РОЗДІЛ 2.
МЕТОДОЛОГІЯ ФОРМУВАННЯ ДИСКРЕТНО-ОРІЄНТОВАНОЇ
ТОПОГРАФІЇ ПОВЕРХНІ ДЕТАЛЕЙ
Виходячи з результатів проблемного аналізу приладобудування, що визначило мету дисертаційних досліджень з поліпшення експлуатаційних характеристик і надійності приладів системи керування рухомими об'єктами шляхом створення методу формування дискретно-орієнтованої топографії робочих поверхонь деталей з широкими функціональними властивостями на основі раціональних конструктивних параметрів та технологічних режимів формування. В розділі об'єктом досліджень визначено вид функціональних поверхонь деталей у рухомих вузлах приладів та технологічний процес їх створення. На основі аналізу та структуризації об'єкту досліджень розроблена методологія проектування дискретно-орієнтованої топографії поверхонь тертя деталей з прогресивним технологічним забезпеченням їх формування за умов врахування взаємозв'язків і сутності процесів при експлуатації приладів, вимог до технологічних і геометричних параметрів деталей, фізико-механічних властивостей робочих поверхонь пари тертя і їх функціонального призначення.
Розроблена методологія включає як стандартні, так і оригінальні методики з фізичним моделюванням процесів для дослідження таких функціональних властивостей модифікованих поверхонь деталей для рухомих вузлів приладів, як несуча здатність, антифрикційність, зносостійкість, мастилоємність та встановлення на основі цього раціональних параметрів дискретно-орієнтованої топографії робочої поверхні деталей і технологічних режимів її формування.
Основні наукові результати розділу опубліковані в працях [187, 188, 190, 191].
2.1. Обґрунтування та вибір об'єктів дослідження
Для вирішення задачи поліпшення експлуатаційних характеристик та надійності приладів системи керування рухомими об'єктами шляхом формування функціональних робочих поверхонь деталей об'єктом досліджень вибрано вид функціональних поверхонь деталей у рухомих вузлах приладів та технологічний процес їх створення. Структуризація об'єкту дослідження визначила напрямки дослідження поверхонь тертя за функціональним призначенням: зносостійкості, антифрікційності, несучої здатності, мастилоємності. Предметом дослідження є раціональні параметри поверхні, що забезпечують підвищення якості функціональних властивостей робочих поверхонь деталей та технологічний процес їх створення.
Вирішення задачі технологічного забезпечення формування поверхонь потребує розробки методу по створенню ДОТ робочої поверхні на деталях із сталі та кольорових металів зі збереженням їх конструкційної міцності. Тому при дослідженні сформованої ДОТ поверхні деталей використовувались матеріали, фізико-механічні властивості яких приведено в табл. 2.1.
Таблиця 2.1.
Фізико-механічні параметри матеріалів
Марка матеріалуH,
Па?Т,
Паам,
Дж/м2sТ / ам,
Па?м2/ ДжАлюміній A5 ГОСТ 11069-20013,50?1087,50?1071,20?10662,50Сплав "алкусин" ГОСТ 4784-978,00?1081,00?1083,40?105294,12Сплав АК6 ГОСТ 4784-971,10?1092,80?1083,60?105777,78Сталь 25Л ГОСТ 977-881,40?1092,40?1083,90?105615,39Сталь 35Л ГОСТ 977-881,60?1092,80?1083,40?105823,53Сталь 55Л ГОСТ 977-881,95?1093,70?1082,45?1051510,20Чавун ВЧ60-2 ДСТУ 3925-992,50?1094,00?1082,00?1052000,00Чавун ВЧ120-4 ДСТУ 3925-993,40?1099,80?1083,00?1053266,67 Для досліджень функціональних властивостей, показниками якого є інтенсивність зношування, коефіцієнт тертя і режим змащування, та врахування впливу режимів тертя на функціональні властивості поверхні вибрано поверхні тертя деталей рухомого вузла "вал-втулка", що працюють в умовах режимів тертя від сухого до гідродинамічного. На триботехнічні характеристики поверхні тертя деталей впливають механічні, теплофізичні і хімічні параметри матеріалів деталей, а також геометричні розміри деталей і вузла. Значення фізико-механічних та теплофізичних параметрів матеріалів досліджуваних деталей рухомого вузла "вал-втулка" пари тертя приведені в табл. 2.2-2.3.
Таблиця 2.2.
Фізико-механічні параметри матеріалів пари тертя
МатеріалHV,
ГПаЕ,
ГПа??Т,
МПа?Вр,
МПаам,
кДж/м2?,
кг/м3b,
мАК60,9720,328032036028003,1?10-1018Х2Н4МА2,82100,287809308307800- Таблиця 2.3.
Теплофізичні параметри матеріалів пари тертя
Матеріалl,
Вт/м?Кa,
K-1а?,
м2/cTg,
°КEef ,
Джср, Дж/(кг?К)С,
Дж/ м3 КАК61702,1?10-57,01?10-56,93?1028?10-89172,57?10618Х2Н4МА411,27?1061,25?10-5--4603,59?106 2.2. Загальна методика дослідження.
Вирішення поставленої задачи ґрунтується на загальному аналізі теоретичних і експериментальних досліджень по визначенню раціональних параметрів дискретно-орієнтованої топографії поверхні тертя, що поліпшують функціональні властивості приладів та систем, а також прогресивного технологічного забезпечення її формування. Враховуючи багатофакторність процесу створення ДОТ поверхні та всебічної комплексної оцінки функціональних властивостей сформованої поверхні, доцільно розбити задачу на декілька етапів, які дозволяють представити процес у вигляді функціональної залежності вхідних і вихідних параметрів. Процеси формування ДОТ поверхні деталей та оцінка їх властивостей у рухомих вузлах приладів мають самостійне значення. Тому визначення режимів формування і раціональних параметрів ДОТ поверхні по триботехнічних показниках розділяються на часткові задачі, які виділені в окремі етапи (рис. 2.1). Параметр вихідної величини окремого етапу має свої фактори впливу і може досліджуватись окремо, що не суперечить загальній цілі дослідження [192].
Методологія вирішення часткової задачи кожного етапу включає методи як теоретичного, так і експериментального дослідження. Для кожного етапу визначається математична модель залежності вихідної величини від факторів впливу, що дозволить, керуючи фізичними характеристиками трибосистеми, визначити алгоритм формування поверхонь пар тертя заданої експлуатаційної якості. На основі методів формалізації, моделювання, оцінки і прогнозування, ро