Безрозбірні технології відновлення деталей прецезійних пар тертя Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2015, № 2 74 Кудрін А.П. Національний авіаційний університет, м. Київ, Україна E-m ail: tvat_aki@nau.edu.ua БЕЗРОЗБІРНІ ТЕХНОЛОГІЇ ВІДНОВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ ПРЕЦЕЗІЙНИХ ПАР ТЕРТЯ УДК 621. 179 В р оботі пр оведено анал із концепцій безр озбір них технологій відновлення пр ецезійних пар тер тя. На основі моделі тр ибосистеми за у мов тер тя ковзання та дії зовнішнього електр ичного і маг нітного пол ів р озгляну то пр инци- пи кер ування станом тр ибосистем для забезпечення р еалізації пр оцесів тр ибоелектр охімічно ї і тр ибомагнітної р епа- р ації. Клю чові слова: тер тя, прецезій ні пари, відновлення, безрозбірні те хно логії, принципи керування. Вступ та постановка проблем и Досвід експ луата ції і ремонту виконавчи х ме хан ізмів і а грега тів бага тьо х машин, зокрема агре- гатів па ливно -мастильни х і гідравлічни х сис тем авіаційної те хніки свідчи ть , що найбільша кількіс ть їх несправностей і відмов спричинено зношуванням і пошко дженням де талей вузлів тер тя. Ремонт таки х агрегатів заміною або відновлен ням зношени х дета лей потребує виконання складн и х і трудоємни х демо- нтажно-монта жни х робіт, що обумовлює високу вартіс ть ремонту. Найб іль ш проблемним питанням є ві- дновлення де та лей прецизійни х пар тертя , які складно піддаю ться відновленню тра диц ійними методами, а можливості пода льшого п ідвище ння їх ресурсу практично вичерпані. Новим напрямком у вирішенні цієї за дачі є те хно логії, я кі дозволяю ть безрозбірно, без заміни де тале й відновлюва ти зноси з о дночасним підвищен ням триботе хн ічни х характерис тик пар тертя . Метою роботи є аналіз концеп цій безрозбірни х те хнологій відновлення дета лей прецезійни х пар тертя та визначення принц ипів керування с таном трибосистеми за умов реалізації процесів трибоелек т- рохімічної і трибомагнітно ї репарації. Результати д ослідження та їх обг оворення Особливу роль у забезпеченні працездатнос ті прецизійн и х пар тертя відіграє період припрацю- вання. При несприя тливи х умовах припрацювання порушується динамічна рівнова га процесів утворення і руйнування вторинни х за хисни х структур, відбувається ін тенсивне зношування і зростання зазору в спряженні. Інте нсивна п ластична деформація поверхонь, вільни х від за хисни х пліво к, обумовлює мож- ливіс ть розви тку с хоплен ня. Одним із перспекти вни х на прямків у вирішенн і проблеми поліпшен ня умов припрацювання і створення повер хонь тертя з п ідвищеними триботе хнічними властивостями є реалізац ія в вузла х тер тя режиму вибіркового перенесення [1 - 2]. Су тн ість процесу вибіркового перенесення полягає в тому, що за певни х умов фрикційно-конта ктної взаємодії та поєднанні мета лів у парі тертя при взаємодії з робо- чим середовищем відбувається вибіркове розчинення повер хневого шару одного із металів. В резу ль таті перенесення іонів розчиненого металу поверхня кон тр тіла покривається тонкою за хисною плівкою, яка отримала назву “сервови тної” [2]. Резуль та ти дослідження структури сервови тної п лівки да ли можливість припустити, що матеріа л плівки зна хо ди ться у стан і, б лизь кому до розплаву [2]. Та ка плівка зда тна до бага торазового передефор- мування без наклепу, має малі зусилля зсуву, вільна від повер хне ви х о ксидни х плівок, здатна до бага то- разового перенесення з однієї повер хн і тертя на іншу без утворення пошкоджень і зб іль шення си л тер тя. Завдяки цьому, реалізац ія ефекта вибір кового перенесення розгля дається я к о дин із ш ля хів по ліп шення припрацювання і п ідвищення зносостій кості де талей вузлів тертя. Серед безрозбірни х те хноло гій відновлен ня широке розповсюдженн я знай шли те хно логії, осно- вані на ви користанн і фрикц ійно-регенеруючи х сумішів і матер іалів ревіта лізан тів [3]. Бу дучи введеними в вузол тертя , такі матеріа ли зда тн і формувати за хисн і мета лопла куючі покри ття. Причому, активне фо- рмування такого покриття відбуває ться в місця х найбільшого зносу. За рахунок приросту товщини по- криття геометр ія зношени х де та лей повніс тю відновлює ться, чим забезпечується відновлення е ксплуа та- ційни х характеристи к відповідного вузла чи а грегата . На основі застосування трибоелектро хімічни х процес ів розроблено енергорепараційний підхід до регенерації е лементів