Фенотипическая изменчивость органов проростков семян яровой пшеницы как критерий урожайных свойств генотипа сорта в конкретных условиях выращивания

Петуховский Сергей Львович; Ларионов Юрий Степанович; Ларионова Ольга Александровна

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) 2013

78

УДК 621.691

В. Ф. КОВАЛЕВСКИЙ

Омский государственный технический университет

ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАР ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ

С МАСЛОУДЕРЖИВАЮЩИМ РЕЛЬЕФОМ, СФОРМИРОВАННЫМ КАПЕЛЬНО-АДГЕЗИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЕЙ_______________________________

В статье рассматривается влияние маслоудерживающего рельефа, сформированного капельно-адгезионной технологией (КА-технологией), на трение покоя образцов, силу трения при установившемся движении, коэффициент трения, а также температуру в зоне трения и длительность приработки.

Ключевые слова: трение, износ, смазка, рельеф, деталь.

Эффективным направлением уменьшения износа поверхностей трения деталей машин являются методы их модификации путем увеличения маслоем-кости. Это достигается путём выполнения на поверхностях трения различного вида маслоудерживающих рельефов, представляющих систему канавок для накопления смазки.

Многочисленными исследователями [1 — 3 и др.] было установлено значительное улучшение триботехнических свойств поверхностей трения содержащих маслоудерживающие рельефы. Повысилась износостойкость пар трения, устранились или были значительно уменьшены явления адгезионного взаимодействия поверхностей трения, повысилась температура разрушения смазочной пленки, ускорился, за счет его интенсификации, процесс приработки при снижении приработочного износа, уменьшилась и стала более стабильной величина коэффициента трения скольжения, увеличилась абразивная стойкость деталей, повысилась фреттингостойкость.

Так, например, срок службы поршневых колец, покрытых пористым хромом, увеличился в 3 — 4 раза,

при этом произошло резкое снижение износа цилиндра, не покрытого хромом.

Контактная жесткость вибронакатанных плоских поверхностей и их износостойкость повысилась в 1,3— 3,0 раза. Надежность глубинных насосов нефтепромыслов, работающих в условиях абразивного износа после выполнения на трущихся поверхностях углублений, расположенных в шахматном порядке, возросла на величину до 45 %.

Таким образом, можно сделать вывод о положительной роли смазочных канавок на поверхностях трения скольжения, которая состоит в следующем:

1. Увеличивается маслоемкость поверхности и равномерность распределения смазки в зоне трения. Сетка канавок предотвращает образование в пятнах контакта участков с повышенной температурой или локализует эти зоны.

2. Увеличивается абразивная стойкость поверхности.

3. Система канавок, выполняя роль насосов, нагнетает смазку в зону трения.

Канавки

О

з о о О О °м°0^О о

Р°Ос& О

а

о

о°°?о о о<=

о °°о

о<

0 _ооо^оС о его с

Р

Выступы

а) в ид 1 б ) вид 2 в) вид, 3

Рис. 1. Основные виды рельефа, созданного КА-технологией

Таблица 1

Зависимость числовых значений силы трения покоя от вида рельефа, глубины и площади канавок

Вид поверхности. Относительная площадь канавок, Б %. Средняя величина глубины канавок рельефа, Д (мкм) Вид рельефа Значение нормальной силы давления на образец, Я (Н)

100 150 200 250 300 350

Значение силы трения покоя, Рптр. (Н)

Без рельефа - 35 44 59 73 80 92

С рельефом Б = 5 —8 % Д = 0,5 мкм 1 32 43 5 65 74 85

С рельефом Б = 25-30 % Д = 0,5 мкм 1 28 37 49 62 69 80

С рельефом Б = 53-60 % Д = 0,5 мкм 1 34 42 57 71 81 89

С рельефом Б = 5 —8 % Д = 0,5 мкм 2 32 43 53 64 71 82

С рельефом Б = 25—30 % Д = 0,5 мкм 2 33 44 57 69 78 87

С рельефом Б = 53 — 60 % Д = 0,5 мкм 2 35 45 59 72 81 95

С рельефом Б = 5 —8 % Д = 0,5 мкм 3 34 47 58 69 80 94

С рельефом Б = 25—30 % Д = 0,5 мкм 3 39 52 66 76 95 112

С рельефом Б = 53 — 60 % Д = 0,5 мкм 3 43 58 74 89 107 122

4. Смазочные канавки, создавая благоприятные триботехнические условия в зоне трения и улучшая адаптацию поверхностей трения к новым условиям, повышают прирабатываемость подшипникового материала.

