Призначення розробки: Ррозробка фізико-хімічних моделей руйнування, статистичних, критеріальних рівнянь зносостійкості, які одночасно враховують середовища (кисле, лужне або нейтральне), його корозійні властивості та інтенсивність навантаження фрикційного контакту при терті, енергію взаємодії середовища з поверхнею при кавітації; Забезпечення надійності та тривалого терміну експлуатації контактних з'єднань деталей в умовах вібрації. Визначення потенційно небезпечних резонансних режимів роботи механічних вузлів. Створення нових методів та технологій підвищення вібраційної стійкості механічних контактів; Розробка ефективних методів прискорених випробувань зносостійкості контактних поверхонь деталей машин на основі розв'язку зносоконтактних задач для кількісної оцінки ефективності технологій зміцнення, підвищення зносостійкості та умов змащування.

Рекомендована область застосування: Результати роботи можуть бути використані в машинобудуванні, приладобудуванні для забезпечення надійності, тривалого терміну експлуатації механічних вузлів, елементів машин і конструкцій, що працюють в умовах вібрації; при проектуванні прецизійних приладів в системах точної механіки та автоматичного контролю - для вирішення задач точного позиціювання елементів цих систем при наявності вібраційного фону.

Технічна характеристика: Розроблена детальна систематизація задач контактної механіки і методів їх розв'язку як без зносу, так і з урахуванням зносу. Розроблена технологія підвищення вібраційної стійкості та демпфуючої здатності контактних поверхонь на основі опромінення поверхні наносекундними імпульсами неодимового лазера з густиною оптичної потужності -10 - 10 Вт/м2. Обґрунтовано критерії та отримані основні рівняння руйнування поверхонь при мікроударному навантаженні. Розроблена нова технологія хіміко-термічної обробки металів.

Переваги перед аналогами: У процесі виконання проекту планується отримати нові наукові та практичні результати, саме: одержати нові дані про вплив КАС на процеси зношування та руйнування робочих поверхонь, що дасть можливість на основі положень фізико-хімічної механіки матеріалів розробити науково обґрунтовані схеми аналізу та дослідження процесів КМЗ матеріалів; на базі структури енергетичної теорії зношування, гідродинамічної теорії поширення ударних хвиль та рівнянь неоднорідних суцільних середовищ в пружно-пластичній області одержати критерії та основні рівняння кавітаційно-ерозійної зносостійкості матеріалів; розвинути методику визначення корозійного фактору при КМЗ металів шляхом комп'ютерної обробки поляризаційних кривих внаслідок чого одержати аналітичні залежності та співвідношення між корозійним і механічні факторами руйнування, що, в свою чергу, дасть можливість розробити методи оцінки прогнозування довговічності деталей обладнання; встановити взаємозв'язок між складом, структурою зміцненого шару, параметрами кристалічної будови та довговічністю зміцнених деталей при їх КМЗ; з позицій теорії дислокацій пропонується розглянути циклічний характер зміни енергоємності поверхневих шарів металів і їх зносостійкості при КМЗ в агресивних середовищах; основі попередньої інтенсифікації поверхонь металів необхідно розробити нові способи та технології ХТО. За матеріалами проведених досліджень підготувати до захисту кандидатські дисертації.

