Эффект агента маслянистости на роликовом подшипнике с покрытием DLC

ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский  институт Машиностроения (ЛМЗ-ВТУЗ)»

Кафедра "Триботехника"

дисциплина " Основы теории изнашивания "

Курсовая работа.

«Эффект агента маслянистости на роликовом подшипнике с покрытием DLC"

 

Группа: 5905

Студент: Буцанец А.А.

Преподаватель: Скотникова М..А.

Санкт-Петербург 2011 г.

 

 

 

 

 

 

Чертеж………………………………………………………….….3

Роликовые конические подшипники……………………………4

Введение………………………………………………………..…6

Литературный обзор……………………………………….….…6

Тест трения с сырой  нефтью…………………………………….8

Тест трения со смазкой………………………………………..…8

Механизм смазки с  ГМО……………………………………....10

Упрочнение методом  ионной имплантации……………..…...12

Сущность плазменной металлизации…………………………13

Вывод……………………………………………………….…..17

Литература………………………………………………………18

 

 

 

 

 

Роликовые конические подшипники.

Роликовые конические подшипники предназначены для восприятия одновременно действующих радиальных и осевых нагрузок. Способность к  восприятию осевой нагрузки определяется углом контакта дорожки качения  наружного кольца. С увеличением угла контакта  осевая грузоподъемность возрастает за счет уменьшения радиальной.

Выпускаются подшипники следующих разновидностей:

• однорядные;
• двухрядные;
• четырехрядные;
• с упорным бортом на наружном кольце;

Роликовые конические подшипники, за исключением двухрядных подшипников со встроенными уплотнениями и отдельных конструкций специальных подшипников – это разъемные подшипники, что позволяет производить раздельный монтаж и демонтаж наружных и внутренних колец с комплектом роликов.

Подшипники  выпускаются с метрической и дюймовой системой задания габаритов.

Подшипники  роликовые конические однорядные

Предназначены для восприятия радиальных и односторонних  нагрузок. Угол контакта дорожки качения  наружного кольца α=10°…17°. Допустимая осевая нагрузка Fa≤ 0,7 Fr’ (Fr’-неиспользованная допустимая радиальная нагрузка). При монтаже и эксплуатации требуют тщательной регулировки осевых зазоров.

Подшипники  с углом контакта α≥20° применяются  при больших осевых нагрузках, действующих  одновременно со значительными радиальными нагрузками. Допустимая осевая нагрузка Fa≤1,5 Fr'.

Использование конических однорядных подшипников  с бортом на наружном кольце позволяет  упростить конструкцию подшипникового узла, снизить его металлоемкость, облегчить обработку посадочных отверстий в корпусе.

Подшипники  без внутренних колец применяются  при необходимости уменьшения радиальных габаритов узла. Дорожка качения  выполняется  непосредственно на валу. Твердость поверхности дорожки качения  и точность ее исполнения должны быть такими же, как и соответствующего кольца подшипника.

Роликовые конические однорядные подшипники изготавливаются  классов точности 0, 6 и 5 со штампованными  сепараторами из стальной ленты и  предназначены для общего машиностроения и автомобильной промышленности.

Подшипники роликовые конические двурядные

Предназначены для восприятия радиальных и двусторонних осевых нагрузок. Угол контакта дорожек

качения наружного  кольца α=10°…17°. Допустимая осевая нагрузка подшипников Fa≤0,4Fr’ (Fr’- неиспользованная радиальная нагрузка). Величина допустимой радиальной нагрузки в 1,7 раза выше, чем радиальная нагрузка у соответствующего однорядного подшипника. Подшипники изготавливаются с заданным осевым зазором, поэтому дополнительной регулировки в процессе монтажа и эксплуатации не требуется.

Подшипники  используются в рабочих  и транспортных рольгангах прокатных станов, мощных редукторах, опорах барабанов и других, тяжело нагруженных узлах. Кроме того, подшипники применяются в ступицах колес переднеприводных автомобилей, также рекомендуются к применению для приводов вентиляторов, опор приводных валов, шкивов.

Подшипники  роликовые конические четырехрядные 

Предназначены для восприятия больших радиальных и относительно небольших двусторонних осевых нагрузок. Допустимые радиальные нагрузки в 3 раза выше, чем у соответствующего однорядного подшипника. Допустимая осевая нагрузка Fa≤0,2Fr’ (Fr’-неиспользованная допустимая радиальная нагрузка).

При монтаже  в узел не требуется регулировка  осевого зазора, но необходимо строгое  соблюдение последовательности монтажа колец, указанной в паспорте на подшипник.

Сепараторы  стальные на распорках и штампованные.

