CC BY
25
Предлагаемая методика расчета позволяет вполне удовлетворительно оценить значение разрежения за струёй.
Из графиков, представленных на рис. 3 и 4, видно влияние относительной высоты отводного патрубка г' = {„¡¡тц и отношения скоростных напоров струи и отводящегося потока д = ■ио2)/(р1 ■и*) на разрежение.
Уменьшение отношения гп/гщ: приводит к существенному увеличению разрежения за струёй. С ростом д для заданного отношения гп/ттр разрежение также растет, при этом, чем меньше это отношение, тем интенсивнее этот рост. Увеличение степени ограниченности (уменьшение) приводит к большему искривлению контура «тела вытеснения» и, следовательно, к большему изгибу кривой траектории струи.
Библиографический список
1. Абрамович Г.Н., Гиршович Т.А., Гришин А. 1-1. К расчету разрежения за плоской струей и системой круглых струй, выдуваемых под углом к ограниченному сносящему потоку // Изв. вузов. Авиационная техника. - 1985. - №2. - С. 3-7.
2. Гиршович Т.А. Турбулентные струи в поперечпим потоке.
- М.: Машиностроение, 1993. - 256 с.
3. Лаатс М.К., Фришман Ф.А. О допущениях п, , [меняемых при расчете двухфазной струи // Изв. АН СССР. Ь/ЖГ. - 1970.
- №2. - С. 186-191.
4. Пат. 2188073 РФ, МПК'3 V/.С 19/06. Противагочимпомольная камера струйной мелы'чцы / B.C. Богданов, П.А. Уваров, А.Н. Потапенко, Д.В. Карпачёв. ' Б Булгаков; '.олгор. гос технол. акад. строит, материалов; Опу.': ч 03.02. Бюл. Ni 24.
УВАРОВ Валерий Анатольевич, кандидат технических uavï- доцент кафедры механического оборудования.
Поступила в редакцию 06.07.00. © Уваров В. А.
УДК 621.787
А. П. МОРГУНОВ Д. С. ЗВЕЗДИН
Омский государственный технический университет
Омский танковый инженерный институт
НАНЕСЕНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ ПОЛЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
В статье идет речь о применении различных способов нанесения покрытий на трибопо-верхности с целью повышения эксплуатационных свойств и надежности работы изделий.
В настоящее время для повышения эксплутацион-ных свойств и надежности работы изделий применяют различные способы паиесения покрытий на три-боповерхности, Практическое применение нашли способы осаждения покрытий из растворов и суспензий; газоплазменное и ионное напыление; струйное, вибрационное, вихре-вибрационное и нанесение покрытий в псевдоожиженном слое, электростатическом поле и др. [1, 2, 3, 4]
Покрытия из полимерных материалов применяют в основном в виде тонких защитных пленок из-за низкой и нестабильной прочности их сцепления с материалом изделия. Как известно, прочность сцепления покрытия с металлом определяется различными факторами, к числу которых относятся: адгезионные и когезионные свойства полимеров, а также наличие оксидных пленок и шероховатости поверхности детали.
Прочность покрытия зависит от механические свойств полимера и его плотности.
Предлагаемый способ нанесения расплавленных материалов на внутреннюю поверхность полых
цилиндрических изделий обеспечивает получение высокопрочного покрытия с заданной толщиной слоя и свойств, необходимых для работы трибопар в условиях граничного трения, при высоких тепловых, динамических и механических нагрузках.
Технологические особенности предлагаемого способа заключаются в том, что в отличии от известных способов нанесение покрытия выполняется в специальной прессформе, нагретой до температуры на 30-50 °С выше температуры плавления наносимого полимерного материала. Заполнение расплавом полимера зазора между стенкой пуансона и внутренней поверхностью цилиндра осуществляется под давлением 15-20 МПа, в течении 10-15 минут.
Затвердевание полимера происходит под тем же давлением, что создает благоприятные условия для формирования его плотной структуры и прочного сцепления с поверхностью металла.
Пример конструкции пресгфпрмът и получения полимерного покрытия показан на рис. 1. .Матрица 1 прессформы имеет отверстие диаметром Д для установки полого изделия 2 и отверстие для неподвижной
Рис. 1. Прессформа для нанесения полимерных покрытий на внутреннюю поверхность полых цилиндрических изделий
установки направляющего штока 3 диаметром Д,. В кольцевой зазор Н засыпается порошок полимерного материала, например, политетрафторэтилена, поли-фениленсульфида или полимерного композиционного материала на основе одного из них. Масса порошка определяется объемом полимерного покрытия и его плотностью.
