CC BY
61
/20 Civil SecurityTechnology, Vol. 12, 2015, No. 1 (43) УДК: 614.8
Повышение эксплуатационных свойств машин и механизмов, используемых МЧС России, путем создания на рабочих поверхностях их деталей регулярных микрорельефов
ISSN 1996-8493
© Технологии гражданской безопасности, 2015
Л.Г. Одинцов, М.Ю. Курбатов
Аннотация
Рассмотрены новые, основанные на поверхностном пластическом деформировании, способы и технические средства образования регулярных микрорельефов на деталях специальных механизмов, используемых МЧС России.
Ключевые слова: микрорельефы; микрогеометрия; микронеровности; вибронакатывание.
Improving the Performance Properties of Machines and Mechanisms Used Russian Emergency Situations Ministry, Through the Creation of the Working Surfaces of Parts of Their Regular Microreliefs
ISSN 1996-8493
© Civil Security Technology, 2015
L.Odintsov, M. Kurbatov
Abstract
Considered new, based on the plastic deformation of the surface, the ways and means of education regular microrelief on the details of specific mechanisms used by the Russian Emergencies Ministry.
Key words: microreliefs; micro-geometry; microroughnesses; vibronakatyvanie.
Технологии гражданской безопасности, том 12, 2015, № 1 (43) /21
Машины и механизмы, используемые МЧС России при выполнении специальных работ (спасательных, ремонтных, восстановительных и др.), должны обладать высокой надежностью и длительным сроком службы, особенно в условиях чрезвычайных ситуаций (далее — ЧС) и при действии прочих неблагоприятных факторов окружающей среды.Одним из самых эффективных способов повышения срока службы и длительной безотказности в работе может быть нанесение регулярных микрорельефов на трущиеся детали этих специальных машин.
Контактирование деталей машин друг с другом и с окружающей средой (жидкости, газы, магнитные и электрические поля и т.д.) происходит через поверхности; с поверхности начинаются разрушения деталей, или наоборот, благодаря хорошо обработанной поверхности, детали служат эффективно и долго, обеспечивая заданные служебные (эксплуатационные) свойства [1, 2].
Основной характеристикой поверхности является ее микрогеометрия, т.е. величина, форма, характер расположения микронеровностей. Ранее в машиностроении использовались детали с хаотичными микронеровностями, называемыми шероховатостью поверхности, которые в большинстве случаев не обеспечивают оптимальных эксплуатационных свойств. Наблюдались отдельные случаи стремления к регуляризации микрогеометрии: применялось и применяется пористое хромирование, хонингование, нарезание кольцевых или наклонных канавок и др. Эти попытки носили частный отрывочный характер. Не было разработано параметров микрогеометрии, которые можно было бы нормировать, а сами способы образования углублений имели ограниченные возможности и не позволяли рассчитывать и заранее задавать необходимые параметры получаемых микрорельефов [3, 4].
Метод образования регулярных микрорельефов (рис. 1) использован в тяжелогрузных деталях машин, применяемых в МЧС России, и является способом повышения их ресурсных возможностей [5, 6].
В результате работ, выполненных в последние два десятилетия, создана теория регуляризации микрогеометрии (виды микрорельефов, абсолютная и относительная площадь и объем углублений и др.), выбора и оптимизации параметров, способов их расчета и т.д., что более чем в 1,5—3 раза увеличило срок надежной эксплуатации деталей. Разработаны принципиально
новые способы и технические средства (устройства, станки, инструмент) для образования регулярных микрорельефов [7].
Особенно эффективным является созданный способ вибронакатывания, он универсален, прост в осуществлении, не требует в большинстве случаев специального оборудования (рис.1). Этим способом можно получить одноуровневые (рис. 2), двух и более уровневые микрорельефы поверхности.
Основные созданные способы образования регулярных микрорельефов основаны на поверхностном пластическом деформировании (ППД). В отличие от абразивных и других способов резания они имеют решающие преимущества, обусловленные экологической чистотой, образованием упрочненного поверхностного слоя деталей, простотой процесса [8, 9].
Результаты работ внедрены в следующие основные отрасли промышленности: транспортное машиностроение (гильзы, поршни, втулки, подшипники
Рис. 1. Основные способы вибронакатывания: а — с вращающимся вокруг смещенной оси инструментом, б — с осциллирующим по дуге инструментом, в — с осциллирующим вдоль оси заготовки инструментом, г — с вращающимся вокруг смещенной оси и осциллирующим вдоль оси заготовки инструментом, без источников вибрации: д, е — со свободно вращающимися профильными, соответственно, синусоидальным и косинусоидальным роликами (поз.1 — с применением шара, поз.2 — с применением алмазного наконечника; Р — сила поджима инструмента к обрабатываемой поверхности; РЗ,с1ш, с1 — диаметры, соответственно, заготовки, шара и ролика; г , г — радиусы,
соответственно, сферы алмазного наконечника и скругления ролика)
/22 Civil SecurityTechnology, Vol. 12, 2015, No. 1 (43)
Рис. 2. Классификация одноуровневых регулярных микрорельефов
скольжения ДВС; золотники, плунжерные пары и распределители гидроагрегатов, гидроцилиндры); горнодобывающее машиностроение (детали манжетных уплотнений, сферические опоры); станкостроение (плоские направляющие, детали гидропрессов, балансиры автоматов продольного точения, корпуса шпиндельных бабок, реечные пары, шестерни), инструментальное производство (колонки штампов, калибры пробки, хвостовики разверток и режущих инструментов и др.), электротехническая промышленность; машиностроение для пищевой, легкой и рыбообрабатывающей промышленности; производство товаров народного потребления, всего более чем на 400 предприятиях России. Это повысило в несколько раз (рис. З) различные эксплуатационные свойства деталей (более 40 свойств), а также улучшило эстетические свойства товаров народного потребления, при снижении трудоемкости их отделочной обработки [9].
