Способ возбуждения избирательного переноса в узлах трения

 

1. СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ИЗБИРА ТЕЛЬНОГО ПЕРЕНОСА В УЗЛАХ ТРЕНИЯ, заключающийся в том, что узел трения , один из элементов которого выполнен из медесодержащего материала. помещают в смазку, содержащую поверхностно-активные вещества, и задают сопряженным элементам узла трения относительное движение, отличающийся тем, что, с целью интенсификации избирательного переноса, в узле трения возбуждают ультразвуковые колебания, накладывают их хотя бы на один из его элементов , а частоту и интенсивность колебаний выбирают из условия исключения кавитационного рааруше-. ния рабочего слоя элемента, выполненного из медесодержащего материала . 2. Способ по п.1,отличающ и и с я тем, что ультразвуковые колебания возбуждают в смазке. СО

(19) (11)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН

3(51) G 01 N 3 56

ГОсудАРстВенный Комитет сссР

ПО ДаиМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3337756/25-28 (22) 11.09.81 (46) 15.05.83. Бюл. М 18 (72) В.В.Алисин, В.Н.Горелов, В.С.Комбалов, И.В.Крагельский, A.P.Ëîãèíîâ, A.À.Ïîëÿkîâ и Б.Я.Сачек (71) Институт машиноведения им. A.A.Áëàãîíðàâîâà (53) 620. 178. 16(088. 8) (56) 1. Гаркунов Д.Н, и Поляков А.A.

Повышение износостойкости деталей конструкций самолетов. М., Маши-. ностроение, 1974, с.86-1 00. (54)(57) 1. СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ИЗБИРА

ТЕЛЬНОГО. ПЕРЕНОСА В УЗЛАХ ТРЕНИЯ заключающийся в том, что узел тре-. ния, один из элементов которого вы полнен из медесодержащего материала, помещают в смазку, содержащую поверхностно-активные вещества, и задают сопряженным элементам узла трения относительное движение, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации избирательного переноса, в узле трения возбуждают ультразвуковые колебания, накладывают их хотя бы на один из его элементов, а частоту и интенсивность колебаний выбирают из условия исключения кавитационного .разруше-. ния рабочего слов элемента, выполненного из медесодержащего материала.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что ультразвуковые колебания возбуждают в смазке.

1017965

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств твердых материалов и касается проблемы повышения иэносостойкости узлов тре ния.

Известно, что при трении медных 5 сплавов о сталь в условиях смазки поверхностно-активными веществами (ПАВ) происходит избирательный перенос меци иэ твердого раствора медного сплава на сталь и обратно, 10 сопровождающийся уменьшением коэффициента трения до жидкостного и значительным снижением износа пары трения.

Известен способ возбуждения иэ-, )5 бирательного переноса в узлах тре» ния, заключающийся в том,что узел трения, .один из элементов которого выполнен. из медесодержащего материала, помещают в смазку, содержащую поверхностно-активные вещества, и задают сопряженным элементам узла трения относительное движение. через .некоторое время на поверхностях стальной и бронзовой деталей появляется тончайший (около 1 мкм) слой,, обогащенный медью, вследствие чего износ уменьшается на 2- 3 порядка по сравнению с износом при граничном трении в инертной смазке, коэффициент трения не превышает жидкостного (<0,01), детали узла трения при работе не нагревают, контактирующие поверхности становятся зеркально глад кими (до 14-ro класса) и могут выдерживать без задиров в 1,5-2 раза большее давление, (1 3.

Однако режим избирательного пере-. носа ограничен не только в отношении выбора материалов пар трения и сред, йо и по скорости скольжения, давлению40 и по температуре, что обусловлено соотношением скоростей упрочнения и отхода деформируемого объема поверхностного слоя. В связи с этим имеет место проблема расширения диапазона условий возникновения режима избирательного переноса. Кроме того, процесс формирования защитной пленки толщиной, необходимой для гарантированного обеспечения эффекта безызносности достаточно длительный (часы и даже десятки часов), что обусЯЬвлено .временем стабилизации структурных превращений в тонких поверхностных слоях. До выхода же на этот режим в узле трения идет приработка, сопровождающаяся износом, хотя и неболь.шим. Следовательно, возникает задача сокращения времени приработки, т.е. задача интенсификации процесса избирательного переноса, особенно на 60 начальной его стадии, Цель изобретения - интенсификация избирательного переноса.

Эта цель достигается тем, что в узле трения возбуждают ультразвуко- $5 вые колебания, накладывают их хотя бы на один из его элементов, а частоту и интенсивность колебаний выбирают из условия исключения кавитационного разрушения рабочего слоя ,элемента, выполненного иэ медесодержащего материала.

При этом ультразвуковые колебания могут возбуждаться в смазке.

На фиг,1 представлена схема реализации способа с наложением ультразвуковых колебаний непосредственно на один иэ элементов трибосопряження1 на фиг.2 - создание ультраэвукбвых колебаний в зоне контакта введением их непосредственно в смазку.

