Методи прискорених лабораторних досліджень на знос за схемою клин-площина

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ПОДІЛЛЯ (м. Хмельницький)

УДК 621.891

МЕТОДИ ПРИСКОРЕНИХ ЛАБОРАТОРНИХ ВИПРОБУВАНЬ НА ЗНОС ЗА СХЕМОЮ КЛИН-ПЛОЩИНА

Спеціальність 05.02.04 - Тертя та зношування в машинах

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Нассер Гассан Ахмад

Хмельницький 2001

На правах рукопису

Робота виконана в Технологічному університеті Поділля (м. Хмельницький) Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Кузьменко Анатолій Григорович, Технологічний університет Поділля, завідувач кафедрою зносостійкості і надійності машин

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор, Кіндрачук Мирослав Васильович, кафедра металознавства і термічної обробки Національного технічного університету України”КПІ;”

доктор технічних наук, професор, Чернець Мирон Васильович, Дрогобицький державний педагогічний університет ім. І.Франка, завідувач кафедрою загально-технічних дисциплін

Ведуча організація: Вінницький державний технічний університет Міністерства освіти і науки України, кафедра технології підвищення зносостійкості

Захист відбудеться 24 вересня 2001 р. о 14 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д70.052.02 у Технологічному університеті Поділля (м.Хмельницький) за адресою: 29016, м. Хмельницький, вул. Інститутська, 11, 3-й навчальний корпус, зал засідань З дисертацією можна ознайомитися в науковій бібліотеці Технологічного університету Поділля (м.Хмельницький) за адресою: вул. Кам'янецька, 110/1

Автореферат розісланий 5 липня 2001 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наук Калда Г.С.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Забезпечення зносостійкості і надійності вузлів тертя - одна з головних проблем спеціалістів галузі машинобудування. Кількість відмов за зносом, наприклад, транспортних машин, в декілька разів перевищує кількість відходів з зруйнування і складає 70-80% від загального числа відмов. В умовах, коли машини, що знаходяться в експлуатації, в своїй більшості дуже зношені, задача поновлення і підвищення зносостійкості вимагає термінового і кваліфікованого рішення.

Задача підвищення зносостійкості вирішується технологічними, конструкторськими та організаційними методами.

В загальному технологічному ланцюгу підвищення зносостійкості розробка метода оцінки ефективності різних заходів відіграє вирішальну роль. В умовах великого розкидання механічних властивостей та великої кількості факторів та умов, що впливають на знос, неточні оціночні методи випробувань можуть призвести до грубих помилок.

В цей час відома достатньо велика кількість методів випробувань пар тертя на знос за різними схемами з різними зразками і умовами випробувань. Результати цих випробувань в умовах великого розсіювання умов та даних практично непорівняні.

За суттю якість продукції, якість вузлів тертя машин визначається рівнем методів визначення показників цієї якості.

В цих умовах задача розробки методів випробувань на знос актуальна в такому ж ступеню як і задача підвищення якості машин.

З іншого боку на якість машин впливає рівень технологічного їх виготовлення. Зокрема, від якості різального інструмента залежить якість поверхонь, що працюють в вузлах тертя. В зв'язку з цим, як один з об'єктів для розроблюваних методів випробувань на знос вибраний різальний інструмент.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася на кафедрі зносостійкості і надійності машин Технологічного університету Поділля відповідно до планів науково-дослідних робіт кафедри з держбюджетної роботи, затвердженої Міністерством освіти і науки України на тему 6Б-99 "Створення системи розрахункових методів триботехнічної надійності конструкцій".

Мета і завдання дослідження. Кінцева мета даного дослідження: розробити систему методів випробувань на знос за схемою клин-площина з ефективним визначенням параметрів моделей зношування; застосувати ці методи для різних матеріалів та вузлів тертя.

Для досягнення мети були поставлені наступні задачі:

1 При заданих параметрах моделей зношування розглянути контактну взаємодію клина і площини з урахуванням зносу, одержати розв'язок прямої контактної задачі і формули для розрахунку умов у контакті.

2 При заданих експериментальних залежностях зносу від шляху тертя й інших умов вирішити зворотну контактну задачу для клина і площини й одержати формули для визначення параметрів моделей зношування контактуючих тіл.

