ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................................... 6
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ
РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ «ВАЛ–
ПОДШИПНИК» ПОЛИМЕРНЫМИ НАНОКОМПОЗИЦИЯМИ В
ШПИНДЕЛЬНЫХ УЗЛАХ МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ
СТАНКОВ...................................................................................................................... 14
1.1. Факторы, приводящие к снижению долговечности соединений
«вал – подшипник» шпиндельных узлов металлообрабатывающих
станков............................................................................................................................ 14
1.2. Технологические подходы к повышению долговечности соединения
«вал – подшипник» шпиндельных узлов металлообрабатывающих
станков............................................................................................................................ 22
1.3. Особенности технологии сборки соединений «вал – подшипник»
полимерными нанокомпозициями в шпиндельных узлах
металлообрабатывающих станков............................................................................... 27
1.3.1. Полимерные составы, применимые для сборки соединений «вал –
подшипник» шпиндельных узлов металлообрабатывающих станков .................... 27
1.3.2. Нанонаполнители, рекомендуемые для модификации полимерных
составов .......................................................................................................................... 30
1.4. Выводы по Главе 1. Цель и задачи исследования............................................... 32
ГЛАВА 2. ПОЛУЧЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ДЛЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ТОЛЩИНЫ И ХАРАКТЕРИСТИК
ПРОМЕЖУТОЧНОГО ПОЛИМЕРНОГО СЛОЯ В СОЕДИНЕНИИ
«ВАЛ – ПОДШИПНИК».............................................................................................. 35
2.1. Оценка влияния прослоек из полимерных нанокомпозиций на
жесткость подшипниковых опор................................................................................. 35
2.2. Компьютерное моделирование напряженного состояния узла......................... 43
2.3. Выводы по Главе 2 ................................................................................................. 50
3
стр.
ГЛАВА 3. ПРОГРАММА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.................................... 51
3.1. Общая программа исследований .......................................................................... 51
3.2. Выбор материалов для исследований .................................................................. 56
3.3. Исследования адгезионных свойств герметиков и нанокомпозиций............... 61
3.3.1. Методика оценки адгезионной прочности по нормальным
разрушающим напряжениям........................................................................................ 62
3.3.2. Методика оценки адгезионной прочности по касательным
разрушающим напряжениям........................................................................................ 65
3.4. Исследования упруго-деформационных свойств полимерных
нанокомпозиций ............................................................................................................ 66
3.4.1 Методика оценки модуля упругости полимерных нанокомпозиций ............. 67
3.4.2. Методика испытаний ползучести полимерных нанокомпозиций ................. 68
3.4.3. Методика испытаний радиальной жесткости вал-втулочных
соединений с полимерными нанокомпозициями....................................................... 70
3.5. Методика исследования фреттингостойкости соединений с
прослойками из полимерных нанокомпозиций ......................................................... 72
3.6. Методика исследования вибростойкости полимерных
нанокомпозиций ............................................................................................................ 77
3.7. Методика исследования стойкости полимерных нанокомпозиций к
старению......................................................................................................................... 79
3.8. Методика исследования теплопроводности полимерных материалов
и нанокомпозиций на их основе .................................................................................. 79
3.9. Методика исследования наноструктуры анаэробных полимеров и
нанокомпозиций на их основе ..................................................................................... 81
3.10. Методика ускоренных испытаний подшипниковых узлов на
долговечность ................................................................................................................ 84
3.11. Выводы по Главе 3 ............................................................................................... 88
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ .............................. 90
4
стр.
4.1. Обработка результатов экспериментов, определение повторяемости
и ошибок опытов и отражение данных в графическом виде.................................... 90
4.2. Результаты исследований адгезионных свойств герметиков и
нанокомпозиций ............................................................................................................ 91
4.2.1. Оценка адгезионной прочности герметиков и нанокомпозиций по
нормальным и касательным разрушающим напряжениям....................................... 91
4.2.2. Зависимость адгезионной прочности нанокомпозиций от способа
смешивания их компонентов ....................................................................................... 99
4.2.3. Зависимость адгезионной прочности анаэробных составов и
нанокомпозиций на их основе от времени полимеризации.................................... 100
4.3. Результаты исследований упруго-деформационных свойств
полимерных нанокомпозиций.................................................................................... 102
4.3.1. Оценка модуля упругости полимерных нанокомпозиций............................ 102
4.3.2. Оценка ползучести полимерных нанокомпозиций........................................ 105
4.3.3. Оценка радиальной жесткости вал-втулочных соединений с
полимерными нанокомпозициями............................................................................. 107
4.4. Результаты исследования фреттингостойкости соединений с
прослойками из полимерных нанокомпозиций ....................................................... 111
4.5. Результаты исследования вибростойкости полимерных
нанокомпозиций .......................................................................................................... 114
4.6. Результаты исследования стойкости полимерных нанокомпозиций к
старению....................................................................................................................... 116
4.7. Результаты исследования теплопроводности полимерных
нанокомпозиций .......................................................................................................... 118
4.8. Результаты исследования наноструктуры полимерных составов и
нанокомпозиций на их основе ................................................................................... 119
4.9. Результаты испытаний подшипниковых узлов на долговечность................. 121
4.10. Выводы по Главе 4 ............................................................................................. 122
5
стр.
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ
ПО ПОВЫШЕНИЮ ДОЛГОВЕЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ «ВАЛ –
ПОДШИПНИК» ШПИНДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ
МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ...................................... 125
5.1. Процесс технического обслуживания шпиндельного узла ............................. 125
5.2. Практические рекомендации по повышению долговечности
соединения «вал – подшипник» при сборке нового узла либо при
техническом обслуживании в случае малого износа посадочной
поверхности вала......................................................................................................... 130
5.3. Практические рекомендации по повышению долговечности
соединения «вал – подшипник» при восстановлении изношенной
посадочной поверхности вала ................................................................................... 131
5.4. Оценка экономической эффективности технологии ........................................ 132
5.5. Выводы по Главе 5 ............................................................................................... 142
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................... 144
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.............................. 146
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................... 150
ПРИЛОЖЕНИЯ........................................................................................................... 171
Приложение А ............................................................................................................. 172
