Повышение качества подшипников на основе формирования рациональных физико-механических свойств контактных поверхностных слоев применением триботехнических методов при финишной обработке

Проблема обеспечения надежности и долговечности машин, приборов, транспортных средств, автоматического оборудования и военной техники является одной из важнейших в современных условиях, без решения которой не могут быть достигнуты технический прогресс и экономическое процветание общества. Это не только экономия средств, дефицитных материалов, топлива и энергии, но и экологическая чистота, техническая безопасность и материальное благополучие общества, использующего разного рода технические средства. Развитие современной техники характеризуется повышенными требованиями к качеству и надежности машин, неразрывно связанному с их эксплуатационными характеристиками.

Практика эксплуатации изделий различного назначения и исследования причин их отказов показали, что большинство отказов возникают не от того, что отдельные детали оказываются недостаточно прочными и ломаются, а от износа, старения и сопровождающих их эффектов: активации фрикционной коррозии, схватывания, задира и заклинивания, усталостного разрушения и ох-рупчивания рабочих поверхностей, водородного эффекта и др. В результате этих процессов происходит деградация свойств рабочих поверхностей деталей и возникают отказы различных узлов машин. Во многих случаях отсутствует прямая связь между объемной и поверхностной прочностью, которая может быть и обратной (мягкий подшипник-вкладыш изнашивается меньше, чем закаленная шейка вала).

К сожалению, прогнозирование видов изнашивания различных узлов машин является в настоящее время сложной задачей и не учитывается при разработке новых материалов, технологий, конструкций различных узлов, которые создавались на основе объемной теории прочности. Недооценка этого является также одной из причин того, что наши машины по ряду показателей уступают лучшим зарубежным образцам. Так, исследования явления фрикционной непроводимости (ФН) [1] показали, что большинство отказов транспортной и другой техники, причины которых считались неизвестными, также связаны с малоизученными эффектами, которые не устраняются традиционными мерами. В одном из изделий, которое исследовалось, систематические отказы, вызванные эффектом активации фрикционной коррозии (АФК) не устранялись даже при наличии 100-кратного резервирования контактирующих элементов. В специальной литературе нет конкретных и достаточно обоснованных рекомендаций по устранению отказов такого рода, а имеющиеся рекомендации построены либо на не подтвержденных экспериментами представлениях о процессах в поверхностном слое, либо на моделях, не отражающих истинные процессы, где совпадение с результатами экспериментов достигается за счет эмпирических коэффициентов, вклад которых в результат расчета оказывается выше, чем собственно закона. Управлять износостойкостью с помощью такой модели представляется абсурдным. Не случайно, автор работы [2] подчеркивал, что результат зависит от степени соответствия выбранного математического аппарата физическим представлениям.

Поэтому основной задачей является получение информации о наиболее вероятных механизмах физических процессов, возникающих при контактном взаимодействии рабочих поверхностей узлов различных машин и механизмов транспортной и другой техники. Владея такой информацией, зная, что же на самом деле происходит между контактирующими поверхностями, можно найти наиболее рациональный способ устранения отказов (совершенствованием материалов контактных элементов, их технологии, конструкции, режима работы, смазки или их комбинации). Специфика работы узлов машин и механизмов, а также механизмы изнашивания рабочих поверхностей, таковы, что они существенно преображают свойства контактирующих материалов, где, наряду с разрушительными, возникают созидательные процессы, отражающие способность конструкционных материалов к самоорганизации (адаптации). Наша задача в этом случае состоит в том, чтобы выявить и обеспечить условия эксплуатации узлов и механизмов, при которых адаптация служебных свойств проявляется наиболее интенсивно, превратить процессы в них из разрушительных в созидательные. Важная роль в решении такой задачи принадлежит технологии финишной обработки и продолжению созидательного процесса улучшения свойств поверхностного слоя в эксплуатации путем назначения для этого соответствующих материалов, способов смазки, режимов и условий эксплуатации.