3 Розробити метод лабораторних випробувань на знос за схемою клин-площина з визначенням параметрів моделей зношування матеріалів і показати його практичне застосування.

Об'єкт дослідження. Закономірності процесів зношування клиноподібних зразків, що описуються диференціальними рівняннями та шляхи їх практичного використання при розробці методів випробувань на знос. клин площина контакт зношування

Предмет дослідження. Пара тертя клин-площина як схема для випробування на знос і як модель зношування деяких вузлів тертя, наприклад, різець-деталь.

Методи дослідження. Методи складання і розв'язання диференціальних рівнянь, що описують контактну взаємодію в вузлах тертя зі зносом, методи розв'язання нелінійних алгебраїчних рівнянь, експериментальні методи визначення зносу.

Наукова новизна отриманих результатів

1 Розроблений і науково обґрунтований новий загальний метод прискорених лабораторних випробувань на знос пар тертя за схемою клин-контртіло з визначенням параметрів моделей сталого і несталого режимів зношування.

2 На основі допущення про жорсткість контакту (знос на багато більше пружних переміщень) знайдені ефективні методи розв'язку нового класу прямих і зворотних контактних задач для клина і площини з урахуванням зносу в сталому і несталому режимах зношування для різних початкових умов.

3 Вперше розв'язані зворотні контактні задачі для клина і площини при відомих з експерименту функціях зносу й отримані формули для визначення параметрів моделей зношування матеріалів контактуючих тіл.

4 Розроблено новий метод модельних випробувань на знос різального інструмента (метод зворотного обертання шпинделя), з визначенням параметрів моделей зношування матеріалу інструмента без виконання процесу різання. Експериментально встановлена якісна відповідність результатів випробувань на знос різального інструмента при натурних випробуваннях з використанням різання і при модельних випробуваннях методом зворотного обертання шпинделя.

5 Розроблені і використані для оцінки зносу опор ковзання практичні методики визначення параметрів моделей зношування.

Практичне значення отриманих результатів

1 Розроблений на основі теоретичних рішень загальний метод лабораторних випробувань на знос за схемою клин-площина дозволяє швидко й ефективно на практиці визначати параметри моделей зношування для пар тертя.

2 Метод зворотного обертання шпинделя дозволяє швидко без спеціального додаткового устаткування виконувати випробування на знос різального інструмента і визначати параметри моделі зношування.

3 Отримані формули з розв'язку прямої задачі дозволяють при відомих параметрах моделей зношування визначати знос спряження типу клин-площина й оцінювати знос пар і вузлів тертя.

4 Отримані розв'язки контактних задач і розроблених методів частково включені в навчальні програми дисциплін трибологічного циклу за фахом "Технологія й устаткування відновлення і підвищення зносостійкості деталей машин і конструкцій" на кафедрі "Зносостійкість і надійність машин".

Особистий внесок здобувача. Викладені в дисертації результати отримані особисто. Постановка задач і обговорення результатів виконані з науковим керівником. З наведених в авторефераті публікацій в дисертації представлені тільки результати отримані особисто здобувачем. Зокрема, здобувачем написані наступні розділи статей, що ввійшли в дисертацію: [1] -(1; 3; 4); [2] - (1; 2; 3; 4.1; 4.2; 4.4; 5.1; 5.2; 5.3); [3] - (1; 2.1; 3.1; 3.2; 4.1; 4.2; 5); [4] - (1.1; 2; 3); [5] - (1; 3.1; 3.2; 3.3); [6] - методика експеримента; [7] - (2.1; 2.2).

Апробація результатів роботи. VII міжнародна науково-технічна конференція "Машинобудування і техносфера на рубежі ХХ століття" (Севастополь, 2000); міжнародна науково-технічна конференція "Зносостійкість і надійність вузлів тертя машин (ЗНМ-2000)" (Хмельницький, 2000), міжнародна науково-технічна конференція "Ресурсо- і енергозберігаючі технології в легкій текстильній промисловості" (Хмельницький-Сатанів, 2000); міжнародний симпозіум “Наука і підприємництво” (Вінниця-Мукачеве, 2001); симпозіум “Нові інформаційні технології в рішенні проблем виробництва” (Пенза, 2001).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 10 робіт: 7 статей у наукових журналах, 3 статті в збірниках наукових праць.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, 5 розділів, загальних висновків, списку використаних джерел з 157 найменувань і 2 додатків. Основний зміст роботи викладений на 149 сторінках машинописного тексту, включаючи 23 малюнки і 8 таблиць. Загальний обсяг роботи - 176 сторінок.