Устанавливается формующий пуансон 4, предварительно, смазанный силиконовой смазкой, пресс-форма закрывается крышкой 5, имеющей резьбовое закрепление на матрице 1.
Пуансон, перемещаясь вдоль неподвижного штока, выдавливает расплавившейся полимерный материал из кольцевого зазора между стенкой матрицы и штоком в образовавшийся зазор Ь между пуансоном и стенкой цилиндрической детали. После заполнения зазора 1г пуансон не извлекается до затвердевания полимера.
Величина давления 15-20 МПа необходима для полного заполнения зазора Ь зависящая главным образом от вязкости расплава полимера, определена экспериментально. Выдержка под давлением в течение не менее 10 мин. необходима для полного завершения процесса формирования структуры полимера при его охлаждении.
Эффективность способа проверена экспериментально путем изготовления и испытания покрытий на стальных втулках с внутренним диаметром 70 мм. Установлено, что качественное покрытие стабильно формируется при его толщине от 0,5 до 1,0 мм. При толщине менее 0,5 мм не удается создать качественную бездефектную полимерную пленку. При толщине более 1,0 мм неоднородность пленки и ее плотность снижаются, что приводит к ухудшению механических свойств и к снижению прочности соединения с металлической поверхностью.
Оценку работоспособности и износостойкости покрытия в условиях трения скольжения производили испытанием металлических втулок с покрытием из полимерного композиционного материала на основе полифениленсульфида.
С этой целью был разработан стенд для ускоренных испытаний разрабатываемых металлополимер-ных втулок подшипника скольжения ходовой части, схема которого приведена на рис. 2,
Стенд включает: привод вращения от токарно-винторезного станка ИТ-1М — 1; торсионный вал и шлицевую муфту — 2; втулки оси балансира, запрессованные в кронштейн балансира — 3; балансир — 4; динамометр — 5; индикатор часового типа — 6; нагру-I жающее устройство — 7.
Рис. 2. Схема стенда ускоренных испытаний
При работе в стандартных условиях ось балансира совершает возвратно поступательные движения вверх и вниз в пределах 13°, нагрузка в подшипниковых опорах составляет 10 МПа, скорость вращения до 1м/с. Ускорение испытаний достигается:
— обеспечением непрерывности испытаний, при вращении балансира вокруг своей оси (360°);
— увеличением скорости скольжения (до 1,5 м/с);
— увеличением нагрузки сопряжения (до 10 МПа);
— форсированием воздействия окружающей среды (загрязнение, абразив);
— повышением точности измерений (использование средств измерения с высокой точностью).
Стенд ускоренных испытаний обеспечивает работу подшипника скольжения на заданном режиме с контролем следующих параметров:
— температуры металлической подложки втулки;
— нагрузки в сопряжении ось-втулка балансира;
— линейного износа оси балансира и втулок;
— отклонения профилей продольного и поперечного сечений размеров и поверхностей деталей;
— скорости скольжения оси балансира;
— числа оборотов балансира.
Стенд обеспечивает скорость скольжения балансира в пределах 0,05 — 1,5 м/с с интервалом 0,05м/с, максимальное усилие на ось балансира 1,5 МПа. Точность изменения скорости скольжения балансира обеспечивается передаточными числами коробки скоростей токарного станка ИТ-1М. Точность измерения:
— температуры металлической подложки втулки ± 1°С;
— усилия на оси балансира ± 5%;
— линейных размеров 0,01мм.
В соответствии с нормативно-технической документацией, фактом наступления события — исчерпания ресурса подшипников скольжения, является наступление предельного состояния, при котором допустимый зазор между сопрягаемыми деталями подшипников скольжения, осью балансира и его втулками, достигнет С = 3,5 мм. Испытания втулок в составе подшипника скольжения прекращаются в следующих случаях:
— при достижении предельного износа;
— схватывании;
— при температуре металлической подложки более 150°С.
Для получения данных о величине износа и скорости изнашивания поверхности скольжения втулок подшипника, перед установкой втулок в кронштейн балансира они протираются салфеткой, смоченной в спирте. Внутренний размер втулок и наружный размер оси балансира измеряется микрометром гладким (типа МК) и нутромером микрометрическим по трем сечениям в двух плоскостях с точностью до
0,01мм. По окончании испытаний операции протирки, измерения втулок повторяются с периодичностью и рассчитывается средняя величина износа и скорость изнашивания.
Программа испытания металлополимерных втулок включает проверку их работоспособности при следующих режимах: испытание подшипника скольжения с пластической смазкой Литол 24, в режиме сухого трения и в абразивной среде (с составом абразива в процентах по массе: песок 0БЗК02 ГОСТ 213884 —50%; глина ПГОСБ ТУ 14-8-90-74-25 %; вода -25%).
