Введение………………………………………………………………….… 9
1 Анализ состояния вопроса, цель и задачи исследований…….……….. 21
1.1 Способы восстановления посадок подшипников качения в узлах
сельскохозяйственной техники…………………………………………… 21
1.2 Современные полимерные композиты для восстановления посадок
подшипников качения……………………………………………….…….. 28
1.2.1 Полимерные композиты для восстановления посадок
подшипников качения……………………………………………..………. 28
1.2.2 Расчет механических и теплофизических свойств полимерных
композитов…………………………………………………………….…… 40
1.2.3 Наноразмерные частицы для наполнения полимерных
материалов…………………………………………………………...…….. 43
1.3 Контактные напряжения и долговечность подшипниковых узлов, с
посадками восстановленными полимерными материалами……….…… 64
1.4 Технологическое обеспечение восстановления посадок
подшипников качения полимерными композитами……………….……. 82
1.4.1 Ультразвуковое диспергирование полимерных композитов….….. 83
1.4.2 Способы термической обработки полимерных покрытий…..……. 98
1.4.3 Обеспечение точности размеров отверстий с полимерным покрытием в корпусных деталях и соосности при сборке деталей клеевых соединений «вал-подшипник»…………………………………….… 101
1.5 Выводы. Цель и задачи исследований……………………………….. 109
2 Методика экспериментальных исследований…………………….…… 114
2.1 Общая методика исследований…………………………………..…… 114
2.2 Методика исследования деформационно-прочностных свойств
пленок эластомеров и нанокомпозитов на их основе………………...…. 116
2.3 Методика исследования деформационно-прочностных свойств
3
клеевых соединений выполненных герметиком АН-111 и нанокомпозитом на его основе……………………………………………………..…. 122
2.4 Методика исследования термостойкости эластомеров Ф-40, Ф-40С
и нанокомпозитов на их основе……………………………………….….. 125
2.5 Методика исследования теплостойкости эластомеров Ф-40, Ф-40С
и нанокомпозитов на их основе……………………………………….….. 127
2.6 Методика исследования теплопроводности эластомеров Ф-40, Ф40С и нанокомпозитов на их основе………………………………….….. 130
2.7 Методика исследования физических свойств растворов эластомера
Ф-40С и нанокомпозитов на его основе………………………………..… 131
2.8 Методика исследования режимных и оценочных параметров
ультразвукового диспергирования растворов эластомера Ф-40С и
нанокомпозитов на его основе………………………………………….… 135
2.9 Методика исследования дегазации растворов нанокомпозитов на
основе эластомера Ф-40С при ультразвуковой обработке…………..….. 137
2.10 Методика исследования структуры и элементного состава эластомерных нанокомпозитов после УЗО………………………………..… 139
2.11 Методика исследования эффективности смешения и диспергирования раствора нанокомпозита на основе анаэробного герметика Анатерм 111 механизированным способом………………………………..… 139
2.12 Методика исследования параметров инфракрасного нагрева
корпусных деталей с полимерными покрытиями…………………..…… 140
2.13 Методика исследования усилия резания при калибровании
эластомерных нанокомпозитных покрытий…………………………..…. 140
2.14 Методика исследования повреждаемости и точностных характеристик эластомерных нанокомпозитных покрытий после ультразвукового диспергирования, инфракрасной обработки и калибрования…..… 145
2.15 Методика исследования коэффициента Кирхгофа, коэффициента
податливости покрытий из эластомера Ф-40С и нанокомпозитов на
4
его основе………………………………………………………………..…. 146
2.16 Методика исследования контактных напряжений и
долговечности подшипников качения с посадками восстановленными
эластомерными нанокомпозитами………………………………….……. 147
2.17 Методика исследования долговечности и теплового баланса
посадок подшипников, восстановленных эластомерными
нанокомпозитами……………………………………………………….…. 150
3 Научные основы формирования эксплуатационных свойств полимерных нанокомпозитов для восстановления посадочных мест подшипников качения в узлах техники…………………………………...…. 152
3.1 Теплофизические свойства полимерных нанокомпозитов, наполненных дисперсными металлическими наночастицами…………….….. 152
