Оптимизация структуры конструкционных материалов для обеспечения управляемого напряженно-деформированного состояния элементов пар трения технических систем
Разработка научно-практических основ обеспечения равномерности изнашивания трибосопряжений, полученных с помощью аддитивных технологий, при динамических условиях их нагружения.
Определения, обозначения, сокращения, нормативные ссылки ……………………………………………..9
Определения ……………………………………………………………………………………………………………………………..9
Сокращения ……………………………………………………………………………………………………………………………..9
Введение ………………………………………………………………………………………………………………………………….11
1. Обзор литературы ……………………………………………………………………………………………………………15
1.1. Проблема неравномерности износа ………………………………………………………………………….15
1.2. Аддитивные технологии как инструмент для решения проблемы неравномерности
износа пар трения………………………………………………………………………………………………………………..21
2. Объект и методы исследования ……………………………………………………………………………………….30
3. Расчеты и аналитика ……………………………………………………………………………………………………….38
3.1. Исходные данные …………………………………………………………………………………………………………40
3.2. Моделирование пары трения «вал-колодки» ………………………………………………………………42
3.3. Контактное взаимодействие. Изменение напряженно-деформированного состояния..44
3.4. Изменение тепловых полей ………………………………………………………………………………………….48
4. Результаты проведенного исследования …………………………………………………………………………55
5. Финансовый менеджмент ………………………………………………………………………………………………..58
1.2. SWOT-анализ ……………………………………………………………………………………………………………..58
6. Социальная ответственность…………………………………………………………………………………………..81
Заключение……………………………………………………………………………………………………………………………102
Список публикаций ………………………………………………………………………………………………………………104
Список используемых источников ……………………………………………………………………………………….105
Приложение А ……………………………………………………………………………………………………………………….108
Приложение Б ……………………………………………………………………………………………………………………….132
Актуальность работы. Конкурентоспособность проектируемых
машин и механизмов, а также увеличение их срока службы на всех этапах
жизненного цикла изделия при эксплуатации является одной из основных
проблем в современном машиностроении. Это особенно касается тех типов
изделий, к которым предъявляются высокие требования по эксплуатации.
Существенную роль в данном вопросе играет ресурс, который зависит
от долговечности механизмов, составляющих трибосопряжение. При этом
важен характер износа трибосопряжений. Большая часть узлов трения
подвержена динамическим нагрузкам, как, например, удар с
проскальзыванием в двух взаимно перпендикулярных направлениях при
воздействии как высоких, так и низких температур. В таком случае возникает
проблема неравномерности износа механизмов трибосопряжений, который
концентрируется в определенных участкам деталей и механизмов и ведет к
уменьшению ресурса и скорейшей поломке агрегата. Существует множество
примеров механизмов, где можно наблюдать неравномерность износа.
Например, аксиально-поршневые насосы, шестеренчатые насосы, кольца и
сепараторы подшипников качения, клиноременные передачи, шаровые
опоры и т.д.
Существует несколько основных параметров, влияющих на
неравномерность износа (Рисунок 1).
Рисунок 1. Параметры, влияющие на неравномерность износа
Есть различные способы, позволяющие уменьшить или вовсе
устранить неравномерность износа трибосопряжений (Рисунок 2).
В ходе работы над магистерской диссертацией была рассмотрена
проблема износа элементов узлов трения в целом и неравномерности износа
в частности. Были проанализированы те аспекты, которые влияют на износ и
его интенсивность.
Также было рассмотрено аддитивное производство как способ
устранения неравномерности износа элементов пары трения. Был произведен
обзор видов аддитивных технологий, рассматривались принципы построения
деталей, параметры, влияющие на качество изготавливаемых деталей при
помощи аддитивных технологий.
Во время работы над магистерской диссертацией были исследованы и
проанализированы микроструктуры перечня аддитивно полученных
материалов. Также был исследован ранее испытанный на АТК образец
(колодка) из материала EOS Aluminium AlSi10Mg, изготовленный при
помощи SLS-печати. Исследование показало наличие неравномерности
износа элемента пары трения.
Было проведено математическое моделирование исследуемой пары
трения в программных комплексах ANSYS и частично в Siemens NX,
результаты которого в целом соответствуют практическим результатам,
которые были получены ранее. Однако в дальнейшем требуется более точная
проработка математической модели.
Будут испытаны пары трения, где контртело изготовлено из материала
Сталь 38Х2МЮА, а колодки были изготовлены из материалов EOS Titanium
Ti6Al4V и ВТ6 для сравнения процесса изнашивания колодок,
изготовленных при помощи АТ и традиционных технологий.
Дальнейшим вектором развития данной работы станет расширение
спектра исследуемых материалов, а также изготовления и испытания
образцов с измененной структурой, концепты которых были представлены
ранее.
Список публикаций
1. Писаренко М.И., Буханченко С.Е. Исследование триботехнических
характеристик аддитивно полученных конструкционных материалов при
динамических режимах нагружения узлов трения // Машиноведение и
инновации. Конференция молодых ученых и студентов (МИКМУС-2017)
материалы конференции, 2018, с. 164-168
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.2 (25 отзывов)
4.9 (343 отзыва)
4.3 (248 отзывов)
5 (8 отзывов)
4.9 (522 отзыва)
4.4 (59 отзывов)
5 (145 отзывов)
4.2 (13 отзывов)
4.9 (20 отзывов)
