Анотація до роботи:

Бабак О. П. Підвищення зносостійкості вузлів тертя шляхом застосування відцентрового змащування та мастильних канавок. - Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальностю 05.02.04 - Тертя й зношування в машинах. - Хмельницький національний університет, Хмельницький, 2007.

1. Вузли, що працюють у режимі гідродинамічного змащення (підшипники колінчатого і розподільного вала) під час пуску та зупинки двигуна працюють у режимі граничного змащення в умовах обмеженого доступу мастила.

2. У даній роботі пропонується подачу мастила в контакт та її відновлення виконувати за допомогою відцентрових сил, що діють на мастило, на поверхні валу при його обертанні. Розроблено елементи механіки відцентрового змащування поверхні, що включають як методику так результати визначення граничних напружень зрушення шару мастила на похилій площині та диску, що обертається.

3. Нанесення мастилоутримуючих канавок запропоновано виконувати методом накочування поверхні кульками. З метою обґрунтованого вибору режиму накочування розроблено метод розрахунку зусиль і глибини накатування на основі варіаційно-експериментального підходу.

4. Для оцінки ефективності відцентрового змащування та комбінованих профільних мастилоутримуючих канавок був розроблений метод випробувань на зношування. Сутність методу полягає у випробуваннях на зношування при змінній площадці контакту та змінному тиску з використанням на основі розв`язку зворотньої зносоконтактної задачі. Було встановлено, що застосування відцентрового змащування та профільних канавок дозволяє знизити знос поверхні в парі циліндр-площина в 1,5 - 2 рази.

5. Розроблена й реалізована методика розрахункової оцінки зносу та надійності елементів кулачкової пари тертя. Розрахункові значення ефективності канавок і відцентрового мащення стосовно до кулачків газорозподільного механізму дають зниження зносу в 2 рази і зменшення ймовірністі відмови кулачків по зносу в 2,13 рази. Для оцінки надійності використовували розподіл Ерланга 3-го порядку. Стендові випробування на знос виконані на спеціально розробленому стенді з використанням двигуна автомобіля ВАЗ. Встановлено, що знос кулачків з канавками нижче зносу кулачків без канавок в 1,46 рази.

1. Розроблено методику розрахунку параметрів руху тонкого шару мастила в мастильних канавках під дією сили ваги та відцентрових сил на поверхні тіла, що обертається. Методика розрахунку режиму змащування на поверхні включає пристрій та порядок визначення величини основної характеристики тонкого шару мастила на поверхні твердого тіла – граничного напруження зрушення (t_Т) матеріалу мастила. Визначено граничне напруження зрушення для деяких видів моторних мастил. Встановлено, що величина (t_Т) має порядок 1 – 2 Па. Можливість визначення такої малої величини є перевагою розробленої методики.

2. Отримані теоретично й підтверджені експериментально залежності зусиль накатки поверхні кульками від величини заглиблення і властивостей матеріалу поверхні. Залежності отримані на основі розв‘язку контактної задачі для вдавлювання жорсткої кульки в пластично деформовану площину на основі варіаційно-експериментального методу. В основі розв`язку покладений вираз повної енергії деформування, який має екстремальні властивості. Залежність зовнішньої сили від величини заглиблення визначається з експерименту. Функція контактного тиску отримана у вигляді степеневого ряду.

Отримані залежності для визначення сили опору коченню кульки при обробці поверхні пластичним деформуванням від сили вдавлювання кульки, функції тиску під кулькою та твердості оброблюваної поверхні. Отримані залежності рекомендовано використовувати при виборі силового режиму обкочування поверхні. Проведено експериментальне визначення зусиль накатки. Порівняння розрахункових і експериментальних даних вказує на їх відповідність.

Розроблені, виготовлені і використані пристрої для накочування мастилоутримуючих канавок кульками.

3. Розроблений і використаний на практиці метод випробувань на знос за схемою циліндр-площина з визначенням параметрів моделі сталого зношування. В основу методу покладено розв‘язок зворотної контактної задачі з урахуванням зносу циліндра і площини. Рішення дозволяє при наявності залежності розміру площадки контакту від шляху тертя визначити параметри k_w, m моделі сталого зношування як для площини, так і для циліндра.

Практична реалізація методу випробувань для матеріалів кулачкових пар тертя підтвердила ефективність запропонованого методу випробувань і визначення параметрів моделі зношування. В результаті застосування методики випробувань встановлено, що в заданих умовах знос пари з чавуну СЧ-18 менше, ніж із сталі 40Х в 1,53 рази.

