Підвищення антифрикційних та зносостійких властивостей електромеханічних систем технологічними методами

Вперше запропонованi комплекснi критерiї i розробленi комплекснi математичнi моделi залежностi параметрiв тертя трибоелектроспряжень, що визначають триботехнiчнi властивостi ЕМС. Залучення математичного апарату теорiї подiбностi i моделювання, дозволило об'єднати в однiй математичнiй моделi експлуатацiйнi явища рiзної природи: електричнi, механiчнi, металургiйнi, матерiалознавчi, i триботехнiчнi.

4. Вперше запропонована закономiрнiсть утворення продуктiв зносу для ЕМС з урахуванням електроерозiйних процесiв, що базується на теоретичних i eкспериментальних дослiдженнях та дозволяє встановити розподiл часток зносу в турбулентному потоцi робочої рiдини. Доведено, що розподiл розмiрiв часток пiдпорядкований нормальнологарифмiчному закону. На основi застосованої ймовiрної моделi, яка iнтерпритує частки зносу як дисперсну структуру i базується на термодинамiчному аналiзi процесiв охолодження та перфорацii, встановленi критерiї оцiнки утворення продуктiв зносу комутацiйного трибовузла. Виявлено порогове значення термiчного стану частки зносу (300 -5000 С) та тиску розчинених у нiй газiв ( 3,5.105 Н/мм2), пiд дiєю яких виникає її поризацiя.

Дослiджена кiнетика механiзму утворення продуктiв зносу, їх вплив на змiну режиму зносу трибовузлiв в умовах реальної експлуатацii. Встановлено, що азот, кисень, водень є найбiльш активними iнiцiаторами зародження газових сполук в робочих поверхнях контактiв та частках зносу.

5. Виконанi розрахунки термомеханiчного стану трибосполучень вказують на те, що для оптимiзацiї iнженерних рiшень, пов'язаних з вибором складу порошкових матерiалiв на етапi технологiчної пiдготовки, необхiдно враховувати їх теплофiзичнi константи, а саме коефiцiєнт теплопровiдностi та теплоємнiть C. Чим бiльше спiввiдношення до C, тим швидше розповсюджується область прогрiвання S, що викликає зменшення термiчного навантаження на дiлянках фактичного контакту трибовузлiв i адгезiйної складової коефiцieнта тертя.

Розроблена методика числового моделювання активацiйних процесiв вказуe на можливiсть поверхонь трибосполучень з порошкового матерiалу товщиною до 16 молекулярних шарiв у 8 - 20 разiв пiдвищити швидкiсть гетерогенних та релаксацiйних реакцiй у порiвняннi з компактними матерiалами i стабiлiзувати процес тертя у широкому iнтервалi експлуатацiйних режимiв. Поверхня порошкового матерiалу моделюється реакцiйною зоною завтовшки у 2 - 16 молекул укладених у об'ємноцентровану гратку, через яку проникають або вiд якої вiдбиваються адсорбованi молекули робочого середовища. Введено припущення, що ефективнiсть реакцiї становить 90% вiд максимально можливої. Розрахунки виконанi для 1000 молекул, що взаємодiють з реакцiйною зоною завтовшки у 8 молекул.

6. Експериментально, шляхом iмiтацiйного моделювання з залученням симплекс методу планового експерименту, вiдтворено закономiрнiсть динамiки зношування кромок робочих поверхонь рухомих електричних контактiв в умовах електромеханiчної взаeмодiї. За функцiї оптимiзацiї приймались - правильнiсть геометричної форми зношування кромки та мiнiмальнiсть похибки рiвномiрностi зйому поверхнi контакту. Отриманi рiвняння регресiї встановлюють зв'язок мiж оптимальним значенням експлуатацiйних параметрiв (лiнiйний та ваговий знос, величина питомого навантаження, швидкiсть пересування, концентрацiя абразивних часток) та граничним станом робочих поверхонь.

7. Теоретично обгрунтована та експериментально пiдтверджена можливiсть прогнозування взаємозалежностi структури, складу фаз i технологiчних параметрiв (об'ємна температура T, швидкiсть реакцii к, наявнiсть технологiчної атмосфери P0, розмiр фазових складових). Доведена можливiсть технологiчного управлiння оптимiзацiєю складу та структури фаз багатокомпонентних порошкових матерiалiв. що забезпечує аномально низькi параметри коефiцieнта тертя у напiврiдинному режимi.

Доведена перевага використання порошкових матерiалiв як елементiв трибоелектроспряжень комутацiйного обладнання, коефiцiєнт тертя яких у 4 - 6 разiв нижчий вiд аналогiчних показникiв компактних матерiалiв, що використовуються сьогоднi.

8. Впровадження результатiв дослiджень у рiзних галузях народного господарства дало значний економiчний ефект, що складає 74237 крб. у 1990 р., 195976 крб. у 1991 р., 556900 крб. у 1992 р., 38207400 крб. у 1993 р.

СПИСОК ОПУБЛ1КОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Волков В.П., Назаренко П.В., Бардзиловский В.П. Влияние температуры на сдвиговые усилия при трении меди и некоторых ее сплавов //Проблемы трения и изнашивания. - 1984. - №26. - С.8 -11.

2. Волков В.П. О возможности использования спеченных материалов на основе меди //Вопросы технологии контроля повышения надежности деталей и узлов авиационной техники. - Киев: КИИГА.- 1984. - С. 82-85.

3. Волков В.П. Анализ особенностей приработки РПН в реверсивном режиме //Проблемы трения и изнашивания. - 1985.- № 28. - С.36-38.

4. Волков В.П., Недвига Л.А., Гонтарук В.А. Электрический и механический износ роликовых контактов в устройствах РПН //Электротехника. - 1986. - № 6. - С.43-45.