Основний зміст роботи

У першому розділі виконаний аналіз відомих робіт у двох напрямках: загальні методи лабораторних випробувань на знос і методи випробувань на знос різального інструмента.

Безліч створених методів випробувань, не об'єднаних однаковими вимогами і стандартами, утруднює їхнє практичне використання. Аналіз показує, що стандартизація випробувань на знос і створення баз трибологічних даних не можуть бути реалізовані без корінного удосконалювання методів випробувань.

Відомі методи випробувань на знос інструмента зводяться до оцінки стійкості при натурному різанні. Модельним випробуванням приділяється явно недостатньо уваги. Моделі зношування інструмента практично відсутні. Стійкісні характеристики інструмента звичайно відносяться до одного нормованого режиму. Через відсутність моделей зносу і методів розрахунку інструмента на знос перерахування стійкості на інші режими утруднене.

В другому розділі виконані розв'язування прямих контактних задач для пари клин-площина, що працюють у режимі сталого зносу.

2.1 Постановці і розв'язуванню передує систематизація контактних задач, розв'язки яких виконані в дисертації.

В основу систематизації покладений принцип дихотомії чи послідовного розподілу: спочатку всі контактні задачі поділяються на прямі, з визначенням зносу при заданих параметрах моделей зношування; та зворотні з визначенням параметрів моделей зношування за заданими функціями зносу. Потім усі задачі поділяються на: задачі, у яких режим зношування спряження сталий, тобто інтенсивність зносу постійна; та задачі, у яких режим зношування спряження несталий, тобто інтенсивність зношування залежить від шляху тертя.

2.2 Знос клина, режим, що установився. Розглядається контактна взаємодія жорсткого симетричного клина, що зношується, з кутом 2 при вершині і жорсткої площини, що не зношується (рис. 1). Допущення про жорсткість контактуючих тіл припускає, що переміщення в контакті від зносу клина набагато перевищують переміщення в контакті від пружних деформацій.

Постановка задачі складається з трьох визначальних співвідношень:

знос клина підпорядковується моделі сталого зносу:

; (1)

2) умова безперервності в контакті відповідно до геометрії:

, . (2)

3) умова рівноваги в контакті:

. (3)

Тут позначено: u_w1(s₁) - знос клина на шляху тертя s₁ для поверхні клина; (x, s₁) - залежність контактних тисків від шляху тертя і координати x; k_w1, m₁ - параметри моделі зношування для матеріалу клина; a, b - розміри площадки контакту (рис. 1); Q - загальне навантаження на клин.

Розв'язування задачі зводиться до звичайного диференціального рівняння, вирішуючи яке, одержуємо формулу для визначення розміру площадки контакту:

, (4)

де с - постійна інтегрування; с = 0 при нульовій початковій площадці контакту; при a(s₁) = a₀.

Контактні тиски в контакті визначаються з виразу:

. (5)

Максимальний знос клина визначається з геометричного співвідношення:

. (6)

2.3 Знос площини, режим, що установився. Постановка і розв'язування задачі для зносу площини збігається з постановкою задачі для зносу клина з точністю до індексу (індекс 1 - клин, необхідно замінити на індекс 2 - площина), якщо розв'язувати цю задачу через шлях тертя для площини s₂.

Однак зручно мати розв'язок задачі через шлях тертя для рухомого клина s₁. Для розглянутого випадку між величинами s₁ і s₂ існує наступна залежність:

, (7)

де e - рух клина в один бік при зворотно-поступальному русі чи ексцентриситет кривошипу.