Во многих известных нам работах отсутствует органическая связь между процессами при финишной обработке и в эксплуатации, которые рассматриваются раздельно. В настоящей работе предлагается связать два эти направления на основе энергетических представлений о процессах диссипации энергии и построения гипотез и моделей о превращении отдельных частей этой энергии в чистые потери, продукты износа и, в том числе, в положительные формы активации, участвующие в совершенствовании (самоорганизации) служебных свойств поверхностного слоя контактирующих материалов. При этом предлагается системный подход, при котором представляется система, в которой входной величиной является работа, а выходной — тепло и поверхностная энергия продуктов износа.

Применяемые в настоящее время методы исследования структур и свойств поверхностного слоя, в том числе и с использованием для этого современной микроаналитической аппаратуры, все же в основном остаются статическими и позволяют оценить, что было до, или стало после испытаний, но не во время работы узла, когда резко изменяются свойства твердого тела. Речь должна идти о динамических свойствах контактирующих материалов, которые резко отличаются от статических и пока не представлены в справочной литературе. Для этого предложена специальная методика и аппаратура, позволяющая наблюдать за поведением контактирующих материалов в динамике и количественно оценить, с помощью статистических критериев, насколько один материал, способ обработки и т. д. лучше или хуже другого. Проведенные исследования финишной операции — окончательной элеваторной доводки шаров подшипников дали более глубокое представление о процессах и механизмах и о сущности явлений, сопровождающих такие виды обработки, а также позволили управлять основными характеристиками качества поверхностного слоя рабочих поверхностей. В настоящей работе исследуется возможность повышения устойчивости защитных вторичных структур с использованием для этого различных способов управления устойчивостью фрикционных покрытий. В том числе, путем выбора рациональных режимов финишной обработки на базе комплексного исследования физических процессов, оказывающих влияние на формирование свойств рабочих поверхностей, а также совершенствованием их конструкции. Кроме того, исследуется возможность применения различных энергетических воздействий, которые запускают в эксплуатацию созидательные процессы формирования свойств поверхности, повышающие эксплуатационные характеристики готовых изделий.

Основные положения теоретических и экспериментальных исследований легли в основу для разработки рациональных режимов финишной обработки шаров подшипников, обеспечивающих достижение эксплуатационных характеристик подшипников на уровне лучших мировых образцов, а также в основу конструкции безызносного подшипника скольжения для возвратно-вращательного движения, который может быть широко использован в транспортной и другой технике.

Выполненные в настоящей работе исследования показали принципиальную возможность снижения затрат на производство с одновременным повышением качества готовых подшипников и использованием новейших трибологи-ческих принципов и эффектов в технологии финишной обработки их рабочих поверхностей, а также возможность создания таких конструкций подшипников, в которых минимизированы процессы изнашивания.

Цель работы — Повышение качества и эксплуатационных характеристик подшипников за счет совершенствования технологии финишной обработки их рабочих поверхностей с использованием новых триботехнических методов, формирования рациональных физико-механических свойств поверхностного слоя деталей, совершенствования конструкции подшипников, а также оборудования и инструмента комплексными конструкторско-технологическими методами.

Работа выполнена в Саратовском государственном техническом университете в период 1996.2008гг. Решение отдельных частных задач по теме диссертации и внедрение результатов в производство выполнено автором совместно с аспирантами Бузовым А. В., Каракозовой В. А. и Решетниковым А. Г. В рамках выполненных исследований под научной консультаций автора работы защищена одна кандидатская диссертация.