Для пари циліндр-площина з комбінованою канавкою за запропонованою методикою отримано зменшення зносу в 1,36-1,42 рази. Ефект пояснюється покращенням умов змащування за рахунок подачі мастила з канавки в зону контакту відцентровими силами від обертання циліндра.

4. Розроблено методику розрахунково-експериментальної оцінки зносу та надійності кулачкових пар тертя. Методика включає основні розрахункові залежності та способи визначення параметрів моделі зношування, шляхів тертя і контактних тисків. Методика оцінки надійності базується на розподілі Ерланга 3-го порядку.

Розрахунки зносу та надійності кулачків ГРМ двигунів ВАЗ для варіантів з канавками і без канавок показали, що середній знос кулачків з канавками майже в 2 рази менше зносу кулачків без канавок.

Ймовірність відмови кулачків по граничному зносу при пробігові 70 тис. км без канавок (F=0,5441) в 2,13 рази вище ймовірності відмови (F=0,2558) кулачків з канавками.

Стендові випробування показали, що на базі 1000 циклів пуску двигуна кулачки з канавкою мають знос (26 мкм), що в 1,46 рази менше зносу кулачка без канавок (38 мкм), що підтверджує висновок про ефективність застосування профільних канавок і відцентрового змащування.

Публікації автора:

1. Кузьменко А.Г., Кузьменко Г.А., Бабак О.П. Упруго – пластический контакт шара с плоскостью // Проблемы трибологии. – 1997. – №2 (14). – С. 3 - 29. (Здобувачем отримані розрахункові залежності для рішення задачі контактної взаємодії кулі із площиною при великих і малих переміщеннях при дії нормальних і дотичних навантажень із використанням діаграми вдавлювання).

2. Дыха А.В., Бабак О.П. Повышение несущей способности подшипника скольжения с маслоудерживающими канавками // Проблемы трибологии. – 1997. – №1. – С. 25 - 27. (Здобувачем запропонований спосіб нанесення мастилоутримуючих канавок).

3. Дыха А.В., Бабак О.П., Ильчишена А.В. Создание и экспериментальное исследование смазочной способности маслоудерживающих канавок переменной глубины // Проблемы трибологии. – 1999. – №2. – С. 26 - 29. (Здобувачем запропонована конструкція для нанесення профілю та проведена експериментальна апробація запропонованого пристрою).

4. Кузьменко А.Г., Бабак О.П. Метод испытаний на износ по схеме "вращающийся цилиндр-плоскость"// Проблемы трибологии. – 2000. – №2 (14). – С. 116 - 122. (Здобувачем запропонований метод випробувань на знос за схемою "обертового циліндра-площини. Отримано розрахункові залежності для визначення параметрів моделі зносу).

5. Бабак О.П., Кузьменко А.Г., Пасечник А.А. Лабораторные испытания по схеме "вращающийся цилиндр-плоскость" // Проблемы трибологии. – 2000. – № 3, 4 (15). – С. 87 - 89. (Здобувачем розроблена методика визначення параметрів закономірностей зношування, що включає спеціальний пристрій для універсальної машини тертя. Виконано експериментальну апробацію методики випробувань).

6. Кузьменко А.Г., Бабак О.П., Пасечник А.А. Выбор схемы лабораторных испытаний при оценке износа кулачковых пар // Проблемы трибологии. – 2001. – №1 (17). – С. 152 - 156. (Здобувачем виконане обґрунтування схеми й методики випробувань на знос кулачкових пар із плоским штовхачем).

7. Бабак О.П., Кузьменко А.Г., Пасечник А.А. Стенд для испытаний газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания // Проблемы трибологии. – 2002. – №2. – С. 107 - 110. (Здобувачем розроблений стенд для лабораторних випробувань розподільчих валів на знос. Виконано експериментальну апробацію стенда).

8. Бабак О.П., Кузьменко А.Г., Пасечник А.А. Повышение износостойкости трибосопряжений путем формирования маслоудерживающего профиля // Вісник Технологічного університету Поділля. - 2002. - № 4 Ч.1 (42). - С. 7 - 12. (Здобувачем отримані оптимальні параметри формування мастилоутримуючого профілю).

9.Кузьменко А.Г., Бабак О.П., Пасічник О.А., Даньков А.Б. Експериментальні дослідження руху мастильного матеріалу із застосуванням комп‘ютерних технологій візуалізації та реєстрації. // Проблеми трибології. – 2007. - №1. – С. 135 – 139. (Здобувачем виконана експериментальна апробація пристрою).