Применяются в  металлургической промышленности в  опорах валков прокатных станов.

 

Введение.

В данной курсовой работе рассматривается влияние  алмозоподобного покрытия на роликовом коническом подшипнике.

Сначала немного  о алмазоподобном покрытии: англ. "diamond like carbon" (алмазоподобный углерод), пленки углерода или покрытия углеродом с особыми характеристиками: высокой твердостью, высокой износостойкостью, очень низким коэффициентом трения (например, в сравнении со сталью) и с очень высокой химической стойкостью. Путем встраивания других элементов в углеводородную сетку нанесенного слоя DLC можно дополнительно варьировать свойства смачиваемости слоев в широких пределах. Областью применения пленок DLC большей частью являются износостойкие адгезионные и антиадгезионные покрытия. Пленки DLC предоставляют сегодня группу веществ твердых, износостойких, с очень малым трением вплоть до тефлоноподобных типов покрытий для самых разнообразных технических применений.

 

Литературный  обзор:

Основываясь на статье японских ученых, Keiichiro Hatsuno и Yasuhiro Hosomi: Effect of Oiliness Agent on Lubricity of DLC Coating.

DLC-покрытие обладает низким коэффициентом трения и высокой прочностью. В данной статье рассматриваются возможности ещё большего уменьшения коэффициента трения за счет использования различных смазывающих веществ.

В статье испытания проводились  с помощью трения шара о диск. Скользящая скорость 20 mm/s, а длина были 10 мм. Нормальный груз 0.98 N применен на шар SUJ2(российский аналог-ШХ15-Сталь конструкционная подшипниковая). Лично мне кажется, что для этих целей было бы удобнее использовать  машину трения-СМЦ. Но японским учным явно виднее, чем мне. Да и не факт,что они о такой вообще что-то слышали.

Вообще, это  покрытие наносится используется, чтобы предотвратить изнашивание инструментов из-за его превосходных трибологических свойств, таких как высокая твердость, низкий коэффициент трения и так далее. DLC может быть депонирован с некоторыми методами, такими как ионной имплантации или плазменного напыления.

Покрытия DLC обеспечивают хороший коэффициент трения не только в сухом условии трения, но также и в граничном условии. В случае металлического трения известно, что агент масляности в смазке адсорбирован на металлической поверхности так, чтобы коэффициент трения уменьшился.

Но всегда есть, к чему стремиться, и поэтому даже на такие хорошие покрытия пробуют  использовать смазки, для ещё более  длительной эксплуатации.

таблица 1 и рис. 1, показывают, технические характеристики и схему сечения образца. Подложка использовать в этом эксперименте была сделана из SKD'll наш аналог Х12М (Сталь инструментальная штамповая). Покрытием DLC был произведен с помощью метода несбалансированным магнетронного напыления (UBMS). Как сырье был использован Материалы DLC твердого углерода. В качестве промежуточного слоя хром, результаты были сняты на подложке с UBMS.. Толщина DLC покрытием 1,5 мкм и Ra (шероховатости поверхности) было 0,1 мкм

 

Рис.1 Схематическое поперечное сечение  экземпляра

Табл.1 Спецификация экземпляров .

 

Метод покрытия	UBMS
Сырье	Твердый углерод    СН4
Основание	SKD11
Промежуточный слой	Cr
Твердость покрытия DLS(Hv)	3300
Толщина покрытия DLS	1,5
Поверхностная шероховатость	0.1

 

В таблице 2 показано, молекулярной массы и вязкости из маслянистость агентов. Как базового масла. углеводородного масла вязкость 1,3 мм2 / с при 40 ° С был использован. смазки было состоит из 10% по массе агента жирность и 90% по массе углеводородное масло. 2.3. Трение тест трения испытание было проведено с помощью поршневых шар-на-диска износ тестер (HHS-2000. Shintokagaku ООО). Рисунок 2 показал схему иллюстрация трения испытания скорость скольжения и длиной 20 мм / с и 10 мм. нормальной нагрузке 0,98 Н, приложенной на SUJ2 российский аналог-ШХ15 шаров. образцов температура варьировалась в диапазоне 50 ° C до 190 ° C. смазки количество было 2 мл.

Таблица 2. молекулярная масса и вязкость масла.

Рис. 2 Схематическая иллюстрация теста трения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты  и обсуждение

Тест трения с сырой нефтью

Как показано в  рис. 3. Коэффициенты трения были 0.09 ± 0.02 и почти устойчивый до 100 проходов, хотя температура экземпляра была различна от 50 до 190°C. Мы приняли коэффициент трения за 100 проходов, чтобы оценить в последующих тестах трения.

