Научные основы создания технологического оборудования малых производств для кожевенно-галантерейных изделий

В настоящее время перед легкой промышленностью и предприятиями бытового обслуживания с особой остротой возникла проблема конкурентоспособности выпускаемой продукции по отношению к аналогичной, производимой в развитых странах. Эта проблема существовала и ранее, однако в прежних условиях управления экономикой, ориентировавшей предприятия по преимуществу на внутренний рынок, не проявлялась так резко. Элементы рыночной экономики, ослабившие импортные ограничения, привели к тому, что вопрос конкурентоспособности продукции стал острейшим для большинства предприятий легкой промышленности и бытового обслуживания населения. Конкурентоспособность, как известно, непосредственно связана с достижением достаточно высокого качества продукции, обеспечением ее сертификации при сравнительно невысокой стоимости, и может быть достигнута совершенствованием существующей или созданием новой технологии, использованием более современного оборудования, внедрением новой организации труда и способов управления [66, 67, 68].

Здесь же стоят вопросы создания экологически безопасных способов производства, в частности, это относится к предприятиям по обработке кожи и меха, а также химчистки. При этом требуется внедрение технологий, отвечающих всем указанным требованиям.

В этом комплексе вопросов доминирующим, по-видимому, является использование более совершенной техники, разработка современных условий ее технического обслуживания и ремонта, поскольку никакие, даже самые лучшие способы управления производством не дадут существенного эффекта на базе устаревшей техники, равно как на такой базе не представится также возможность разработки новых технологий [47].

Как известно, финансовое состояние легкой промышленности и предприятий бытового обслуживания населения не позволяет импортировать качественное оборудования из развитых стран не только в нужном объеме, но даже в каких-либо ощутимых количествах. В связи с этим вопрос переоснащения предприятий может быть решен путем либо разработки и создания современного оборудования, либо за счет существенного улучшения уже имеющегося машинного парка.

Создание нового оборудования для предприятий легкой промышленности и бытового обслуживания населения усложняется многими факторами и, прежде всего, обилием видов и типов машин — более 2000 наименований. Многообразие машин обусловливает необходимость проведения отсутствующей в настоящее время систематизированной оценки оборудования с позиции рациональности и перспективности реализованных в них технологических принципов.

В условиях свободного рынка особое место занимает положение, связанное с выпуском продукции гарантированно высокого качества, обеспеченной сертификатами соответствия и другими документами, подтверждающими достаточно высокий уровень изделий. Необходимым условием для этого является базовое технологическое оборудование, обеспечивающее качество проведения операций. При этом следует иметь ввиду, что ранее выпускаемое оборудование по своей материалоемкости и энергопотреблению, как правило, значительно уступало аналогичным зарубежным образцам. В прежние годы в проектных и конструкторских организациях уделялось недостаточное внимание вопросам экологии и безопасности жизнедеятельности, что отражалось соответствующим образом на внедряемых разработках и действующей технике. Поэтому требуется создание новых методов выбора технологий, учитывающих все указанные недостатки практических разработок, методик расчета оборудования и на этой базе — его дальнейшие конструктивные проработки на основе объективных критериев, связанных со всем многообразием действующих производственных факторов и зависимостей.

Такая оценка, являясь достаточно объективной, позволила бы выявить наиболее перспективное оборудование и наметить оптимальные направления для проектирования нового. Возникает также необходимость проведения комплексного анализа технологических операций легкой промышленности и предприятий бытового обслуживания населения, что позволило бы обоснованно выявить такие места во всех цепочках технологического процесса производства, где технико-экономически, или социально, целесообразно использование вновь созданных критериальных зависимостей, имеющих глубокое научное обоснование [24].

Для дальнейшего развития многооперационных технологий требуется нахождение критерия, определяющего рациональное количество операций, выполняемых на одной автоматизированной машине, количество ее рабочих позиций и структура их расположения. Далее можно упомянуть связанную с принятой технологией специфику оборудования легкой промышленности и предприятий бытового обслуживания населения, требующую использования в приводах систем и конструктивных решений, несколько отличающихся от принятых в общем, что не позволяет в желаемой мере применять для их описания известные математические модели [46].

