CC BY
12
УДК 621.9.015
ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА РАБОТЫ ЧЕРВЯЧНОЙ ПАРЫ ПУТЕМ НАНЕСЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА РАБОЧУЮ ПОВЕРХНОСТЬ
ВИТКОВ ЧЕРВЯКА
Е. А. Лунин, Н. В. Захарова Научный руководитель - И. В. Трифанов
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: Jack_X92@mail.ru
Рассматривается способ увеличения ресурса работы червячной пары путем нанесения антифрикционного покрытия, режимы его нанесения и методы контроля.
Ключевые слова: износостойкое покрытие, адгезия, червячный редуктор.
THE INCREASED SERVICE LIFE OF WORM AND WORM WHEEL BY APPLYING A WEAR RESISTANT COATING ON THE WORKING SURFACE
OF COILS OF THE WORM
E. A. Lunin, N. V. Zakharova Scientific Supervisor - I. V. Trifanov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: Jack_X92@mail.ru
In the paper, a method of increasing service life of worm and worm wheel by the application of antifriction coatings, the modes of its application and methods of control.
Keywords: antiwear coating, adhesion, worm gear.
Условия эксплуатации различных механизмов не всегда являются идеальными. Они часто используются в пыли при высоких температурах и нагрузках. При определённом режиме большинство машин с механическими узлами работают в тяжелом режиме, поэтому смазочная плёнка быстро повреждается. Недостатками червячных передач, состоящих из закаленного червяка и чугунного червячного колеса, являются низкая износостойкость элементов пары за счет высоких сил трения, возникающих в контакте.
Для повышения износостойкость целесообразно наносить на рабочие поверхности ведущего и ведомого колес антифрикционные покрытия. Для увеличения адгезии покрытия нанесенного на червяк рекомендуется выполнять поперечные канавки на рабочих поверхностях зубьев ведомого и ведущего колес без выхода на торцевую поверхность зуба, при этом длина поперечной канавки должна быть меньше ширины зуба зубчатого колеса, а сами канавки выполнены на всю толщину износостойкого покрытия на расстоянии, не меньшем десяти толщин покрытия. На рабочих витках червяков выполняют V-образные канавки, длина которых равна высоте рабочей поверхности витков червяка. Глубина канавок является равной толщине износостойкого покрытия, расположение канавок - под углом друг к другу по окружности рабочей площади витка червяка [1]. На рис. 1 приведены: фрагмент червяка с выполненными поперечными канавками и схематично изображено выполнение канавок на контактной поверхности витка червяка.
Длина поперечной канавки 4 равна высоте контактной поверхности витка червяка 2, причем поперечные канавки 4 располагаются с обеих сторон витков червяка 2 симметрично с шагом
Секция «Метрология, стандартизация и сертификация»
£ по контактной поверхности. Величина шага t поперечных канавок 4 назначается в зависимости от условий нагружения червячной передачи и условий ее работы. При недостаточном количестве смазки при работе червячной передачи шаг £ поперечных канавок 4 при изготовлении зубчатых колес следует выбирать меньшей величины.
С увеличением нагрузки передачи вращающим моментом шаг £ поперечных канавок увеличивается. Рекомендуется выбирать угол а равным 10... 15°. Это обеспечивает более длительный срок эксплуатации червячных передач, где материалом червячного колеса является серый чугун [1].
А А-А
Рис. 1. Нанесение антифрикционного покрытия: 1 - червяк; 2 - виток червяка; 3 - слой покрытия из износостойкого материала; 4 - поперечные канавки; 5 - антифрикционный материал; И - толщина слоя износостойкого материала; £ - шаг канавок; а - угол между боковой поверхностью канавки и перпендикуляром к нормали, проведенной к поверхности зуба зубчатого колеса в месте выполнения канавки
Состав антифрикционного композиционного покрытия содержит твердую смазку дисульфид молибдена, графит и связующее на основе эпоксидной смолы, отличающееся тем, что покрытие состоит из трех слоев, нижний из которых, прилегающий к металлической подложке, выполнен из молибдена, верхний слой состоит из твердой смазки, дополнительно содержащей окись кадмия, а промежуточный слой содержит связующее при следующем соотношении толщин слоев: (10-20) : (1-3) : (15-50) мкм.
Твердая смазка верхнего слоя антифрикционного композиционного покрытия содержит компоненты в следующем соотношении, мас.ч.: дисульфид молибдена - 4,0.8,7; графит -1,0.5,0; окись кадмия - 0,3.1,0 [2].
Промежуточный слой выполняется из связующего на основе эпоксидной смолы марки ЭП-527 (ТУ6-10-1996-85). Молибден на металлическую подложку наносят методом электроискрового легирования. Верхний и промежуточный слои наносятся распылением из пульверизатора. Такое покрытие будет работоспособным на воздухе, в воде и при температурах -100...+250 °С и удельных нагрузках до 20 кгс/мм2 и позволит обеспечить высокую износостойкость, прочность при сдвиге и коэффициент трения <0,1 [3].
Перед нанесением антифрикционного покрытия поверхность обезжиривается, даже если ранее производилось предварительное удаление коррозии кислотой. Это способствует более равномерному и прочному нанесению покрытия. Фосфатирование применяется для железа и стали, но непригодно для нержавеющей стали, оцинкованного чугуна. Обработка фосфатом марганца
увеличивает несущую способность и смазывающие свойства покрытия. Обработка фосфатом цинка улучшает его коррозионную стойкость. Фосфат железа улучшает адгезию с антифрикционными покрытиями. Для фосфатирования используются только такие растворы, которые создают слои мелких кристаллов. Большая часть частиц, осаждаемых на поверхности, должна иметь размеры в диапазоне от 3 до 8 мкм [2].
Рассмотренный способ нанесения износостойкого покрытия позволить увеличить ресурс работы червячной передачи, состоящей из закаленного червяка, выполненного из стали 40ХН, и чугунного червячного колеса СЧ15 на 15-30 % по сравнению с аналогичными червячными передачами без конструктивных изменений, вследствие снижения коэффициента трения в контактной зоне.
Библиографические ссылки
1. Износостойкая червячная пара [Электронный ресурс]. URL: http://poleznayamodel.ru/ model/12/124754.html (дата обращения: 25.03.2018).
2. Захарова Н. В., Трифанов И. В. Методы контроля шероховатости винтовой поверхности червячного редуктора типа ZT // Решетневские чтения : материалы XIX Междунар. науч. конф. Т. 1. 2016. С. 557-559.
3. Антифрикционное композиционное покрытие [Электронный ресурс]. URL: http://www1. fips.ru/fips_servl/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2211260&TypeFile=html (дата обращения: 05.03.2018).
© Лунин Е. А., Захарова Н. В., Трифанов И. В., 2018
