Обгрунтування раціональної програми припрацювання трибосистем
DOI:
https://doi.org/10.31891/2079-1372-2023-109-3-6-17Ключові слова:
tribosystem; practice; training program; marginal lubrication; wear rate; coefficient of friction; running-in time; wear and tear during the running-in period; loss of stability of the tribosystemАнотація
В роботі наведено результати досліджень по обгрунтуванню раціональної програми припрацювання трибосистем. Показано, що першою складовою програми є виконання умови на межі втрати стійкості за появою прискореного зношування, при максимальному навантаженні на трибосистему та мінімальної швидкості ковзання. Такий режим виконує функцію «тренування» поверхневих шарів до майбутніх умов експлуатації за рахунок процесів деформування та зміну шорсткості поверхонь тертя. Режиму притаманні мінімальні значення швидкості зношування та максимальні значення коефіцієнта тертя.
Другою складовою програми припрацювання є виконання умови на межі втрати стійкості за появою задиру поверхонь тертя, при минимальному навантаженні на трибосистему та максимальної швидкості ковзання. Такий режим виконує функцію «адаптації» поверхневих шарів до майбутніх умов експлуатації за рахунок збільшення швидкості деформування матеріалів поверхневих шарів на плямах фактичного контакту. Режиму притаманні максимальні значення швидкості зношування та мінімальні значення коефіцієнта тертя.
Третій режим програми має на меті формування на поверхнях тертя трибосистем поверхневих структур та шорсткості, які відповідають експлуатаційним режимам. Такий режим виконує функцію «достатньої адаптації» поверхневих шарів до майбутніх умов експлуатації, та відповідає умові з максимальним значенням запасу стійкості. Кінцевим результатом процесу припрацювання є перехід трибосистеми з нерівноважного, термодинамічно нестійкого стану, в стаціонарний, рівноважний стан, в результаті якого стабілізуються такі параметри, як швидкість зношування, коефіцієнт тертя, температура і шорсткість поверхонь тертя. Такий покроковий перехід пов'язаний з утворенням особливої, дисипативної структури поверхневих шарів трибоелементів в результаті самоорганізації.
Застосування трьохрежимної програми дозволить зменшити час на припрацювання трибосистем на 23,0 – 38,4% в порівнянні з іншими програмами. Ефективність розробленої трьохрежимної програми доведена експериментальними дослідженнями з розрахунком похибки моделювання.
Посилання
Blau, P. J. Running-in: art or engineering?. Journal of materials engineering, 1991, 13(1), 47-53. https://doi.org/10.1007/BF02834123 [English]
Blau, P. J. On the nature of running-in. Tribology international, 2005, 38(11-12), 1007-1012. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2005.07.020 [English]
Ghatrehsamani, S., Akbarzadeh, S., & Khonsari, M. M. (2022). Experimentally verified prediction of friction coefficient and wear rate during running-in dry contact. Tribology International, 2022, 170, 107508. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2022.107508 [English]
Mezghani, S., Demirci, I., Yousfi, M., & El Mansori, M. Running-in wear modeling of honed surface for combustion engine cylinderliners. Wear, 2013, 302(1-2), 1360-1369. https://doi.org/10.1016/j.wear.2013.01.026 [English]
Stickel, D., Fischer, A., & Bosman, R. Specific dissipated friction power distributions of machined carburized martensitic steel surfaces during running-in. Wear, 2015, 330, 32-41. https://doi.org/10.1016/j.wear.2015.01.010 [English]
Garbar, I. Microstructural changes in surface layers of metal during running-in friction processes. Meccanica, 2001, 36, 631-639. https://doi.org/10.1023/A:1016392618802 [English]
Khonsari, M. M., Ghatrehsamani, S., & Akbarzadeh, S. On the running-in nature of metallic tribo-components: A review. Wear, 2021, 474, 203871. https://doi.org/10.1016/j.wear.2021.203871 [English]
Zhou, Y., Zuo, X., & Zhu, H. A fractal view on running-in process: taking steel-on-steel tribo-system as an example. Industrial Lubrication and Tribology. 2019. https://doi.org/10.1108/ILT-08-2018-0319 [English]
Mehdizadeh, M., Akbarzadeh, S., Shams, K., & Khonsari, M. M. Experimental investigation on the effect of operating conditions on the running-in behavior of lubricated elliptical contacts. Tribology Letters, 2015, 59, 1-13. https://doi.org/10.1007/s11249-015-0538-x [English]
Ding, C., Zhu, H., Jiang, Y., Sun, G., & Wei, C. (2019). Recursive characteristics of a running-in attractor in a ring-on-disk tribosystem. Journal of Tribology, 2019, 141(1), 011604. https://doi.org/10.1115/1.4041018 [English]
Zhou, Y., Zuo, X., Zhu, H., & Wei, T. (2018). Development of prediction models of running-in attractor.Tribology International, 2018, 117, 98-106.https://doi.org/10.1016/j.triboint.2017.08.018 [English]
Volchenkov, A. V., & Nikitina, L. G. The Problem of Choosing the Modes of Running-In Curved Parts. In Proceedings of the 8th International Conference on Industrial Engineering: ICIE, 2022 (pp. 567-575). Cham: Springer International Publishing.https://doi.org/10.1007/978-3-031-14125-6_56 [English]
Ruggiero, A., Di Leo, G., Liguori, C., Russo, D., & Sommella, P. Accurate measurement of reciprocating kinetic friction coefficient through automatic detection of the running-in. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2022, 69(5), 2398-2407.DOI: 10.1109/TIM.2020.2974055 [English]
Zhou, Y., Wang, Z., & Zuo, X. Multi-objective optimization of three-stage running-in process for main bearing of marine diesel engine. Journal of Tribology, 2023, 145(8), 081701. https://doi.org/10.1115/1.4062298 [English]
Ghatrehsamani, S., Akbarzadeh, S., & Khonsari, M. M. Experimental and numerical study of the running-in wear coefficient during dry sliding contact. Surface Topography: Metrology and Properties, 2021, 9(1), 015009. DOI 10.1088/2051-672X/abbd7a [English]
Vojtov V. A., Biekirov A. Sh., Voitov A. V., Tsymbal B. M. Running-in procedures and performance tests for tribosystems // Journal of Friction and Wear, 2019, Vol. 40, No. 5, pp. 376–383. DOI: 10.3103/S1068366619050192 [English]
Voitov, A. Mathematical model of running-in of tribosystems under conditions of boundary lubrication. Part 1. Development of a mathematical model. Problems of Tribology, 2023, V. 28, No 1/107, P. 25-33. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2022-107-1-25-33 [English]
Voitov, A. Mathematical model of running-in of tribosystems under conditions of boundary lubrication. Part 2. Simulation results. Problems of Tribology, 2023, V. 28, No 2/108, P. 44-55. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2023-108-2-44-43 [English]
Tareq M. A. Al‐Quraan, Fadi Alfaqs, Ibrahim F. S. Alrefo, Viktor Vojtov, Anton Voitov, Andrey Kravtsov, Oleksandr Miroshnyk, Andrii Kondratiev, Pavel Kučera, Václav Píštěk. Methodological Approach in the Simulation of the Robustness Boundaries of Tribosystems under the Conditions of Boundary Lubrication. Lubricants, 2023, 11, 17. https://doi.org/10.3390/lubricants11010017 [English]
Хмельницький нацiональний унiверситет