Антонюк Дмитро Анатолійович. Підвищення зносостійкості корпуса різця дорожньої фрези

Краткое описание

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

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. c, 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 23,5 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 (6370 НRС) і значним вмістом (>60 %) зміцнювальної надлишкової фази мікротвердістю Н50=1830 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 (1,63,4% С, 3,06,0% В, 5,015,0 % 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 (2,02,4%С, 8,010,0% Ti,4,04,5% B, решта Fe), який завдяки утворенню в структурі надлишкової зміцнювальної фази (6365 %) у вигляді карбідів, боридів, карбоборидів заліза й титану мікротвердості (22,025,0 ГПа) забезпечує після промислових досліджень високу відносну зносостійкість (м=1,74) та агрегатну твердість (6668 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.