Стадія завершеності розробки: Провірено в лабораторних умовах

Техніко-економічний ефект: Одержані статистичні дані про надійність та довговічність деталей обладнання при їх зношуванні в КАС харчових виробництв дозволяє, зокрема, провести комплексне дослідження зносостійкості деталей відцентрових насосів. Розроблені способи і методи прискореного визначення зносостійкості матеріалів при КМЗ, та методики оцінки довговічності захисних полімеркомпозиційних, термодифузійних та зміцнених покриттів дозволять науково обґрунтовано підходити до вибору зміцнювальних технологій, створенню нових способів та технологій ХТО. Розроблені в процесі роботи рекомендації по вибору матеріалів і застосуванню зміцнювальних технологій обробки деталей обладнання дозволять підвищити їх довговічність. Впровадження у виробництво нових способи термодифузійного хромування та інших способів зміцнення дозволять на основі методів кореляційного аналізу і теорії графів одержати рівняння регресії, що дасть можливість прогнозувати довговічність одержаних покриттів. Результати роботи можуть бути використані в машинобудуванні, приладобудуванні для забезпечення надійності, тривалого терміну експлуатації механічних вузлів, елементів машин і конструкцій, що працюють в умовах вібрації; при проектуванні прецизійних приладів в системах точної механіки та автоматичного контролю - для вирішення задач точного позиціювання елементів цих систем при наявності вібраційного фону. Запропоновані методи розрахунку резонансних характеристик механічних контактних з'єднань можуть бути використані при проектуванні демпферів сухого тертя, віброізоляторів, дослідження процесів фретинг-корозії з'єднань. Застосування результатів дозволить вирішити ряд задач ідентифікації параметрів нелінійних контактних коливальних систем, неруйнівного контролю якості механічних з'єднань. Можливе патентування способів та технологій підвищення стійкості контактних спряжень в умовах вібрації. Очікується, що за допомогою розроблених методик процес створення нових антифрикційних і мастильних матеріалів для різних вузлів тертя машин стане більш ефективним. Отриманні результати, методики та розроблені технології зміцнення будуть впроваджуватись на підприємствах України та області шляхом укладанням госпдоговорів, а також використовуватися в навчальному процесі університету при підготовці фахівців за спеціальностями: "Обладнання переробних і харчових виробництв", "Технологія і устаткування відновлення та підвищення зносостійкості машин і конструкцій", "Технологія машинобудування" та при підготовці докторських і кандидатських дисертацій. Отримані результати будуть носити характер рекомендацій по створенню методів випробувань установок та аналізу умов змащення для різних галузей техніки. Очікується, що за допомогою розроблених методик процес створення нових антифрикційних мастильних матеріалів для різних вузлів тертя машин стане більш ефективним. За результатами роботи отримано 2 патенти, опубліковано 20 статей, представлена до захисту докторська дисертація Дихи О.В. на тему "Експериментально-теоретичні методи контактної механіки і зношування змащених поверхонь тертя". Розроблені принципово нові технології поверхневого зміцнення дозволяють в 2-6 разів збільшити довговічність ріжучих м'ясоподрібнюючих машин на ТОВ "М'ясний двір Поділля", насосів в 2 рази збільшити довговічність насосів на підприємствах ЗАТ "Хмельницька макаронна фабрика", ЗАТ "Хмельницький цукровий завод", ФГ " БАРКОСОФТ АГРО".

