деформировании. -М.: издательство АН СССР, 1953. 120 с.

69. Семёнов А.П. Схватывание металлов и методы его предотвращения при трении // Трение и износ, том 1/ 1980. с. 236-246.

70. Сенильников A.C. Балабанов В.И Автомобильные топлива, масла и экспериментальные жидкости. Справочник М.: ЗАО «КЗИ за рулем», 2003 г. 176 с.

71. Сковородин В.Я., Никулин С.А., Брызгалов A.B. Испытания сопряжения «Сталь Сплав АСМ» на износ // Надежность и ремонт транспортных и технологических машин в сельском хозяйстве: Сборник научных трудов, вып. 5 / СПбГАУ, Санкт-Петербург, 2006.-е. 59-65.

72. Смазочные материалы. Антифрикционные и противоизносные свойства. Метода испытаний. Справочник. М.: Машиностроение, 1989. — 217 с.

73. Справочник машиностроителя. Под ред./ Н.С. Ачеркана в 6-ти томах. Том 4 кн. 2 — 3-е изд., испр. и доп. -М.: Машгиз, 1963.

74. Справочник по сопротивлению материалов/ Писаренко Г.С., Яковлев А.П. Матвеев В.В. Отв. Ред. Писаренко Г.С. 2-е изд. Перераб. и доп. — Киев.: Наука думка 1988. - 736 с.

75. Справочник по триботехнике: В трёх т., т.2: Смазочные материалы, техника смазки, опоры скольжения и качения. М.: Машиностроение, 1990. -416с.

76. Старченко Ю. П. Дилатометрические исследования вторичных структур, образующиеся на поверхностях трения // Проблемы трения и изнашивания.№8 / Киев: Техшка, 1975 - с. 93-97.

77. Тененбаум М. М. Закономерности абразивного изнашивания деталей и рабочих органов сельскохозяйственных машин. // Трение и износ. Т 1, №2 март-апрель, 1980.

78. Теория трения и износа. Сборник статей М.: изд. Наука, 1965 г.- 365 с.

79. Теория упругости и пластичности. (Сб. работ). Томск: изд. Томского университета, 1978.-91 с.

80. Тодоров Р.П. Структура и свойства ковкого чугуна. М.: Металургия, 1974.- 159 с.

81. Топливо и смазочные материалы. Рынок продукции. Каталог. М., 1994.-127 с.

82. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кн. Кн.1 /Под.ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. М.: Машиностроение, 1978. — 400 е.: ил.

83. Харач Г.М., Крагельский И.В. Основные положения и краткая методика приближенного расчёта поверхностей трения на износ при скольжении. -М.: 1966. 19 с.

84. Цитович И.С. Вавуло В.А. Хваль Б.Н. Зубчатые колеса автомобилей и тракторов. Минск: 1962. — 396 е.: ил.

85. Чешев В.Ф. Выбор материала и определение допускаемых напряжений при проектировании редукторов: Учебное пособие. Новосибирск: Изд-во НТТУ, 2000. - 34 с.

86. Шабанов Ю.А. Очерки современной автохимии. Миф или реальность?- СПб.: Иван Фёдоров, 2004. 216 с.

87. Синтетический кондиционер металла SMT2 Электронный ресурс.: автохимия, автокосметика, масла, смазки. — Электрон, текстовые дан. — [Санкт-Петербург] 2008. Режим доступа: http://www.agaspb.ru, свободный.1. Загл. с экрана.

88. Ресурс Нафта — продажа нефтепродуктов и ГСМ Электронный ресурс. / ООО «Ресурс - Нафта». — Электрон, текстовые дан. — [Ярославль] 2008. - Режим доступа: http://www.resurs-nafta.ru, свободный. — Загл. с экрана.

89. Трансмиссионные масла Электронный ресурс.: содержит общие требования к маслам, классификацию. — Электрон, текстовые дан. — М.: 2008. Режим доступа: http://sap.net.ru/about/vacancy/trans, свободный. — Загл. с экрана.

90. Смазка.ру(ВМПАВТО) Электронный ресурс. / ООО «ВМПАВТО». — Электрон, текстовые дан. — [Санкт-Петербург] 2008. — Режим доступа: http://www.smazka.ru, свободный. — Загл. с экрана.

91. Нанотехнологии Супротек - SUPROTEC Электронный ресурс. / НПТК «Супротек». — Электрон, текстовые дан. — [Санкт-Петербург] 2008. -Режим доступа: http://www.suprotec.ru, свободный. — Загл. с экрана.

92. СУПРОТЕК:: Автохимия:: АВТО Электронный ресурс. / Информационный медиа-портал. — Электрон, текстовые дан. — [Санкт-Петербург] 2008. Режим доступа: http://064.ru/?do=cat&act=detail&id=657, свободный. — Загл. с экрана.1.