Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный технический

университет»

Кафедра ОиБД

УТВЕРЖДАЮ

Ректор ФГБОУ ВПО «ДГТУ»,

Исмаилов

г.

ПРОГРАММА

вступительного экзамена в аспирантуру по направлению 15.06.01 - «Машиностроение»

Одобрена на заседании кафедры ОиБД (протокол № 7 от 18 февраля 2014 г.) Зам. зав. кафедрой ОиБ^ к.т.н. w Батманов Э.З.

Махачкала - 2014 «Трение и износ в машинах»

"Трение и износ в машинах" - область науки (трибология) и техники (триботехника), заключающаяся в изучении явлений при трении и изнашивании, установлении закономерностей происходящих при этом процессов, а также в использовании полученных результатов и закономерностей при проектировании, изготовлении, эксплуатации, ремонте машин и приборов для повышения их надежности.

ВОПРОСЫ:

1. Теории внешнего трения твердых тел: адгезионная, молекулярная, молекулярно-кинетическая, молекулярно-механическая.

2. Термодинамический подход к разрушению и изнашиванию твердых тел.

3. Характеристика основных видов изнашивания: абразивное, гидроабразивное, кавитационное, усталостное, окислительное, при схватывании, при фреттинге, электроэрозионное, водородное, при избирательном переносе.

4. Виды трения в узлах машин.

5. Адгезия и когезия. Виды адгезионного взаимодействия.

6. Классификация видов смазки (смазочного действия). Основные признаки, характеризующие виды смазки.

7. Граничная смазка. Природа и строение граничных слоев.

Закономерности процессов при граничной смазке.

8. Виды фрикционного взаимодействия. Механизмы диссипации энергии при фрикционном контакте.

9. Виды разрушения. Механизмы зарождения трещин. Вязкое, хрупкое разрушение.

10. Диффузия в твердых телах.

11. Поверхность твердых тел. Особенности строения и состава поверхностных слоев.

12. Механика контактного взаимодействия твердых тел. Контактная задача Герца.

13. Стенды для испытания натурных узлов трения.

14. Методы испытаний на трение и износ.

15. Принцип геометрической оптимизации трибосистем.

16. Металлические материалы для узлов трения различного назначения. Рекомендуемые области использования антифрикционных сплавов.

17. Виды износостойких покрытий и упрочнения поверхностных слоев.

18. Физическое моделирование процессов трения, изнашивания и смазки.

19. Основы расчета узлов трения на износ.

20. Механические свойства материалов. Пластическая деформация.

Упрочнение при пластическом деформировании.

21. Геометрия поверхностей. Виды геометрических отклонений реальной поверхности от идеальной (отклонение формы, волнистость, шероховатость, субшероховатость). Параметры шероховатости, их влияние на трение и износ.

22. Опорная кривая профиля. Методы измерения шероховатости и субшероховатости.

23. Площади контакта твердых тел. Зависимость фактической площади контакта от нагрузки.

24. Структура и состояние поверхностных слоев реальных деталей.

Остаточные напряжения в поверхностных слоях и причины их появления.

25. Физико-химические свойства поверхности. Явление адсорбции.

26. Адсорбционный эффект снижения прочности твёрдых тел (эффект Ребиндера).

27. Поверхностно-активные вещества. Условие смачиваемости (уравнение Юнга).

28. Внутреннее трение. Закон Ньютона. Вязкость кинематическая и динамическая. Способы ее определения. Течение жидкостей по капиллярам.

29. Уравнение Гагена-Пуазейля.

30. Внешнее трение. Различие в механизмах внутреннего и внешнего трения.

31. Трения покоя. Явление предварительного смещения.

32. Молекулярно-механическая (адгезионно - деформационная) теория трения скольжения. Биноминальный закон молекулярного трения. Соотношение адгезионной и деформационной составляющих коэффициента трения скольжения и влияние на них различных факторов.

33. Классификация видов разрушения фрикционных связей.

Правило градиента сдвигового сопротивления.

34. Изменения свойств поверхностного слоя при трении скольжения.

35. Трение качения. Основные причины его возникновения.

Гистерезисная теория трения качения Боудена и Тейбора.

36. Соотношение потерь на трение в различных узлах судовых дизелей.

37. Определения понятий смазочный материал, смазка и смазывание.

38. Классификация смазочных материалов и их роль в процессе трения. Выбор смазочного материала в зависимости от условий трения.

39. Состав смазочных масел и их классификация. Пути совершенствования смазочных масел. Присадки к смазочным маслам.

Физико-химические и вязкостные свойства масел. Индекс вязкости и способ его оценки. Свойства, характеризующие смазывающую способность масел.