З урахуванням співвідношення (7) і розв'язку (4) розмір площадки контакту при зносі площини може бути записаний у виді:

. (8)

2.4 Одночасний знос клина і площини, режим, що установився. При зворотно-поступальному русі клина уздовж ребра постановка задачі складається з рівняння суцільності, закономірностей зношування, умови рівноваги, залежності між шляхом тертя для s₁ і площини s₂ і зводиться до нелінійного диференціального рівняння відносно площадки контакту:

, (9)

де .

Безперервний рух клина по площині поперек крайки відповідає процесу зносу різця при різанні. Постановка задачі в цьому випадку складається з тих же співвідношень, що і попередня, але відрізняється залежністю між шляхами тертя, що у цьому випадку має вид:

(10)

чи в диференціальному виді:

. (11)

Це співвідношення робить задачу про одночасний знос клина і площини особливою і цікавою тим, що при m₁ = m₂ =1; k_w1 = k_w2= k_w; маємо диференціальне рівняння в повних диференціалах:

. (12)

де .

2.5 Знос несиметричного клина, знос, що установився. Розглядається контактна взаємодія зі зносом клина, що несиметрично розташований на площині відносно лінії навантаження, що діє по нормалі до площини. При цьому можуть бути два випадки, представлені на рис. 2.

У роботі показано, що для першого випадку в усі отримані раніше розв'язки замість величини необхідно підставити:

. (13)

У третьому розділі розглядається несталий знос клина і площини.

3.1 При експлуатації і під час випробувань кожен вузол тертя проходить стадію перехідного процесу, коли інтенсивність зносу залежить від шляху тертя. Облік періоду несталого зносу виконується за моделлю старіння в диференціальній формі за співвідношенням:

. (14)

3.2 Несталий знос, знос клина. Постановка прямої контактної задачі при зносі клина відрізняється від постановки цієї задачі при сталому зносі (див. п. 2.2) тільки виразами для моделі зношування: у постановці п. 2.2 необхідно замінити (1) на співвідношення (16). Подальший шлях розв'язування принципових розходжень чи труднощів не містить, однак отримані важливі кінцеві результати: формули для розрахунку зносу клина в несталому режимі. Так, для випадку m₁ 1 отримано:

. (15)

3.3 Несталий знос площини, рух уздовж крайки клина. Вводячи в постановочні рівняння замість співвідношення (1) вирази (14) після перетворень і розв'язувань рівнянь приходимо до виразу аналогічному (7): у даному випадку потрібно шлях тертя s₁ піднести до степеня ₂, параметр нестаціонарності матеріалу клина.

3.5. Несталий знос несиметричного клина. Розв'язок цієї задачі одержуємо за аналогією з методикою п. 2.5 підстановкою в рішення для симетричного клина замість параметра виразу (13). Так, для зносу тільки клина за аналогією з (15) маємо:

. (16)

У четвертому розділі, який по відношенню методів випробувань на знос є головним, розробляються залежності для визначення параметрів моделей за результатами випробувань пари клин-площина. З точки зору механіки контактної взаємодії - це зворотні контактні задачі. Розв'язки тут отримані практично для всіх розрахункових схем, для яких отримані розв'язки прямих задач.

4.1 Сталий знос, знос клина. Задача ставиться в такий спосіб: нехай є розв'язок прямої задачі, наприклад, у виді (4) при a(s₁) = 0 і функція зміни розміру площадки контакту a_э(s₁), отримана з експерименту:

(17)

потрібно визначити параметри k_w1, m₁ моделі зношування.

Вибираючи з експериментальної кривої aэ(s₁) дві базові точки (a₁, s₁₁), (a₂, s₁₂) і записуючи для них рівняння (17), одержуємо систему двох рівнянь відносно клина k_w1, m₁. Розв'язуючи цю систему, знаходимо формули для розрахунку параметрів:

. (18)

Цей спосіб визначення параметрів названий методом обернення розв'язку прямої задачі (МОРПЗ).

Інший більш ефективний спосіб полягає в попередньому представленні експериментальної функції a(s₁) степеневою апроксимацією виду:

. (19)

У цьому випадку зменшується розкидання параметрів, що визначаються, а формули для їх визначення набувають вигляду:

. (20)

Цей спосіб названий способом використання степеневої апроксимації експериментальної функції (ВСАЕФ).

