Спосіб безрозбірного відновлення поверхонь тертя трибосистем

Номер патенту: 98353

Опубліковано: 27.04.2015

Автор: Черногіль Віталій Богданович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб безрозбірного відновлення поверхонь тертя трибосистем, який включає приготування відновлювального складу добавок на основі мінеральних речовин та каталізаторів, їх подачу в зону тертя за допомогою робочої рідини і припрацювання трибосистеми, який відрізняється тим, що підготовку відновлювального складу здійснюють в один етап: частину відновлювального складу на основі мінеральних речовин (каолін), яка складає 55 % масової одиниці складу, та частину складу на основі каталізаторів та фулеренів, яка складає 45 % масової одиниці складу, подають в зону тертя за допомогою мінеральних та (або) синтетичних олив та здійснюють припрацювання пари тертя.

Текст

Реферат: UA 98353 U UA 98353 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до загального машинобудування, зокрема до ремонту транспортних засобів, машин та механізмів, безрозбірним відновленням їх зношених вузлів та агрегатів, що мають поверхні тертя трибосистем, за рахунок створення на поверхнях тертя металокерамічного та полімерного покриття. В сучасному машинобудуванні відомі технології відновлення ресурсу механізмів і машин, що включають способи обробки поверхонь тертя деталей машин і механізмів без їх розбирання та припинення експлуатації [1]. До таких технологій можна віднести ряд існуючих способів відновлення поверхонь тертя, загальними ознаками яких є введення в робочу рідину трибосистем, зокрема в мастило, певних добавок на основі неорганічних матеріалів. Завдяки цьому, при припрацюванні робочих поверхонь тертя в процесі експлуатації машин і механізмів, на робочих поверхнях утворюється металокерамічне покриття, шари якого заміщують зношені ділянки робочих поверхонь та мають значно більші зносостійкість та антифрикційні властивості ніж основний матеріал робочих поверхонь. З патенту RU 2169208 С1 [2] відомий спосіб безрозбірного відновлення, який включає підготовку відновлювального складу, що містить мінеральні речовини, а саме - каолініт та серпофіт з каталізатором та кристалізатором. Далі зазначений склад вводять у зону тертя та припрацьовують. Застосування такого способу дозволяє отримати на поверхнях тертя металокерамічне покриття з високою твердістю, однорідністю структури та заданої рівномірної товщини. Але металокерамічні шари, що отримуються при застосуванні відомого способу мають кристалічну структуру, завдяки введенню в добавки кристалізатора. Відомо, що кристалічні структури дуже швидко накопичують втомленість, результатом якої є зношування, тобто втрата ваги або зменшення розміру. Цей недолік в деякій мірі подоланий в технічному рішенні, що відоме з патенту UA 24442 А [3]. Спосіб, згідно з вказаним патентом, включає приготування відновлюваного складу добавок, їх подачу в зону тертя за допомогою робочої рідини, припрацювання пари тертя, причому склад добавок готують на основі мінеральних речовин, що містять оксид кремнію в метастабільному стані, або їх сумішей та каталізаторів. Отримане на поверхнях тертя в результаті застосування відомого способу металокерамічне покриття складається з шарів, які являють собою так звані "дзеркала тертя", що дозволяє знизити коефіцієнт тертя на відновлених поверхнях. Але ці "дзеркала тертя" також мають кристалічну структуру, що як, було вказано вище, суттєво зменшує їх зносостійкість. Крім цього такі покриття, як і покриття, отримані, згідно з [2], утримуються на поверхнях тертя за рахунок реакції заміщення атомів відновлювальних добавок атомами заліза або атомами кольорових металів, з яких виготовлені поверхні тертя. Такі реакції формують тверді розчини. Для того, щоб метали могли утворити твердий розчин реакціями заміщення, необхідно, щоб вони відповідали багатьом умовам протікання реакцій заміщення, які суттєво обмежують галузь застосування відомого способу [4]. Вказані вище недоліки подолані в технічному рішенні, що відоме з патенту UA 41896 [5]. Спосіб відновлення поверхонь тертя трибосистем, що охарактеризований у даному патенті є найближчим до заявленого за сукупністю ознак та технічною суттю і обраний за прототип. Спосіб, згідно з вказаним патентом [5], включає приготування відновлювального складу добавок на основі мінеральних речовин та каталізаторів, які здійснюють в два етапи: спочатку готують першу частину відновлювального складу на основі мінеральних речовин, а потім окремо готують другу частину складу на основі каталізаторів, причому перша частина складає 