ДонНТУ

Портал магістрів

рус | eng

ВВЕДЕННЯ

   Сучасні потокові технологічні й автоматизовані лінії, міжцеховий і внутріцеховий транспорт вимагають застосування різноманітних типів підйомно-транспортних механізмів, що забезпечують безперервність і циклічність виробничих процесів. Саме тому підйомно-транспортне встаткування в цей час відіграє вирішальну роль в ефективності сучасного виробництва. От чому до надійності й довговічності механізмів висувають  особливі вимоги. Сучасні високопродуктивні вантажопідйомні й транспортні машини, що працюють із більшими швидкостями й володіють високою вантажопідйомністю, мають потребу в ретельному відході, особливо у вузлах з поверхнями тертя.

АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ

   На металургійних заводах основним транспортним засобом є мостовий кран, у якого механізми пересування піддаються більшим навантаженням. Основним недоліком цього є: швидке зношування й вихід з ладу обертових частин, особливо підшипників кочення.

МЕТА Й ЗАВДАННЯ

   Дану проблему можна вирішити замінивши підшипники кочення на підшипники ковзання, що приведе до підвищення довговічності механізму переміщення й дасть економічний ефект у плані обслуговування й заміни вузлів переміщення.

   Мета й завдання дослідження:

Ціль - підвищення довговічності підшипникових вузлів механізму переміщення мостових кранів.

   Поставлена мета може бути досягнута реалізацією наступних завдань:

- аналіз існуючих підшипників ковзання;

- визначення довговічності розроблювального підшипникового вузла із застосуванням підшипників з фторопластовими матеріалами;

- визначення економічної ефективності від застосування підшипникових вузлів нового технічного рівня.  

ПРАКТИЧНА ЦІННІСТЬ

      Необхідність забезпечення працездатності різних пристроїв при екстремальних температурах і при наявності більших навантажень стимулює широке промислове освоєння самозмащувальних радіальних сферичних шарнірних підшипників (СРСШП).

      На відміну від металевих шарнірів, що використаються з мастильним матеріалом, що самозмазуються шарніри виконують головним чином з антифрикційних матеріалів типу металлофторопласта й тканевых матеріалів із фторопластовим волокном. Самозмащувальні матеріали мають у своїй основі, як правило, политетрафторэтилен (фторопласт-4 з різними наповнювачами). Зносостійкість і знижене значення сил тертя при використанні металлофторопластового матеріалу забезпечується тертям фторопласта, висока міцність досягається за рахунок сталевої основи, швидкий відвід тепла при терті має місце  завдяки застосуванню пористого шару бронзового спеченного каркаса. Основні критерії працездатності СРСШП можна виразити виходячи з обмежень по температурах [t₁]  ≤ t ≤ [t₂], середнім тискам p_k  ≤ [p_k], интенсивностям зношування J_h ≤ [J_h], моментам опору (тертя) M < [M].

ОГЛЯД І АНАЛІЗ ЛІТЕРАТУРИ

    Навантаженність шарніра характеризується відношенням прикладеного навантаження до площі проекції опорної поверхні на площину, перпендикулярну напрямку дії зовнішнього навантаження, - середнім (умовним) тиском:

P_{k=  ,}           (1.1)

                             де N - еквівалентна радіальна (нормальна) навантаження;

                                   d_сф = d₁ – діаметр сферичного підшипника (d₁ – діаметр

                                  внутрішнього кільця); b - довжина підшипника (верхнього кільця) (мал.1.1).

       У дійсності середнє й тим більше максимальний контактний тиск будуть перевершувати розраховане по вищевказаному рівнянню.

      Визначення напруженого стану в місці силового контакту СРСШП, розмірів площадки контакту, максимального тиску й величини зближення дотичних тіл для зазначених композиційних матеріалів представляє складне завдання, яку необхідно вирішувати, сполучаючи розрахункові методи зі спеціально поставленими експериментами.

