Самарский государственный технический университет Научно-технический центр надежности технологических, энергетических и транспортных машин Доклад: Особенности. - презентация

1 Самарский государственный технический университет Научно-технический центр надежности технологических, энергетических и транспортных машин Доклад: Особенности молекулярного армирования поверхностей трения агрегатов космической техники Докладчик – Громаковский Дмитрий Григорьевич, д.т.н., профессор, директор центра г. Санкт Петербург 2011г. Третья ежегодная научно-практическая конференция Нанотехнологического общества России «Выход российских нанотехнологий на мировой рынок: опыт успеха и сотрудничества, проблемы и перспективы»

2 ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ДРЕНАЖНО – ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ КЛАПАНОВ 1.Проблема снижения трения в космических условиях (микро и наномеханика); 2.Проблема стабилизации трения (скачки силы трения); 3.Проблема схватывания и задиров; 4.Проблема динамической стабилизации: резонансные колебания в покое частотой 5…500 Гц; динамическое моделирование (оптимальные системы и модели; оценка динамических параметров, исследование переходных процессов, удаленных нагрузок «гудения» и др.); 5. Выбор материалов, покрытий, технологий обработки; 6. Конструкционные мероприятия.

3 УСТРОЙСТВА КЛАПАНОВ. ХАРАКТЕРНЫЕ МОДЕЛИ.

4 ДИФФУЗИОННОЕ МОЛЕКУЛЯРНОЕ АРМИРОВАНИЕ (ДМА) Патент РФ Упрочнение достигается путем диффузионного насыщения материала поверхностного слоя радикалами, образующимися при деструкции смазки пассивирующими поверхностные дефекты. Схема пассивации дефектов При реализации способа радикалы – цепочки химически связанных атомов, имеющие на концах незавершенную атомную связь, обеспечивают высокую химическую активность диффузии. Радикалы мигрируют вглубь поверхностей через выходы ядер дислокаций, границ зерен и др. дефекты за счет собственной избыточной энергии.

5 ОПЕРАЦИЯ ДИФФУЗИОННОГО МОЛЕКУЛЯРНОГО АРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ Данная технология апробирована на клапане Б6314

6 РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ СПОСОБА ДМА МатериалКоэффициент тренияНагрузка схватывания, кГс/см2 До ДМАПосле ДМА До ДМАПосле ДМА Сталь 30ХГСА0,0480,034 6,697,44 Алюминиевый сплав Д16Т 0,0290,0225,175,94 Алюминиевый сплав АМГ -5 0,0240,025,65,78

7 СХЕМА УСТАНОВКИ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОСОБА ДМА При испытаниях образцы 3 и 4 подвергали обработке по способу ДМА, а затем устанавливали на трибометр, вводили смазку в камеру-5, сообщали вращение и заданную нагрузку на верхний образец-3,при неподвижном нижнем образце-4.

8 Реализуется при введении фторированного графита в состав масла при ДМА или при приработке узлов трения. При введении фторированного графита (CFx)n в зону трения частицы расслаиваются, на поверхностях сдвига обнажаются радикалы, несущие атомы фтора, которые образуют на металлических поверхностях эластичный слой фторидов железа, отличающийся от обычной окисленной поверхности своими свойствами. а) х б) х Изменения поверхности трения: а – исходная поверхность;б – на поверхности трения образована пленка фторидов железа FeF3 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АРМИРОВАНИЯ

9 Результаты испытания ДМА в масле М-5/10Г в сравнении с результатами введения фторсодержащих присадок зарубежных фирм 1-моторное масло без фторсодержащей присадки; 2-присадка LM фирмы Ликви Моли, 3-присадка WM фирмы Внус, 4-присадка SLA- 1 фирмы Ачесон, 5- SLA - 3 фирмы Ачесон, 6- присадка СамГТУ.

10 1.Введение (CFx)n в масляную СОЖ на зуборезных станках (цех 12 з-да им. Фрунзе). При введении присадки (CFx)n вопросы стойкости инструмента при работе без переточки от 3-х до 11-ти зубчатых колес. 2. Введение присадки (CFx)n в обкаточное масло на ЗРД «КАМАЗ» снизило время обкатки дизелей на стенде с 3,5…4 часов до 2,5…3 часов (50 стендов). 3. На стенде СНТК им. Н.Д. Кузнецова один из опытных двигателей НК отработал при замене масла МС-8П на дизельное топливо с присадкой (CFx)n 1420 часов, без замечаний. 4.В приводных двигателях НК-16СТ на газоперекачивающей станции «Карпинская» Тюменьтрансгаза. Вместо масла МС-8П вводили масло М-8 с нашей присадкой. За межремонтный период (6 лет) большинство деталей узлов трения на Казанском моторном заводе были использованы на новый межремонтный срок. Имеются и другие не менее эффективные примеры. В США к использованию фторированного графита проявлен большой интерес в НАСА. ПРИМЕРЫ АПРОБАЦИИ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ЗАЩИТНЫХ ПЛЕНОК

11 Фото и устройство механической части склерометра: 1 –корпус индентора; 2 –деформационный стержень; 3 -алмазный индентор;4-пьезокерамический актюатор;5–пьезоэлемент измерения усилий внедрения; 6–датчик линейных перемещений; 7-шаговый двигатель; 8– приборный столик; 9– испытываемый образец. СКЛЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРОГРАММНО-АППАРАТУРНЫЙ КОМПЛЕКС Патенты РФ , , и

12 Фотография и схема царапины где τ 0 - постоянная времени (τ 0 ~ ); U 0 - энергия единичной связи; σ-действующее напряжение; γ- структурно-чуствительный коэффициент; kT- постоянная Больцмана и температура по кельвину; Схема разрушения единичных связей Уравнение долговечности единичной связи

13 Прогнозирование остаточного ресурса 1.Производится оценка предельной энергии повреждаемости материала в зоне разрушения при усталостных испытаниях. 2.Производится склерометрирование испытываемой детали для ряда значений времени наработки. Результаты наносятся на график. 3.Производится экстраполяция графика накопления повреждаемости при испытаниях до пересечения с линией предельного значения повреждаемости. Пересечение указывает на ожидаемое время исчерпания остаточного ресурса. 4.Иллюстрация программы для прогнозирования остаточного ресурса