40. Характеристика основных групп масел. Масла моторные, трансмиссионные, индустриальные. Состав, область применения, маркировка. Пластичные смазочные материалы.

41. Твёрдые смазочные материалы.

42. Кривая Герси - Штрибека и возможные режимы смазки.

43. Гидродинамическая смазка. Уравнение Рейнольдса.

44. Физические основы работы радиальных гидродинамических гидродинамического радиального подшипника. Короткие и длинные подшипники. Число Зоммерфельда. Упруго - гидродинамическая 45. Граничная смазка. Особенности трения при граничной смазке.

Природа граничных слоев. Термическая стойкость граничных слоев.

Температура десорбции граничных пленок и зависимость её от различных факторов. Методы организации граничной смазки. Явление избирательного переноса при трении (эффект безызносности).

46. Режимы смазки в дизельных двигателях.

47. Определения износа и изнашивания. Скорость и интенсивность изнашивания. Износостойкость и классы износостойкости материалов.

48. Методы измерения износа деталей машин: взвешиванием, микрометрированием, анализом проб масла, методом поверхностной активации, методом искусственных баз. Сущность методов, достоинства и недостатки.

49. Классификация видов изнашивания. Механизмы разрушения поверхности при изнашивании.

50. Характеристика абразивных видов изнашивания. Уравнение Арчарда.

51. Зависимость абразивной износостойкости от твёрдости материалов.

52. Кавитационное изнашивание. Кинетика кавитационного изнашивания. Инкубационный период изнашивания. Кавитационный износ гребных винтов и цилиндровых втулок высокооборотных судовых дизелей.

53. Фреттинг - коррозия.

54. Водородное изнашивание.

55. Усталостное изнашивание.

56. Адгезионное изнашивание. Явление схватывания при трении.

57. Изнашивание пар трения. Основное уравнение изнашивания.

Антифрикционные материалы. Требования к структуре металлических антифрикционных материалов. Правило Шарпи. Фрикционные материалы. Износостойкие материалы. Выбор и правила сочетания материалов для узлов трения скольжения.

образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности «Технология машиностроения»

Часть 1. Теоретические основы технологии машиностроения 1.1 Машиностроение и его роль в ускорении технического процесса.

Задачи и основные направления развития машиностроительного производства. Роль русских ученых и инженеров в формировании и развитии технологии машиностроения.

1.2 Основные понятия и определения. Изделия, детали, узлы, группы и другие сборочные единицы. Служебное назначение изделий. Качество изделий. Производственный и технологический процессы. Классификация технологических процессов (по ЕСТПП). Технологическая операция.

Элементы технологической операции их определение и назначение.

Необходимость сочетания в технологическом процессе технического и экономического принципов. Трудоемкость и станкоемкость. Норма времени и норма выработки. Программа выпуска изделий, производственная и операционная партия, цикл технологической операции, такт и ритм выпуска.

Типы производства. Формы организации производственного процесса.

Производительность труда, себестоимость изделий и операций, и их технологическое обеспечение.

1.3 Технологическое обеспечение качества изделий.

1.3.1 Показатели качества изделий и деталей. Взаимосвязь показателей точности деталей. Показатели точности сборочной единицы и машины.

Надежность и долговечность детали, сборочной единицы и машины.

Технические условия, нормы точности, стандарты. Отклонение характеристик качества изделий от требуемых значений. Виды погрешностей. Расчетно-аналитический и статистический методы анализа погрешностей. Величина и поле рассеивания. Кривые распределения, методика построения гистограмм и практических кривых распределения.

Теоретические кривые и законы распределения. Математические характеристики кривых распределения. Влияние действия доминирующих факторов на характеристики качества изделий. Композиционные кривые и законы распределения погрешностей. Расчет производственной погрешности. Методика и задачи статистического анализа технологических процессов. Использование статистических методов для исследования технологических процессов.

1.3.2 Основы базирования деталей и заготовок. Теоретические основы определения положения твердого тела в пространстве. Классификация баз.

Основы выбора технологических и измерительных баз. Принципы выбора баз и последовательности обработки заготовок. Роль и значение первой операции в техпроцессе для последующей оптимальной структуры маршрута обработки заготовки. Классификация деталей для выбора технологических баз. Рекомендации по выбору баз. Расчет погрешностей базирования при различных схемах установки заготовок.

1.3.3 Формирование качества деталей, обрабатываемых на металлорежущих станках. Понятие технологической системы (ТС). Этапы достижения точности: установка заготовки, настройка технологической системы, обработка заготовки.