Актуальность темы

подтверждается тем, что проблема повышения качества, эксплуатационных характеристик и конкурентоспособности подшипников различных технологических и транспортных машин, приборов, автоматического оборудования и т. п. является одной из важнейших в современных условиях, без решения которой не может быть достигнут технический прогресс. Главной тенденцией при производстве и эксплуатации машин является повышение качества контактирующих поверхностей деталей, влияющее, прежде всего, на их долговечность и определяемое геометрическими параметрами (размерной точностью, отклонением от круглости, волнистостью, шероховатостью), структурой и физико-механическими свойствами поверхностных слоев,. В этой связи одной из наиболее важных и актуальных проблем технологии машиностроения является создание и совершенствование научно обоснованных и экономически целесообразных технологических процессов финишной обработки рабочих поверхностей деталей, позволяющих получать заданные свойства поверхностного слоя рабочих поверхностей и сохранять их в эксплуатации путем назначения для этого соответствующих видов обработки, режимов, материалов, способов смазки и условий эксплуатации. Диссертация выполнена в соответствии с планом Саратовской области по подпрограмме развития промышленности Саратовской области на 2001;2005 годы.

Научные положения и результаты работы, выносимые на защиту:

1. Технологии финишной обработки шаров, в основе которых:

• введение оперативного контроля структурных изменений методом вихре-токового сканирования с целью выявления и окончания стадии доводки, в которой заданные геометрические параметры и размерная точность коррелируют с отсутствием псевдоструктуры поверхностного слоя;

• устранение трибоцементации путем применения комплексной технологии доводки с применением нового инструмента — стальных и силумино-вых дисков.

2. Комплексные модели переноса активированных компонентов за счет термодеформационной активации поверхности при финишной обработке шаров и эксплуатации подшипников, направленные на выявление механизмов формирования структуры поверхностного слоя.

3. Явление, названное «трибоцементацией», возникающее при финишной обработке шаров подшипников в результате активации их поверхности микропластической деформацией и диффузии углерода в поверхностный слой шаров, и закономерности его сопровождающие.

4. Характер структурных изменений на рабочих поверхностях шаров при финишной обработке и в эксплуатации, где периодически возникают и разрушаются аналогичные псевдоструктуры, снижающие качество и надежность подшипников.

5. Конструкции и технологии высоконадежных шарнирных подшипников с упругим подвижным вкладышем, с использованием новых принципов и эффектов (упругий натяг вместо зазора, идеи проф. Жуковского и др.) и методика расчета.

6. Методы активации внешним энергетическим воздействием (лазер, СВЧ, ультразвук) технологических жидкостей, смазок и присадок к ним, применяемых в опорах качения и скольжения для повышения их эксплуатационных характеристик.

7. Результаты экспериментальных исследований, производственных испытаний и внедрения подшипников, изготовленных по новым технологиям.

Научная новизна. На основании комплексных теоретических и экспериментальных исследований, а также внедрения результатов в производство решена актуальная проблема, связанная с повышением качества, эксплуатационных характеристик подшипников качения и скольжения и их конкурентоспособности, при этом научная новизна заключается в следующем:

1. Решена проблема повышения качества и эксплуатационных характеристик подшипников качения за счет совершенствования технологии финишной обработки с формированием заданных физико-механических свойств их рабочих поверхностей применением триботехнологий, а также за счет конструктивно-технологических особенностей подшипников скольжения с реализацией установленных трибологических механизмов и закономерностей в эксплуатации.

2. Разработан комплекс взаимосвязных моделей, направленных на выявление механизма формирования структуры поверхностного слоя за счет термодеформационных процессов, сопровождающихся переносом активных компонентов вещества при финишной обработке шаров и эксплуатации подшипников, состоящий из:

• концептуальной модели термодиффузионного переноса вещества в металле;

• модели распределения тепловых потоков и полей в процессе финишной обработки шаров доводочными дисками;

• модели диффузионного потока углерода в поверхностный слой шара в процессе окончательной доводки чугунными дисками под действием градиентов концентрации, температуры и пластической деформации;

• экспериментально-аналитическая модель переупрочнения поверхностного слоя шаров на операции окончательной доводки за счет диффузии углерода, как из объема материала шара, так и из материала доводочных дисков.