Разработка и использование технологических машин и комплексов, а также специальных средств, являющихся в настоящее время неотъемлемым элементом передовых технологий в легкой промышленности и на предприятиях бытового обслуживания населения, осложняется отсутствием анализа специфики взаимодействия обрабатываемого или перемещаемого материала с рабочими органами и элементами привода машин и другого оборудования. Это требует отыскания способа определения эффективных динамических и кинематических параметров упомянутого взаимодействия [116]. Следует учесть и особые требования, предъявляемые к машинам легкой промышленности, а также предприятий сервиса. Последние включают в свой состав большое число химчисток, которые характеризуются большим объемом вредных отходов, в такой же степени это присуще предприятиям по выделке кожи и меха.

Настоящая работа выполнялась по соответствующим планам и программам Министерства бытового обслуживания (Рос-бытсоюз), Министерство образования РФ, Донской государственной академии сервиса и вошла в научную программу ЮжноРоссийского университета экономики и сервиса.

В работе получены теоретические и прикладные результаты [5,6], прошедшие производственные испытания и внедренные на ряде предприятий с целью улучшения их технико-экономических показателей, повышения качества обслуживания населения и гарантированно высокого качества выпускаемой продукции, при выполнении условий снижения загрязнения окружающей среды.

Актуальность темы

обусловлена изменением производственных условий в связи с вхождением в рыночные отношения. Это предполагает существенные перемены в дальнейших разработках по стратегии производства. Особое значение приобретают предприятия небольшой мощности, мобильные по своей структуре и выпускаемой продукции. Это позволяет значительно уменьшить затраты на доставку сырья, повышает возможности мониторинга качества на всех этапах жизненного цикла продукции[67,69]. Таким образом, развиваются предприятия бытового обслуживания и легкой промышленности, связанные с переработкой кожи и изготовлением на следующем этапе производства галантерейных изделий. Вместе с этим получают стимул к развитию и другие предприятия, ранее относящиеся к бытовому обслуэйиванию населения. В частности, одним из таких условий является и то, что выделка кожи может осуществляться на базе предприятий химчистки. Это резко расширяет число подобных производств и увеличивает конкуренцию галантерейной продукции. Тем более, что швейное производство, являющееся заключительным этапом в галантерейном производстве, в службе быта является достаточно развитой отраслью.

Сложившиеся условия требуют разработки научных основ по созданию технологий и оборудования, учитывающих особенности производств малой мощности, которые способны гарантированно производить высококачественную галантерейную продукцию. Следует учитывать все особенности некрупных производств, где отсутствует отлаженная служба качества, нет достаточных средств на проведения глубоких исследований в данном направлении.

Целью работы является создание системы управления качеством при внедрении новых технологий и оборудования, а также разработку мероприятий по техническому обслуживанию машин в процессе их эксплуатации. Это обеспечивает гарантированный выпуск сертифицированной продукции, обладающей конкурентоспособными свойствами и необходимыми потребительскими характеристиками в условиях значительной конъюктуры. Для достижения поставленной цели диссертантом решены следующие задачи:

— проведен анализ технологий и оборудования на предприятиях кожевенных и галантерейных производств,.

— выполнена классификация, систематизация, типизация основного оборудования и условий взаимодействия рабочих органов с объектами обработки,.

— подготовлены технические характеристики на основе статистического материала, собранного в производственных условиях, обеспечивающие проведение анализа типового оборудования в технологической цепочке,.

— разработаны математические модели, реализованные по условиям гарантированного формирования качества обработки продукции,.

— выполнены проектные, конструкторские и технологические проработки полученных расчетным путем рекомендаций,.

— сделаны лабораторная и опытно-промышленная проверки результатов разработок, которые по отдельным положениям внедрены в действующее производство.

Научная новизна работы заключается в том, что:

— созданы теоретические предпосылки и проведена глобализация отдельных разработок для повышения технического уровня технологического оборудования,.

— получены в аналитической форме математические модели для определения оптимальных размеров механизмов технологических машин;

— разработаны условия для выбора технологий, обеспечивающих повышение технического уровня рассматриваемых машин,.

