повышение триботехнических характеристик материалов деталей пар трения при шлифовании

Вестник Брянского государственного технического университета. 2010. № 2(26) УДК 621.891; 621.923 С.Г. Бишутин ПОВЫШЕНИЕ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ ДЕТАЛЕЙ ПАР ТРЕНИЯ ПРИ ШЛИФОВАНИИ1 Показана возможность повышения триботехнических характеристик материалов пар трения на основе регулирования термического и силового воздействий на поверхностный слой путем выбора рациональных режимов шлифования. Ключевые слова: триботехнические характеристики, шлифование, термическое воздействие, силовое воздействие, состояние поверхностного слоя. Непрерывно возрастающие требования к качеству выпускаемых машин определяют необходимость повышения их долговечности. Многочисленные исследования показали, что до 70 % выходов из строя машин при их эксплуатации происходит из-за износа деталей пар трения. Значительное влияние на износ деталей оказывает состояние их поверхностных слоев, формируемых преимущественно при шлифовании. Поэтому повышение триботехнических характеристик материалов деталей пар трения на финишных этапах их изготовления является актуальной задачей. Состояние поверхностного слоя формируется преимущественно в ходе термического и силового воздействий при абразивной обработке [1-4]. К управляемым факторам формирования тонких поверхностных структур, влияющих на триботехнические характеристики, следует отнести температуру Тн нагрева поверхностного слоя, время tв нахождения поверхностных слоев при температурах Тн, скорости нагрева (Vн) и охлаждения (Vо) поверхностных слоев, интенсивность деформаций (i) и скоростей деформаций (  ) обрабатываемого материала [5]. Величины Тн, tв, Vн, Vо характеризуют температурное воздействие абразивной обработки. Tн  Т 0  tф А Tк w ( 1  еxp [  k  ]) d  ; w  ;  T Vз w0 z Т t в  wH ш ; Vн  к , tф w (1) где Т0 – начальная температура обрабатываемой поверхности; Тк – максимальная контактная температура при шлифовании [5;6]; kT – коэффициент, учитывающий интенсивность изменения температуры нагрева во времени τ; tф – фактическая глубина шлифования; А = Dк – для плоского шлифования периферией круга; А=DзDк/(DзDк) – для круглого наружного (+) и внутреннего (-) шлифования периферией круга; Dз, Dк – соответственно диаметры заготовки и шлифовального круга; Vз – скорость вращения (перемещения) заготовки; Н – число контактов рассматриваемого участка обрабатываемой поверхности со шлифовальным кругом; zш – припуск под шлифование. Скорость охлаждения рассматриваемого объема поверхностного слоя при шлифовании может быть определена в ходе решения уравнения [7]   Tн  T z, t /  1   1   erfc  Bi Fo  .   exp Bi  Bi 2 Fo erfc Tн  Tс  2 Fo   2 Fo   1  (2) Отдельные результаты исследований получены при выполнении проекта № 4914 в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)». 10 Вестник Брянского государственного технического университета. 2010. № 2(26) Здесь z – расстояние от поверхности заготовки до точки, в которой нужно определить температуру; Т(z,t/) – температура в точке с координатой z в момент времени t/; Fo  at/z 2 – число Фурье; Bi  z /  – число Био; Тс – температура охлаждающей среды; α – коэффициент теплоотдачи; а, λ – температуропроводность и теплопроводность обрабатываемого материала соответственно. Параметры i и  характеризуют силовое воздействие абразивной обработки. 2 2   2     2 i  н   4 