3. Установлено неизвестное ранее явление, названное «трибоцементацией», возникающее при финишной обработке шаров подшипников за счет диффузии углерода в их поверхностный слой и сопровождающееся возникновением хрупкой переупрочненной псевдоструктуры с повышенной микротвердостью, приводящее к снижению физико-механических свойств поверхностного слоя. Выявлен главный источник трибоцементации — чугунные доводочные диски с большим запасом углерода, на этом основании предложено решение устранения формирования псевдоструктуры заменой материала дисков на мало содержащие и не содержащие углерод. Явление трибоцементации подтверждено методом вторичной ионно-ионной эмиссии, с помощью которого установлен химический состав пседоструктуры поверхностного слоя шаров с количественной оценкой содержания карбидов железа в нем, а также углерода на поверхности желобов доводочных дисков. Механизм этого явления характеризуется выглаживанием поверхности, сопровождающимся пластическим деформированием, а не в шлифовании и резании, а также закономерностями: скачкообразностью и периодичностью образования и разрушения псевдоструктур в поверхностном слое, коррелирующими с изменением макро и микрогеометрии.

4. Разработана технология шародоводки, позволяющая исключить явление трибоцементации на основе:

• технологического процесса финишной обработки (окончательной доводки) шаров, внедренного и защищенного патентом, исключающего образование в поверхностном слое псевдоструктур, на основе выявления в процессе доводки стадии, в которой заданные геометрические параметры и размерная точность коррелируют с отсутствием псевдоструктуры поверхностного слоя,;

• исключения источника трибоцементации — применением нового инструмента в комплексном технологическом процессе с использованием стальных и силуминовых доводочных дисков.

5. Раскрыта идентичность механизмов процессов финишной обработки и эксплуатации опор качения и скольжения, заключающаяся в активации рабочих поверхностей микропластической деформацией и формировании псевдоструктур, на основании которой разработаны методы, позволяющие на стадии финишной обработки обеспечить такой механизм съема металла с рабочих поверхностей, который продолжится в эксплуатации и минимизирует износ и потери энергии. На этой основе, и в комбинации с другими триболо-гиическими эффектами разработан, теоретически обоснован и экспериментально проверен подшипник скольжения повышенной долговечности с подвижным пружинным вкладышем, конструкция которого защищена патентом, а также разработана методика его расчета.

6. Разработаны методы активации технологических жидкостей, смазок и присадок к ним внешним энергетическим воздействием (лазером, СВЧ, ультразвуком), применяемые в опорах качения и скольжения и повышающие их эксплуатационные характеристики на различные периоды времени в зависимости от вида воздействия.

Практическая ценность работы. Разработан способ окончательной доводки шаров подшипников (патент № 2 242 352), заключающийся в том, что с помощью оперативного контроля процесса доводки выявляют стадию (время окончания доводки) в которой заданная точность сочетается с отсутствием псевдоструктуры. Способ внедрен при производстве шаров подшипников на ОАО «СПЗ». Производительность на операции доводки повысилась в 2.4 раза без дополнительных материальных затрат на модернизацию техпроцесса. Получена значительная экономия электроэнергии, инструмента и материалов. Снижен общий уровень вибрации подшипников с шарами, изготовленными по новой технологии, на 6.8 дБ. Выявлены основные причины повышенного уровня вибрации подшипников ОАО «СПЗ» по сравнению с лучшими отечественными и зарубежными аналогами (хрупкая псевдоструктура на поверхности шаров, а также неравномерность профиля дорожек качения колец) и предложены меры по их устранению. Разработана новая конструкция подшипника скольжения для возвратно-вращательного движения с пружинным вкладышем (патент № 2 162 552, золотая медаль IV Московского международного салона инноваций и инвестиций, ВВЦ февраль 2004 г.). Долговечность опор скольжения для возвратно вращательного движения повышается в 3.5 раз. При испытаниях шарнирных подшипников скольжения с рекомендованной СГТУ присадкой к смазке получено 20-кратное превышение ресурса. Имеется возможность использования результатов исследований в другой предметной областиоборудовании для добычи нефти, газа и горных пород. В частности, разработана новая конструкция опоры скольжения шарошечного долота (патент № 2 214 497).