4.2 Несталий знос, знос клина. Ставиться наступна задача: за експериментальними даними про зміну площадки контакту при різних навантаженнях Q по шляху тертя і розв'язуванні прямої контактної задачі зі зносом у формі (15) визначити три параметри моделі зношування m₁, ₁, k_w1. Розв'язування цієї задачі виконується методом обернення розв'язку прямої задачі при використанні степеневої апроксимації експериментальної функції за трьома точками (a₁, s₁₁, Q₁), (a₂, s₁₂, Q₁), (a₃, s₁₂, Q₂) у виді:

(21)

Підстановка (20) у (17) приводить до одного рівняння з трьома невідомими, з якого з умови виконуваності його за будь-яких s₁ і Q випливає відразу розв'язок у виді простих зручних формул:

. (22)

4.3 Несиметричний знос клина і площини, знос клина, що установився. Враховуючи аналогію форм розв'язувань прямих задач для симетричного і несиметричного клинів, формули для визначення параметрів моделей несталого зношування одержуємо відразу за аналогією у формі:

. (23)

Для несталого зносу клина отримані розрахункові формули аналогічні (22).

У п'ятому розділі показані процедура, приклади і результати практичного застосування запропонованих методів.

5.1 Як методичний приклад проведені випробування на знос плоскої смуги з бронзи клином зі сталі ШХ15 за схемою "клин, що незношується - площина, що зношується". Прямокутний клин розташовувався під кутом ₁ = 12 до площини.

За результатами випробувань при зворотно-поступальному русі (рис. 3) побудований графік функції a(s₁) (рис. 4), знайдені параметри степеневої апроксимації _a =0,365, c_a = 4,1810^-2 мм/мм і за формулами (34) знайдені параметри моделі зношування m₂ = 1,74, k_w2 = =0,41310^-3 (мм²/кг)^m2.

5.2 На основі методів випробувань на знос за схемою клин-площина розроблено метод випробувань з визначенням параметрів моделей зношування різального інструмента, що складається з наступних етапів:

1) випробовуваний різальний інструмент встановлюється в супорті верстата так, як при звичайному прямокутному різанні, навантажується силою і задається обертання шпинделя, зворотне напрямку різання;

2) після стирання задньої поверхні різця періодично вимірюється її знос і будується залежність площадки зносу від шляху тертя a(s₁);

3) визначення параметрів моделей виконується за відповідною методикою, наприклад, у випадку сталого зносу за формулами (19), (20). Метод названий методом зворотного обертання шпинделя (МЗОШ).

Як приклад використання МЗОШ випробувані підрізні різці з заднім кутом 10 (₁=80) зі швидкорізальної сталі Р6М5 і металокераміки Т5К10 при терті по трубі товщиною 1 мм із сталі 3 (рис. 5).

Випробування на знос виконувалися при двох навантаженнях Q₁ = 8,8 кг, Q₂ = 11 кг, на шляху тертя 100 м при малій швидкості обертання 36 об/хв. Попередніми випробуваннями при різних швидкостях було встановлено, що температура при обраній швидкості практично не відрізняється від навколишньої.

Результати випробувань і визначення параметрів представлені на графіках рис. 6.

Аналіз результатів розрахунку параметрів за різними моделями показує, що для матеріалу Т5К10 показник степеня в моделі несталого (m = 1,11) і сталого (m = 1,09) зношування близькі.

Порівняння матеріалів за зносом виконувалося за формулою моделей несталого зносу:

. (24)

У результаті розрахунків при = 30 кг/мм², s₁=810³ мм отримано, що зносостійкість Т5К10 вище зносостійкості Р6М5 у 2,76 рази.

5.3 Кількісне порівняння МЗОШ із результатами натурних випробувань різців виконувалося поетапно в такий спосіб:

1 Проводилися випробування на знос задньої поверхні при натурному різанні з вимірюванням: зносу; сил різання на задній грані; температури; тертя.

2 Проводилися випробування на знос задньої грані різця за МЗОШ при різних навантаженнях на задню грань.

3 Залежності розміру площадки зносу від шляху тертя і навантаження, отримані при різних випробуваннях, накладалися на один графік; те навантаження, при якому криві зносу збігаються, є навантаженням, що діє на задню грань при різанні.