3.1.1 Термостойкость эластомерных нанокомпозитов……………….…. 152
3.1.2 Теплостойкость эластомерных нанокомпозитов……………….…. 158
3.1.3 Теплопроводность полимерных нанокомпозитов………………… 160
3.2 Фрактальный анализ и деформационно-прочностные свойства полимерных нанокомпозитов……………………………………………..…. 174
3.2.1 Увеличение модуля упругости полимерных нанокомпозитов,
наполненных дисперсными наночастицами…………………………..…. 174
3.2.2 Фрактальный анализ поверхности наночастиц и структуры полимерных нанокомпозитов………………………………………………... 180
3.2.3 Исследование текучести эластомерных нанокомпозитов с использованием фрактального анализа…………………………………….. 203
3.2.4 Прочность полимерных нанокомпозитов………………………….. 209
3.2.5 Деформация и выносливость полимерных нанокомпозитов……... 236
3.3 Регрессионные модели деформационно-прочностных свойств полимерных нанокомпозитов………………………………………………... 251
3.3.1 Оптимизация режима термической обработки эластомера Ф-40С
наполненного алюминиевыми наночастицами………………………….. 252
5
3.3.2 Оптимизация состава эластомерного нанокомпозита Ф-40С
наполненного алюминиевыми и медными наночастицами…………….. 258
4 Технологическое обеспечение восстановления посадочных мест
подшипников качения полимерными нанокомпозитами……………….. 260
4.1 Диспергирование растворов полимерных нанокомпозитов………... 260
4.1.1 Диспергирование растворов эластомерных нанокомпозитов ультразвуковой обработкой…………………………………………………... 260
4.1.1.1 Исследование физических свойств растворов эластомерных
нанокомпозитов……………………………………………………………. 263
4.1.1.2 Исследование режимных и оценочных параметров ультразвукового диспергирования растворов эластомерных нанокомпозитов…... 268
4.1.1.3 Критерий эрозионной активности УЗО растворов эластомерных нанокомпозитов
при изменении гидростатического давления
и постоянной мощности озвучивания……………………………………. 271
4.1.1.4 Дегазация растворов эластомерных нанокомпозитов при
ультразвуковой обработке и ручном механическом смешении………... 273
4.1.1.5 Изменение остаточной массы растворов эластомерных нанокомпозитов при УЗО и ручном механическом смешении……………… 276
4.1.1.6 Качество покрытий из эластомерных нанокомпозитов после
УЗО…………………………………………………………………………. 279
4.1.1.7 Исследование структуры и элементного состава эластомерных
нанокомпозитов после УЗО………………………………………………. 282
4.1.2 Исследование эффективности смешения и диспергирования раствора нанокомпозита на основе анаэробного герметика Анатерм 111
механизированным способом…………………………………………….. 292
4.2 Математические модели инфракрасного нагрева корпусных деталей с полимерными покрытиями…………………………………………. 294
4.2.1 Математическая модель инфракрасного нагрева подшипниковых
щитов электродвигателей…………………………………………………. 294
6
4.2.2 Математическая модель инфракрасного нагрева корпусных деталей трансмиссии автотракторной техники………………………………. 310
4.3 Обеспечение точностных характеристик отверстий с полимерным
покрытием в корпусных деталях…………………………………………. 319
4.3.1 Изменение усилия резания покрытий эластомерных
нанокомпозитов при различных передних углах режущей кромки
калибра-резца………………………………………………………………. 319
4.3.2 Исследование повреждаемости и точностных характеристик
покрытий эластомерных нанокомпозитов после калибрования……….. 324
4.4 Расчет точностных характеристик центрирующих приспособлений
для клеевых соединений типа «вал-подшипник»……………………….. 331
4.5 Исследование трибологических параметров и контактных
напряжений в подшипниках качения с посадками восстановленными
нанокомпозитом эластомера Ф-40С……………………………………… 336
4.5.1 Исследование коэффициента Кирхгофа и коэффициента
податливости покрытий из нанокомпозита эластомера Ф-40С………… 336
4.5.2 Исследование контактных напряжений и долговечности
подшипников качения с посадками восстановленными
нанокомпозитом эластомера Ф-40С……………………………………… 339
4.6 Исследование долговечности посадок, восстановленных
полимерными нанокомпозитами………………………………………….
