Пара для тихоходного трения

012720 Изобретение относится к областям машиностроения и ремонта деталей машин и может быть использовано для восстановления работоспособности и увеличения ресурса и надежности плоских и круглых поверхностей пар трения типа камера - поршень, работающих при малых скоростях относительного перемещения для подачи и дозировки жидких или пастообразных продуктов, включающих твердые частицы. Известны пары трения, имеющие рабочие поверхности, выполненные как гладкими, так и с регулярным рельефом в виде протяженных выступов клиновой формы, ориентированных в направлении вектора скорости или под некоторым углом к нему, в частности под углом 90. Рельеф поверхности может быть регулярным или не регулярным и представлять собой совокупность выступов ограниченной длины,близких по форме к шаровым сегментам. Широко используются на практике пары трения с регулярным рельефом, контактирующие поверхности которых сформированы обработкой резанием или поверхностно-пластическим деформированием[1]. Рельеф таких поверхностей трения представляет собой совокупность близких по форме, размерам и расположению протяженных выступов обычно клиновой формы, в том числе с закругленной вершиной. Геометрические параметры рельефа одинаковы в одном направлении, но изменяются в других направлениях. Эти поверхности отличаются малыми значениями высоты микронеровностей (Ra 2 мкм). Рабочие зазоры в таких парах трения обычно назначаются согласно машиностроительным нормативам с учетом работы со смазкой или без нее. При этом величина зазоров устанавливается в зависимости от размеров трущихся деталей и класса точности изготовления деталей. Защитный слой смазки, присутствующей на трущихся поверхностях, в условиях малых скоростей перемещений (до 1 м/с) при некотором увеличении контактного давления, например при вибрации работающего механизма, или по другим причинам, разрывается на отдельных участках контакта твердых тел. Это наблюдается особенно при ориентации протяженных выступов в направлении вектора скорости. Поэтому функция предотвращения непосредственного контакта трущихся тел смазкой обеспечивается не в полной мере, что ведет к постепенному разрушению элементов поверхностей. Известен опыт широкого применения пар трения с контактирующими поверхностями, имеющими регулярный рельеф [2]. Он образуется различными технологическими методами (поверхностнопластическим деформированием, лазерной обработкой и др.) и обладает улучшенными эксплуатационными свойствами по сравнению с рельефом, образованным традиционной механической обработкой. В условиях трения скольжения детали с регулярным рельефом рабочих поверхностей обладают повышенной несущей способностью, на поверхностях лучше удерживается смазка, что обеспечивает значительное увеличение износостойкости. При этом отсутствуют рекомендации по назначению размерных параметров рельефа поверхностей применительно к условиям трения при малых скоростях относительного перемещения в устройствах для подачи и дозировки жидких или пастообразных продуктов или находящихся в контакте с ними. Известно также применение рельефа рабочих поверхностей, образованного совокупностью выступов и впадин ограниченной длины. Методом электроискрового легирования, например, формируется такого вида нерегулярный рельеф, имеющий одинаковый во всех направлениях выпукло-вогнутый характер [3]. Он состоит из совокупности плавно соединяющихся выступов, близких по форме к шаровым сегментам, и обладает высокой несущей способностью. Кроме того, известно практическое использование деталей с рельефом поверхности, образованного выступами ограниченной длины, но имеющими регулярный характер; он формируется, к примеру, лазерной обработкой, электроискровым легированием в механизированном режиме. Наиболее близким к заявляемому изобретению является пара трения [4], в которой на поверхности трения выполнены нерегулярные углубления с глубиной 0,1-1000 мкм, а соотношение суммарной площади поверхности трения за вычетом площадей углублений к суммарной площади углублений равно 0,2-2,0. Недостатком всех вышеперечисленных пар трения является случайный выбор размеров углублений, что не дает достаточного эффекта увеличения износостойкости трущихся поверхностей тихоходной пары трения. Наряду с эффективным использованием различных деталей и инструментов с таким рельефом рабочих поверхностей, отсутствует систематизированный опыт применения регулярного и нерегулярного рельефа поверхностей пар трения, работающих при малых скоростях перемещения в присутствии жидких или пастообразных продуктов. В процессе трения со смазкой двух металлических поверхностей должны выполняться следующие условия: 1) смазка должна обеспечить гарантированную изоляцию одной поверхности от другой; 2) поверхности трения должны обладать достаточной несущей способностью. Предложенное изобретение устраняет недостатки аналогов и прототипа, в частности позволяет повысить износостойкость трущихся поверхностей тихоходной пары трения, за счет того, что рельеф контактирующих поверхностей содержит лунки, в которых удерживаются твердые включения транспортируемого материала, размеры лунок при этом выполняют в зависимости от размеров твердых частицrmin - минимальный радиус кривизны лунки;D т.