 

Рис.3 коэффициенты трения полученные,с шаром SUJ2 в трех различных температурах 50 125 и 190°C

 

Тест трения со смазкой

Как показано на рис. 4, 5 и 6, было сочтено, что смазки могут быть разделены на три группы по их свойствам трения. Первая группа маслянистость агентов малого молекулярного веса, таких как олеиловый спирт (OAL), олеиновая кислота (ОА) и метилолеата (ОМ). коэффициент трения с OAL и О. А.увеличился более чем 125 ° C, в то время как коэффициент трения с ОМувеличился более чем на 50 ° C (см. рис. 4). Было высказано мнение, что эти агенты маслянистость десорбируется от от фракционной поверхности при 190 ° С. по крайней мере. Вторая группа oleil амин (OAM) и маслянистость агентов с большой молекулярной массой, таких как. сульфоната натрия (HAS), pentaerytliritolмоноолеат (PMO), pentaerytliritol tetraoleate (РТО) и rrimethylolpropane триолеат(TMP). коэффициент трения с этими агентами маслянистость более чем уменьшилась 125 ° C (см. рис. 5). коэффициент трения с ГМО был самым низким из всех маслянистость агентов при трех температурах в данном эксперименте (см. рис. 6).Этот феномен был обнаружен BV предыдущих докладах (9. 10) коэффициент трения изменилась, поскольку температура повысилась. Считалось, что изменения коэффициента трения был связан с кинетической вязкости маслянистость агента повышением температуры. Связь между кинематикой вязкость смазки и коэффициент трения показано на рис. 7.коэффициент трения не было связано с вязкостью при двух различных температурах. Считалось, что молекулярная структура маслянистость агентов влияние на трение поведения.

 

Рис.4 Коэффициент трения в трех различных  температурах 50. 125 и 190°C (1-ая группа)		Рис.5 Коэффициент трения в трех различных  температурах, 50, 125 и 190°C (2-ая группа)
Рис 6.Коэффициент Трения в  трех различных температурах, 50, 125 и 190°C

 

Механизм смазки с ГМО

Поведение при трении с ГМО был по сравнению с другими агентами жирность в этом эксперименте. Считалось, что ГМО образуются tribofilm на поверхности трения. Поэтому, для того, чтобы выяснить причину формирования этой tribofilm, проводили дополнительное испытание трения.

Трения испытание было проведено сразу после образца, смоченной в смазку по 200 мл за 10 минут. После первого раздвижные, образец промывали гексаном по 200 мл за 10 минут. И то трения тест заработал снова. Это повторяли три раза. Трения испытаний была получена путем использования поршневых шар-на-диска износ тестера. Скорость скольжения, длина и нормальной нагрузки были же состоянии, в главе 2.3. Образцов температура 50 ° C. Смазка была составлена из 10 % смазки и 90% по массе углеводородное смазка Жирность агенты О. О. М., ГМО и PMO.

Результате трения испытаний было показано на рис. 8. В случае использования ОА. ОМ. и PMO. После этого образцы промывают гексаном раз, коэффициент трения увеличилась. В случае использования ГМО. Хотя образец промывали три раза гексаном. коэффициент трения не изменились. Считалось, что ГМО была сформирована жесткая tribofilm на поверхности DLC по сравнению с ОА. ОМ. и PMO. Образца, смоченной в смазка была проанализирована с тлеющим разрядом оптической эмиссионной спектроскопии (GDOES). Его результат был показан на рис. 9. В случае использования О.М., глубина профиля образца после промывки гексан когда-то была почти равна профиля начального покрытием DLC. В случае использования PMO. тонкого слоя углерода сосредоточены наблюдалось на поверхности покрытий DLC даже после образец промывали гексаном раз. В случае использования ГМО. углерода сосредоточены слоя наблюдалось даже после образец промывали гексаном три раза. Считалось, что адгезия пленки PMO была тоньше, чем у ГМО. Считалось, что молекулы ГМО хранятся адсорбирующихся на поверхности DLC покрытия после некоторых промывки.

Молекулярные структуры OM. GMO и PMO были показаны на рис. 10. Считалось, что ГМО был адсорбированных на поверхности DLC сильнее, чем ОМ и другие.Как результат, было подсчитано, что алкоголь участие в эфир эффекты при адсорбции этих поведения жирность агентов. 
(4) Было сочтено, что GMO был адсорбированных на поверхности DLC сильнее, чем ОМ и другие. Как результат, было подсчитано, что алкоголь участие в эфир влияние на адсорбцию этих маслянистость агентов. В следующем докладе, мы хотели бы прояснить влияние молекулярной структуры и разность функциональной группы на трение снижения эффекта