Реализация результатов работы. На основе результатов исследований на предприятиях Саратовской области внедрены: на ОАО «СПЗ» — новый технологический процесс доводки шаровподшипник скольжения для возвратно вращательного движения на предприятиях Управления автомобильного транспорта Саратовской области, в Ассоциации автомобильных перевозчиков и экспедиторов по Саратовской области, в ОАО «Автоколонна 1181». Достигнуто соглашение с фирмой «ЛУКС» о совместной разработке и внедрении новой конструкции долота. Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе на кафедрах «Автомобили и автомобильное хозяйство» и «Автоматизация и управление технологическими процессами» СГТУ.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на 23 конференциях различного уровня. На международных конференциях и симпозиумах: POLISH ACADEMY OF SCIENCES EXPLOITATION PROBLEMS OF MACHINES, (Варшава 1998 г.) — МЕТАЛЛДЕФОРМ'99 (Самара 1999 г.) — на VIIth INTERNATIONAL SYMPOSIUM INTERTRIBO'99 PROCEEDINGS TRIBOLOGICAL PROBLEMS IN EXPOSED FRICTION SYSTEMS, Stara Lesna (Словакия 1999 г.) — «Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте» (Самара, 1999 г.) — «СЛАВЯНТРИБО-5 Наземная и аэрокосмическая трибология — 2000: проблемы и достижения» (Рыбинск, 2000 г.) — на конференции посвященной памяти генерального конструктора аэрокосмической техники академика Н. Д. Кузнецова (Самара 2001 г.) — «Совершенствование технологии и организации обеспечения работоспособности машин с использованием восстановительно-упрочняющих процессов» (Саратов 2002 г.) — «Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин» (Самара 2003 г.) — «Механика и трибология транспортных систем-2003» (Ростов-на-Дону 2003 г.) — «Славянтрибо-7а Теоретические и прикладные новшества и инновации обеспечения качества и конкурентоспособности инфраструктуры сквозной логистической поддержки трибообъектов и их производства» (Санкт-Петербург 2006 г.). На научно-технических конференциях: «Фундаментальные и прикладные исследования саратовских ученых для процветания России и Саратовской губернии» (Саратов 1999 г.) — «Актуальные проблемы транспорта Поволжья и пути их решения. 10 лет Академии транспорта России» (Саратов 2001 г.) — в Саратовском государственном техническом университете на кафедрах «Технология машиностроения», «Конструирование и компьютерное моделирование технологического оборудования в приборои машиностроении», «Автоматизация и управление технологическими процессами», «Автомобили и автомобильное хозяйство» с 1997 по 2008гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 47 работ (9 в изданиях, рекомендованных ВАК), в том числе 1 монография, 3 патента РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения 7 глав и выводов, включает 370 страниц текста, 23 таблицы, 192 рисунка и приложения.

Список литературы

содержит 242 наименования.

7.5. ВЫВОДЫ.

1. Ресурсные испытания подтвердили возможность исключения образования дефектной псевдоструктуры в сочетании с достижением заданной точности и шероховатости поверхности шаров, со значительной экономией энергоресурсов. Применение предложенного способа окончательной доводки шаров позволяет: исключить запуск в эксплуатацию шаров с дефектным поверхностным слоемвозбудить на шарах созидательный режим нормального окислительного износа вместо усталостного охрупчивания и разрушенияповысить надежность эксплуатации подшипниковых узловснизить затраты на операции окончательной доводки шаровснизить ОУВ и всплески амплитуд в спектрах вибрации подшипников.

2. Реализация предложенного способа доводки существенно упрощается за счет оперативного контроля структурных изменений в поверхностном слое шаров методом вихретокового сканирования.

3. Качество шаров после проведения ряда мероприятий на СПЗ существенно улучшено, не уступает качеству шаров 23ПЭ и даже превосходит по ОУВ и результатам вихретокового сканирования.