Причины возникновения погрешностей по выдерживаемым параметрам качества обрабатываемой заготовки на каждом этапе:

а) Качество материала обрабатываемых заготовок; влияние колебания физико-механических свойств материала на силы резания и точность обработки; величина и колебание припусков на обработку;

б) Вибрации и их влияние на величину погрешностей обработки;

вынужденные колебания и автоколебания;

в) Тепловые деформации технологической системы. Стационарное и нестационарное ее состояние. Влияние теплообразования на точность обработки на универсальных и настроенных станках;

г) Погрешности обработки, вызываемые износом режущего инструмента. Расчет линейного износа различных инструментов;

д) Остаточные напряжения и их влияние на качество обрабатываемых деталей. Классификация остаточных напряжений. Методы борьбы с остаточным напряжением;

е) Жесткость (податливость) технологической системы. Способы измерения жесткости. Влияние жесткости технологической системы на точность формы, размеров и положения обрабатываемых элементарных поверхностей заготовок. Влияние жесткости технологической системы на производительность обработки. Пути повышения жесткости технологической системы;

ж) Погрешности установки как сумма погрешностей базирования, закрепления и положения. Принципы расчета, пути уменьшения данных погрешностей. Погрешность статической настройки ТС. Настройка с требуемой точностью на обработку партии заготовок. Методы статической настройки размерных и кинематических цепей технологической системы.

Использование эталонов, мерных длин, лимбов, корригирующих устройств.

Прогрессивные методы настройки и поднастройки станков на размер:

автоматическая поднастройка с помощью под наладчиков;

самоподнастраивающиеся станки; адаптивные системы.

1.3.4 Качество поверхности и технологические методы повышения надежности деталей машин. Шероховатость поверхности, остаточные напряжения, физико-механическое состояние поверхностного слоя металла и его микроструктура. Причины возникновения неровностей поверхности.

Влияние способов и режимов механической обработки резанием, состава и структуры обрабатываемого материала, геометрии режущего инструмента, состояния ТС на шероховатость поверхности. Влияние технологии обработки на изменение микроструктуры поверхностного слоя металла.

Механизм образования остаточных напряжений в поверхностном слое.

Влияние шероховатости и остаточных напряжений на основные эксплуатационные свойства деталей машин. Технологическая наследственность. Назначение способов и режимов механической обработки обеспечивающих требуемые эксплуатационные качества деталей машин.

Применение методов поверхностного пластического деформирования (ППД).

Термическая и термохимическая обработка с целью повышения износостойкости поверхностных слоев. Металлические и неметаллические покрытия.

1.3.5 Построение расчет и анализ технологических размерных цепей.

Методика построения технологических размерных цепей. Расчет номинальных размеров звеньев; расчет погрешностей и допусков замыкающего и составляющих звеньев; расчет координат середин полей допусков. Методы достижения точности замыкающего звена.

1.4 Производительность и экономичность технологических процессов.

Основы технического нормирования. Производительность труда.

Техническое нормирование. Состав нормы времени. Расчетно-аналитический метод нормирования. Расчет машинного времени. Нормирование ручных приемов работы. Способы изучения затрат времени в условиях производства.

Способы сокращения затрат на производство изделий. Научная организация труда в условиях машиностроительного предприятия.

Часть 2. Основы проектирования технологического процесса изготовления машины 2.1 Исходная информация для проектирования технологического процесса изготовления машины. Последовательность проектирования техпроцесса изготовления машины. Выбор средств технологического оснащения.

2.2 Основы разработки технологического процесса сборки машин.

Общая и узловая сборки. Основные технологические переходы процесса сборки. Организационные формы сборки. Расчет такта выпуска и установление типа производства. Нормирование сборочных работ.

Определение способов транспортировки деталей и изделий. Разработка и оформление технологической документации.

2.3 Основы проектирования техпроцесса изготовления детали. Анализ исходной информации для проектирования процесса изготовления детали.

Расчет такта выпуска и установление типа производства. Отработка конструкции детали на технологичность. Разработка ТУ на заготовку и способ ее получения. Назначение и расчет припусков на механическую обработку. Расчет межоперационных размеров.

2.4 Особенности разработки техпроцессов обработки деталей на станках с ЧПУ. Технологические возможности оборудования с ЧПУ. Выбор деталей для обработки на станках с ЧПУ. Проектирование технологических операций обработки деталей на станках с ЧПУ. Специфика обработки и построения операций на станках типа "обрабатывающий центр". Технико­ экономические показатели обработки деталей на станках с программным управлением.

Часть 3. Технология изготовления машин 3.1 Технология сборки машины и ее сборочных единиц. Анализ исходной информации. Установление последовательности сборки.

Разработка технологической схемы сборки. Технология сборки типовых сборочных единиц:

а) монтаж валов на опорах скольжения и качения;

б) сборка зубчатых и червячных передач;

в) сборка винтовых передач и резьбовых соединений;

г) сборка уплотнений. Автоматизация процессов сборки.

