Оценка параметров контактного взаимодействия и изнашивания деталей с цилиндрическими поверхностями трения

Целью представляемой работы являлась оценка различных факторов, влияющих на процесс изнашивания деталей с цилиндрическими поверхностями трения, которая позволит смоделировать их контактное взаимодействие с учетом параметров шероховатости и физико-механических свойств поверхностного слоя.

Методы. Моделирование процесса контактного взаимодействия цилиндрических поверхностей выполнено при рассмотрении скользящего контакта двух цилиндрических поверхностей, представляемого в виде контакта гладкой упругой втулки и вала с приведенными (эквивалентными) значениями параметров шероховатости. При моделировании учитываются упругие деформации сопряженных тел, а также упругопластические деформации микронеровностей. При моделировании геометрического контакта рассматривается некоторый участок цилиндрической поверхности, расположенный вдоль образующей в сечении цилиндра плоскостью, проходящей через его ось. Данный участок цилиндрической поверхности рассматривается как элементарная площадка общей геометрической площади контакта цилиндрических поверхностей и представляет собой участок цилиндрической поверхности, ширина которого определяется длиной большей оси эллипса в основании эллиптического параболоида при моделировании шероховатой поверхности.

Результаты. На основе моделирования контактного взаимодействия цилиндрических поверхностей установлены основные факторы, влияющие на процесс их изнашивания, такие как: фактическая площадь контакта; величина сближения контактирующих поверхностей; фактическое давление; интенсивность изнашивания сопрягаемых цилиндрических поверхностей. Предложена кинетическая модель изнашивания, учитывающая параметры шероховатости и физико-механических свойств поверхностного слоя.

Заключение. На основе предложенной модели изнашивания деталей с цилиндрическими поверхностями трения, учитывающей параметры шероховатости и физико-механических свойств поверхностного слоя, стало возможным обеспечивать требуемую интенсивность изнашивания цилиндрических поверхностей трения.

1. Попов О.Н., Винокуров Г.Г. Применение теории марковских цепей для моделирования изнашивания поверхности трения порошковых материалов // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. 2017. № 5 (61). С. 67-77.

2. Винокуров Г.Г., Старостин Е.Г., Попов О.Н. Использование теории марковских цепей для описания изнашивания порошковых покрытий при трении скольжения // Вестник машиностроения. 2018. № 2. С. 35-40.

3. Пальчикова Г.С., Кривцов А.Н., Москалюк Д.Д. Анализ теории трения и изнашивания полимерных материалов // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2019. Т. 7, № 1 (44). С. 279-282.

4. Применение теорий тепловой динамики и моделирования трения и изнашивания твердых тел при проектировании тормозов авиаколес / А.В. Чичинадзе, Э.Д. Браун, В.Д., Кожемякина Ю.Г. Сверчков, А.И Бакин., А.В. Суворов, С.С. Коконин // Трение и износ. 2005. Т. 26, № 3. С. 261-268.

5. Применение теорий тепловой динамики и моделирования трения и изнашивания твердых тел при проектированиии тяжелонагруженных тормозов транспортных машин / А.В. Чичинадзе, В.Д. Кожемякина, А.В. Суворов, С.С. Коконин // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2009. № 5. С. 31-37.

6. Инженерия поверхности деталей / колл. авт.; под ред. А.Г. Суслова. М.: Машиностроение, 2008. 320 с.

7. Горленко А.О., Шевцов М.Ю., Агеева Е.В. Формирование в поверхности трения деталей машин градиентных износостойких структур с помощью комбинированной электромеханической обработки // Известия Юго-Западного государственного университета. 2018. Т. 22, № 5. С. 24 – 35. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2018-22-5-24-35.

8. Справочник технолога / А.Г. Суслов, В.Ф. Безъязычный, Б.М. Базров, А.П. Бабичев, П.Ю. Бочкарев, А.О. Горленко [и др.]; под общ. ред. А.Г. Суслова. М.: Инновационное машиностроение, 2019. С. 391 – 398.

9. Горленко А.О. Повышение качества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств деталей электромеханической обработкой // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2019. № 1(91). С. 8 – 16.

10. Дегтярев Н.М., Пастухов А.Г. Механическая обработка крестовин карданных шарниров, упрочненных электромеханической обработкой // Агротехника и энергообеспечение. 2014. № 1 (1). С. 339-343.

11. Шец С.П., Горленко А.О., Болдырев Д.А. Изнашивание стальных пар трения на уровне фактического пятна контакта // Сталь. 2022. № 2. С. 27 – 32.

12. Фундаментальные основы технологического обеспечения и повышения надежности изделий машиностроения / А.Г. Суслов, В.П. Федоров, О.А. Горленко, В.Б. Ильицкий, А.В. Тотай, А.В. Хандожко, А.О. Горленко [и др.]; под ред. А.Г. Суслова. М.: ООО «Издательство «Инновационное машиностроение», 2022. С. 19 – 97; 241 – 268; 338 – 349; 517 – 533.

13. Yanqing Tan, Lianhong Zhang, Yahui Hu. A Wear Model of Plane Sliding Pairs Based on Fatigue Contact Analysis of Asperities // Tribology Transactions. 2015. № 58. P.148-157.

14. Ashby M.F., J Abulawi., Kong H.S. Temperature maps for frictional heating in dry sliding // Tribology transactions, 1991. Vol.34, ser. 4. P. 577-587.

15. Shets S. P., Gorlenko A. O., Boldyrev D. A.. Wear of Steel Friction Pair at the Level of the Real Contact Area // Steel in Translation. 2022. Vol. 52, № 2. P. 245 – 250.

16. Gorlenko A.O., Boldyrev D. A.. Maintenance of Wear Resistance of Steel by a Directed Technological Impact // Steel in Translation. 2022. Vol. 52, № 5. Р. 519 – 522.

17. Определение основных закономерностей процесса получения порошков методом электроэрозионного диспергирования / Е.В. Агеев, Е.В. Агеева, А.С. Чернов, Г.С. Маслов, Е.И. Паршина // Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 1 (46). С. 85-90.

18. Перспективные стали для кожухов доменных агрегатов / Н.Н. Сергеев, А.Е. Гвоздев, А.Н. Сергеев, И.В. Тихонова, С.Н. Кутепов, О.В. Кузовлева, Е. В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2017. Т. 7, № 2(23). С. 6-15.

19. Исследование противоизносных свойств пластичного смазочного композиционного материала, содержащего дисперсные частицы слоистого модификатора трения / В.В. Медведева, А.Д. Бреки, Н.А. Крылов, М.А. Скотникова, Ю.А. Фадин, С.Е. Александров, А.Е. Гвоздев, Н.Е. Стариков, Д.А. Провоторов, А.Н. Сергеев, Е.В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 1 (64). С. 75-82.

20. Триботехнические свойства пластичных смазочных композиционных материалов с наполнителями из дисперсных частиц меди и цинка / В.В. Медведева, А.Д. Бреки, Н.А. Крылов, С.Е. Александров, А.Е. Гвоздев, Н.Е. Стариков, Н.Н. Сергеев, Е.В. Агеев, А.Н. Сергеев, Д.В. Малий, Д.А. Провоторов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 2 (65). С. 109-119.