4. Главной причиной повышенного ОУВ подшипников 180 302 (в настоящее время) является искажение геометрии профиля желобов при их финишной обработке, что также подтверждено наличием неравномерно-стей, выявленных контролем по «следу прокатки».

5. Существенное снижение ОУВ подшипников 180 302 может быть достигнуто улучшением качества и точности обработки желобов колец при их шлифовании, и точности правки профиля шлифовального круга для исключения искажения геометрии профилей желобов.

6. В разработанной опоре скольжения шарошечного долота благодаря использованию плавающих втулок и равномерному распределению смазки по рабочим поверхностям подшипников обеспечивается значительно меньший износ трущихся поверхностей (в 2.3 раза повышается срок службы такой опоры).

7. Еще одним преимуществом разработанной опоры скольжения является то, что она проще и дешевле в изготовлении. Это достигается уменьшением в ней числа опорных втулок разных размеров и упрощением их формы, позволяющей изготавливать их с использованием универсального станочного оборудования.

8. Благодаря исключению возможности непредсказуемого изменения схемы распределения нагрузки между опорами, улучшению самоустановки опорных втулок при перекосах шарошки и наличию механизма предотвращения неблагоприятного развития процесса схватывания поверхностей радиальных подшипников, разработанная опора скольжения отличается большей надежностью работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе изложены научно обоснованные комплексные технологические и конструкторские разработки, обеспечивающие решение важной прикладной задачи, состоящей в повышении качества и долговечности подшипников качения и скольжения путем разработки нового технологического процесса финишной обработки шаров подшипников, а также повышения эффективности доводочного оборудования за счет изменения материала инструмента и режимов доводки.

Разработан, теоретически обоснован и практически апробирован новый подшипник скольжения для возвратно-вращательного движения с пружинным вкладышем.

Проведены исследования различного вида энергетических воздействий на технологические смазочные жидкости с целью повышения эксплуатационных характеристик опор качения и скольжения.

По результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований, а также результатам реализации на производственных предприятиях сделаны следующие основные выводы:

1. Решена основная проблема повышения качества и надёжности подшипников качения за счет совершенствования технологии финишной обработки и инструмента с формированием рациональных физико-механических свойств контактных поверхностных слоев рабочих поверхностей, а также подшипников скольжения за счет конструктивно-технологических особенностей с реализацией установленных механизмов и закономерностей, как при финишной обработке, так и в эксплуатации.

2. Разработан комплекс взаимосвязных моделей переноса активированных компонентов за счет термодеформационной активации рабочих поверхностей при финишной обработке шаров и при эксплуатации подшипников, направленных на выявление механизма формирования структуры поверхностного слоя, состоящий из:

• концептуальной модели термодиффузионного переноса вещества в металле;

• модели распределения тепловых потоков и полей в процессе финишной обработки шаров доводочными дисками;

• модели диффузионного потока углерода в поверхностный слой шара в процессе окончательной доводки чугунными дисками под действием градиентов концентрации, температуры и пластической деформации;

• выдвинута, теоретически обоснована и подтверждена экспериментально-аналитическая модель о переупрочнении поверхностного слоя шаров на операции окончательной доводки за счет диффузии углерода, как из объема материала шара, так и из материала доводочных дисков.

3. Установлено неизвестное ранее явление, названное трибоцементацией, приводящее к снижению физико-механических свойств поверхностного слоя шаров подшипников и к ухудшению их эксплуатационных характеристик, сопровождающееся возникновением хрупкой переупрочненной псевдоструктуры с повышенной микротвердостью. Возникает при финишной обработке шаров подшипников в результате активации их поверхности микропластической деформацией и диффузии углерода в их поверхностный слой. Подтверждено методом вторичной ионно-ионной эмиссии, с помощью которого установлен химический состав пседоструктуры поверхностного слоя шаров с количественной оценкой содержания карбидов железа в нем, а также углерода на поверхности желобов доводочных дисков.

