Библиотека диссертаций Украины Полная информационная поддержка
по диссертациям Украины
  Подробная информация Каталог диссертаций Авторам Отзывы
Служба поддержки




Я ищу:
Головна / Технічні науки / Тертя та зношування в машинах


Антонюк Дмитро Анатолійович. Підвищення зносостійкості корпуса різця дорожньої фрези : Дис... канд. наук: 05.02.04 - 2009.



Анотація до роботи:

Антонюк Д.А. Підвищення зносостійкості корпуса різця дорожньої фрези. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеці-альністю 05.02.04 – Тертя та зношування в машинах. – Національний транспортний університет, Київ, 2009.

Дисертацію присвячено підвищенню зносостійкості обертових різців дорожньої фрези, які працюють в умовах інтенсивного зношування закріпленим абразивом. Зменшувати спрацьованість робочого органа запропоновано оптимізацією його геометричної форми з урахуванням умов і механізму зношування, режимів обробки асфальтобетону, а також завдяки розробленню зносостійкого сплаву і технології його нанесення.

Уточнені закономірності фрезерування дорожнього покриття різцем дорожньої фрези. На основі дослідження поверхонь тертя зношених різців встановлено механізм руйнування поверхні корпуса інструмента. У динаміці досліджена інтенсивність спрацьовування різців, розміщених на різних ділянках барабана фрези.

Удосконалено математичні залежності, які відображають вплив геометричних розмірів корпуса різця на величину тиску та інтенсивність зношування інструмента. Визначено вплив властивостей зовнішнього середовища і параметрів експлуатації різців дорожньої фрези на зносостійкість в умовах зношування закріпленим абразивом.

За результатами лабораторних та промислових досліджень встановлено вплив структурно-фазового стану та системи легування на здатність сталей і сплавів опиратися зношуванню в умовах експлуатації інструментів. За допомогою матема-тичних методів оптимізовано хімічний склад експериментального наплавлю-вального сплаву для підвищення зносостійкості робочої поверхні корпуса різця.

1. За результатами аналізу механізму абразивного зношування обертових різців дорожніх фрез зроблено висновок щодо актуальності збільшення терміну служби інструментів за рахунок оптимізації їх геометричної форми, зміцнення корпуса зносостійкими сплавами на основі дослідження механізму руйнації робочої поверхні, а також вибору режимів і умов експлуатації.

2. Уточнено механізм фрезерування асфальтобетонного покриття, який пропонується розглядати як процес руйнування робочим органом дорожньої фрези монолітного шару зі звільненням гранітних часток із бітумної зв’язки. При цьому завдяки обертовому руху барабана та поступовому руху фрези змінюється траєкторія переміщення різця відносно поверхні асфальтобетону, зменшується кут нахилу наконечника до оброблюваної поверхні, а отже корпус різця бере активну участь у процесі фрезерування.

3. Досліджено поверхні тертя зразків після промислових випробувань, на підставі чого доведено, що зношування корпуса різця дорожньої фрези відбувається за рахунок домінування руйнації поверхні матеріалу закріпленим абразивом, а також впливу відокремлених від монолітного абразиву часток шляхом пластичного відтиснення та мікрорізання.

4. Досліджено у динаміці інтенсивність зношування обертових різців, розміщених у різних ділянках барабана і встановлено, що 63% інструментів спрацьовується рівномірно по всій поверхні корпуса і наконечника, близько 13% – виходить з ладу через заклинювання різця в різцетримачі, 24% – внаслідок відколювання твердо-сплавної вставки. Оскільки інтенсивність зношування верхньої частини корпуса різця у 2–3,5 раза перевищує інтенсивність зношування твердосплавної вставки, доведено необхідність забезпечення умов постійної зносостійкості інструмента по всій довжині робочої частини.

5. Удосконалено та уточнено математичні залежності розрахунку епюр навантажень та впливу геометричних розмірів конічної поверхні корпуса різця на величину тиску та його лінійний знос.

6. Теоретично обґрунтовано та практично доведено можливість підвищення зносостійкості обертового різця дорожньої фрези шляхом зміцнення його корпуса наплавленням зносостійкими сплавами. При цьому навантаження з наконечника робочого органа при спрацьовуванні переноситься на верхню частину його корпуса, а у видаленні шару асфальтобетону бере активну участь зміцнювальне покриття, яке захищає поверхню корпуса і зменшує вірогідність заклинювання інструмента в різцетримачі.