Опис розробки:
()
Аналіз роботи деталей машин і технологічного обладнання, свідчить, що його недостатня надійність і довговічність, у багатьох випадках, зумовлена інтенсивним корозійно-механічним зношуванням (КМЗ) деталей при їх контакті з корозійно-активними середовищами (КАС). Інтенсивні дослідження направлені на вивчення механізмів руйнування в умовах навантаження фрикційного контакту при терті та кавітації проводяться в багатьох країнах, де роботи по КМЗ стосуються питань підвищення зносостійкості матеріалів, що контактують з агресивними середовищами. Тому дослідження процесів КМЗ, зокрема в технологічних середовищах харчових виробництв особливо для України та Хмельницької області, де харчова і переробна промисловість інтенсивно розвивається. Про економічне значення проблеми підвищення надійності і довговічності свідчить той факт, що за 10 років на ремонт обладнання харчових підприємств України витрачаються кошти, які дорівнюють повній вартості основних виробничих фондів. Роботи по створенню методів і установок для випробувань на зношування ведуться в ХНУ протягом останніх 10-15 років. На сьогодні підвищення зносостійкості вузлів тертя досягається головним чином за рахунок створення і вдосконалення нових матеріалів та умов змащування. Механіка контактної взаємодії поверхонь в наш час є основою для створення матеріалів. В зв'язку з цим, створення контактної механіки взаємодії поверхонь, в тому числі змащених, і розробка на її основі методів випробувань є доцільним. Аналіз та узагальнення характеру руйнування поверхонь при наявності корозійно-активних середовищ при терті та кавітації, на основі сучасних наукових досліджень та експериментальних даних, дозволяє розглядати КМЗ металів як процес, в основі якого лежить втомно-електрохімічна природа. Внаслідок імпульсного характеру процесів зношування можна виділити дві складові потенціалу (постійну і змінну частини). Внаслідок електрохімічної корозії виникаючі мікроелементи сприяють активному анодному розчиненню металу, що сприяє полегшенню руйнування. Саме тому в роботі планується значну увагу приділити впливу змінної частини на зносостійкість поверхонь тертя при їх КМЗ в КАС. Надійність та тривалий термін експлуатації механічних з'єднань деталей в умовах вібрації можуть бути забезпечені при уникненні резонансних режимів. Розрахунок параметрів контактного резонансу слід проводити в рамках моделей нелінійних коливальних систем. Вібраційна стійкість контактних поверхонь обумовлюється в т.ч. напруженим станом поверхневих шарів, мікрогеометрією поверхні, пружними модулями матеріалу. Змінюючи ці величини поверхневою обробкою, лазерним гартуванням і легуванням, можливо суттєво покращити експлуатацій характеристики контактних з'єднань в умовах вібрації. У процесі виконання проекту планується отримати нові наукові та практичні результати, саме: одержати нові дані про вплив КАС на процеси зношування та руйнування робочих поверхонь, що дасть можливість на основі положень фізико-хімічної механіки матеріалів розробити науково обґрунтовані схеми аналізу та дослідження процесів КМЗ матеріалів; на базі структури енергетичної теорії зношування, гідродинамічної теорії поширення ударних хвиль та рівнянь неоднорідних суцільних середовищ в пружно-пластичній області одержати критерії та основні рівняння кавітаційно-ерозійної зносостійкості матеріалів; розвинути методику визначення корозійного фактору при КМЗ металів шляхом комп'ютерної обробки поляризаційних кривих внаслідок чого одержати аналітичні залежності та співвідношення між корозійним і механічні факторами руйнування, що, в свою чергу, дасть можливість розробити методи оцінки прогнозування довговічності деталей обладнання; встановити взаємозв'язок між складом, структурою зміцненого шару, параметрами кристалічної будови та довговічністю зміцнених деталей при їх КМЗ; з позицій теорії дислокацій пропонується розглянути циклічний характер зміни енергоємності поверхневих шарів металів і їх зносостійкості при КМЗ в агресивних середовищах; основі попередньої інтенсифікації поверхонь металів необхідно розробити нові способи та технології ХТО. За матеріалами проведених досліджень підготувати до захисту кандидатські дисертації. Нові методи розрахунку резонансних характеристик контактних спряжень деталей в умовах динамічного вібраційного навантаження, що базуються на використанні квазістатичних залежностей контактних зміщень від зовнішніх сил. Нові способи побудови першого та вищих наближень і вирішенні рівнянь руху нелінійних контактних коливальних систем, які на відміну від