📄Работа №209292
Тема: Экспериментальные исследования трибологических свойств твердосмазочных покрытий трибосопряжений дизеля
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Транспорт
Объем:
108 листов
Год:
2021
Просмотров:
21
4900
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
АННОТАЦИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА 9
1.1 Обзор типов покрытий 9
1.1.1 Покрытие «MODENGY» 9
1.1.2 Покрытие «Molykote D-10-GBL» 10
1.1.3 Покрытие «МС 2000» 11
1.1.4 Покрытие «Grafal» 11
1.2 Способ покрытия металлов слоем графита и угля 12
1.3 Напыление нитрида титана 13
1.3.1 Цели использования покрытия TiN 16
1.3.2 Катодная дуга для покрытий TiN 17
1.3.3 Магнетронное напыление для покрытия TiN 17
1.4 Метод электролитического лужения жести в кислом электролите 18
1.4.1 Применение лужения 18
1.4.2 Лужение в кислых электролитах 19
1.4.3 Лужение алюминиевых поршней 21
1.5 Фосфаты железа и алюминия 21
1.5.1 Фосфатирование 21
1.5.2 Фосфатное покрытие 22
1.5.3 Цвет и свойства фосфатного покрытия 23
1.5.4 Свойства фосфатного покрытия 23
1.5.5 Суть процесса фосфатирования 24
1.5.6 Фосфатирование черных металлов 25
1.5.7 Нормальное фосфатирование 26
1.5.8 Ускоренное фосфатирование 27
1.5.9 Электрохимическое фосфатирование 29
1.5.10 Фосфатирование цветных металлов 29
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 33
2.1 Исходные данные для экспериментальных исследований 33
2.2 Методика проведения эксперимента 40
2.3 Результаты проведенных испытаний 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 56
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА 9
1.1 Обзор типов покрытий 9
1.1.1 Покрытие «MODENGY» 9
1.1.2 Покрытие «Molykote D-10-GBL» 10
1.1.3 Покрытие «МС 2000» 11
1.1.4 Покрытие «Grafal» 11
1.2 Способ покрытия металлов слоем графита и угля 12
1.3 Напыление нитрида титана 13
1.3.1 Цели использования покрытия TiN 16
1.3.2 Катодная дуга для покрытий TiN 17
1.3.3 Магнетронное напыление для покрытия TiN 17
1.4 Метод электролитического лужения жести в кислом электролите 18
1.4.1 Применение лужения 18
1.4.2 Лужение в кислых электролитах 19
1.4.3 Лужение алюминиевых поршней 21
1.5 Фосфаты железа и алюминия 21
1.5.1 Фосфатирование 21
1.5.2 Фосфатное покрытие 22
1.5.3 Цвет и свойства фосфатного покрытия 23
1.5.4 Свойства фосфатного покрытия 23
1.5.5 Суть процесса фосфатирования 24
1.5.6 Фосфатирование черных металлов 25
1.5.7 Нормальное фосфатирование 26
1.5.8 Ускоренное фосфатирование 27
1.5.9 Электрохимическое фосфатирование 29
1.5.10 Фосфатирование цветных металлов 29
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 33
2.1 Исходные данные для экспериментальных исследований 33
2.2 Методика проведения эксперимента 40
2.3 Результаты проведенных испытаний 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 56
📖 Аннотация
В данной работе представлены результаты экспериментальных исследований трибологических свойств твердосмазочных покрытий, в частности покрытия Grafal 210, для применения в трибосопряжении «поршень-цилиндр» дизельного двигателя. Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения энергоэффективности и надежности двигателей внутреннего сгорания, поскольку значительная доля механических потерь мощности (до 70%) приходится на цилиндропоршневую группу, особенно в условиях смазочного голодания. Основные результаты показали, что в условиях нормальной смазки коэффициент трения образцов с покрытием сопоставим с непокрытыми (0.14–0.16), однако в режиме граничного или «сухого» трения покрытие обеспечивает существенное снижение коэффициента трения с 0.9 до 0.6, что минимизирует износ и риск заклинивания сопряжения. Научная значимость работы заключается в углублении понимания поведения твердосмазочных покрытий в сложнонагруженных контактах, а практическая – в обосновании выбора покрытий для повышения долговечности узлов трения ДВС. В обзоре литературы рассматриваются современные подходы к модификации поверхностей, включая работы по электроэрозионной обработке (Ганцев Р.Х.), современным электроэрозионным технологиям (Серебреницкий П.П.), а также исследования в области трибологии и покрытий, что формирует теоретическую базу для данного экспериментального исследования.
