РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ С ПОЛИМЕРНЫМИ ВКЛАДЫШАМИ ПРИ ГРАНИЧНОМ ТРЕНИИ

Проскуряков С.В.,студент 5-го курса; Седуш В.Я., д.т.н., проф. Донецкий государственный технический университет

В качестве опор валов металлургических машин и агрегатов применяются подшипники скольжения с вкладышами из бронзы или из бабита, имеющие высокую стойкость при работе в условиях граничного трения. Заменителями этих дефицитных материалов могут быть капролон-В и маслянит, однако работа их в условиях граничного трения изучена недостаточно. Для выяснения возможности замены дефицитных металлических вкладышей дешевыми полимерными были проведены исследования в условиях граничного трения. Несущая способность полимерных подшипников скольжения при граничном трении оценивается параметром (рv), где р- давление, v- скорость скольжения. При граничном трении наиболее полной характеристикой работы полимерных подшипников является температура в зоне трения, так как при превышении допустимого режима (90? С и выше) в рабочей зоне изменяется модуль нормальной упругости и дальнейший рост температуры ведет к выходу подшипников из строя.

Рисунок 1- Зависимость температуры в зоне трения от нагрузки для капролона(а) и маслянита(б). Условия смазывания: 1-без смазки, 2-чистая смазка, 3-смазка с абразивом.

Допустимая температура в зоне трения определяется по формуле:

[T]=(fld[pv])/Kz

где f- коэффициент трения;

l,d- длина и рабочий диаметр подшипника;

Кz- параметр теплоотвода узла трения.

Для заданных условий работы значение ld/Kz является постоянной величиной, следовательно температура однозначно характеризует влияние коэффициента трения и параметр (рv).

Другим параметром, оценивающим работу пары трения, является момент сопротивления вращению, то есть момент трения, так как от его величины зависит нагрузка на приводы машины.

Рисунок 2- Зависимость момента трения от нагрузки для капролонаВ(а) и маслянита (б). Условия смазывания: 1- без смазки; 2-чистая смазка, 3-смазка с абразивом.

Для проведения испытаний была разработана и изготовлена машина трения, позволяющая производить измерение температуры в зоне трения, момента сопротивления вращению и радиальной нагрузки. Величина нагрузки и момент трения измерялись тензометрическими балками с усилением сигналов тензостанцией 8АНЧ и регистрировались осцилографом Н-117. Температура в зоне трения измерялась микротермопарами группы М-К (медь-константан), которые обеспечивали линейность характеристики в исследуемом диапазоне и величину сигналов достаточную для записи на осцилографе без усиления. Смазка подшипников скольжения осуществлялась солидолом синтетическим УС чистым и с добавкой абразива в виде угольного штыба. Статистическая обработка экспериментальных данных показала, что среднеквадратичная ошибка измерения температуры (ST) составляет 1,78?С, а момента трения (SM) 2 Нсм. Для исследований была выбрана модель опоры ролика ленточного конвейера с подшипником скольжения. Вкладыши подшипников изготовлялись из капролона-В и маслянита с отношением длины к диаметру l/d=1,25. Скорость скольжения была постоянной и равной v=1,5 м/c. Результаты исследований показали, что температура в зоне трения для капролона изменяется практически одинаково при любых условиях смазки, а маслянит более чувствителен к условиям смазки и поэтому применение его нежелательно в условиях, когда контроль смазки в машине затруднен. Изменение температуры показано на рисунке1. Момент трения для обоих материалов при работе без смазки и с загрязненной смазкой практически одинаковый, как показано на рисунке 2, хотя рост момента трения для маслянита происходит несколько быстрее. Так как большой разницы в моментах трения маслянита и капролона не наблюдается, то применение того или иного материала должно обосновываться их первоначальной стоимостью. Лабораторные испытания полимерных подшипников показали, что их срок службы по сравнению с бронзовыми в два раза увеличился. По результатам исследований можно сделать следующие выводы: 1) в условиях эксперимента свойства самосмазываемости маслянита не проявляются, поэтому подшипники должны обеспечиваться надежной смазкой; 2) при работе полимерных подшипников необходимо учитывать податливость вкладышей , которая изменяется с ростом температуры.

Библиография

1. Трение, изнашивание и смазка: Справочник в 2-х кн./Под ред. Н.В.крагельского.- Машиностроение, 1978, кн. 1-400 с.,кн. 2- 358 с.

ВОПРОСЫ РАЦИОНАЛЬНОГО КОНСТРУИРОВАНИЯ ОПОРНЫХ УЗЛОВ С ПОЛИМЕРНЫМИ ВКЛАДЫШАМИ

Проскуряков С.В.,студент 4-го курса; Седуш В.Я., д.т.н., проф. Донецкий государственный технический университет

Широкое использование во многих отраслях промышленности полимерных материалов позволили пименять их во вкладышах подшипников скольжения гидродинамического трения. Полимерные вкладыши, в сравнении с металлическими имеют меньший модуль упругости, податливость которого увеличивается с ростом температуры в рабочей зоне. Это является основной причиной снижения несущей способности подшипников скольжения с полимерными вкладышами, смазываемые маслом, при увеличении скоростей и нагрузок. Оценку несущей способности таких вкладышей выполняют по критерию "pv" (произведение давления на скорость). Для вкладышейиз капролона В предельное его значение составило 116Мпа*м/с. Дальнейшее увеличение этого значения вызывает лавинообразное накопление тепла с резким ростом температуры и выплавлением вкладыша. Таким образом, при конструировании подшипников с полимерными вкладышами особое место следует уделять диаметральному зазору, виду смазочного материала и его температуре подачи в подшипник. Опыты показывают, что оптимальное значение относительного зазора при смазывении маслом находятся в диапазоне от 0,0075 до 0,025 и определяется его вязкостью. При этом следует отметить, что протяженность рабочей зоны в полимерных подшипниках в 2 и более раза дольше протяженности металлических, следовательно, нагрузка, приложенная к подшипнику, распределяется на большую площадь, что благоприятно сказывается на температуре. Использование в качестве смазочного материала для охлаждения полимерных вкладышей воды, с учетом ее лучших физических свойств: меньшей вязкости и большей теплоемкости, позволяет работать с предельно малыми диаметральными зазорами ( до 0,00125). Исследования показывают, что температура рабочей зоны полимерного подшипника на 20:30 С меньше, чем при смазывании минеральным маслом и не превышала рабочую, равную 60 С, что дает возможность повысит жесткость опорного узла, и повысит его точность. Предельное значение несущей способности по критерию "pv" при этом составила 163 Мпа*м/c.