CC BY
7
УДК 621 4
C.B. Корпеев, S.V. Kameev *Н.Ю. Мачехин, N. Yu. Machekhm **Л.Л. Аноприенко, A.A. Анорпуепко
Омский государственный технический университет, г. Омск. Россия Omsk State Technical University, Om^k, Ryssia
*Омский Автобронетанковый институт филиал военной академии материально технического обеспечения, г. Омск. Россия
Hie Omsk, branch of the Institute of the Avtobionetankovyj Military Academy of logistics, Omsk, Russia
*:COAO «Сургутнефтегаз», г. Сургут. Россия OJSC Surgutneftegas, Surgut, Russia
ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ДОРОЖЕК КАЧЕНИЯ ПОДШИПНИКОВ СТУПИЦ АВТОМОБИЛЕЙ
CHANGE OF CHARACTERISTICS OF PATHS OF SWING OF BEARINGS
OF NAVES OF C ARS
Статья содержит данные о причинах аварийного выхода из строя подшипников качения, ресурс которых определяет надёжность агрегатов трансмиссии.
Article contains data on the reasons of an emergency exit out of operation the rolling bearings which resource defines reliability of units of transmission.
Ключевые слова: подшипники каченая, поверхностное упрочнение, дорожил качения
Keywords: rolling bearings, superficial hardening, swing paths
Введение
Роликовые конические подшипники качения колёсных ступиц являются важными составляющими колесной мобильной техники, влияющими не только на эксплуатационные характеристики автомобилей, но и на безопасность движения. Поэтому очень важно следить за тем, чтобы роликовые конические подшипники качения ступиц колес подвергались процедурам (периодическое обслуживание), которые помогут не допустить выходу их из строя.
Подшипники ступиц работают в условиях высоких динамических нагрузок (езда по неровностям дорог, наезд на препятствия и тому подобное), что определяет относительно небольшой их ресурс. В большинстве случаев, основной причиной выхода из строя подшипников ступиц яатяегся износ дорожек качения и разрушение сепараторов. Поэтому актуально изучение процессов изменения характеристик поверхностей подшипников, в том числе при использовании различных смазочных материалов.
Методик! эксперимента
При экспериментальных исследованиях использовались роликовые подшипники качения ступииы колеса автомобиля Уаз-2966 № 6-127509АК. Материал подшипников высокоуглеродистая (0.95 - 1,15%С) хромистая (0,40 - 1,65%Сг) стальШХ15, содержащая 0,65 -1.15%С; 1,30 - 1,б5%Сг; 0.20 - 0,40% Мщ 0,15 - 0,35 Si; не более 0,027% Р; 0,02% S, 0,25% Сии 0,30 Ni. которая в качестве стали для изготовления деталей подшипника разработана еще в 1901 году [2], но этот состав стали актуален и по настоящее время.
В качестве смазочного материала используется пластичная смазка ЛИТОЛ-24. которая рекомендуется инструкциями по эксплуатации основных марок автомобилей, производимых в нашей стране.
Наработка подшипников составила 106012 км пробега, а это, согласно нормам приказа министра обороны № 300 от 2006 г. [7], означает, что автомобиль выработал ресурс до среднего ремонта. В ходе эксплуатации техническое обслуживание выполнялось в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатация [8] и принятой системой технического обслуживания в Вооружённых Силах РФ [9].
На сегодняшний день сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ) является наиболее востребованным методом исследования наносгруктурированных материалов и их поверхностных слоев [1; 2, 3]. Поверхности деталей подшипника подвергались растровой (сканирующей) электронной микроскопии (РЭМ) [4]. Проведено исследование образцов (внутренняя и внешняя части подшипника, ролик, сепаратор) на растровом электронном микроскопе ЛЮЫМС-57(Х) с применением следующих методов:
1. Рентгенострукгурнын качественный и количественный анализ до и после чистки частей подшипника ультразвуком.
2. Фазовый анализ образца с распределением интенсивности идентифицированных фаз.
3. Анализ микротвердости на дорожках качения исследуемого подшипника.