5. Волков В.П., Назаренко П.В., Братица Л.С. Состав, структура и триботехнические свойства вакуумных покрытий тугоплавких металлов //Триботехника - машиностроению. - М.- 1987. - С.127-129.

6. Волков В.П., Назаренко П.В., Куземко В.А. Энергетические аспекты трения и изнашивания //Проблемы трения и изнашивания. - 1988. - № 33.- С.3-6.

7. Волков В.П., Назаренко П.В., Куземко В.А. Расчет критической нагрузки трибоузла при упругопластическом нагружении //Проблемы трения и изнашивания. - 1988. - №34. - С.8-17.

8. Волков В.П., Байдан Н.П., Братица Л.С. Электронно - лучевое осаждение покрытий в вакууме //Сборник научых трудов НИИЛ, М., - 1989. - С.110-114. ДСП.

9. Волков В.П., Волков Г.П. Управление износостойкостью порошкового материала на основе меди //Вопросы совершенствования технологии ремонта воздушных судов. - К.: КИИГА, 1988. - С.17-20.

10. Волков В.П., Качан А.Я., Семенченко В.П. и др. Моделирование изнашивания контактирующих поверхностей при формообразовании их свободной ветвью абразивной ленты //Проблемы трения и изнашивания. - 1989. - №35. - С. 19-24.

11. Волков В.П. Определение кинематических характеристик подвижного контакта при прерывистом движении //Новые конструкционные материалы, эффективные методы их получения и обработки, повышения надежности и долговечности деталей машин и конструкций. - К.: КИИГА. - 1991. - С.132-135.

12. Волков В.П., Бояринцев К.Д. Модернизация установки и методика определения молекулярной составляющей сил трения контактных пар коммутационных узлов высоковольтных электромеханических устройств в условиях упруго-пластического деформирования //Повышение надежности и долговечности деталей машин и конструкций. - К.: УМК ВО.- 1988. - С.100-103.

13. Волков В.П., Бояринцев К.Д. Алгоритм и программа расчета величины молекулярной составляющей коэффициентов трения на ЭВМ /Интенсификация технологических процессов и повышение ресурса изделий. - К.: УМК ВО. - 1991. - С.124-131.

14. Волков В.П. Об актуальности разработки методологической концепции триботехнической надежности електромеханических систем //Новi матерiали i технологiї в металургiї та машинобудуваннi. - 1998. - №2. - С.97-99.

15. Волков В.П., Борисов А.Б., Волков Г.П., Недвига Л.А. Образование продуктов эрозии в контакторах РПН. //Проблемы трения и изнашивания. - 1991, №40. - С.42-45.

16. Волков В.П. Кинетика межфазного взаимодействия и ее влияние на состав и структуру порошкового электроконтактного материала //Нові матерiали та технологiї в металургiї та машинобудуваннi. - 1999. - №1.- С.25 - 28.

17. Волков В.П. Физико-химические аспекты совместимости компонентов порошкового антифрикционного материала для маслонаполненных электромеханических систем (ЭМС) //Електротехнiка та елекроенергетика. - 1999. - №1. - С. 21 - 23.

18. А.С. 904960 СССР, МКИ B23P 1/12. Направляющее устройство эрозионного станка для проволочного электрода /В.П.Волков,

В.П.Бардзиловский (СССР). - № 2918476/25-08; Заявлено 30.04.89, Опубл. 15.02.82, Бюл. № 6 - 3 с.

19. А.С. 1385037 СССР, МКИ GOINT/04. Способ определения прочности адгезионной связи на срез /П.В.Назаренко, В.П. Бардзиловский, В.П.Волков (СССР) - № 361236725 Заявлено 30.06.83, Опубл. 30.03.88, Бюл. № 12 - 2 с.

20. А.С. 1529563 СССР, В23Н5/06. Способ электромеханической правки шлифовальных кругов на металлической связке /В.Е.Венгеренко, В.П.Волков, И.В.Рябов (СССР) - № 4293429/31-08; Заявлено 03.08.87; ДСП. В открытой печати не публикуется.

21. Анализ факторов, влияющих на длительную триботехническую работоспособность ЭМУ /Волков В.П., Третьяк Е.И.; Запорож. машиностр. ин-т. - Запорожье, 1991. - 9 с. - Рус. - Деп. в УкрНИИНТИ 18.08. 91, №1209-Ук 91.

22. Влияние термических процессов в рабочей среде ЭМУ на сосстояние трибоузлов /Волков В.П., Третьяк Е.И.; Запорож. машиностр. ин-т. - Запорожье, 1991. - 7 с. - Рус. - Деп. в УкрНИИНТИ 18.08. 91, №1208-Ук 91.

23. Воздействие коррозионно-окислительных процессов и электромагнитных полей на рабочую среду ЭМУ и коррозионая стойкость материалов / Волков В.П., Третьяк Е.И.; Запорож. машиностр. ин-т. - Запорожье, 1991. - 9 с. - Рус. - Деп. в УкрНИИНТИ 18.08. 91, №1206-Ук 91.

24. Динамика образования оксидных пленок и их влияние на триботехнические процессы в ЭМУ /Волков В.П., Третьяк Е.И.; Запорож. машиностр. ин-т. - Запорожье, 1991. - 8 с. - Рус. - Деп. в УкрНИИНТИ 18.08. 91, № 1207-Ук 91.

25. Оценка адгезионной составляющей коэффициента трения коммутационных электрических аппаратов /Бояринцев К.Д., Бояринцева Е.В., Волков В.П., Назаренко П.В.; Запорож. машиностр. ин-т. - Запорожье, 1992. - 12 с. - Рус. - Деп. в УкрНИИНТИ 17.02.92, № 202-Ук92.

Размещено на Allbest.ru