ч. - средний диаметр или длина твердых частиц. При этом трущиеся поверхности выполняют из материала, твердость которого превышает твердость твердых частиц транспортируемого материала по меньшей мере в два раза. Результат достигается за счет того, что при контактировании трущихся поверхностей тихоходной пары между поверхностями трения образуется слой транспортируемого материала либо его производных элементов, например слой полисахаридов при транспортировке теста. Изобретение поясняется следующими чертежами: фиг. 1 - пара трения, где одна поверхность трения выполнена с рельефом; фиг. 2 - пара трения, где обе поверхности выполнены с рельефом. Пара для тихоходного трения содержит цилиндр (1) и поршень (2), в которых в обоих либо в одном из них выполнены лунки (3). Пара для тихоходного трения функционирует следующим образом. При наличии рельефа при перемещении жидких или пастообразных продуктов с твердыми частицами лунки (3) заполняются этими продуктами, которые в этом случае повышают несущую способность поверхности и снижают ее изнашивание. Защита поверхности еще более улучшается в случае образования на ней твердой пленки из производных элементов транспортируемого материала (5). В процессе формирования рабочей поверхности трения с таким рельефом обеспечивается минимальная контактная сплошность ее не ниже 40%, т.е. Cmin=40%. Это связано с необходимостью получения достаточной несущей способности основного материала. При этом контактная сплошность определяется следующим соотношением: где F - площадь поверхности трения;F л - суммарная площадь участков с лунками. Заявляемые пределы размерных параметров лунок и контактной сплошности установлены экспериментальным путем. Исходная величина зазора между этими поверхностями определяется из соотношений- при дополнительной смазке (4);- при отсутствии дополнительной смазки,где h - толщина пленки транспортируемого материала или его производных элементов;D т.ч. - средний диаметр или длина твердых частиц. При этом предусмотрено, что твердость поверхностных слоев контактирующих деталей превышает твердость твердых частиц транспортируемого материала по меньшей мере в два раза. При трении в присутствии жидких и пастообразных продуктов последние заполняют впадины неровностей контактирующих поверхностей, на поверхностях может образовываться пленка толщиной h из этих продуктов или их производных элементов. Пара трения может быть образована контактирующими поверхностями, из которых одна или обе выполнены с рельефом из совокупности выступов ограниченной длины и разделены слоем смазки или слоем твердых частиц транспортируемых продуктов. Выступы разделены лунками, размеры которых - a, b, rmin - назначаются в зависимости от размеров твердых частиц, содержащихся в жидких и пастообразных продуктах. Исходный зазор z между поверхностями определяется как сумма толщины слоев пленки и смазки или пленки и твердых частиц. Источники информации 1. Крагельский И.В. Трение и износ. - М.: Машиностроение, 1968. - 480 с. 2. Шнейдер Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. - 248 с. 3. Иванов В.И. Влияние технологических режимов электроискрового легирования и материала электрода на некоторые параметры рельефа поверхности//Электронная обработка материалов. - 1998.3-4. - С. 43-51. 4. RU 2093718. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Пара для тихоходного трения в устройствах с поршневым транспортированием материала с регулярным или нерегулярным рельефом контактирующих поверхностей, включающим лунки, в которых удерживаются твердые включения антифрикционного материала, отличающаяся тем, что лунки запол-2 012720 няют транспортируемым материалом, имеющим твердые включения, а размеры лунок задают в зависимости от размеров твердых частиц транспортируемого материала в следующих пределах:rmin - минимальный радиус кривизны лунки;D т.ч. - средний диаметр или длина твердых частиц,при этом твердость контактирующих поверхностей превышает твердость твердых частиц транспортируемого материала по меньшей мере в два раза. 2. Пара для тихоходного трения по п.1, отличающаяся тем, что минимальная контактная сплошность поверхностей трения не менее 40%. 3. Пара для тихоходного трения по п.1, отличающаяся тем, что исходная величина зазора между этими поверхностями определяется из соотношений- при отсутствии дополнительной смазки,где h - толщина пленки транспортируемого материала или его производных элементов;D т.ч. - средний диаметр или длина твердых частиц.