📖 Введение
Решение проблемы повышения энергоэффективности и надежности ДВС прочно связано с совершенствованием конструкции их трибосопряжений (ТС) и, в частности, сопряжения «поршень-цилиндр».
Безотказность и долговечность двигателей в большей мере определяются надежностью их основных трибосопряжений (ТС) с жидкостным режимом трения, к которым относится сопряжение «поршень-цилиндр». Механический к.п.д. у большинства отечественных ДВС автотракторного типа (без наддува), выпускаемых сериями, редко превышает значение 0,75 на номинальном режиме работы. То есть до 25% располагаемой мощности этих двигателей теряется безвозвратно на преодоление трения. Общеизвестно, что в доле этих потерь от 40 до 70% прихо - дится на механические потери в цилиндро-поршневой группе (ЦПГ) двигателя.
Узел трения «поршень-цилиндр» относятся к сложнонагруженным трибосо- пряженияим, то есть нагруженным силами переменными по величине и направлению. Задача расчета сложнонагруженных трибосопряжений базируется на клас - сической гидродинамической теории смазки, которая описывает поведение ньютоновской жидкости в тонком смазочном слое, разделяющем поверхности сопряжения. Однако, постоянно возникают проблемы расчета, связанные с созданием новых смазочных материалов и конструкций. Например, весьма перспективными являются конструкции поршней двигателей с нерегулярной геометрией смазочного слоя.
Сроки освоения новой техники обусловлены недоработками в научных основах и методологиях решения задач проектирования и доводки сопряжения «пор - шень-цилиндр», оптимизацией параметров на ранних стадиях создания новых более совершенных механизмов и машин.
Происходит постоянное непрерывное усовершенствование методов расчета сопряжения «поршень-цилиндр». Комплексный подход, применяемый при проектировании новых двигателей, обеспечивает учет всех наиболее значимых факторов, которые влияют на работоспособность сопряжения.
Изнашивание материалов является следствием различных физико-химических процессов (механизмов износа) в зоне трения тел, вызывающих разрушение тру - щихся поверхностей. Дальнейшее протекание этих процессов обуславливается внешними факторами, например, контактное давление р, скорость скольжения V, температура и состав окружающей среды, твердость изнашиваемого материала, шероховатость поверхности трения контртела.
Феноменологическое описание механизмов износа, обусловленное изготовле - нием модели процесса изнашивания на основе решения износоконтактной задачи учитывается функцией F (р, V) в законе изнашивания (с учетом всех внешних факторов). Применение метода в каждом конкретном случае требует обоснование, так как с точки зрения трибологии нельзя говорить об универсальности описания.
Но даже при использовании закона изнашивания с двумя переменными р и V износоконтактная задача представляет собой многофакторную задачу. Это выра - жается в существовании различных зависимостей F(p, V), моделей контактного деформирования, нагрузочно-скоростных режимов, характеристик геометрии из - нашиваемого сопряжения. При выборе приоритетных факторов задачи учитыва - ется специфика процесса изнашивания и корректный расчет износа. Также важно получить математическую модель, которая была бы максимально простой, и решалась бы несложным численным алгоритмом.
Для проведения испытаний трибосопряжения «поршень-гильза цилиндра» ДВС предварительно было изучено лабораторное оборудование, проанализирова - на возможность оценки основных триботехнических параметров в контакте, задаваемые режимы испытаний и их соответствие реальным режимам функционирования трибосопряжения.
Безотказность и долговечность двигателей в большей мере определяются надежностью их основных трибосопряжений (ТС) с жидкостным режимом трения, к которым относится сопряжение «поршень-цилиндр». Механический к.п.д. у большинства отечественных ДВС автотракторного типа (без наддува), выпускаемых сериями, редко превышает значение 0,75 на номинальном режиме работы. То есть до 25% располагаемой мощности этих двигателей теряется безвозвратно на преодоление трения. Общеизвестно, что в доле этих потерь от 40 до 70% прихо - дится на механические потери в цилиндро-поршневой группе (ЦПГ) двигателя.