трибосис тем [4] який дозво ляє відновлюва ти дета лі безпосередньо в процесі те- ртя. Принц ип енергорепарації поля гає в тому, що в вузол тертя поміщаю ть еле ктрично-ізо льован і від де- талей пари тертя вс тавки -еле ктроди, я кі є донорами для постачання ме талу. До робочих повер хонь де та- лей і вс тавки п ідводя ть е лектричний струм так, щоб робочі поверхн і були като дом, а розчинні в техноло- Безрозбірні технології відновлення деталей прецезійних пар тертя Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2015, № 2 75 гічн ій робочій рідин і п ід дією е лектричного с труму вставки -анодом. Іони ме талу розчиненого анода пе- реносяться і осаджую ться на акти вни х повер хня х тер тя [5]. Поступове зростанн я товщ ини шару перене- сеного метала забезпечує компенсацію попереднього зносу у трибоконтакті. Як окремий напрямок роз- витку безрозбірної те хно логії відновлення де талей трибосистем розгля даються та кож способи направле- ного масоперенесення за участю магнітного по ля [6]. Практичне ви користання те хно логій енергорепарації для відновленн я де талей пар тер тя по требує встановлення за кономірностей та принц ипів керування процесом формування на поверхня х тер тя до да т- кови х компенсуючи шарів. Взаємозв’язок вхідни х параметрів, що дію ть на трибосистему, з ви хідними параметрами, які відображають с тан трибосистеми за умов тертя ковзання та дії зовнішнього е лектрич- ного і магн ітного по лів можна пода ти с труктурною моделлю , наве деною на рис. 1. Рис. 1 – Структура модель трибосистеми при реалі зації проце сів трибоеле ктрохі мі чної і трибомагнітної ре парації пар те ртя Сукупн ість вхідни х параметрів трибосистеми включає три блоки : те хно логічний, трибологічний і енергетичний. Параметри те хнологічного блоку включають матер іали пари тертя , матеріа ли еле ктрода- донора або дода ткового матеріа ла-ревіталізан та, що може вводи тись в робоче середовище, матеріа л ро- бочого середовища. До параметрів трибологічного б лока для умов тер тя ковзання відносятьс я пи томе навантажен ня у трибоконта кті Р, ш ви дкіс ть ковзанн я V, с хема конта кта та характер відносного руху де- талей пари тертя . Параметри енергетичного б локу скла даються із дво х п ідсистем: перша п ідсистема ха- рактеризує вплив на трибосистему параметрів зовн ішнього еле ктричного поля , друга – параметрів магні- тного по ля. Енерге тичн і параметри електричного і магн ітного полів можуть дія ти на трибосистему окремо або сумісно і є основними вхідними параметрами, які ре гулюю ть направлене переміщення еле ктронни х (іон ів матер іала е лектрода -донора) або молекулярни х (час тки продуктів зношуванн я та матеріа ла- Вихідні параметри Коефіцієнт тертя Швидкість фор мування ко мп енсую чого шар у Інт енсивність знош ування Стан трибосистеми Стан репарації Стан зношування Тех нологічні параметри Триб ологічні параметри Енергетичн і параметр и Матеріали пари тер тя Матеріали електро да-до нора Ро боче середовище Р, МПа V,м/с Сх ема кон такта Х арактер відно сного р уху детале й Параметр и зовнішнього еле кт ричного п оля I;U Напр ямо к магніт них ліній Індукція магніт ного пол я Па ра ме тр и зо вн іш нь ог о ма гн ітн ог о по ля Безрозбірні технології відновлення деталей прецезійних пар тертя Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2015, № 2 76 ревіта лізан та) носіїв матер іала до повер хні тер тя. Вплив на параметри їх переміщенн я і керування ви хід- ним станом трибосистеми у напрямку розвитку процеса репарації можна здійс нюва ти як е нергетичними параметрами електричного і магн ітного полів, так і за ра хунок вибору матеріалів пари тертя , еле ктрода- донора, робочого середовища та режиму тер тя. Предс тавлені те хнологічн і, триботе хн ічн і і енерге тичн і параметри всі одночасно приймають участь у зміні с тану трибосистеми і можуть зміщува ти йо го як в сторону реалізац ії процесу репарації (утворення на повер хн і тертя до даткового матеріа лу-трибоплівок), та к і в сторону розвитку зношуван ня. Зміна стану трибосистеми в сторону репарації по требує знахо дження такого сп іввідношення вхідни х па- раметрів, при якому її енергетичний баланс для процесу репарації буде більш вигідним, н іж для зношування. Для досягнення стану репарації при дії напрямленого електричного поля в якості матеріала до- поміжного електрода-донора необхідно зас тосовувати мета ли з б ільш відємним електродним потенц