4 Визначення параметрів моделі зношування виконувалося за розробленою методикою при використанні кривої зносу з заданим дійсним навантаженням по задній поверхні різця при різанні.

Практична реалізація ідентифікації виконувалась на токарському верстаті типу 1605 з різцями з матеріалів Р6М5, Р12Ф3, Р18, Р9К5 при прямокутному різанні і задньому куті різання 16 (рис. 7).

Сили різання, що діють по задній поверхні різця при різанні, визначалися методом порівняння повних сил різання при різних зносах задньої поверхні. Знайдено, что ця сила для даних умов дорівнює 9,27 кг.

3 Накладення кривих зносу задньої поверхні, отриманих при різанні і при зворотному обертанні (рис. 8) установлений практичний збіг для кривої, отриманої при Q = 10 кг.

З цього випливає висновок про те, що метод зворотного обертання дає дані за зносом досить близькі до даних, отриманих при прямому різанні.

При навантаженні 10 кг МЗОШ були проведені випробування на знос чотирьох інструментальних матеріалів Р6М5, Р12Ф3, Р18, Р9К5.

За результатами випробувань і розрахунків зроблені наступні висновки: за інтенсивністю зносу випробувані матеріали розташовуються в порядку: Р12Ф3, Р6М5, Р9К5, Р18; інтенсивність зносу Р12Ф3 у 8,43 рази нижче інтенсивності зносу менш стійкого матеріалу Р18.

5.4 З використанням запропонованої методики оцінки параметрів моделей зношування виконана розрахунково-експериментальна оцінка зносу підшипника ковзання з бронзографіту. Встановлено, що розрахункова оцінка зносу підшипників за даними лабораторних випробувань узгоджується з результатами модельних випробувань з розкиданням 15 - 35%.

Висновки

Розроблений і науково обґрунтований новий метод лабораторних випробувань на знос пар тертя за схемою клин-площина з визначенням параметрів моделей сталого і несталого зношування. На основі загального підходу розроблений метод модельних випробувань на знос різального інструмента без використання процесу різання (метод зворотного обертання шпинделя).

У процесі розробки методів випробувань були отримані наступні висновки і наукові результати:

1 Створення систем моделей зношування й ефективних методів випробувань з визначенням параметрів моделей - одна з першочергових проблем трибології і триботехніки.

2 Розглянуто контактну взаємодію і вирішений комплекс прямих контактних задач для пар тертя клин-площина з урахуванням зносу клина, площини й одночасно клина і площини в сталому режимі. У процесі розв'язування цих задач установлено, що розв'язування прямих контактних задач для клина і площини при наявності досить великого зносу можна виконувати, користаючись допущенням про абсолютну жорсткість клина і площини. Доведено, що прийняття допущення про абсолютну жорсткість контакту при наявності зносу еквівалентно припущенню про рівномірність розподілу тисків по площадці контакту, що зношується.

Показано важливу роль розбіжності в шляхах тертя для контактних точок клина і площини. При зносі тільки клина задача зводиться до звичайного диференціального рівняння із змінними, що розділяються, при зносі тільки площини задача зводиться до звичайного диференціального рівняння в повних диференціалах.

3 Розглянуто контактну взаємодію і вирішений комплекс прямих контактних задач для пар тертя клин-площина з урахуванням зносу в несталому режимі.

Розгляд несталого зносу збільшує число параметрів моделі з двох до трьох, відповідно збільшується розмірність і складність задачі. Відмінність кінцевих формул для несталого зносу від формул, отриманих для сталого зносу, - в наявності в них параметра нестаціонарності.

4 Вирішено комплекс зворотних контактних задач і отримана система залежностей для розрахунку параметрів моделей сталого і несталого зношування за експериментальними даними з урахуванням нелінійності зносу, початкових умов і рівня симетричності клина.

Для рішення зворотних задач запропонований і реалізований метод обертання розв'язування прямої задачі (МОРПЗ) і його модифікація з використанням степеневої апроксимації експериментальної функції (ВСАЕФ). Метод виявився ефективним для більшості розглянутих задач, отримані прості розрахункові формули для визначення параметрів моделей зношування. У загальному випадку нелінійності, режиму і початкових умов параметри моделей можуть бути знайдені з чисельного розв'язку отриманих рівнянь.