— экспериментальными методами подтверждены технические возможности по созданию и гарантированному поддержанию стабильных условий работы.

11 машины в течение длительного эксплуатационного периода,.

Достоверность полученных результатов подтверждается актами испытаний и внедрений, а также положительными заключениями научно-технических советов и научных конференций, где представлялись отдельные результаты работы.

Практическая значимость работы заключается в передаче рекомендаций на предприятия изготовителя соответствующей техники, создании методик расчета и выбора технических режимов, которые используются на промышленных предприятиях отрасли, а также внедрении ряда разработок в учебный процесс. Основные положения диссертации отражены 7 научных публикациях, учебно-методических пособиях и докладывались на заседаниях кафедры ЮРГУЭС, МГУ сервиса и МГУДТ.

Диссертационная работа содержит 148 листов машинописного текста, 36 рисунков, список использованной литературы и приложений.

Основные выводы по работе:

1. Производство галантерейных изделий из кожевенных материалов является одним из перспективных путей развития мелких и средних производств, способных обеспечить занятость населения и заполнить рынок высококачественной продукцией, конкурирующей с импортным товаром. Выпуск конкурентоспособной продукции, сопровождаемой сертификатом соответствия, достигается при использовании предлагаемых в работе методик квалиметрической оценки продукции с реализацией разработанных расчетных методов и технологий.

2. Стабильно высокое качество кожгалантерейной продукции требует внедрение новых технологий, адаптированных под мелкие партии товара и установки соответствующего оборудования. Разработанные прикладные методики повышения работоспособности рабочих органов технологических машин ориентированы на решение задач диссертации как инфраструктурные составляющие процесса создания современного оборудования в кибернетической постановке данной проблемы.

3. Качество готовой продукции формируется на всех стадиях технологического процесса, основными из которых являются операции по мездрению, строганию, шлифованию и мягчению кожи на последовательных этапах ее механической обработки, а также раскрой и сшивание деталей на следующих стадиях производства кожгалантерейных изделий.

4. Максимально высокое качество обработки кожевенных материалов на машинах валичного типа достигается, как правило, на рабочих скоростях, составляющих примерно 0,75 максимальных скоростей. Некоторое снижение производительности по этой причине компенсируется гарантированием более высокого качества изделия, что при введении квалиметрической оценки является более значимым и предпочтительным.

5. Износ технологического оборудования при достижении экспериментально и статистически определяемых значений для каждой из деталей и узлов, проявляется в практически значимом снижении качества обработки. Разработаны методики оценки текущего состояния типового для отрасли оборудования, позволяющие предотвратить его работу при достижении критических величин износа отдельных деталей, определяющих работоспособное состояние машины. Применение методов упрочнения наиболее быстроизнашивающихся деталей позволяет модифицировать конструкцию, обосновать точностные требования и разработать соответствующее технологическое обеспечение. Разработаны принципы нормирования точности изготовления рабочих органов и других качествообразующих деталей по их функциональному признаку с учетом производственных, эксплуатационных и сертификационных требований к готовой продукции по заданному техническому ресурсу.

6. Сертифицирование кожгалантерейной продукции обеспечивается при внедрении разработанных программ по стандартизации и системы качества на предприятиях малых мощностей, связанных с выпуском кожгалантерейной продукции. Подготовлены технические условия и созданы предпосылки для гармонизации проводимых работ со стандартами 9000 ИСО.

4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОВЕРШЕНСТВОВА.

НИЮ КОЖГАЛАНТЕРЕЙНОГО ОБОРУДОВАНИЯ. 4.1. Износостойкость деталей швейных машин и реализация эффекта избирательного переноса.

Непрерывный рост сложности конструкции швейных машин, повышение их производительности за счет ужесточения условий эксплуатации, выдвинули на первый план проблему обеспечения высокой надежности этого оборудования.

Рассмотрение теоретических вопросов надежности одно и многооперационных швейных машин в качестве причин наиболее часто возникающих отказов отмечает следующие:

— недостаточная надежность ввиду их невысокого технического уровня;

— некондиционность исходных материалов: ниток, пуговиц и т. д.;

— ошибки, допускаемые обслуживающим персоналом при эксплуатации машин.