Узел трения «поршень-цилиндр» относятся к сложнонагруженным трибосо- пряженияим, то есть нагруженным силами переменными по величине и направлению. Задача расчета сложнонагруженных трибосопряжений базируется на клас - сической гидродинамической теории смазки, которая описывает поведение ньютоновской жидкости в тонком смазочном слое, разделяющем поверхности сопряжения. Однако, постоянно возникают проблемы расчета, связанные с созданием новых смазочных материалов и конструкций. Например, весьма перспективными являются конструкции поршней двигателей с нерегулярной геометрией смазочного слоя.
Сроки освоения новой техники обусловлены недоработками в научных основах и методологиях решения задач проектирования и доводки сопряжения «пор - шень-цилиндр», оптимизацией параметров на ранних стадиях создания новых более совершенных механизмов и машин.
Происходит постоянное непрерывное усовершенствование методов расчета сопряжения «поршень-цилиндр». Комплексный подход, применяемый при проектировании новых двигателей, обеспечивает учет всех наиболее значимых факторов, которые влияют на работоспособность сопряжения.
Изнашивание материалов является следствием различных физико-химических процессов (механизмов износа) в зоне трения тел, вызывающих разрушение тру - щихся поверхностей. Дальнейшее протекание этих процессов обуславливается внешними факторами, например, контактное давление р, скорость скольжения V, температура и состав окружающей среды, твердость изнашиваемого материала, шероховатость поверхности трения контртела.
Феноменологическое описание механизмов износа, обусловленное изготовле - нием модели процесса изнашивания на основе решения износоконтактной задачи учитывается функцией F (р, V) в законе изнашивания (с учетом всех внешних факторов). Применение метода в каждом конкретном случае требует обоснование, так как с точки зрения трибологии нельзя говорить об универсальности описания.
Но даже при использовании закона изнашивания с двумя переменными р и V износоконтактная задача представляет собой многофакторную задачу. Это выра - жается в существовании различных зависимостей F(p, V), моделей контактного деформирования, нагрузочно-скоростных режимов, характеристик геометрии из - нашиваемого сопряжения. При выборе приоритетных факторов задачи учитыва - ется специфика процесса изнашивания и корректный расчет износа. Также важно получить математическую модель, которая была бы максимально простой, и решалась бы несложным численным алгоритмом.
Для проведения испытаний трибосопряжения «поршень-гильза цилиндра» ДВС предварительно было изучено лабораторное оборудование, проанализирова - на возможность оценки основных триботехнических параметров в контакте, задаваемые режимы испытаний и их соответствие реальным режимам функционирования трибосопряжения.
✅ Заключение
1. Коэффициент трения образцов с покрытием Grafal 210 в условиях смазанного моторным маслом контакта не отличается от уровня коэффициента трения для образцов без покрытия и лежит в диапазоне 0.14.. .0.16.
2. В режиме «сухого трения» коэффициент трения образцов с покрытием со - ставляет 0.6. при этом у образцов без покрытия коэффициент трения составляет 0,9.
Полученные экспериментальные данные демонстрируют: покрытие Grafal 210 гарантированно обеспечивает снижения трение и износа в моменты работы двигателя в условиях смазочного голодания. что в свою очередь приводит к уменьше - нию вероятности заклинивания трибосопряжения «поршень-цилиндр». Следует отметить. что для используемой в работе схеме контакта и геометрии образцов оценка ресурса твердосмазочного покрытия затруднена. Для достоверной и надежной оценки ресурса покрытия его необходимо наносить на прямоугольные пластины. а в качестве образца использовать износостойкий шарик диаметром 6.10 мм из стали ШХ15.
2. В режиме «сухого трения» коэффициент трения образцов с покрытием со - ставляет 0.6. при этом у образцов без покрытия коэффициент трения составляет 0,9.
Полученные экспериментальные данные демонстрируют: покрытие Grafal 210 гарантированно обеспечивает снижения трение и износа в моменты работы двигателя в условиях смазочного голодания. что в свою очередь приводит к уменьше - нию вероятности заклинивания трибосопряжения «поршень-цилиндр». Следует отметить. что для используемой в работе схеме контакта и геометрии образцов оценка ресурса твердосмазочного покрытия затруднена. Для достоверной и надежной оценки ресурса покрытия его необходимо наносить на прямоугольные пластины. а в качестве образца использовать износостойкий шарик диаметром 6.10 мм из стали ШХ15.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.