іа- лом по відношенню до матеріала де та лі, яка підлягає відновленню. В якості робочого середовища – елек- тропровідні те хнологічні рідин и, здатні забезпечи ти ефективне перенесення іон ів з допоміжного еле кт- рода до поверхні тертя . При репарації енерге тичною дією магнітного поля в я кості робочого середовища можуть бути використан і я к еле ктропровідн і, та к і не е лектропровідні те хнологічн і рідини . В е лектро- провідн и х та малоелектропровідни х рідина х доц ільно застосовува ти сумісний вп лив е лектричного і маг- нітного полів. В цьому випадку формування компенсуючого додаткового шару відбуває ться одночасно за механ ізмом трибоелектро хімічної і трибомагнітно ї репарації, що може забезпечити більш ефективне відновлення повер хонь тертя . Висновки Таким чином, застосування методів трибоелектро хімічної і трибомагнітно ї репарації можна роз- гля да ти як перспективний напрямок с творення те хнологій безрозб ірного відновленн я прецезійни х пар тертя . Керування процесом репарації за ра хунок енерге тични х параметрів зовн іш нього еле ктричного і магнітного полів, матеріа ла еле ктрода-донора, робочого середовища та режимів тер тя дає можливіс ть не тіль ки компенсації зноса робочих повер хонь де талей , але і в необ хідному напрямку змінювати триботе х- нічні характерис тики трибосистеми. Літе ратура 1. Повыше ние износостойкости на основе избирательного переноса: Под. ред. Д. Н. Гаркунова. – М.: Маши ностороение, 1977. – 215с. 2. Гаркунов Д. Н. Триботе хни ка (знос и безизносность): учеб. – 4-е изд. перераб. и доп. / Д. Н. Гаркунов. – М.: Изд-во «МСХА», 2001. – 616с . 3. Джус Р. Н. Об образовании и функционировании МК покрыти я, полученого с помощью реви- тализан тов / Р. Н. Джус, В. Н. Ста дниченко, Н. Г. Ста дниченко, О. Н. Трошин // Вес тни к науки и те хн и- ки. – Харьков: ХДНТ «НТ У ХПИ». – 2004. – Вып. 1. – С. 59-84. 4. Кравец И. А. Репаративная регенирация трибосистемы. – Т.: Изд. Бережанского агроте хничес- кого инс ти тута. – 2003. – 284с. 5. Свирид М. М. Влияние однонаправленного тока на трибологические параметры повер хнос ти трения // Проблеми трибології. – 2010. – №4. – С. 41-46. 6. Свири д М. М. методика дос ліджен ь матеріалів в умова х реверсивного тертя в магнітному полі / М. М. Свирид, А. П. Ку дрін та ін ш. // Проблеми тертя та зношування : Наук. – те хн .. зб. – К.: Ви д-во НАУ «НАУ-друк», 2010. – Вип . 52. – С. 53-64. Поступи ла в редакц ію 29.05.2015 Безрозбірні технології відновлення деталей прецезійних пар тертя Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2015, № 2 77 Kudrin A.P. Disassembling tec hnologies of precise friction pair. Purpose of the work is to analyze the conception of disassembling technologies of precise frict ion pair detail’s restoration. The management principles of tribosystem of development of realization of triboelectro- chemical and tribo magnetic processes of reparation on the basis of tribosystem model upon condition of friction and sliding and action of e xte rnal e lectric and magnetic fie lds. T ribosystem controlling in the d irection of devel- opment of reparat ion development can be performed e ither by use of energy para meters of electric and magnetic fie lds or by means of friction materia ls using.of electrod-supply materia ls, working conditions and friction re- gime. Ke y wor ds: friction, prec ise pairs, restoration, disassembling technologies, management principles. References 1. Povyshenie iznosostojkosti na osnove izbirate l'nogo perenosa. Pod. red. D. N. Ga rkunova. M.: Mashinostoroenie, 1977. 215s. 2. Ga rkunov D. N. T ribotehnika (znos i beziznosnost'): ucheb. 4-e izd. pererab. i dop. M.: Izd-vo «MSHA», 2001. 616s. 3. Dzhus R.N., Stadnichenko V.N., Stadnichenko.G., Troshin O.N. Ob obrazovanii i funkc ionirovanii MK pokrytija, poluchenogo s pomoshh'ju revi-talizantov. Vestnik nauki i tehni-ki. Har'kov: HDNT «NTU HPI». 2004. Vyp. 1. S. 59-84. 4. Kravec I. A. Reparativnaja regenirac ija tribosistemy. T.: Izd. Bere zhanskogo agrotehniches -kogo instituta. 2003. 284s. 5. Svirid M . M. Vlijanie odnonapravlennogo toka na tribologicheskie para metry poverhnosti trenija . Proble mi tribologії. 2010. №4. S. 41-46. 6. Svirid M. M ., Kudrіn A.P. Metodika doslіdzhen' mate rіa lіv v umovah reversivnogo tertja v magnіtno mu polі Proble mi tertja ta znoshuvannja: Nauk. tehn.. zb. K.: Vid -vo NAU «NAU-druk», 2010. Vip. 52. – S. 53-64.