Капельно-адгезионная технология [4] относится к технологиям формирования рельефа на поверхностях путем его электрохимического вытравливания через защитную маску. Принципиально отличаясь от известных, технология позволяет с высокой производительностью создавать маслоудерживающие и декоративные рельефы различных видов на деталях сложной конфигурации, больших и малых размеров, небольшой жесткости.

На рис. 1а, б, в показаны три характерных вида рисунков, получаемых КА-технологией.

В работе были проведены исследования влияния маслоудерживающего рельефа на трение покоя образца, силу трения скольжения, коэффициент трения скольжения, температуру в зоне трения и путь приработки. Материал образцов, шероховатость поверхностей трения, нагрузка, скорость скольжения и т.д. были выбраны аналогичными материалам и условиям работы пары трения «коленчатый вал-шатун» опытного поршневого компрессора.

Испытания проводились на машине трения ИИ 5018 по схеме «диск —колодка». Материал диска и колодки сталь А20, окружная скорость 2 м/с, смазочное масло ХФ 12-16. нагрузки на образец приведены ниже при описании результатов исследований.

Среднее арифметическое отклонение профиля поверхностей трения образцов Яа = 0,16-0,20 мкм (на поверхностях скольжения с рельефом параметр Яа измерялся между канавками). Колодки были изготовлены из втулки, имеющей параметр шероховатости внутренней поверхности Яа = 0,16-0,20 мкм, аналогичным способом изготавливались диски.

1. Исследование влияния маслоудерживающего рельефа на трение покоя образца. Определялась

сила трения покоя в зависимости от вида рельефа, глубины и площади канавок.

Результаты испытаний представлены в табл. 1 и на рис. 2а, б, в, г.

На основании приведенных данных можно сделать вывод, что образцы с маслоудерживающим рельефом вида 1 и 2 (рис. 2 а, б, кривые 2, 3, 4, 5) имеют силу трения покоя меньшую, чем образцы с гладкой поверхностью (рис. 2 а, кривая 1).

Лучшие результаты показали образцы с дискретной системой канавок (вид 1) при относительной площади рельефа 25 — 30 % от площади всей поверхности трения и глубине 0,5 мкм. При этом значения силы трения покоя меньше, чем у образцов без рельефа от 20 до 15 % (при изменении нагрузки на колодку соответственно от 100 до 350 Н).

У образцов с дискретной системой канавок (вид 1) значения силы трения покоя меньше, чем у образцов с сообщающейся системой (вид 2) от 21 до 15,8 %.

Образцы с рельефом вида 3 показали величину силы трения покоя на 19 % больше, чем у образцов, не содержащих маслоудерживающего рельефа.

2. Исследование влияния маслоудерживающего рельефа на силу трения скольжения, коэффициент трения скольжения, температуру в зоне трения и путь приработки. Для испытаний были выбраны образцы с рельефом вида 1 (дискретным), показавшим лучшие результаты в предыдущем эксперименте. Глубина маслоудерживающего рельефа составляла

0,5, 10, 50 мкм. Нагрузка на образец 180 Н. Шероховатость поверхностей трения Яа = 0,16-0,20 мкм.

На рис. 3 и 4 показана микрогеометрия поверхностей трения образцов (колодок) соответственно до и после испытаний.

Испытанные маслоудерживающие рельефы с различными параметрами по сравнению с гладкой поверхностью почти во всех случаях обеспечили уменьшение силы трения скольжения и коэффи-

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) 2013 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) 2013

а) 1 __ без рельефа, б) 4 — вид рельефа 1, Р=53-60 %, Д=0,5мкм.

2 — вид рельефа 1, Е=5-8 %, Д=0,5 мкм, 5 вид рельефа 2 Р=5 8 %, Д=0,5мкм

3 — вид рельефа 1, Б=25-30 %, Д=0,5 мкм

в) 6 — вид рельефа 2, Б=25-30 %, Д=0,5 мкм, 7 — вид рельефа 2, Б=53-60 %, Д=0,5 мкм

г) 8 — вид рельефа 3, Е=5-8%, Д=0,5 мкм,

9 — вид рельефа 3, Б=25-30%, Д=0,5 мкм,

10 — вид рельефа 3, Б=53-60%, Д=0,5мкм

Рис. 2. Зависимость силы трения покоя образцов Ептр (Н) от нагрузки R(Н) для различных параметров рельефа

Рис 3. Микрогеометрия поверхностей трения всех образцов до испытаний. На образцах с маслоудерживающим рельефом. Профилограмма снята между канавками рельефа №а=0,16-0,20 мкм)

циента трения скольжения. Также уменьшились температура в зоне трения и путь приработки (рис. 5). Лучшие результаты получены на образцах: № 3 — Б = 25-30 %, А = 0,5 мкм и № 5 — Б = 25-30 %, А =10 мкм. Коэффициент трения скольжения при этом уменьшился на 18 %, температура в зоне трения на 42 °С, а путь приработки сократился примерно на 20 %, образец № 3 (рис. 5).