5. Ефективність практичного використання розроблених лабораторних методів випробувань на знос показана відносно до конкретних вузлів тертя. На основі методики випробувань несиметричного клина розроблений метод модельних випробувань на знос різального інструмента (метод зворотного обертання шпинделя). Показано принципову можливість заміни натурних випробувань різального інструмента, модельними.

Використання даних лабораторних випробувань за схемою клин-площина для оцінки розрахункового зносу підшипника ковзання привело до результатів, які на (15-35)% погоджуються з експериментальними даними по зносу підшипників.

Список опублікованих робіт здобувача за темою дисертації

1 Кузьменко А.Г., Кузьменко В.А., Нассер Г.А. Модели переходных процессов при изнашивании // Проблеми трибології. 1997. № 3(5). С. 81-117.

2 Кузьменко А.Г., Нассер Г.А., Кузьменко Г.А. Трибоконтакт жестких клина и плоскости (установившийся режим изнашивания) // Проблеми трибології. 1997. № 4(6). С. 119-142.

3 Кузьменко А.Г., Кузьменко Г.А., Нассер Г.А. Трибоконтакт жестких клина и плоскости в неустановившемся режиме изнашивания // Проблеми трибології. 1998. № 1(7). С. 129-146.

4 Кузьменко А.Г., Нассер Г.А., Гладкий Я.Н. Трибология резания. Часть 1. Проблема резания и износа режущего инструмента (обзор) // Проблеми трибології. 1998. № 2(8). С. 142-156.

5 Кузьменко А.Г., Нассер Г.А., Волынский Б.С. Трибология резания металлов. Часть 2. Метод обратного вращения шпинделя // Проблеми трибології. 1998. № 2(8). С. 159-168.

6 Пасечник А.А., Нассер Г.А. Вплив водню на стираючу властивість сталі // Проблеми трибології. 2000. № 2(14). С. 66-71.

7 Кузьменко А.Г., Нассер Г.А., Бабак О.П. Методика лабораторных испытаний на износ по схеме "клин-плоскость" клиньев трикотажных машин // Вісник Технологічного університету Поділля. 2000. №5. С. 73 - 77.

8 Кузьменко А.Г., Пасечник А.А., Баннов Г.М., Нассер Г.А. Способ определения сил на задней поверхности режущего инструмента//Труды Междунар. VII научно-техн. конф. "Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века". Вып. 12. Донецк: ДГТУ. 2000. С. 173 - 177.

9 Кузьменко А.Г., Любин А.Г., Нассер Г.А., Сытник С.В. Математические модели изнашивания узлов трения //Труды Росс. -укр. симпозиума "Новые информационные технологии в решении проблем производства". Пенза: Приволжский Дом знаний. 2001. С. 138-141.

10. Кузьменко А.Г., Нассер Г.А., Пасечник А.А. Новый метод оценки стойкости режущего инструмента // Труды Междунар. симпозиума "Наука і підприємництво". Черкассы: ЧИТИ. 2001. С. 383-385.

Анотація

Нассер Г.А. Методи прискорених лабораторних досліджень на знос за схемою клин-площина. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.04 - Тертя та зношування в машинах.- Технологічний університет Поділля, м.Хмельницький, 2001.

Розроблено і науково обгрунтований новий метод лабораторних випробувань на знос пар тертя за схемою клин-площина з визначенням параметрів моделей сталого зношування. На основі загального підходу розроблений метод модельних випробувань на знос різального інструмента без використання процесу різання.

Як теоретична основа методу для розрахункової схеми клин-контртіло вирішений комплекс контактних прямих і зворотних задач при наявності зносу з обліком режиму зношування, початкових умов, переносу клина і характеру руху і співвідношення зносу елементів. Отримано розрахункові формули для визначення параметрів моделей зношування за результатами випробувань.

Процедура й ефективність запропонованих методів показана на конкретних прикладах, зокрема при оцінках зносостійкості різального інструмента і підшипників ковзання.