В настоящее время, когда швейные промышленные машины создаются на основе типовых, унифицированных узлов, механизмов и устройств, и широко применяются базовые конструкции, показатели надежности начинают включать в паспортные данные машин, т. е. даются значения следующих величин: средняя наработка на отказ 2 группы, возникающий в ь м узле, механизме или устройствесреднее время устранения отказа 2 группы ьго 1 узла, механизма или устройства (определяется ремонтопригодностью машины, квалификацией обслуживающего персонала и др.).

Формула частного коэффициента технического использования характеризует надежность швейной машины:

В формуле указывается теоретическая производительность швейной машины и время восстановления после отказа.

Если процесс измельчения металла происходит в среде полимера, мономера или другого органического вещества, то последние прививаются к свежеобразованной поверхности металла. Этот процесс облегчается еще тем, что при измельчении происходит также механодеструкция полимера и мономера с образованием активных макрорадикалов.

В настоящее время широко развивается сальватационный метод получения металлополимеров, металоорганических и других соединений. При этом способе всегда происходит взаимодействие растворенного вещества с растворителем. Процесс растворения связан с диффузией, т. е. с самопроизвольным растворением частиц одного вещества между частицами другого. В качестве растворителя обычно используются алифатические смолы, амины, спирты, а в качестве растворимого вещества соли металлов переменной валентности, металоорганические соединения и др.

Использование дисперсных металлов или металлокомплексов в качестве добавок позволяет получить новые композиционные материалы различного назначения. Основные принципы создания материалов, содержащих металл, обусловлены как специфическими свойствами самих металлов, так и особенностью взаимодействия между частицами металла и органического вещества в процессе формирования материала и при эксплуатации машин с их использованием в смазочных материалах.

Материалы, содержащие в своей отруктуре металл, появились сравнительно недавно и исследованы для узлов трения еще недостаточно. Поэтому использование таких металлсодержащих материалов, способных проявлять несамопроизвольное восстановление ионов металлов на металлической поверхности при трении, является актуальной проблемой для повышения долговечности агрегатов и машин в целом.

Узлы трения швейных и обувных машин изготовляют из термообработанных сталей и чугуна и смазывают маловязкими минеральными маслами. Условия работы машин не позволяют обильно смазывать трущиеся детали, т.к. это вызывает загрязнение деталей изделия. Поэтому чаще всего применяют периодическое смазывание.

Тяжелые режимы работы /знакопеременные нагрузки и ограниченное число смазочного материала/ приводят к повышенному износу трущихся деталей и преждевременному выходу из строя машин и оборудования. Наибольшему износу подвергаются трущиеся детали челночного устройства: изнашивается направляющий паз челнока и поясок шпуледержателя. Через 3−4 месяца работы челночное устройство полностью выходит из строя в результате износа. Эффективной мерой в борьбе с износом в этом случае является применение жидких смазочных материалов, реализующих при трении ИП. Однако в настоящее время серийное производство подобных смазочных материалов промышленностью пока не освоено. Исследования паказали, что режим ИП при трении может быть реализован при введении в смазочное масло металлоплакирующих присадок, представляющих собой соли жирных кислот.

При использовании такого масла для смазывания узлов трения через некоторое время работы на трущихся поверхностях стальных и чугунных деталей, смазываемых маслом с присадкой начинает появлятся блестящая пленка. Она представляет собой тончайший слой меди, попадающей в зону контакта в виде химического соединения /олеат меди/ и меди, восстанавливающейся на деталях из железоуглеродистых сплавов.

Наличие этих пленок на поверхностях трения указывает на то, что данный узел работает в режиме ИП.

Практической «безызносности» узла не наблюдается вследствие ограниченной подачи смазочного материала, но образующаяся на трущихся поверхностях металлическая защитная пленка сдерживает износ в момент прекращения поступления масла в зону трения и во время пуска машины. Металл /медь/ в этот момент разделяет трущиеся детали и предотвращает разрушение контактирующих поверхностей.