Образец 1 (фиг.1 и 2), выполненный, например, из бронзы БрОЦС 5-5-5, и остальное контртело 2 образуют трущуюся пару, нагруженную нормальной нагрузкой Р и расположенную в масляной ванне 3, и которой содержится ПАВ, например глицерин, полиэтиленгликоль, олеиновая кислота и т.д. С помощью привода (не показан) образцам задается относительное движение, вид которого может быть. произвольным (поступательным, вращательным и т.д.).

Ультразвуковой вибратор 4, питающийся от стандартного ультразвукового генератора (не показан), обеспечивает через рабочий элемент 5. наложение ультразвуковых колебаний непосредственно на образец 1 (он может быть жестко с ним закреплен). или введение их в смазку (фиг. 2) .

Если трущаяся .пара не содержит медного сплава, то медесодержащий порошок может быть введен непосредственно в смазку или сам рабочий элемент ультразвукового вибратора, погруженный в смазку, может быть выполнен из медного сплава и выделять медь .в процессе работы.

Параметры ультразвукового поля (интенсивность, частота, звуковое давление и т.д,) выбираются иэвестными методами в зависимости от плот ности среды, скорости распространения звука в ней, коэффициентов поглощения, расстояния от поверхности ультразвукового излучателя до поверхности контакта, материалов элементов трибосопряжения и.т.д. . Доля энергии развиваемых ультразвуковым вибратором колебаний, приходящаяся на поверхности трения твердых тел, должна быть достаточной для разрушения окисных пленок на них, но и для их механической активации, т.е. для создания непосредственно в поверхностных слоях этих тел сдвиговых пластических деформаций .(больше упругих, но не больше деформаций разрушения). Следствием таких деформаций является ис-, кажение кристаллической структуры

1017965

30 поверхностного слоя, способствующее выходу дислокации и вакансий на поверхность, т.е, их разрядке.

Критерием этих искажений может служить ширина ннтерференционных линий, регистрируемая рентгеногра5 фическими методами.

В этом же направлении действует и активная смазка, обеспечивающая пластифицирование поверхностного слоя металла. Таким образом, эти два процесса взаимно дополняют друг друга. Следует отметить, что наложение ультразвуковых колебаний непосредственно на трущиеся тела (или на одно из них), обусловливающее 15 упрочнение поверхностных трущихся слоев, позволяет увеличить плотность дислокации в них при зна- чительно меньших, чем обычно рабочих удельных нагрузках (вплоть до 20 нулевых), так как медная пленка появляется на трущихся поверхностях даже при их бесконтактном сопряжении, т.е. практически при жидкостном трении. При этом ультразвуковые 25 колебания могут накладываться как в процессе трения, так и до него.

Таким образом, обеспечивается расширение диапазона условий возникновения режима избирательного переноса в трибосопряжениях (по скорости относительно перемещения и давлениям) в сторону уменьшения их абсолютных значений.

При возбуждении ультразвуковых колебаний непосредственно в системе смазки повышается дисперсность медного порошка в смазке, равномерность его распределения по объему, а также происходит активация поверх ностей частиц порошка и деталей уэ- 40 ла трения как в зоне, так и вне зоны фактического контакта трущихся деталей узла трения. Это приводит к быстрому образованию надежных и равномерных покрытий по всей номиналь- 45 ной поверхности трущихся деталей узла уже на стадии технологической приработки. Колебания могут сообщаться и в самой ванне с помощью, напри мер, магнитострикционного или пьезоэлектрического вибраторов.

Способность смазки образовывать антифрикционные покрытия в процессе работы снижается. В связи с этим рабочий элемент вибратора целесообразно выполнять из чистой меди, что позволяет компенсировать потери порошка и предотвратить снижение его концентрации в смазке и тем самым способствует более длительному сохранению свойств смазки и,. следовательно, повышению надежности эксплуатируемого узла трения.

Предлагаемый способ возбуждения избирательного переноса реализован на поршневой группе компрессора бы. тового холодильника Саратов .

Число рабочих ходов поршня, дв.х/мин 120

Диаметр поршня, мм 40

Материал рабочего элемента вибратора .Бронза БрОЦС

5-5-5

Диаметр рабочего элемента, мм

Расстояние от излучающей поверхности до днища поршня в ВМТ, мм 5

Ход поршня, мм 15

Параметры звукового поля: частота, кГц 18 звуковое давление в смазочной среде, кг/м2 290 ° 103

Испытания показали, что уже череэ

6 мин после наложения ультразвуковых колебаний на боковых повЕрхностях цилиндра и поршня можно визуально наблюдать медную пленку, в то время как без них эта пленка появилась только через 30 мин.

Предлагаемый способ возбуждения избирательного переноса позволяет значительно сократить время возбуж-. дения режима избирательного Переноса в т)убосопряжениях, расширить диапазон нагрузок и скоростей, при которыХ возникает этот режим. Особенно эффективно он может быть использован на стадии технологической приработки узлов трения.

ВНИИПИ Заказ 3527/40

Тираж 873 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4