Анализ профилограмм (рис. 4) показал, что микрорельеф поверхностей трения с рельефом во всех случаях, кроме образцов с Б = 53 — 60 %, А = 0,5 мкм и Б = 25 — 30 %, А = 50 мкм (рис. 4г, е) имеет более плавный, с меньшей высотой микронеровностей вид. У образцов с параметрами микрорельефа Б = = 25 — 30 % и А = 0,5 мкм (рис. 4 в), микрогеометрия

поверхности трения после испытаний характеризуется наибольшими радиусами закругления вершин и наименьшей их высотой, что согласуется с минимальными величинами коэффициента трения скольжения и температуры в зоне трения во время испытаний этих образцов.

Проведенные испытания образцов с гладкими поверхностями трения, а также выполненными с использованием КА-технологии, позволяют сделать следующие выводы:

1. Маслоудерживающий рельеф с дискретной системой канавок (вид 1) на поверхностях трения, сформированный КА технологией, существенно, от 20 % до 15 % по сравнению с гладкими поверхностями, уменьшил силу трения покоя при изменении

е

Рис. 4. Микрогеометрия поверхностей трения образцов после испытаний: а — без рельефа, б — вид рельефа 1, Б=5-8 %, Д=0,5 мкм, в — вид рельефа 1, Б=25-30 %, Д=0,5 мкм, г — вид рельефа 1, Б=53-60 %, Д=0,5 мкм, д — вид рельефа 1, Б=25-30 %, Д=10 мкм, е — вид рельефа 1, Б=25-30 %, Д=50 мкм

нагрузки на колодку соответственно от 100 до 350 Н, коэффициент трения на 18 %, температуру в зоне трения на 42 °С, а также путь приработки на 20 %.

Сила трения покоя у образцов с дискретной системой канавок (вид 1) меньше, чем у образцов с сообщающейся системой (вид 2) от 21 % до 15,8 %.

Образцы с рельефом вида 3 (сообщающаяся система канавок и круглые участки контакта) показали величину силы трения покоя, большую на 19 %, чем у образцов, не содержащих маслоудерживающего рельефа.

2. Наибольшую эффективность показали маслоудерживающие рельефы с рисунком вида 1 (дискретная система канавок), площадью 25 — 30 % и средней глубиной канавок 0,5 и 10 мкм. При этом повышение площади канавок до 53 — 60 % или понижение до 5 — 8 % при глубине 0,5 мкм вызывает резкое увеличение силы трения скольжения, температуры в зоне трения, пути приработки. То же происходит и при увеличении глубины смазочных канавок до 10 мкм и особенно интенсивно при глубине 50 мкм.

Библиографический список

1. Карасик, И. И. Прирабатываемость материалов для подшипников скольжения / И. И. Карасик. — М. : Наука, 1978. — 223 с.

2. Гаркунов, Д. Н. Триботехника / Д. Н. Гаркунов. — М. : Машиностроение, 1985. — 424 с.

Рис. 5. Графики зависимости триботехнических параметров образцов от характеристик маслоудерживающего рельефа: Р — сила трения скольжения,

Т — температура в зоне трения,

Г — коэффициент трения скольжения,

Н — путь приработки.

Образцы:

1 — без рельефа,

2 — вид рельефа 1, Б=5-8 %, Д=0,5мкм,

3 — вид рельефа 1, Б=25-30 %, Д=0,5мкм,

4 — вид рельефа 1, Б=53-60 %, Д=0,5мкм,

5 — вид рельефа 1, Б=25-30 %, Д=10 мкм,

6 — вид рельефа 1, Б=25-30 %, Д=50мкм

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3. Трение, изнашивание и смазка : сп. в 2 кн. Кн. 1 / Под ред. И. В. Крагельского, В. В. Алисина. — М. : Машиностроение, 1978. — 400с.

4. А. с. 1822186 СССР, МКИ С 09 Б 5/08. Способ получения защитной маски от анодного растворения металла при электрохимической обработке / В. Ф. Ковалевский (СССР). — № 4231121/05; заявл. 04.03.87 ; опубл.12.10.92, Бюл. № 22. — 3 с.

КОВАЛЕВСКИЙ Валерий Фёдорович, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Технология машиностроения».

Адрес для переписки: info@omgtu.ru Статья поступила в редакцию 14.01.2013 г.

а

б

в

г

д

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) 2013 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

Phenotypic variation of the organs of spring wheat''s plantlets as criteria of yield properties of variety''s genotype in definite growing conditions