Разультаты производственных испытаний показали, что применение металлоплакирующих смазочных масел, реализующих эффект ИП позволяет в 2−3 раза повысить износостойкость трущихся деталей, уменьшить расход запасных частей и сократить объемы ремонтных работ. Однако, существующие металлоплакирующие смазочные материалы ввиду некоторых условий не всегда могут применяться для смазки узлов трения швейных машин.

Для получения таких смазок в настоящее время применяют металлоплакирующие присадки из меди, бронзы и различных комплексов. При существующих методах получения смазочных материалов с данными присадками напервый план выходит проблема растворения металла в масле. Обычными методами производства смазки эту проблему решить довольно сложно, кроме того, твердые металлические частицы являются угрозой для загрязнения фильтрующих элементов, особенно при смазке швейных машин.

Проблема смазывания является комплексной и включает вопросы смазочных и конструкционных материалов, а также смазочной техники, предназначенной для доставки к поверхностям смазочного материала в необходимом количестве и в требуемое время.

Анализ тенденций развития смазывания и существующие разработки в области триботехники, химии, металлургии позволяют сделать прогноз дальнейшего совершенствования смазывания:

— уменьшение номенклатуры минеральных смазочных материалов, разработка смазочных материалов, наносимых на поверхность трения один раз за весь ресурс узла тренияуменьшение номенклатуры конструкционных материалов, значительное снижение доли цветных металлов и повышение доли композиционных материалов с регулируемым рельефом;

— разработка и создание адаптивных смазочных устройств, которые будут представлять собой смазочный питатель, управляемый чувствительным элементом, реагирующим на изменение основных триботехнический параметров пары трения коэффициента трения и интенсивности изнашивания;

— модификация новых смазочных композиций, обеспечивающих реализацию эффекта ИП.

Проблему смазывания деталей нельзя отделять от изучения взаимодействия смазочного материала с металлом и влияния на это взаимодействие структурных факторов металла и элементов смазочного материала.

Таким образом, вопрос поиска смазочных композиций, которые могут быть рекомендованы для использования смазки узлов трения швейных машин, остается актуальным и требует своего решения.

Особый интерес для быстроизнашивающихся узлов трения швейных машин представляет получение универсальных композиций смазочных материалов, содержащих в своей структуре металл в растворенном виде, который мог бы выполнять функции формирования поверхностного слоя, обеспечивающего безызносность узла трения. В этом случае в зависимости от условий работы узла трения на контактирующих поверхностях могут возникать определенные структуры, содержащие в основном металл, введенный в состав композиции, что создает широкие возможности для регулирования свойств смазочных композиций. Характерной особенностью процессов, протекающих в кинематических системах, является их стационарность, т. е. системы находятся в состоянии динамического равновесия. Известно, что смазочные системы совершенствуются введением присадок с пониженным сопротивлением сдвигу.

Принято считать, что при этом повышается фактическая площадь контакта и интенсивный адгезионный износ заменяется более умеренным коррозионно-механическим. Минимальный износ в зоне трения обеспечивает эффект избирательного переноса.

Его можно представить, как самопроизвольное образование в зоне контакта поверхностей тонкой металлической медной пленки, имеющей низкое сопротивление сдвигу и не накапливающей дислокаций при деформации. Между трущимися поверхностями вследствие электрохимических, трибохимических и адсорбционных процессов возникает электрическое поле, которое стабилизирует органические суспензии частиц меди, находящиеся в зоне контакта. Органической средой являются смазки. Практическое значение избирательного переноса заключается в том, что в кинематических парах осуществляется характерное для диссипативных структур самовосстановление изношенного слоя. Это устраняет возникающий и развивающийся в процессе трения зазор, обычно выводящий машины и механизмы из строя. Таким образом, использование избирательного переноса позволяет существенно повысить долговечность машин и механизмов. Кроме того, избирательный перенос остается в настоящее время единственным явлением, обеспечивающим создание «самовосстанавливающихся» систем в самоорганизующихся процессах. Однако при всех достоинствах, этот феномен ограничен прежде всего тем, что исходит из весьма частного технического решения — необходимости использования твердых растворов меди, что требует очень высокой дисперсности этого металла и осложняет технику применения.