4. Выявлены закономерности в механизмах трибоцементации, на основе которых определены конкретные пути и методы решения проблемы повышения качества, надежности и конкурентоспособности подшипников отечественного производства:

• механизм формирования псевдоструктуры имеет периодический характер со скачкообразным ее возникновением, усталостным разрушением и возобновлением;

• формирование псевдоструктуры происходит не только за счет избирательного переноса (диффузии) углерода в активированную микропластической деформацией поверхность шаров из их приповерхностного слоя, где возникает от этого зона «размягчения», обедненная углеродом, но и из контактирующего с шарами инструмента — чугунных доводочных дисков, вклад которых повышается с увеличением просадки их желобов (степени пластической деформации);

• главным источником диффузии углерода при формировании псевдоструктуры оказывается в этих условиях не приповерхностный слой шаров, откуда углерод уходит и диффузия его затихает, а массивные чугунные доводочные диски с практически неограниченным запасом углерода, износ которых (просадка желобов), сопровождающийся увеличением площади диффузионного контакта, вызывает аномальное повышение интенсивности трибоцементации так, что нарушается периодичность в ее механизме, при этом поверхности желобов покрываются сплошным слоем графита;

• механизм удаления припуска при финишной обработке шаров происходит в основном за счет усталостного микроохрупчивания и разрушения псевдоструктуры, а не шлифования абразивными зернами (такой процесс имеет место только вначале доводки), которые быстро сглаживаются, измельчаются и работают не как «микрорезцы», а как «микрокатки».

5. Разработан и внедрен, защищенный патентом, технологический процесс финишной обработки (окончательной доводки) шаров, исключающий образование в поверхностном слое псевдоструктур, на основании принципа исключения формирования дефектной псевдоструктуры при финишной обработке шаров, отличающийся выявлением и сохранением стадии в процессе доводки, когда геометрические параметры и размерная точность коррелируют с отсутствием псевдоструктуры поверхностного слоя.

6. Разработан метод устранения трибоцементации путем замены материала доводочных дисков на мало содержащие или не содержащие углерод, а также снижением активации поверхности пластической деформацией, применением «мягкого» инструмента и повышения, таким образом, интенсивности съема металла за счет шлифования частицами абразива.

7. Раскрыта идентичность механизмов и закономерностей процессов финишной обработки и эксплуатации подшипников качения и скольжения, заключающаяся в активации рабочих поверхностей микропластической деформацией и формировании псевдоструктур, на основании которой разработаны методы, позволяющие на стадии финишной обработки запускать такой механизм съема металла с рабочих поверхностей, который продолжится в эксплуатации и минимизирует износ и потери энергии.

8. Выявлены способы управления процессами в поверхностном слое при финишной обработке с целью ограничения или устранения формирования псевдоструктур и активации полезных структур: путем изменения конструкции и материала инструмента, кинематики станков, режимов доводки, ограничением числа партий шаров, обработанных до обновления инструмента, активация СОТС и др.

9. Разработаны конструкции и технологии высоконадежных шарнирных подшипников с упругим подвижным вкладышем (защищенные патентом), с использованием новых принципов и эффектов (упругий натяг вместо зазора, идеи проф. Жуковского и др.) и методика его расчета.

10. Разработаны методы активации внешним энергетическим воздействием (лазер, СВЧ, ультразвук) технологических жидкостей, смазок и присадок к ним, применяемых в подшипниках качения и скольжения для повышения их эксплуатационных характеристик.

11. Результаты экспериментальных исследований и производственных испытаний подтверждают справедливость выдвинутых гипотез и принятых решений. Реализация достигнутых результатов подтверждена актами внедрения в производство новой технологии изготовления шаров подшипников, а также новой конструкции подшипника скольжения для возвратно-вращательного движения с пружинным вкладышем.

На основе результатов исследований получен выход в другую предметную область — разработана, защищенная патентом, конструкция опоры бурового шарошечного долота с использованием новых принципов и эффектов.