Ключові слова: методи досліджень на знос, лабораторні і модельні випробування, контактні задачі, спряження “клин-площина”, знос, що встановився та не встановився, параметри моделей зношування, методи випробувань на знос різального інструмента.

Аннотация

Нассер Г.А. Методы ускоренных лабораторных испытаний на износ по схеме клин-плоскость. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.04. - Трение и износ в машинах. - Технологический университет Подолья, Хмельницкий, 2001.

Разработан и научно обоснован новый метод лабораторных испытаний на износ пар трения по схеме клин-плоскость с определением параметров моделей установившегося и неустановившегося изнашиваний.

На основе общего подхода разработан метод модельных испытаний на износ режущего инструмента без использования процесса резания, названный методом обратного вращения шпинделя (МОВШ).

В процессе разработки методов испытаний выполнены исследования контактного взаимодействия жестких клина и плоскости с учетом износа.

Теоретическим обоснованием предложенных методов явилось рассмотрение контактного взаимодействия жестких клина и плоскости с учетом износа клина, плоскости и одновременно клина и плоскости.

Решены прямые и обратные контактные задачи с учетом: 1) режимов установившегося и неустановившегося изнашиваний; 2) нелинейной зависимости интенсивности износа от давления; 3) нулевой и ненулевой начальной площадки контакта; 4) симметричного и несимметричного расположения клина относительно плоскости.

При решении контактных задач принято допущение о жесткости контакта. Показано, что принятие этого допущения эквивалентно допущению о равномерном распределении давлений по изнашиваемой площадке контакта.

При решении прямых контактных задач получены новые разрешающие уравнения задач. В частности контактная задача для одновременно изнашивающихся клина и плоскости сведена в общем случае к обыкновенному дифференциальному уравнению в полных дифференциалах.

Для решения обратных контактных задач с определением параметров моделей изнашивания предложен метод обратного решения прямых задач (МОРПЗ) в сочетании с использованием степенной аппроксимации экспериментальной функции (ИСАЭФ) размера площадки износа от пути трения. В результате получены простые формулы для расчета параметров моделей изнашивания через параметры аппроксимирующей функции.

Метод модельных испытаний на износ режущего инструмента применен для оценки износостойкости четырех инструментальных ма-териалов. С помощью специально разработанной методики сравнения результатов натурных и модельных испытаний показано, что эти результаты хорошо согласуются.

Процедура и эффективность предложенных методов показаны на примере расчетно-экспериментальной оценки износа подшипника скольжения из бронзографита.

Показана принципиальная возможность использования полученных результатов для описания изнашивания шероховатых поверхностей, моделируемых клинообразными единичными неровностями.

Рекомендована часть основных результатов в учебные програмы трибологических дисциплин технических вузов.

Ключевые слова: методы испытаний на износ, лабораторные и модельные испытания, контактные задачи, сопряжение клин-плос-кость, установившийся и неустановившийся износ, модели изнашивания, параметры моделей изнашивания, методы испытаний на износ режущего инструмента.

Summary

Nasser G.A. methods of accelerated laboratory tests for wear according to the wedge-plane circuit. - Manuscript.

Thesis for candidate of science scientific degree obtaining, speciality 05.02.04. - machines' friction and wear. Technological university of Podillya, Khmelnitskiy, 2001.

A new method of laboratory tests of friction pair according to the wedge-plane circuit with definition of model parameters of steady-state wear-and-tear has been developed and science-based.

On the basis of the conventional approach the method of model tests of a cutting tool for wear without using of the cutting process has been worked out.

As the theoretical basis of the method for the design circuit of the wedge-counter body the pachage of contact primal problems and inverse ones subject to wear-and-tear mode, initial conditions, transfer of the wedge and movement character as well as the relationship of components relationship has been solved.

The procedure and efficiency of the methods are shown on the concrete examples, namely while estimating the wear resistance of the cutting tool and plain bearings.

Key words: methods of tests for wear, laboratory and model tests, contact problems, wedge-plane circuit, steady-state wear-and-tear, wear-and-tear models, parameters of wear-and-tear models, wear-and-tear testing methods of a cutting tool.

Размещено на Allbest.ru