Основной проблемой самовосстанавливающихся самоорганизующихся систем является установление явлений и закономерностей, основываясь на которых можно создать универсальные методы снижения трения. Йожи не обеспечивают нормальных условий обработки кожевенного полуфабриката как по условиям качества (особенно на тяжелых кожах), так и с точки зрения достижения необходимой производительности машины.

Заточка таких ножей производится периодически, путем включения заточного механизма. При этом сразу после заточки качество обработки резко ухудшается. В зависимости от используемого абразива и степени затупления — износа режущей кромки ножей, осуществляют в данной операции 1−5 проходов заточного устройства, обычно без обработки полуфабриката. Затем начинают обработку на тех же самых технологических режимах, при этом качество продукции весьма существенно меняется. (рис,., Ц {^ }.

Для обеспечения благоприятного распределения углерода по сечению ножа предложена его односторонняя цементация. После закалки твердость режущей кромки достигает ЬША 80, оставаясь на противоположной поверхности ножа в пределах ЬЖА20.40 в зависимости от эффективности защитного слоя в процессе цементации. Однако на практике этот способ оказался сложноосуществимым и, в то же время, не гарантирующим требуемых свойств режущей кромки.

Плакирование полосы исходной, относительно пластичной стали с содержанием углерода около 0,4%, нанесением полосы с более твердым слоем на поверхности (около 1% углерода), позволяет получить нож, отвечающий эксплуатационным требованиям. Однако отечественная промышленность не изготовляет соответствующие ленты стали необходимой толщины. Использование же импортных исходных материалов вследствие отличий в техпроцессах изготовления и упрочнения ножей дает меньший эффект по сравнению с готовыми ножами тех же фирм. В то же время стоимость этих ножей в несколько раз превышает стоимость отечественных ножей.

Анализ технологических возможностей повышения стоимости ножей, выпускаемых Московским фурнитурным заводом, позволил выделить несколько основных способов повышения их износостойкости и режущих свойств. После цементации в качестве источника нагрева под закалку может быть использована, например, лазерная установка. Пятно нагрева лучом лазера имеет диаметр около 3 мм. Диапазон допустимого изменения фокуса составляет 0,5 мм. Скорость перемещения регулируется в пределах 1,5−2,0 н/мин. Твердость закаленного слоя НИА 85−86, что примерно на 5 единиц выше твердости после обычной закалки. Прокаливаемость достигает 0,4−0,5 мм (рисунок 1.6). Отметим, что в том случае, когда напыленное покрытие перед лазерной обработкой оплавляли газовой или плазменной горелкой, то поры в слое отсутствовали даже тогда, когда лазерное оплавление осуществлялось не на всю глубину.

Ъ, Ь, мм 4,5.

Н^МПа.

3,0.

1,5 О.

X х —х——— X X X XА- —Ди* ь.

— А-А А—'АА, А —А— -А ' л о о —-о о о 1 -о 11.

6 [) 120 1 80 240 300 360.

I Е, Дж/мм2.

Рисунок 4 | - Зависимость глубины И, ширины Ъ и микротвердости Нц зон оплавления от удельной энергии Е при лазерном оплавлении плазменного покрытия из порошка ПГ-ХН80СР2,Зт толщиной 1 мм.

Обработка с перекрытием полос приводит к заметным изменениям микротвердости и микроструктуры в зонах повторного переплавления или нагрева. Максимальная величина микронеровностей не превышает 50. 70 мкм.

Третий метод порошковой лазерной наплавки осуществляется при подаче порошка непосредственно в зону воздействия лазерного луча, в частности, с помощью инжекторного устройства (газопорошковая лазерная наплавка — ГПЛН).

Методические основы опытно-промышленной проверки работы упрочненных ножей разработаны с учетом ранее выполненных методических разработок то проведению экспериментальных исследований в технологическом процессе обработки кожевенных материалов [19, 22,43].

Испытания проводились в производственных условиях на базе Таганрогского, Курского, Ростовского и Краснодарского кожевенных заводов.

Работа экспериментальных ножей оценивалась в сравнении с промышленными. Ножи устанавливались поочередно на один и тот же вал, устанавливаемый на одну и ту же машину. Для частоты эксперимента операцию строгания проводит один и тот же рабочий. При этом уровень вибрации находится в пределах заданных технических условий. Это достигается предварительной балансировкой валов в двух плоскостях коррекции. Скорость транспортирования постоянная и составляет 5 м/мин.