7. Експериментальними дослідженнями впливу зовнішніх параметрів зношування на інтенсивність руйнування матеріалів в умовах експлуатації різців дорожньої фрези встановлено, що їх знос підвищується зі зростанням глибини фрезерування, що обумовлено збільшенням шляху, пройденого інструментом в асфальтобетоні, а відносна різниця в абсолютних значеннях масового зносу при підвищенні подачі є більшою при фрезеруванні більш міцніших асфальтобетонів. Доведено, що зі збільшенням швидкості відносного переміщення механізм руйнування поверхні матеріалу інтенсифікується, що викликано зростанням сили заглиблення абразиву в поверхню деталі.

8. Одержані результати трибологічних досліджень дозволили встановити, що перспективними матеріалами для роботи в умовах експлуатації різців дорожніх фрез є сплави з високою твердістю (63–70 НRС) і значним вмістом (>60 %) зміцнювальної надлишкової фази мікротвердістю Н50=18–30 ГПа, розташованої в пластичній матриці. Цим вимогам відповідають сплави системи легування Fe-C-Ti-B, у яких кристалізується широкий спектр включень з високими фізико-механічними властивостями.

9. Побудовано математичні залежності впливу хімічного складу зміцнювальних сплавів системи Fe-C-Ti-B в діапазоні варіювання факторів (1,6–3,4% С, 3,0–6,0% В, 5,0–15,0 % Ti) на триботехнічні та фізико-механічні властивості матеріалів в умов зношування закріпленим абразивом.

10. Встановлено оптимальний склад зносостійкого сплаву системи легування
Fe-C-Ti-B (2,0–2,4%С, 8,0–10,0% Ti,4,0–4,5% B, решта – Fe), який завдяки утворенню в структурі надлишкової зміцнювальної фази (63–65 %) у вигляді карбідів, боридів, карбоборидів заліза й титану мікротвердості (22,0–25,0 ГПа) забезпечує після промислових досліджень високу відносну зносостійкість (м=1,74) та агрегатну твердість (66–68 HRC) в умовах зношування різців дорожньої фрези.

11. Результати промислового випробування конструкції різця, зміцненого за розробленою технологією дослідним сплавом 225Т10Р4, на підприємствах
КП „ЕЛУАШ” (м. Запоріжжя), ДП „Запорізький облавтодор” і ТОВ „Ресурс інжиніринг” (м. Донецьк) показали підвищення зносостійкості на 18%. Очікуваний розрахунковий економічний ефект від впровадження практичних рекомендацій на
ДП „Запорізький облавтодор” становить 42526 грн. на рік.

Публікації автора:

  1. Попов С. Н. Аналитическое исследование влияния технологических пара-метров процессов нанесения износостойких покрытий с учетом термодинамической возможности образования упрочняющей фазы / С. Н. Попов, Д. А. Антонюк // Вісник СНУ ім. В. Даля. – 2005. – № 7. – С.186–197.

Автором виконано аналіз впливу легування та технологічних параметрів нанесення покриттів на ймовірність утворення зміцнювальної фази.

  1. Попов С.Н. Влияние трибоматериаловедческих параметров разрушения рез-цов дорожной фрезы в условиях изнашивания закрепленным абразивом / С. Н. По-пов, Д. А. Антонюк // Нові матеріали та технології в металургії та машинобудуванні. – 2006. – № 2. – С. 77–84.

Автором проведено оптимізацію математичних залежностей для розрахунку епюр навантажень та впливу геометричних характеристик різця на величину тиску та його лінійний знос.

  1. Антонюк Д. А. Способ испытания материалов при изнашивании закреплен-ным асфальтобетонным абразивом / Д. А. Антонюк // Проблеми трибології (Problems of Tribology). – 2007. – № 2. – С. 71–76.

  2. Попов С. Н. Комплексный метод натурных испытаний рабочих органов дорожных машин в условиях изнашивания закрепленным абразивом / С. Н. Попов,
    Д. А. Антонюк // Проблеми трибології (Problems of tribology). – 2008. – № 1. – С. 43–56.

Автором проведені випробування стандартних та дослідних різців у різних умовах експлуатації.

  1. Антонюк Д. А. Исследование износа резцов дорожных фрез / Д. А. Антонюк // Проблеми трибології. – 2006. – № 4. – С. 12–23.

  2. Попов С. Н. Анализ характера износа и определение критериев работоспо-собности рабочих органов дорожных фрез / С. Н. Попов, Д. А. Антонюк // Проблеми трибології. – 2007. – № 1. – С. 3–12.

Автором виконана статистична обробка зношених різців та проведений аналіз результатів.