існуючих рішень враховують трибологічні характеристики контактних поверхонь. Кількісний розрахунок умов порушення цілісності з'єднань деталей під дією вібрації - виходу контакту за межі граничного попереднього зміщення при тангенційних коливаннях, виникнення зазорів при нормальних кутових коливаннях. Нове описання динаміки вимушених вібраційних коливань осцилятора з су: тертям, що принципово відрізняється від існуючої моделі на основі закону Кулона, та використа цих результатів в трибології. Експериментальна перевірка можливостей та умов застосува розроблених теоретичних моделей для забезпечення цілісності контактних з'єднань при вібраці уникнення резонансних режимів. Підвищення вібраційної стійкості поверхонь механічних конта за рахунок мілісекундної та наносекундної імпульсної лазерної обробки. Отримані результати будуть носити характер рекомендацій по створенню методів випробувань установок та аналізу умов змащення для різних галузей техніки. Очікується, що за допомогою розроблених методик процес створення нових антифрикційних мастильних матеріалів для різних вузлів тертя машин стане більш ефективним. За результатами роботи отримано 2 патенти, опубліковано 20 статей, представлена до захисту докторська дисертація Дихи О.В. на тему "Експериментально-теоретичні методи контактної механіки і зношування змащених поверхонь тертя". Розроблені принципово нові технології поверхневого зміцнення дозволяють в 2-6 разів збільшити довговічність ріжучих м'ясоподрібнюючих машин на ТОВ "М'ясний двір Поділля", насосів в 2 рази збільшити довговічність насосів на підприємствах ЗАТ "Хмельницька макаронна фабрика", ЗАТ "Хмельницький цукровий завод", ФГ " БАРКОСОФТ АГРО". Одержані статистичні дані про надійність та довговічність деталей обладнання при їх зношуванні в КАС харчових виробництв дозволяє, зокрема, провести комплексне дослідження зносостійкості деталей відцентрових насосів. Розроблені способи і методи прискореного визначення зносостійкості матеріалів при КМЗ, та методики оцінки довговічності захисних полімеркомпозиційних, термодифузійних та зміцнених покриттів дозволять науково обґрунтовано підходити до вибору зміцнювальних технологій, створенню нових способів та технологій ХТО. Розроблені в процесі роботи рекомендації по вибору матеріалів і застосуванню зміцнювальних технологій обробки деталей обладнання дозволять підвищити їх довговічність. Впровадження у виробництво нових способи термодифузійного хромування та інших способів зміцнення дозволять на основі методів кореляційного аналізу і теорії графів одержати рівняння регресії, що дасть можливість прогнозувати довговічність одержаних покриттів. Результати роботи можуть бути використані в машинобудуванні, приладобудуванні для забезпечення надійності, тривалого терміну експлуатації механічних вузлів, елементів машин і конструкцій, що працюють в умовах вібрації; при проектуванні прецизійних приладів в системах точної механіки та автоматичного контролю - для вирішення задач точного позиціювання елементів цих систем при наявності вібраційного фону. Запропоновані методи розрахунку резонансних характеристик механічних контактних з'єднань можуть бути використані при проектуванні демпферів сухого тертя, віброізоляторів, дослідження процесів фретинг-корозії з'єднань. Застосування результатів дозволить вирішити ряд задач ідентифікації параметрів нелінійних контактних коливальних систем, неруйнівного контролю якості механічних з'єднань. Можливе патентування способів та технологій підвищення стійкості контактних спряжень в умовах вібрації. Очікується, що за допомогою розроблених методик процес створення нових антифрикційних і мастильних матеріалів для різних вузлів тертя машин стане більш ефективним. Отриманні результати, методики та розроблені технології зміцнення будуть впроваджуватись на підприємствах України та області шляхом укладанням госпдоговорів, а також використовуватися в навчальному процесі університету при підготовці фахівців за спеціальностями: "Обладнання переробних і харчових виробництв", "Технологія і устаткування відновлення та підвищення зносостійкості машин і конструкцій", "Технологія машинобудування" та при підготовці докторських і кандидатських дисертацій.

Відомості про новизну розробки:
є авторських свідоцтв -- 5 шт.
є патентів України -- 2 шт.

Результати дослiджень
Відповідає технічній характеристиці

Можливість передачі за кордон:
Продаж патентів
Спільне доведення до промислового рівня

Фотодоповнення

Країна Україна

Для отримання додаткової інформації звертайтесь::
E-mail: gal@uintei.kiev.ua