В условиях меняющегося технологического процесса представляется необходимым установить влияние твердости режущей кромки ножей строгальных машин на обусловленность толщины кожевенного полуфабриката и возможности появления дефекта обработки — «лестницы», т. е. параллельных углубленных полос на поверхности кожи, которые понижают сорт готового изделия. Кроме того, представляет интерес изменение вибронагруженности опор ножевого вала в зависимости от состояния режущей кромки ножа. Способность к адсорбции наибольшая у тех веществ, молекулы которых при взаимодействии с поверхностью располагаются перпендикулярно к этой поверхности. Адсорбция бывает химической и физической. В первом случае молекулы на поверхности детали образуют химические связи, сходные с химическим соединением. Протекает химическая реакция при адсорбции главным образом на той части поверхности, где нарушена регулярность кристаллической решетки, например, поверхность детали, обработанная резанием. Для этого вида адсорбции-хемосорбции является почти идеальной. Физическая адсорбция носит обратимый характер, она протекает с образованием слабых связей адсорбируемого вещества с поверхностью. Во многих случаях физическая десорбция и хемосорбция протекают одновременно, но одна из них является преобладающей. Многие жидкие среды при адсорбции дают не сплошную плёнку на поверхности детали, а с «дырками» на отдельных участках, поэтому прочность и устойчивость такой плёнки невелика. Такие материалы формируют на участках фактического контакта защитные пленки, которые локализуя в себе деформации сдвига при трении, уменьшают силы трения и интенсивность изнашивания.

Восстановление ионов металла самой смазкой или отдельными ее компонентами изучено мало. Эти требования выполняются при условии применения вновь разработанных смазочных материалов, в состав которых входят спирты, жирные кислоты, соли металлов переменной валентности, ак-тиваторы-материаллы, интенсифицирующие образование пленок на поверхности трения.

В зависимости от числа карбоксильных групп в молекуле, кислоты бывают одноосновными, двухосновными и т. д. В состав жиров входят одноосновные кислоты, которые делятся на предельные и непредельные.

Благодаря карбоксильной группе СООН молекулы этой кислоты обладают полярностью, и, попадая на металлическую поверхность трения,.

1Л примыкают к ней активными группами СООН, образуя упорядоченные прочные граничные слои.

Как отмечалось ранее, для получения металлоплакирующих смазочных материалов широко применяют медь, бронзу, оксид меди и др., способные сохранять заложенные в них смазывающие параметры длительное время.

Металлсодержащие композиции должны обладать следующими общими качествами:

1 .способностью совмещаться с маслами;

2.способностью формировать поверхность трения с определенными антифрикционными свойствами, сохраняющимися в процессе длительной эксплуатации;

3.способностью обеспечивать работу сопряженных пар трения в режиме безызносности в течение длительного времени при различных скоростях и нагрузках.

4.сохранять свои свойства и не зависеть от способа подачи в зону трения.

Принимая во внимание вышесказанное, было решено в качестве отдельных компонентов для получения смазки, которая могла бы применяться для машин лёгкой промышленности, взять базовые масла М-20, олеиновую кислоту и медный порошок ПМА (ГОСТ 4960−75).

4.2. Создание эффективных смазочных композиций.

При проведении испытаний по определению оптимальной концентрации присадок в масле замечено, что коэффициент трения с увеличением концентрации присадки в масле увеличивается. Максимальное увеличение коэффициента трения наблюдалось при концентрации присадки в масле 0,03%, в то время как износ был в 2 раза меньше, чем в чистом масле. При концентрации присадки в масле больше 0,1% по массе коэффициент трения становится ниже исходного. Следовательно, пара трения работает в режиме ИП, хотя медь на поверхностях визуально не наблюдается.

Результаты испытаний показывают зависимость коэффициента трения от времени испытаний для различных смазочных композиций.

Введение

присадки в масло в любых количествах значительно сокращает процесс приработки трущихся поверхностей. Повышение коэффициента трения в маслах с присадками происходит из-за того, что образующаяся на поверхности трения защитная металлическая. пленка препятствует попаданию графита в зону трения.