3.2 Технология изготовления базовых деталей.

3.2.1 Изготовление корпусных деталей. Принципы построения техпроцессов изготовления корпусов. Выбор технологических баз и типовых технологических процессов изготовления корпусных деталей. Способы обработки плоских поверхностей и их технологические возможности.

Обработка основных отверстий. Способы и технологические возможности существующих методов формообразования цилиндрических, конических и фасонных отверстий. Особенности обработки корпусных деталей на станках с ЧПУ, на автоматических и поточных линиях.

3.2.2 Технология изготовления валов. Технология изготовления ступенчатых валов. Принципы построения техпроцессов. Выбор технологических баз. Способы обработки наружных цилиндрических, конических и фасонных поверхностей. Способы обработки резьбовых поверхностей. Технологическое оснащение этих операций. Особенности технологии изготовления валов на станках с ЧПУ, в условиях крупносерийного и массового производств. Контроль ступенчатых валов, шпинделей, коленчатых валов, ходовых винтов и других валов: методы контроля и средства технологического оснащения.

3.2.3 Технология изготовления деталей зубчатых передач.

Классификация зубчатых колес. Технология изготовления цилиндрических и конических зубчатых колес. Выбор баз и типовых маршрутов технологических процессов изготовления зубчатых колес при различных типах производства. Способы формообразования зубьев различных зубчатых колес. Оборудование и технологическое оснащение методов обработки зубчатых колес. Контроль цилиндрических, конических и червячных зубчатых колес и червяков: методы контроля и средства технологического оснащения.

3.2.4 Электрофизические и электрохимические способы обработки деталей. Электроэрозионная, электрохимическая, ультразвуковая, лазерная обработки изделий в машиностроении. Технологические возможности, область и перспективы применения этих методов.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Основы трибологии (трение, износ, смазка): Учеб. Для техн.

вузов/Под. ред. А.В. Чичинадзе. 2-е изд. М.: Машиностроение, 2001.

2. Буше Н.А. Трение, износ и усталость в машинах. М.: Транспорт, 1987.

3. Богданович П.Н., Прушак В.Я. Трение и износ в машинах: Учеб.

Для техн. вузов. Минск: высш.шк. 1999.

4. Когаев В.П., Дроздов Ю.Н. Прочность и износостойкость деталей машин. М.:Высш.шк.,1991.

5. Крагельский И.В. Трение и износ. М.: Машиностроение, 1968.

6. Евдокимов Ю.А., Колесников В.И., Тетерин А.Н. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа. М.: Наука, 1980.

1. Суслов А.Г., Дальский А.М. Научные основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 2002. 302 с.

2. Технология машиностроения: в 2 т. Т. 1. Основы технологии машиностроения: Учебник для ВУЗов. - 2е изд./ В.М. Бурцев, А.С. Васильев, А.М. Дальский и др.; Под ред. А.М. Дальского. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.

Баумана, 2001. 564 с.

3. Технология машиностроения: в 2 т. Т. 2. Производство машин:

Учебник для ВУЗов. - 2е изд.,/ В.М. Бурцев, А.С. Васильев, О.М. Деев и др.;

Под ред. Г.И. Мельникова. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 640 с.

4. Колесов И.Н. Основы технологии машиностроения: Учеб. для машиностроит. спец. ВУЗов. - 2е изд., испр. - М.: Высш. шк., 1999. 591 с.

5. Машиностроение. Энциклопедия. Т. III-3 «Технология изготовления деталей машин»/ А.М. Дальский, А.Г. Суслов, Ю.Ф. Назаров и др.; Под общ.

ред. А.Г. Суслова. - М.: Машиностроение, 2000. 840 с.

6. Машиностроение. Энциклопедия. Т. III-4 «Сборка машин»/ Соломенцев Ю.М., Гусев А.А. и др.; Под общ. ред. Ю.М.Соломенцева. - М.:

Машиностроение, 2000. 760 с.

7. Справочник технолога-машиностроителя в 2хт. Т. 1/ Под ред. А.М.

Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. 5е изд. перераб.

и доп. - Машиностроение-1, 2001. 912 с.

8. Справочник технолога-машиностроителя в 2х т. Т. 2/ Под ред. А.М.

Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. 5е изд. перераб.

и доп. - Машиностроение-1, 2001. 905 с.

9. Технологическая наследственность в машиностроительном производстве/ А.М. Дальский, Б.М. Базров, А.С. Васильев и др./ Под ред.

А.М. Дальского. - М.: Изд-во МАИ, 2000. 364 с.

10. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.Машиностроение, 2000. 320 с.

11. Базров Б.М. Модульная технология в машиностроении. М.:

Машиностроение, 2001. 368 с.