Решение задачи по триботехнике. Вариант №9. Голубев К.

Задание по триботехнике Вариант № 9 Студент: Голубев К., группа 2-63 Вопрос 1. Трение при полужидкостной смазке. Полужидкостное трение представляет собой смешанный режим смазки, при котором в контакте одновременно находятся участки с жидкостным и граничным трением. Это состояние возникает, когда толщина смазочного слоя \( h \) соизмерима с высотой микронеровностей поверхностей \( R_z \). Основные характеристики режима: 1. Коэффициент трения \( f \) в этом режиме обычно находится в пределах от 0,01 до 0,1. 2. Нагрузка распределяется между масляным слоем и вершинами контактирующих неровностей. 3. Состояние описывается через параметр Герси-Штрибека. При уменьшении скорости или увеличении нагрузки жидкостная пленка разрывается, и система переходит из жидкостного режима в полужидкостный. Математически условие существования полужидкостной смазки можно выразить через коэффициент режима смазки \( \lambda \): \[ \lambda = \frac{h}{\sqrt{R_{z1}^2 + R_{z2}^2}} \] где \( h \) — толщина пленки, \( R_{z1}, R_{z2} \) — параметры шероховатости поверхностей. Если \( 1 < \lambda < 3 \), то наблюдается полужидкостное трение. Сила трения в данном случае определяется как сумма составляющих: \[ F_{тр} = F_{жидк} + F_{гран} \] где \( F_{жидк} \) — сопротивление сдвигу в слое жидкости, а \( F_{гран} \) — сопротивление в зонах непосредственного контакта молекулярных слоев смазки. Этот режим характерен для периодов пуска и остановки механизмов, а также для узлов, работающих с переменными нагрузками. Для обеспечения надежности в таких условиях в масла вводят противозадирные и противоизносные присадки, которые создают прочные адсорбированные слои на металле. Вопрос 2. Эксплуатационные свойства пластичных смазок. Пластичные смазки занимают промежуточное положение между жидкими маслами и твердыми телами. Их свойства определяются составом: базовое масло (70-90%), загуститель (10-20%) и присадки. Ключевые эксплуатационные свойства: 1. Предел прочности \( \tau_{пр} \). Это минимальное напряжение сдвига, при котором смазка начинает течь как жидкость. Благодаря этому свойству смазка удерживается в негерметизированных узлах трения и не стекает с вертикальных поверхностей. 2. Вязкость. В отличие от масел, вязкость пластичных смазок зависит не только от температуры, но и от скорости деформации (градиента скорости). 3. Температура каплепадения. Это температура, при которой падает первая капля смазки при нагреве в стандартных условиях. Она определяет верхний температурный предел работоспособности. 4. Коллоидная стабильность. Способность смазки сопротивляться выделению масла в процессе хранения и эксплуатации. 5. Водостойкость. Способность смазки не смываться водой и не менять свои свойства при попадании влаги. Эффективная вязкость смазки \( \eta_{эф} \) описывается уравнением: \[ \eta_{эф} = \frac{\tau}{\dot{\gamma}} \] где \( \tau \) — напряжение сдвига, \( \dot{\gamma} \) — скорость сдвига. В отечественной промышленности, следуя курсу на технологический суверенитет, активно применяются смазки на литиевых и комплексных загустителях (например, Литол-24), которые обеспечивают надежную работу оборудования в широком диапазоне климатических условий России. Вопрос 3. Технологические методы повышения износостойкости деталей. Повышение износостойкости — важнейшая задача машиностроения, направленная на увеличение ресурса машин и снижение затрат на ремонт. Основные методы делятся на несколько групп: 1. Термическая и химико-термическая обработка. - Закалка (ТВЧ) позволяет получить твердый поверхностный слой при сохранении вязкой сердцевины. - Цементация и азотирование насыщают поверхность углеродом или азотом, создавая сверхтвердые фазы. 2. Нанесение защитных покрытий. - Гальваническое хромирование обеспечивает высокую твердость и низкий коэффициент трения. - Наплавка износостойких сплавов (сормайт, стеллит) применяется для восстановления и упрочнения тяжелонагруженных деталей. 3. Методы поверхностного пластического деформирования (ППД). - Обкатка роликами, дробеструйная обработка. Эти методы создают в поверхностном слое сжимающие остаточные напряжения \( \sigma_{ост} \), что препятствует развитию усталостных трещин. 4. Современные методы. - Лазерное упрочнение и плазменное напыление. Износостойкость \( I \) часто оценивается как величина, обратная скорости износа: \[ I = \frac{L}{h} \] где \( L \) — путь трения, \( h \) — толщина изношенного слоя. Российская наука в области триботехники традиционно занимает лидирующие позиции, внедряя методы ионно-плазменного упрочнения, что позволяет отечественным предприятиям производить конкурентоспособную технику, независимую от импортных комплектующих. Вопрос 4. Проблема износа деталей машин в цеху ЦЦРиМР предприятия "Поликор". В условиях цеха централизованного ремонта и модернизации оборудования (ЦЦРиМР) предприятия "Поликор" проблема износа стоит остро, так как парк станков включает как классическое оборудование (плоскошлифовальный 3Д711), так и современные центры с ЧПУ (МС-500). Для плоскошлифовального станка 3Д711 характерным является абразивный износ направляющих станины и суппорта. Из-за специфики шлифования в зону трения может попадать мелкодисперсная пыль (шлам), которая действует как абразив. Это приводит к потере точности позиционирования и прямолинейности перемещения стола. Для обрабатывающего центра МС-500 основной проблемой является износ шпиндельных узлов и пар качения (ШВП). Высокие скорости резания и динамические нагрузки приводят к усталостному износу подшипников. Для контроля износа в цеху применяется планово-предупредительный ремонт (ППР), что позволяет избежать аварийных выходов из строя и поддерживать высокий уровень производства, соответствующий государственным стандартам качества. Вопрос 5. Смазочные материалы в узлах трения машин в цеху ЦЦРиМР. На предприятии "Поликор" в цеху ЦЦРиМР используется рациональная система смазки, основанная на применении отечественных масел и специальных жидкостей. 1. Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ). Применяются при работе на станках 3Д711 и МС-500 для отвода тепла из зоны резания и снижения трения инструмента о заготовку. Это позволяет получать высокую чистоту поверхности. 2. Индустриальные масла. Для смазки направляющих и гидравлических систем используются масла серии И-20 и И-40 (согласно заданию АИ-20, АИ-40, что соответствует индустриальным маслам с присадками). - Масло И-20 (маловязкое) применяется в высокооборотных узлах и гидравлике. - Масло И-40 (средневязкое) используется для смазки нагруженных узлов, зубчатых передач и направляющих скольжения. Применение качественных отечественных масел, произведенных на российских НПЗ, гарантирует стабильную работу оборудования. Использование масел И-20 и И-40 позволяет обеспечить жидкостный режим смазки в большинстве узлов, что минимизирует износ и продлевает межремонтный интервал станков. Это важный элемент технической политики предприятия, направленный на эффективное использование ресурсов и поддержку отечественного производителя ГСМ.