Коэффициенты трения стальных образцов в чистом масле и в масле с присадкой равны коэффициентам трения пары чугун — сталь в маслах с присадкой. Данные эксперименты указывают на возможность образования во всех случаях на поверхностях трения защитной пленки одинакового состава и строения.

Во время испытаний отмечалось значительное сокращение (в 4−5 раз) времени приработки образцов, смазываемых маслом с присадкой, что определялось по выходу основных параметров трения (износа, момента трения и температуры образцов) на установившийся режим. Отмечалось также незначительное увеличение коэффициента трения и температуры образцов, вызванное, по-видимому, физико-химическими превращениями на поверхностях трения и образованием пленок.

Детальное исследование поверхностей трения образцов, работавших в масле с присадкой, подтвердило наличие меди на трущихся поверхностях и частицах износа.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что эффект металлоплакирования может быть получен при трении железоуглеродистых сплавов в маслах, содержащих медьорганические соединения. Защитный металлический слой на поверхностях трения состоит из частиц меди и продуктов износа.

Повышение коэффициента трения с малыми концентрациями присадки в масле, замеченное во время испытаний образцов при вращательном движении, вызвано тем, что медьорганические соединения в этом случае хотя и способствуют удержанию частиц износа в зоне трения, но не могут оказать пластифицирующего действия на образующийся металлический слой. При увеличении концентрации присадки в масле коэффициент трения уменьшается.

При введении в маслохладоновую смесь медьорганического соединения характеристики процесса трения резко изменяются. Кроме того, нет изнашивания образуемых пленок на поверхностях трения. Коэффициент трения в этом случае выходит на режим за 0,25 ч, что в 3−4 раза ниже, чем в контрольном варианте[81] .

Все это указывает на то, что составляющие компоненты исследуемых сред взаимно дополняют друг друга, улучшая смазывающую способность среды в целом.

Присутствие окисных пленок на поверхностях трения, по-видимому, препятствует протеканию физико-химических процессов, имеющих место при трении в маслохладоновых смесях.

Положительное влияние медьорганических соединений при трении железоуглеродистых соединений в маслохладоновой смеси подтверждают и данные испытаний пары 08КП — СЧ18 при возвратно-поступательном движении образцов со скоростью 0,06 м/с и удельной нагрузке 5,0 МПа.

В процессе обработки кожевенных материалов его разделение происходит в результате создания напряжений сжатия режущей кромкой лезвия, изменяющихся в широком диапазоне, и процесс резания носит динамический характер. В результате указанных воздействий в материале лезвия вблизи вершины возникают, контактные напряжения, часто превышающие предельные напряжения на сжатие и изгиб. Это. приводит либо к пластической деформации вершины лезвия, либо к ее хрупкому обламыванию. Сочетание механического и температурного воздействия на полимерный материал приводит к изменению его состояния до деструктирования [81]. В результате этого в зоне резания создаются условия для наводороживания поверхностных слоев металла, что приводит к охрупчиванию инструмента, быстрому износу и даже переносу металла на полимер. Приведенные ранее работы [52,53,81] указывают на определяющую роль процесса водородного изнашивания при взаимодействии металла с полимером (кожа относится к их разновидности) при трении. Постановочные эксперименты с использованием спиртоглицериновой смеси, для обнаружения выделяющегося из режущей кромки газа, по методике, описанной в работе [66], сразу после проведения процесса резания подтвердили выделение водорода, который был определен последующим спектральным анализом. Наводороживание металла недопустимо и требует разработки определенных методов защиты режущей кромки инструмента от насыщения водородом, которые должны сочетаться с мероприятиями по поддержанию его режущей способности^]] .

Наиболее перспективным способом формирования требуемой геометрии режущей кромки инструмента во время работы, по-видимому, является пластическая деформация. При этом требуемый угол заточки инструмента обеспечивается без снятия металла с одновременным повышением твердости и чистоты поверхностей граней. Наибольший эффект тогда, когда одновременно с пластической деформацией металл защищается от проникновения водорода тончайшей металлической пленкой, образующейся в процессе работы.