351
5 Реализация результатов исследований и их технико-экономическая
оценка………………………………………………………………………. 358
5.1 Технологические рекомендации……………………………………… 358
5.2 Расчет экономической эффективности технологий восстановления
корпусных деталей нанокомпозитами на основе эластомера Ф-40С и
АН-111 в ПХ ОКА МОЛОКО – Южное ООО «ОКА МОЛОКО»
Александро-Невского района Рязанской области, ООО «СосновкаЗернопродукт» Мичуринского района Тамбовской области и ФГБУ
7
«ОС «Мичуринская» Мичуринского района Тамбовской области…….. 360
Заключение………………………………………………………………… 363
Список литературы………………………………………………………... 369
Приложения ………………………………………………………………..
Приложение А. Способы восстановления подшипниковых отверстий в
корпусных деталях полимерными материалами…………………………
Приложение Б. Устройство и принцип работы установки для
исследования теплопроводности полимерных материалов……………..
Приложение В. Описание и принцип работы электронного
микроскопа «Quanta 600 FEG»……………………………………………
Приложение Г. Принцип работы стенда для исследования контактных
напряжений и долговечности подшипников качения…………………...
Приложение Д. Устройство и принцип работы стенда для испытаний
подшипниковых узлов при циклическом нагружении…………………..
Приложение Е. Регрессионная модель зависимости удельной работы
разрушения пленок нанокомпозита на основе эластомера Ф-40С от
концентрации наполнителей………………………………………………
Приложение Ж. Обоснование выбора методики расчета точностных
характеристик центрирующего приспособления. Центрирующее
приспособление для сборки деталей клеевого соединения правой
опоры ведомого вала с подшипником 50412 коробки передач КАМАЗ4310. Центрирующее приспособление для сборки клеевого
соединения промежуточного вала с подшипником 12213 коробки
передач КАМАЗ-4310……………………………………………………...
Приложение З. Технологическая карта восстановления посадочных
отверстий в корпусных деталях нанокомпозитом на основе эластомера
Ф-40С………………………………………………………………………..
Приложение И. Технологическая карта восстановления посадочных
отверстий в корпусных деталях нанокомпозитом на основе герметика
408
409
414
416
419
423
424
434
455
8
АН-111………………………………………………………………………
Приложение К. Акт на проведение производственных испытаний, акт
эксплуатационных испытаний, акт внедрения (реализации)
результатов НИР в ПХ ОКА МОЛОКО – Южное ООО «ОКА
МОЛОКО»………………………………………………………………….
Приложение Л. Акт на проведение производственных испытаний, акт
эксплуатационных испытаний, акт внедрения (реализации)
результатов НИР в ООО «Сосновка-Зернопродукт»…………………….
Приложение М. Акт на проведение производственных испытаний, акт
эксплуатационных испытаний, акт внедрения (реализации)
результатов НИР в ФГБУ «ОС «Мичуринская»…………………………
Приложение Н. Акт внедрения (реализации) результатов НИР в ООО
«Липецкий механический завод»…………………………………………
Приложение О. Акт внедрения (реализации) результатов НИР в АО
«Центр технологической компетенции аддитивных технологий»…...…
Приложение П. Акт внедрения (реализации) результатов НИР в ООО
«ИНОКС РЕМ»……………………………………….………………….…
Приложение Р. Расчет себестоимости восстановления изношенной
поверхности отверстия нанокомпозитом эластомера Ф-40С…………...
Приложение С. Патент №2678063 «Композиция для склеивания
металлических изделий»…………………………………………………..
Приложение Т. Патент №2719624 «Стенд для испытания
подшипников качения на долговечность»………………………………..
Приложение У. Патент №2751339 «Способ восстановления
изношенных посадочных отверстий в корпусных деталях покрытием
из раствора полимерного материала»…………………………………….
Приложение Ф. Патент №2757271 «Композиция для покрытия
металлических изделий»…………………………………………………..
456
457
460
463
466
467
468
469
475
476
477
478
