ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ ГОРНЫХ МАШИН ПОСРЕДСТВОМ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ТВЕРДОСТИ МЕТАЛЛА В ОБЛАСТЯХ ПОВЫШЕННОГО ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ

УДК 621.81.539.4

Авторы:

Звонарев И.Е., канд. техн. наук,

Иванов С.Л., д-р техн. наук, профессор,

Фокин А.С., канд. техн. наук, доцент

(Национальный минерально-сырьевой

университет «Горный»)

Шишлянников Д.И., канд. техн. наук, доцент,

Гришина И.О., студент

(ПНИПУ)

Аннотация:

Представлены основные положения методики определения энергетического ресурса деталей механических трансмиссий горных машин. На основе анализа процесса накопления повреждений в металле зубчатых передач, обоснован способ оценки остаточного ресурса крупномодульных зубчатых колес посредством периодического измерения твердости поверхностного слоя зубьев. Выявлены закономерности изменения твердости зубьев крупномодульных зубчатых передач, обусловленные изменением прочностных свойств металлов, позволяющие учитывать микро- и макромеханизмы пластических и упругих деформаций, искажение кристаллической решетки металла с образованием и перемещением вакансий и дислокаций. С целью исследования влияния величины и вида нагружения на ресурс деталей механических трансмиссий горных машин сконструирована экспериментальная установка и проведены лабораторные эксперименты по изучению процесса разрушения нестандартных образцов при чистом знакопеременном изгибе, растяжении, совместном действии изгибных и растягивающих нагрузок. Определены параметры деформации образцов и изменения локальной твердости металла в областях, прилегающих к поверхностям разрушения. Сопоставление геометрических размеров и значений твердости образца, позволяет сделать вывод о том, что критические деформации соответствуют повышению твердости, предельная величина которой для данного материала находится в зоне разрушения. По результатам анализа экспериментальных данных установлено, что выявленный характер изменения локальной твердости имеет место в областях возрастания напряжений выше предела пропорциональности, а работа сил разрушения, отнесенная к плотности дислокаций непосредственно прилегающей к плоскости разрушения, выражается через приращение твердости, есть величина постоянная.

Ключевые слова:

горная машина, диагностирование, энергоресурс, оценка остаточного ресурса, механическая трансмиссия, крупномодульные зубчатые передачи, разрушение, износ, твердость поверхностного слоя, напряженное состояние, деформация.

Список литературы:

1. Буше, Н.А. Самоорганизация диссипативных структур в условиях трения / Н.А. Буше // Синергетика, структура и свойства материалов, самоорганизующиеся технологии: Материалы симпозиума. – М.: Российский Дом знаний, 1996. – С. 198-199.

2. Xie, Y. and Williams, J.A. (1993), «The generation of worn surfaces by the repeated interaction of parallel grooves», Wear, pp. 864-872.

3. Black, A.J., Kopalinsky, E.M. and Oxley, P.L.B. (1993), «Asperity deformation models for explaning the mechanisms involved in metallic sliding friction and wear – a review», I Mech E., London, Vol 207, pp. 335-352.

4. Коломийцов, М.Д. Энергетический метод прогнозирования ресурса горных машин / М.Д. Коломийцов // Записки ЛГИ. – Л., 1987. – Т. 117. – С. 69-76.

5. Иванов, С.Л. Повышение ресурса трансмиссий горных машин на основе оценки энергонагруженности их элементов / С.Л. Иванов. - СПб.: РИЦ СПГГИ (ТУ), 1999. – 92 с.

6. Оценка остаточного ресурса крупномодульных зубчатых колес карьерных экскаваторов / С.Л. Иванов, И.Е. Звонарев, Д.И. Шишлянников [и др.] // Горное оборудование и электромеханика. – 2013. – №11. – С. 28-33.

7. Ибатуллин, И.Д. Кинетика усталостной повреждаемости и разрушения поверхностных слоев: монография / И.Д. Ибатуллин - Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2008. – 387 с.

8. Ибатуллин, И.Д. Диагностика ресурсных характеристик элементов машин / И.Д. Ибатуллин // Вестник СамГТУ. Сер. Технические науки. – 2002. – №15. – С. 123-130.

9. Оценка удельной работы разрушения не стандартных образцов с учетом локальной твердости в зоне их разрушения / И.Е. Звонарев, С.Л. Иванов, А.С. Фокин, М.А. Семенов // «Технические науки – от теории к практике»: материалы XIV международной заочной научно-практической конференции. (10 октября 2012 г.); [под ред. Я. А. Полонского]. - Новосибирск: Сибирская ассоциация консультантов, 2012. – С. 53-62.

10. Иванов, С.Л. Основы расчетного определения энергоресурса редукторов горных машин / С.Л. Иванов // Горный журнал, 1997. – №11. – С. 29-30.

11. Gromakovsky, D.G., Malyarov, A.N. and Samarin, Y.P. (1997), Modelling and Wear Calculation on Friction. Abstracts of Papers of the World Tribology Congress, Bookcraft Limited, Bath, UK.

12. Геккер, Ф.Р. Динамические процессы в трибосистемах / Международная конф. «Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте» [сб. трудов, часть 2]. – Самара: СамГТУ НИИ ПНМС, 1999. – С. 19-20.

13. Звонарев, И.Е. Оценка характера повреждаемости образцов при физическом моделировании диссипативных процессов изнашивания в зацеплении / И.Е. Звонарев, А.С. Фокин, С.Л. Иванов // Процессы и средства добычи и переработки полезных ископаемых. – Минск, 2011. – С. 308-311.

14. Chiu, Y. (1997), «Mechanism of Bearing Surface Fatigue: Experiments and Theories», Tribology Transactions, no. 40, pp. 658-666.

15. Harris, T. and Yu, W. (1999) «Lundberg-Palmgren Fatigue Theory: Considerations of Failure Stress and Stressed Volume», Transactions ASME Journal of Tribology, Vol. 121, pp. 85-89.

Об авторах:

Звонарев Иван Евгеньевич, канд. техн. наук, ассистент кафедры машиностроения, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург, Российская Федерация, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Иванов Сергей Леонидович, д-р техн. наук, профессор кафедры машиностроения, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург, Российская Федерация, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Фокин Андрей Сергеевич, канд. техн. наук, доцент кафедры машиностроения, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург, Российская Федерация, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Шишлянников Дмитрий Игоревич, канд. техн. наук, доцент кафедры горные и нефтепромысловые машины, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ), Пермь, Российская Федерация, Е-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Гришина Ирина Олеговна, студент кафедры горные и нефтепромысловые машины, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ), Пермь, Российская Федерация, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.