Базовое оснащение сканирующих электронных микроскопов позволяет изучать морфологию поверхности образца, проводить измерения размеров, формы, ориентации и других параметров микро- и нанообьектов [5. 6].
Также оценивалось изменение микрогвёрдосш поверхностей подшипника, которая изменяется в процессе его эксплуатации.
Полученные экспериментальные данные
В результате проведенных исследований установлено, что на образцах исследуемого подшипника (внешнем, внутреннем кольцах, ролике и элементе сепаратора) идентифицированы на поверхностях до очистки в ультразвуковой ванне, оксиды железа, хрома и кремния (РеЗ, Сгъ&з,Яй^,) механические примеси и продукты износа, а также хлориды калия и натрия, возможно, произошло наложение спектров на соединения лития, входящие в состав пластичной смазки Л1ТГОЛ-24. На рис. 1 представлен именно такой участок.
Кроме этого, на поверхностях обнаружено наличие задиров, определяющих предельный износ всех частей исследуемого подшипника (внешнего, внутреннего колец, ролик и сепаратор) в местах их контактов обозначенные для наглядности на рисунках желтой стрелкой. Также обнаружено наличие питтин-говых процессов (усталостное выкрашивание), что сопроволщается наличием железа и его окислов на поверхности деталей подшипника.
Из диаграмм рентгеноструктурного анализа внешнего и внутреннего колец, а также на сепараторе и ролике подшипника видно, что на исследуемых участках присутствуют оксиды железа, хрома и кремния (ГеО; СпОз, ЗКЪ). К выше перечисленному, можно добавить, что из рентгеноструктурного анализа ролика исследуемого подшипника видно, что состав идентичен и полностью повторяет внешнее и внутреннее кольцо исследуемого подшипника с добавлением оксида алюминия (А1), представленного на рис.2.
После проведенной ультразвуковой очистки на исследуемых образцах роликового подшипника и проведенного рентгеноструктурного анализа видно, что хлориды калия и натрия исчезли. Исследование поверхностных слоев подтвердило, что основной причиной выхода из строя подшипников яв.ляется абразивный износ поверхностей трения, а ярко выраженные задиры на поверхности представлены на рис. 3.
Рнс. 1. Участок рентгеноструктурного анализа внутреннего кольца подшипннка с точечным измерением параметров
Библиографический список
1. Гоулдстейн, Дж. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ / Дж. Гоулдсгейн : пер с англ. : в 2-х кн. - М. : Мир, 1934 - Кн. 1. - 303 с.
2. Микроанализ и растровая электронная микроскопия / под ред. Ф. Морис [и др.]. -М. : Металлургия, 1985. - 392 с.
3. Рид. С. Дж. Б. Элежтронно-зондовый микроанализ и растровая электронная микроскопия в геологии / Рид, С. Дж. Б ; пер.с англ. — М_ : Техносфера, 2008. - 232 с.
4. Репина^ani. S. P. Characterization of multilayer mtndecoatingsbyelectioimiicio-scopyandmodulusmappmi» / S. P. Peinmasani, К. V Rajulapati.. M. Ramaknshna, K. Valleti, R. C. Gundakarain, S. V. Joshi ÍÍ Materials characterization. - 2013. - Vol. SI. - P. 7-18.
5. Ramachandra, R. A model of secondary electron imaging in the helium ion scanning microscope / R. Ramachandia. B. Giiffin. D. Joy I I Ultrairacroscopy. - 2009. - Vol. 109. - P. 748-757.
6. Hilln, R Advances in helium ion microscopy / R. Hilln, F H. M. Faridur Rahman U Nuclear Instruments and Methods in Physics Reseaich. - 2011 - Vol. A645. - P. 96-101.
7. Приказ МО ВС РФ от 2006 года № 300 «Об утверждении руководства о нормах наработки (сроках службы) до ремонта и списания AT и автомобильного имущества в ВС РФ».
8. Автомобиль УАЗ-2966. Руководство по ремонту и техническому обслуживанию -Издание DJVLI от 1999 г.
9. Приказ МО ВС РФ от 2010 года № 1919 «Об утверждении Временного положения об основах организации сервисного обслуживания вооружения и военной техники в ВС РФ».
