РОЗДІЛ 2
Методика теоретичних та експериментальних досліджень
2.1. Програма досліджень
Теоретичні та експериментальні дослідження в даній дисертаційній роботі
проводились у відповідності до розробленої програми досліджень, яка містить в
собі п'ять етапів.
На першому етапі дано характеристику РЕ деталей РОГМ, аналіз умов їх роботи та
основних методів підвищення їх довговічності. Результати цього етапу дали
можливість визначити провідний вид спрацювання, виявити характер та величину
зношування РЕ РОГМ, сформулювати мету та задачі дослідження.
Другий етап передбачав вибір устаткування для зміцнення та методики дослідження
складу, структури та основних властивостей РЕ, процесів їх зміцнення, тертя та
зношування. Цей етап дав можливість визначити комплекс взаємодоповнюючих
методик для отримання інформації про величину, характер зношування та процеси,
що відбуваються в зоні тертя.
На третьому етапі теоретично обґрунтовано характер взаємодії робочих поверхонь
РЕ з абразивним технологічним середовищем, виявлено умови виникнення ефекту
самозагострювання при лазерному термозміцненні і наплавленні. Етап дав
можливість уточнити існуючі умови самозагострювання, виявити локальні ділянки,
які необхідно зміцнювати при цьому, а також оптимальну товщину зміцненого шару
при лазерних термозміцненні і наплавленні композиційних покриттів.
На четвертому етапі проведені експериментальні дослідження закономірностей
взаємодії абразивного середовища з РЕ РОГМ на спеціальній установці
імітаційного фізичного моделювання, комп’ютерного моделювання
напружено-деформованого стану поверхневих зміцнених шарів, дослідження їх
структури та їх властивостей до і після напрацювання.
Результатом етапу є виявлення величини та характеру зносу РЕ, їх трансформація
під впливом вибраних способів зміцнення, проведено оптимізацію технологічних
параметрів зміцнення РОГМ, виявлено влив зміцнювальної обробки на тяговий опір
та ресурс РОГМ.
П’ятий етап присвячений техніко-економічній оцінці вибраних способів зміцнення,
проведено стендові та польові випробування, розроблено рекомендації для
впровадження у виробництво технологічний процес зміцнення при виготовленні
РОГМ.
2.2. Методика теоретичних досліджень
Теоретичні дослідження проводили з використанням основних положень теорії тертя
та зношування в абразивному середовищі [40,42,74,79,141,157,158,165], фізики
твердого тіла [84,85,105], теорії взаємодії концентрованих потоків енергії з
речовиною [53,83,93].
Процес формування профілю РЕ розглянуто з позицій взаємодії абразивних частинок
з РЕ, як сукупності мікроударів, розв’язувалася задача взаємодії
напівзакріпленого абразиву з робочою поверхнею РЕ.
Виходячи з теорії тертя і зношування в абразивному середовищі проаналізована
динаміка зміни геометрії РЕ, й одержано умови самозагострювання при зміцненні
робочих поверхонь безперервним лазерним випромінюванням в процесі
термозміцнення і наплавлення композиційних покриттів.
Показано, як складові результуючої сил, що діють на РЕ в абразивному
середовищі, залежать від геометрії різальної кромки, і як вони впливають на
енергетичні характеристики деталей РОГМ в процесі обробітку грунту.
2.3. Основні задачі експериментальних досліджень
Для розкриття механізму і дослідження закономірностей процесів абразивного
зношування в роботі застосований комплексний підхід. При цьому враховувались:
термодинамічна природа трибосистеми; структурні (мікроскопічні і
субмікроскопічні) характеристики матеріалів РЕ; елементний склад поверхневих
шарів їх матеріалів; фізико-хімічний вплив середовища і зовнішній механічний
вплив.
Методичні принципи, що базуються на комплексному підході дозволили виявити і
дослідити основні процеси взаємодії РЕ з абразивним технологічним середовищем,
відтворити процеси абразивного зношування в лабораторних умовах адекватно
умовам експлуатації і встановити взаємозв’язок між триботехнічними,
структурними, фізико-хімічними та фізико-механічними характеристиками процесу
тертя.
Для дослідження механізмів абразивного зношування і поверхневого руйнування в
роботі використані сучасні методи фізичного експерименту та імітаційного
моделювання. Особливу увагу приділено дослідженню кінетики структури,
елементного складу, напружено-деформованого стану поверхонь тертя при
абразивному зношуванні, процесу самозагострювання РЕ.
Об’єкти дослідження були вибрані у відповідності до поставлених задач
дослідження: зразки РЕ і деталі РОГМ після різних видів обробки.
При обробці результатів експериментальних досліджень використані методи
комп’ютерного моделювання, математичної статистики та пакети прикладних програм
на ПЕОМ.
2.4. Експериментальна установка та методика дослідження взаємодії абразивних
частинок з різальним елементом
2.4.1. Експериментальна установка для імітаційного фізичного моделювання
взаємодії РЕ з абразивним технологічним середовищем
Процес вивчення характеру руху частинок абразивного середовища і їх взаємодії з
РЕ є одним з найважливіших етапів дослідження природи абразивного зносу РЕ.
Виявлення закономірностей динаміки абразивного зношування дає можливість
науково обгрунтувати, визначити ефект самозагострювання і уточнити умови його
виникнення.
Найбільш наочним для вивчення характеру взаємодії частинок абразивного
середовища з робочою поверхнею деталі та їх руху є спосіб візуального
спостереження крізь прозору бічну стінку, який дає можливість фіксувати і
досліджувати процес в динаміці цифровою фото- і відеотехнікою.
В даній роботі розроблено установку для імітаційного фізичного моделювання.
Загальний вигляд та
- Київ+380960830922