30-45 % масової одиниці складу, а подачу відновлювального складу в зону тертя здійснюють теж у два етапи, причому спочатку подають першу частину складу, потім подають другу частину, а припрацювання пари тертя здійснюють між першим і другим етапом подачі складу та після другого етапу подачі складу. Отримані на поверхнях тертя покриття аморфної будови володіють запасом пластичності, мають високу зносостійкість та низький коефіцієнт тертя, але застосовується в два етапи з припрацюванням пари тертя між першим і другим етапами. Це ускладнює застосування способу безрозбірного відновлення поверхонь тертя трибосистем. Крім цього такі покриття утримуються на поверхнях тертя за рахунок шаржування (заглиблення) мінеральних речовин в поверхні тертя з утворенням металевих мил аморфної будови на їх основі, що зв'язують шаржовані оксиди, перешкоджаючи їх викришуванню з поверхонь тертя. Такий спосіб не забезпечує надійного утримання шаржованих оксидів мінералів в поверхні тертя, тобто не є ефективним. В основу корисної моделі поставлено задачу створення способу безрозбірного відновлення поверхонь тертя трибосистем зношених вузлів або агрегатів машин та механізмів без припинення експлуатації шляхом одноразового введення в робочу рідину триботехнічного 1 UA 98353 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 відновлювального складу, тим самим забезпечити формування на поверхнях тертя покриття аморфної будови, яке має високу зносостійкість і низький коефіцієнт тертя, та надійно утримується на поверхні. Поставлена задача вирішується тим, що у способі безрозбірного відновлення поверхонь тертя трибосистем, який включає приготування відновлювального складу добавок на основі мінеральних речовин та каталізаторів, їх подачу в зону тертя за допомогою робочої рідини і припрацювання трибосистеми, згідно з корисною моделлю, підготовку відновлювального складу здійснюють в один етап: частину відновлювального складу на основі мінеральних речовин (каолін), яка складає 55 % масової одиниці складу, та частину складу на основі каталізаторів та фулеренів, яка складає 45 % масової одиниці складу, подають в зону тертя за допомогою мінеральних та (або) синтетичних олив та здійснюють припрацювання пари тертя. За рахунок одночасної дії каталізаторів та фулеренів утворюються металеві мила (пластичні, легкоплавкі плівки аморфної будови) на поверхнях тертя, які містять метастабільні оксиди мінеральних речовин та полімерні шари плівок, що зв'язують шаржовані оксиди, перешкоджаючи їх викришуванню з поверхонь тертя. Такі структури не мають кристалічної будови і володіють великим запасом пластичності, повільно накопичують втомленість. Це забезпечує високу зносостійкість покриття, які утворені аморфними та полімерними плівками, а слабкі зв'язки обумовлюють низький коефіцієнт тертя. Припрацювання пари тертя забезпечує переміщення по поверхні тертя вищезгаданих плівок, які утворюють шари металевих мил та полімерні шари, що чергуються з металокерамічними. Це веде до відновлення зношених ділянок поверхонь тертя цим багатошаровим аморфним та полімерним покриттям. При цьому ж відбувається постійне оновлення зносостійкого покриття на поверхнях тертя по мірі їх зношування. Заявлене співвідношення мінеральних речовин, яка складає 55 % масової одиниці обґрунтоване забезпеченням високої зносостійкості отриманого покриття. При процентній місткості мінеральних речовин меншій ніж 55 % відбувається недостатнє шаржування згаданих мінеральних речовин в зношеній поверхні, в результаті чого отримане покриття має відносно низьку зносостійкість. При більшому ніж 55 % вмісті мінеральних речовин відбувається хвилеподібна зміна швидкості зношування, що також зменшує зносостійкість отриманого покриття. Таким чином, шаржування мінеральних речовин в поверхні тертя з подальшим отриманням, нарощуванням та оновленням на цих поверхнях згаданих аморфних та полімерних шарів в сполученні з оптимальним вибором процентного вмісту частин триботехнічного відновлювального складу, що забезпечують таке шаржування, нарощення та оновлення, дозволяє досягти формування на поверхнях тертя покриття аморфної та полімерної будови, що складаються з металокерамічних шарів, шарів металевого мила та полімерних шарів, які мають високу зносостійкість і низький коефіцієнт тертя. Крім цього використання фулеренів для формування покриття на зношених поверхнях, на відміну від реакцій утворення металевих мил дозволяє відновлювати поверхні, виготовлені з будь-яких матеріалів, наприклад всіх марок сталей і чавунів, сплавів на основі міді, алюмінію, титану, у тому числі і