10. Кузьменко А.Г., Бабак О.П., Пасічник О.А. Дослідження динаміки мастильної краплі по плоскій поверхні. // Проблеми трибології. – 2007. - № 2. – С. 91 - 94. (Здобувачем отримані кількісні і якісні параметри руху мастильного матеріалу для різних матеріалів. Побудовані номограми).

11. Кузьменко А.Г., Бабак О.П., Пасічник О.А. Дослідження ефективності профілю змащувальної канавки. // Проблеми трибології. – 2007. - № 3. – С. 3 - 5. (Здобувачем проведене порівняння ефективності змащування канавок з різною формою поперечного перерізу. Експериментально знайдений профіль із найбільшою ефективністю змащування).

12. Кузьменко А.Г., Бабак О.П., Износ узлов трения двигателей при граничной смазке (Обзор). // Проблемы трибологии. – 2007. - № 3. – С. 61 - 93. (Здобувачем проведений аналіз умов роботи вузлів тертя двигунів при граничному змащуванні. Виявлено причини недостатньої їхньої зносостійкості).

13. Кузьменко А.Г., Бабак О.П., Дыха А.В. Метод определения предельного напряжения сдвига при движении смазки по наклонной плоскости // Проблемы трибологии. – 2007. - № 3. – С. 99 - 109. (Здобувачем отримані залежності для визначення граничного напруження зрушення при русі мастила по похилій площині).

14. Кузьменко А.Г., Бабак О.П., Кузьменко Г.А. Определение усилий накатки поверхности шариками // Збірник матеріалів конференції "Вимiрювальна та обчислювальна технiка в технологiчних процесах i конверсiї виробництва".- Хмельницький: ТУП, 1995.- C. 103. (Здобувачем виконана експериментальна апробація методики)

15. Кузьменко А.Г., Бабак О.П., Определение усилий при накатке вариационно-экспериментальным методом // Тезисы докладов научно-технической конференции "Механика и новые технологии", г. Севастополь, 1995. - С. 29 - 32. (Здобувачем отримані залежності для визначення зусиль при накатуванні).

16. Кузьменко А.Г., Бабак О.П. Экспериментальное определение усилий накатки // Проблеми сучасного машинобудування: Збірник статей. Хмельницький: ТУП, 1996.- C. 62 - 64. (Здобувачем виконана експериментальна апробація методики для різних матеріалів).

17. Диха О.В., Бабак О.П., Підвищення зносостійкості підшипникових втулок поверхнево-пластичною обробкою // Збірник наукових праць "Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в машинобудуванні та металургії: - Краматорськ. – 1999. - С. 305 – 306. (Здобувачем розроблено та виготовлено технологічне устаткування).

18. Кузьменко А.Г., Бабак О.П. Моделирование и стендовые испытания на износ кулачковой пары ГРМ автомобиля // Тезисы докладов научно – технической конференции "Зносостійкість і надійність вузлів тертя машин (ЗНМ-2000)", - г. Хмельницкий. - 2000. - С. 48 - 49. (Здобувачем виконана експериментальна апробація методики стендових випробувань).

19. Кузьменко А.Г., Бабак О.П., Пасечник А.А, Третько В.В. Приспособление для лабораторных испытаний по схеме цилиндр - плоскость // Збірник матеріалів конференції "Вимiрювальна та обчислювальна технiка в технологiчних процесах i конверсiї виробництва": Тези доповідей науково-технічної конференції. - Хмельницький: ТУП, 2001.- C. 379 - 380. (Здобувачем розроблено та апробовано технологічне устаткування).

20. Скиба М.Е., Бабак О.П., Кузьменко А.Г., Стендовые испытания распределительного вала ДВС с нанесенным маслоудерживаюшим профилем // Тезисы докладов научно – технической конференции " Зносостійкість і надійність вузлів тертя машин (ЗНМ-2001)", - г. Хмельницкий: ТУП, 2001. - С. 10. (Здобувачем виконана експериментальна апробація методики стендових випробувань).

21. Кузьменко А.Г., Дыха А.В., Сытник С.В., Бабак О.П., Псел С.В. Методы лабораторных испытаний на износ для образцов переменного сечения // Тезисы докладов 4-го Международного симпозиума по Трибофатике – Тернополь: Тернопольський государственный технический университет имени Ивана Пулюя, 2002. – С. 739 – 743. (Здобувачем виконана експериментальна апробація методики лабораторних випробувань).

22. Кузьменко А.Г., Бабак О.П., Расчетно – экспериментальная оценка износа кулачковых механизмов // Тези доповідей II Міжнародної науково-технічної конференції "Сучасні проблеми триботехніки", - м. Миколаїв.-2007. – С. 45 – 47. (Здобувачем отримані залежності для оцінки зносу кулачкових механізмів).