Повышение работоспособности узлов трения агрегатов гидравлических систем транспортной техники (15.08.2011)

Автор: Меделяев Игорь Алексеевич

По данным предприятия «Рубин» за 5 лет (1990 / 1994г.г.) сход агрегатов с обкатки составил 76,8%, а с приёмо-сдаточных испытаний – 22%; количество дополнительных обкаток составило 65,1%; некоторые агрегаты проходили обкатку 2-3 раза. При этом гидропривод ГП25 проходил обкатку 3 раза, а насос НП123 – 4 раза.

Это показывает актуальность исследования процесса трения и изнашивания узлов трения агрегатов гидравлических систем авиационной техники при смешанной смазке, разработки технических решений и практических рекомендаций по обеспечению их работоспособности при действии высоких механических и тепловых нагрузок, что позволит получить общенаучный и практический подход к решению проблемы обеспечения работоспособности других механических и тепловых систем транспортной техники.

Работа соответствует «Приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской Федерации» (2006г.) по направлению «Транспортные, авиационные и космические системы» и направлена на развитие технологий, входящих в «Перечень критических технологий Российской Федерации» (2006г.) по направлениям: «Технологии создания новых поколений ракетно-космической, авиационной и морской техники», «Технологии создания энергоэффективных двигателей и движителей для транспортных систем».

Объектом исследования в данной работе являются агрегаты (насосы, насосные станции, гидромоторы, гидроприводы) гидравлических систем авиационной техники.

Предметом исследования служат пары трения скольжения агрегатов гидравлических систем авиационной техники.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка технических решений и практических рекомендаций по работоспособности узлов трения агрегатов гидравлических систем авиационной техники при действии высоких механических и тепловых нагрузок на основе исследования изнашивания металлических материалов в условиях смешанной смазки при использовании в качестве смазочных материалов рабочих жидкостей гидравлических систем.

Задачи исследования. Исходя из поставленной цели, в работе были сформулированы и решены следующие основные задачи диссертационного исследования:

провести анализ современных представлений о природе трения и изнашивания металлических материалов при трении скольжения в условиях смешанной смазки;

разработать методы исследования трения и изнашивания металлических материалов при трении скольжения в условиях смешанной смазки;

выполнить экспериментальное исследование трения и изнашивания металлических материалов при трении скольжения в условиях смешанной смазки;

провести исследование температуры поверхности трения при смешанной смазке;

разработать физические представления о трении и изнашивании при смешанной смазке;

разработать научные основы управления трением и изнашиванием металлических материалов при смешанной смазке;

разработать технические решения и практические рекомендации по работоспособности узлов трения агрегатов гидравлических систем авиационной техники при действии высоких механических и тепловых нагрузок, а также осуществить внедрение результатов исследований в промышленное производство.

Положения, выносимые на защиту:

Методы исследования трения и изнашивания металлических материалов при трении скольжения в условиях смешанной смазки в узлах трения агрегатов гидравлических систем авиационной техники.

Результаты экспериментального исследования трения и изнашивания металлических материалов при трении скольжения в условиях смешанной смазки в узлах трения агрегатов гидравлических систем авиационной техники.

Результаты исследования температуры поверхности трения при смешанной смазке в узлах трения агрегатов гидравлических систем авиационной техники.

Физические представления о процессе трения и изнашивания при смешанной смазке в узлах трения агрегатов гидравлических систем авиационной техники.

Научные основы управления процессом трения и изнашивания металлических материалов при смешанной смазке в узлах трения агрегатов гидравлических систем авиационной техники.

Технические решения и практические рекомендации по работоспособности узлов трения агрегатов гидравлических систем авиационной техники при действии предельных механических и тепловых нагрузок.

Научная новизна полученных результатов заключается в том, что:

Разработан экспериментальный метод определения предельных значений удельной нагрузки, скорости скольжения и толщины смазочного слоя в паре трения при смешанной смазке. Для его реализации создана установка для испытаний материалов на трение и износ.

Разработан алгоритм расчёта предельных значений удельной нагрузки и скорости скольжения пар трения по изменению коэффициента трения с учётом толщины смазочного слоя.

Разработана методика экспериментальной оценки температуры поверхности трения при смешанной смазке с учётом толщины смазочного слоя в паре трения.

Разработан алгоритм расчёта разности температур в стыке торцевой пары трения, который в сочетании с алгоритмом расчёта предельных значений удельной нагрузки и скорости скольжения повышает эффективность подбора материалов для пар трения агрегатов гидравлических систем авиационной техники и позволяет прогнозировать их работоспособность в области высоких удельных нагрузок и скоростей скольжения с учётом применяемого смазочного материала.

Предложены критерии оценки износостойкости пар трения со смазочным материалом: критерий РпрV, характеристики механических свойств (твёрдость, предел прочности, относительное удлинение) и соотношение твердостей стали и бронзы.

Сформулированы основные физические представления о процессе трения и изнашивании при смешанной смазке в узлах трения агрегатов гидравлических систем авиационной техники.

Разработаны научные принципы управления процессом трения и изнашивания в узлах трения агрегатов гидравлических систем авиационной техники и способы их решения.

Получены следующие новые научные результаты:

установлены для условий смешанной смазки закономерности изменения коэффициента трения, скорости изнашивания, сопротивления сдвигу, температуры, удельного теплового потока от удельной нагрузки, скорости скольжения и толщины смазочного слоя;

установлено влияние содержания воздуха в смазочном материале на коэффициент трения и сопротивление сдвигу;

показано, что одной из важных характеристик пары трения является сопротивление сдвигу;

выявлены закономерности внешнесилового воздействия на процесс трения и изнашивания металлических материалов в условиях смешанной смазки;

установлено явление трибомутации при комплексной термохимической обработке поверхностей трения смазочным материалом и механическим нагружением: до начала механического нагружения нужно создать смазочную плёнку на поверхностях трения за счёт использования теплоты смазочного материала и активизации физико-химических процессов на поверхностях трения;

установлено, что приработка материалов пары трения в условиях смешанной смазки наиболее эффективно происходит при двух режимах внешнесилового воздействия:

при постоянной скорости скольжения и росте удельной нагрузки с одновременным регулированием фрикционного тепловыделения циклическим нагружением пары трения;

в режиме запуска;

установлена оптимальная равновесная эксплуатационная шероховатость поверхностей трения для условий смешанной смазки в узлах трения агрегатов гидравлических систем авиационной техники и показана взаимосвязь шероховатости поверхности, трения и изнашивания;

установлены начальные условия переноса бронзы на поверхность стали в узлах трения агрегатов гидравлических систем авиационной техники;


загрузка...