полімерів. Можливість реалізації запропонованого способу та досягнення зазначених технічних результатів перевірена лабораторними дослідженнями. Лабораторні випробування проводились на машині тертя СМТ-1. Схема випробування "диск-диск" в режимі ковзання з проковзуванням (20 % кочення верхнього диска). Диски виготовлені з легованої сталі з подальшою цементацією. Така пара тертя вибрана для моделювання зубчастих зчеплень. Змащувальним середовищем була моторна олива М-10ДМ. Спочатку припрацювання проводилося на чистій моторній оливі. Після завершення припрацювання коефіцієнт тертя стабілізувався і досяг значення m=0,55. Швидкість зношування визначалася по величині амплітуд акустичної емісії, яка реєструвалася із зони тертя п'єзоелементом. Середня величина амплітуд після припрацювання склала А=8mВ. Змащення здійснювалось зануренням нижнього обертального диска у ванну з оливою. Після завершення припрацювання ванна з чистою оливою М-10ДМ без зупинки машини тертя була замінена ванною з оливою зі М-10ДМ+триботехнічний відновлювальний склад. Через декілька секунд роботи пари тертя почав зростати коефіцієнт тертя і збільшуватися швидкість зношування. По закінченню 15 хвилин роботи коефіцієнт тертя і швидкість зношування, пройшовши через максимум m=0,065; А=18mВ, стали зменшуватися, що свідчить про початок процесу шаржування мінеральних речовин. Після 30 хвилин роботи пари тертя почався процес зниження коефіцієнта тертя і швидкості зношування. Стабілізація вказаних параметрів відбулася через 3 години роботи. Коефіцієнт 2 UA 98353 U 5 10 15 20 25 30 35 тертя зменшився до значення m=0,03, a швидкість зношування - до значень амплітуд 0,35mВ, що свідчить про початок ефекту утворення металокерамічних та полімерних шарів. Протягом наступних 4 годин роботи суттєвих змін в роботі пари тертя не відбулося. Пара працювала стійко з параметрами m=0,03 і амплітудами акустичної емісії А=0,35mВ, що свідчить про реалізацію ефекту утворення металокерамічних та полімерних шарів. Вивчення сформованих плівок на поверхнях тертя дисків під електронним мікроскопом дозволило встановити їх шарувату будову і аморфність структури. Хімічний аналіз плівок показав, що це металокераміка та полімерне покриття. Лабораторні випробування підтвердили ефективність запропонованого способу безрозбірного відновлення поверхонь тертя трибосистем та можливість його реалізації у виробничих умовах. В джерелах інформації способу безрозбірного відновлення поверхонь тертя трибосистем з аналогічними ознаками авторами не виявлено, тому просимо надати правовий захист запропонованому рішенню. Джерела інформації: 1. Основи трибології: Підручник. Антипенко A.M., Белас О.М., Войтов В.А. та ін. / За ред. Войтова В.А. - Харків: ХНТУСГ, 2008-342 с. 2. Патент России RU 2169208 с.1, МПК С23С 26/00. Состав для модифицирования металлов и восстановления металлических поверхностей / Никитин И.В., Пустовой И.Ф., Червоненко Ю.А. Опубликовано 20.06.2001 г. 3. Патент України UA 24442 А, МПК С23С 26/00. Спосіб безрозбірного відновлення тертьових сполучень / Агафонов А.К., Аратській П.Б., Бахматов С.І. та інші. Опубліковано 30.10.98, Бюл. № 5. - 5 с. 4. Кравець И.А. Репаративная регенерація трибосистем. - Тернополь: Бережанський агротехнічний інститут. 2003-284 с. 5. Патент України UA 41896, МПК С23С 24/00. Спосіб безрозбірного відновлення поверхонь тертя трибосистем / Войтов В.А., Стадниченко В.М., Стадниченко М.Г. та інші. Опубліковано 10.06.2009, Бюл. № 11 (прототип). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб безрозбірного відновлення поверхонь тертя трибосистем, який включає приготування відновлювального складу добавок на основі мінеральних речовин та каталізаторів, їх подачу в зону тертя за допомогою робочої рідини і припрацювання трибосистеми, який відрізняється тим, що підготовку відновлювального складу здійснюють в один етап: частину відновлювального складу на основі мінеральних речовин (каолін), яка складає 55 % масової одиниці складу, та частину складу на основі каталізаторів та фулеренів, яка складає 45 % масової одиниці складу, подають в зону тертя за допомогою мінеральних та (або) синтетичних олив та здійснюють припрацювання пари тертя. 40 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: B23P 6/00

Мітки: тертя, відновлення, поверхонь, трибосистем, спосіб, безрозбірного

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/5-98353-sposib-bezrozbirnogo-vidnovlennya-poverkhon-tertya-tribosistem.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб безрозбірного відновлення поверхонь тертя трибосистем</a>

Подібні патенти