Таким образом, для того, чтобы машины и механизмы, используемые МЧС России при выполнении специальных работ (спасательных, ремонтных, восстановительных и др.), обладали высокой надежностью и длительным сроком службы, особенно в условиях ЧС и при действии прочих неблагоприятных факторов окружающей среды, необходимо в качестве одного из средств повышения срока их службы использовать нанесение регулярных микрорельефов на трущиеся детали этих специальных машин.
Литература
Мельникова Е.П. Численно-аналитическая оценка интенсивности финишной обработки деталей // Изв. вузов. Машиностроение. 2003. № 3. С. 20—26.
Мельникова Е.П. Исследование триботехнических свойств ви-брообработанных поверхностей // Научная мысль Кавказа. Приложение. 2003. № 4. С. 85—88.
Бондаренко Ю.А. Качество поверхностного слоя крупногабаритного вала при обработке на приставном станке / Бондаренко Ю.А., Погонин А.А., Федоренко М.А. // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. Научно теоретический журнал. Материалы международной научно-практической конференции «Современные технологии в промышленности строительных материалов стройиндустрии». Белгород: изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2005. № 11. С. 277—279.
Бондаренко Ю.А. Автоматизация процесса профилирования копира для восстановительной обточки цапф / Бондаренко Ю.А., Федоренко М.А., // Промышленность строительных материалов. Защита от коррозии и эксплуатационная долговечность строительных конструкций оборудования. Экспресс-обзор. М.: ВНИИЭСМ, 1991. Сер. 15. Вып. 2. С. 21—24. Мельникова Е.П. Анализ процессов разрушения металлов при взаимодействии с абразивным инструментом // Изв. вузов. Сев.-Кав. регион. Техн. Науки. 2003. № 3. С. 70—74. Мельникова Е.П. Влияние технологических факторов финишной абразивной обработки на формирование качества поверхности // Технология машиностроения. 2003. № 3. С. 13—15. Авт. Свид. 2113691. Неразрушающий способ определения деформирующей способности технологических остаточных напряжений. / Иванов С.Ю., Васильков Д.В., Кондрашов А.С., Валетов В.А. Бюл. изобр. № 17, 1998.
Погонин А.А., Бондаренко Ю.А. Фундаментальные исследования и новые технологии в строительном материаловедении. Тезисы докладов всесоюзной конференции. Ч. 7. Белгород: БТИСМ, 1989. С. 75.
Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики, обозначения. ГОСТ 2789-73 (СтСЭВ 638-77). М.: Госкомитет по стандартам, 1985. 10 с.
Технологии гражданской безопасности, том 12, 2015, № 1 (43)
Рис. 3. Типовые графики экспериментально выявленных зависимостей некоторых эксплуатационных свойств деталей
и соединений от различных стандартных параметров (ГОСТ 2789-73, ГОСТ 24773-81) и нестандартных — радиуса скругления вершин неровностей г и разновидности поверхности Вп: а — размерного износа, б — массового износа, в — сопротивления схватыванию, г — противозадирности, д — коэффициента трения скольжения, е — ламинарности перемещения газа в малых зазорах, ж — прочности посадок, з — контактной жесткости, и — коррозионной стойкости, к — теплопроводности контакта, л — гидро- и пневмоплотности, м — усталостной прочности, н — плавности хода, о — коэффициента потерь в волноводах сверхвысоких частот, п — отражения электромагнитных волн (заштрихованы области
оптимальных значений)
Сведения об авторах
Одинцов Леонид Григорьевич: д. т. н., проф., засл. деятель науки РФ, ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), гл. науч. с. 121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. Тел.: (499) 216-99-91. E-mail: [email protected] SPIN-код — 6512-1797.
Курбатов Максим Юрьевич: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), м. н. с.
121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. Тел.: (499) 216-90-35. E-mail: [email protected]
Information about authors
Odintsov Leonid G.: Dr. Sci. Tech, Professor, Honored Scientist of the Russian Federation, Federal Government Budget Institution "All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies" (Federal Center of Science and High Technology), Chief Researcher. 121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. Tel.: (499) 216-99-91. E-mail: [email protected] SPIN-scientific — 6512-1797.
Kurbatov Maxim Y.: Federal Government Budget Institution "All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies" (Federal Center of Science and High Technology), Junior Researcher.
121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. Tel.: (499) 216-90-35. E-mail: [email protected]