  1. Попов С. Н. Оптимизация срока службы резцов дорожной фрезы на основе технологий предварительной и восстановительной износостойкой наплавки /
    С. Н. Попов, Д. А. Антонюк // Нові матеріали і технології в металургії та машино-будуванні. – 2007. – № 1. – С. 69–77.

Автором проаналізовано схеми зносостійкого наплавлення різців дорожньої фрези.

  1. Попов С.Н. Исследование влияния внешних условий изнашивания на износостойкость резцов дорожной фрезы / С. Н. Попов, Д. А. Антонюк // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. – 2008. – №1. – С.25–29.

Особистий внесок: проведення експериментів та опрацювання результатів досліджень.

  1. Антонюк Д.А. Исследование влияния параметров эксплуатации на механизм разрушения при изнашивании закрепленным абразивом / Д. А. Антонюк // Пробле-ми трибології. – 2008. – №3. – С.82–88.

10. Попов С.М. Металознавчі аспекти підвищення зносостійкості різців дорожніх фрез / С. М. Попов, Д. А. Антонюк // Металознавство та обробка металів. – 2007. – №1. – С.26–30.

Особистий внесок: побудова розподілу мікротвердості за перерізом різця.

11. Пат. 29219 Україна. МПК7 Е01С 23/00. Різець дорожньої фрези /
Попов С.М., Антонюк Д.А.; заявники Попов С.М., Антонюк Д.А. – №200708848; заявл. 31.07.2007 ; опубл. 10.01.2008. Бюл. №1.

12. Пат. 34050 Україна. МПК7 В23К 35/36. Склад шихти зносостійкої порошко-вої стрічки на основі системи Fe-Ti-C-B / Попов С.М., Антонюк Д.А.; заявники Попов С.М., Антонюк Д.А. – №200802541; заявл. 28.02.2008 ; опубл. 25.07.2008. Бюл. №14.

13. Антонюк Д. А. Новый взгляд на режущие элементы дорожных фрез /
Д. А. Антонюк // Мир техники и технологий. – 2006. – № 10. – С. 30–33.

14. Попов С. М., Антонюк Д. А. Дослідження зносу різців дорожних фрез /
С. М. Попов, Д. А. Антонюк // Тиждень науки: наук.-техн. конф., 25–28 квітня 2005р.: тези допов. – Запоріжжя: ЗНТУ, 2005. – С. 103–104.

Особистий внесок: проведення промислових досліджень стандартних різців.

15. Антонюк Д. А. Технология упрочнения резцов дорожных фрез / Д. А. Анто-нюк // Сварка. Контроль. Реновация – 2006: Труды шестой науч.-техн. конф.: тезисы докл. – Уфа: Гилем, 2007. – С. 102–105.

16. Попов С. Н. Разработка конструкции резца дорожной фрезы повышенной износостойкости / С. Н. Попов, Д. А. Антонюк // Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях: Матер. 7 ежегодн. межд. конф., 12–16 февраля 2007г.: тезисы докл. – К.: УИЦ «Наука. Техника. Технология», 2007. – С. 167–169.

Автором виконано розрахунок інтенсивності зношування елементів різця.

17. Попов С. Н. Восстановление изношенных резцов дорожных фрез фирмы «Wirtgen» / С. Н. Попов, Д. А. Антонюк // Современные проблемы сварки, наплавки и материаловедения: Республиканская науч.-метод. конф., 19–22 апреля 2005г.: тезисы докл. – Мариуполь: ПГТУ, 2005. – С. 123–126.

Особистий внесок: дослідження механізму зношування окремих частин інструмента.

18. Попов С.Н., Антонюк Д.А. Износостойкая наплавка корпуса резца дорожной фрезы / С. Н. Попов, Д. А. Антонюк // Зварювання та суміжні технології: Матер. IV Всеукр. конф. молодих учених та спец., 23–25 травня 2007р.: тези допов. – К.: ІЕЗ ім. Є.О. Патона, 2007. – С. 83–84.

Особистий внесок: дослідження доцільності застосування зносостійкого наплавлення різців дорожньої фрези.

19. Антонюк Д.А. Разработка износостойких наплавочных сплавов системы Fe-C-Ti-B для упрочнения корпуса резца дорожной фрезы / Д. А. Антонюк // Зварю-вання та споріднені процеси: Матер. Всеукр. наук.-техн. конф. студ., аспір. і молод. науковців, 3–7 вересня 2008 р.: тези доп. – Миколаїв: НУК, 2008. – С. 11–12.