Определение работоспособности металлополимерных втулок производится в процессе всего испытания подшипника скольжения балансира, которое проводится в объеме 900 часов, из которых:
— 150 часов при испытании с пластической смазкой Литол 24;
— 150 часов при испытании в режиме сухого трения;
— 150 часов при испытании в абразивной средо со смазкой Литол 24.
Методика испытаний предусматривает испытание штатных (450 час) и металлополимерных тулок (450 час) подшипника скольжения при скоростях скольжения и нагрузках, в 1,5-2 раза превышающих скорость скольжения во втулках подшипника при средней скорости движения объекта па марше 25 км/ч,
Для получения данных о величине износа и скорости изнашивания поверхности скольжения втулок подшипника, для каждого режима испытаний, они проводятся циклами и этапами. Продолжительность цикла — 10 часов при заданной частоте вращения привода. Количество циклов для каждой сборки — 5. Количество сборок (втулок) в одном этапе не менее трех. В процессе испытания контролировались величина износа втулок и температура металлической основы втулки. По результатам изменений внутренних размеров втулок во всех испытаниях рассчитывалась средняя потеря скорости изнашивания втулок.
В таблице 1 приведены результаты испытаний втулок с различной толщиной покрытия при различных параметрах нагружения PV, принятом в трибологии для оценки работоспособности пар трения (PV — произведение контактного давления Р на скорость скольжения V). Давление изменяли от0,5 до 4,5 МПа. Продолжительность испытания 5 часов.
Полученные результаты показывают, что при толщине покрытия 0,15мм разрушение полимерной пленки наблюдается при минимальном значении параметра PV<0,5 МПа-м/с. Аналогичный результат получен при толщине покрытия 1,5 мм. Втулки с тол-
Таблица 1
Результаты испытаний втулок с различной толщиной покрытия при различном параметре нагружения РУ
Толщина Предельное Скоросъ изнашипания
покрытия ll, значение PV, J 10 .г/ ч
мм МПамс: Г
VV 1.5 HV=2,0
0,15 0, J
0,25 1,5 2,В раэруш.
0,50 3,2
1,0 •Л .:,7 3,2
1,50
щиной покрытия 0.5 и 1,0 мм успешно прошли испы-мния износос тйкос'1 ь при РУ 1,5 и 2,0 МПа-м/с и показали примерно одинаковую скорость изнашивания. При этомотде'ы 1Ы.< нарушений целостности покрытия, трещин и отслоения не наблюдалось.Втулка с толщиной покрытия 0,25 мм выдержала испытания при РЛ/= 1,5 МПа-м/с, по при РУ = 2 МПа-м/с покрытие не разрушилось.
Следовательно, толщина полимерного покрытия в пределах 0,5-1,0мм обеспечивает надежную работу металлополимерной пары трения без разрушения и отслаивания полимерного покрытия.
Библиографический список
1. Швецов Г.А., Алимова Д.У., Барышникова М.Д. Технология переработки пластических масс. — М.: Химия, 1988,- 160с,
2. Кудимов В.В. Нанесение покрытий напылением. - Д.: Знание, 1970,-35с.
3. Хасуй А Техника напыления. Псреиодсипонского Маслен-нмкопаС.Л. ■ М.: Машиностроение. 1975,-288с.
4. Полякова К.К.. Найма В.И. Технология и оборудование для нанесения порошковых полимерных покрытий. — М.: Машиностроение, 1972,- 130 с.
МОРГУНОВ Анатолий Павлович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой "Технология машиностроения" Омского государственного технического университета.
ЗВЕЗДИН Дмитрий Сергеевич, старший преподаватель кафедры технологии производства Омского танкового инженерног о института.
Поступила в редакцию 06.07.06. ©Моргунов А. П., Звезди н Д. С.
Российские научные журналы
ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДСТВА В МАШИНОСТРОЕНИИ (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства)
Ежемесячный журнал научно-технической, производственной и нормативной информации
Выпускается с января 2003 года ОАО "Издательство "Машиностроение" при содействии Академии проблем качества Российской Федерации; Министерства промышленности, науки и технологий; Воронежского завода тяжелых механических прессов; ЦНИИЧермет; ВНИИМЕТМАШ; ИМЕТ РАН; Каширского завода "Центро-лит"; АМУРМЕТМАШа. Журнал включен в Перечень ведущих научных периодических изданий.
Тематика журнала: литейное, и сварочное производства, кузнечно-штамповочное производство, прокатно-волочильное производство, материаловедение и новые .материалы, экономика, управление качеством и техническая информация.