              Малюнок 1.1.- Самозмащувальний радіальний сферичний шарнірний підшипник.(анімація: 7 кадрів, 7 повторюваннь, розмір 7,14 КБт)

       Еквівалентне навантаження на підшипник N, що враховує одночасна дія радіальної N_r і осьовий N_a навантажень можна визначити по формулі:

N=N_{r ,}                           (1.2)     

      За умовами нормальної експлуатації бажано, щоб відношення осьового навантаження до радіального не перевищувало 0,6. Якщо в період одного хитання (напівциклу) навантаження на підшипник змінюється від N_min до N_max, то еквівалентне навантаження знайдемо з вираження:

N= .                 (1.3)

      Статична несуча здатність (контактний тиск) для нерухомих (малорухомих) СРСШП визначаються з умови відсутності залишкових деформацій і руйнування антифрикційних елементів (кілець), її значення не перевищує звичайно  250 Мпа. При вібраційних впливах і зміні напрямку навантаження припустимі середні тиски варто зменшувати в 2-10 разів.

Динамічні характеристики в підшипнику

     Число очікуваних циклів хитань (коливань) n_∑, що доводиться на повний цикл (кут 2) (мал.1.2), визначається по формулах:

n_∑=   або   n_{∑= ,}                 (1.4)

де S – шлях тертя ковзання, див; υ – число коливань (повних циклів) у хвилину, хв^-1; υ_s – середня швидкість ковзання, див/з; [h] – припустиме зношування, див; J_h – середня інтенсивність зношування тертьових матеріалів у передбачуваних умовах експлуатації шарнірних підп'ятників.

                                       Малюнок 1.2.- Кінематична схема.

      Виразимо інтенсивність зношування по шляху тертя ковзання S і за часом  залежностями:

;                     (1.5)

                                     де h – зношування; J_h – інтенсивність зношування (по шляху тертя);

                                           J_hτ - інтенсивність зношування (за часом).

      Час роботи шарніра виразимо залежностями:

 (мін);  (година).             (1.6)

      Використовуючи параметри інтенсивності зношування матеріалу й припустимого зношування, знайдемо очікуваний час роботи:

 (година).                             (1.7)

      Середню швидкість ковзання (мм/с) у контакті кілець тертя визначимо по формулі:

V_s= 2,9 10^-5 d_сфβ,                                    (1.8)

де d_сф – діаметр сфери, мм;  β - кут хитання, град;

      При вираженні швидкості ковзання в м/хв маємо:

V_s= 1,74 10^-5 d_сф β

Зношування, що допускає, металлофторопластового матеріалу

      Надійне прогнозування довговічності шарніра головним чином залежить від правильного визначення інтенсивності зношування матеріалів  в очікуваних умовах експлуатації. З метою попередньої орієнтації на мал. 1.3. дана область, що приблизно характеризує значення  і її залежність від головного фактора – середнього тиску. У реальних умовах експлуатації самозмащувальних шарнірних підшипників інтенсивність зношування змінюється приблизно в діапазоні J_h= 5*10^-7 – 10^-9.

      Припустиме зношування для металлофторопластовых матеріалів становить

[h]=0,05-0,2 мм.

      Коефіцієнт тертя ковзання за експериментальним даними зменшується з ростом середнього тиску й температури й збільшується з підвищенням швидкості ковзання. Наближений розрахунок коефіцієнта тертя ковзання можна здійснити по формулі:

                   (1.9)

      Коефіцієнт тертя ковзання звичайно вимірюють у діапазоні f=0.025 - 0.35.

РОЗРОБКИ ПО ТЕМІ

Малюнок 1.3.- Залежність інтенсивності зношування

фторопластового шару від середнього тиску.

Малюнок 1.4.- Залежність швидкості ковзання від

середнього тиску.

ВИСНОВКИ

   На основі виконаного розрахунку можна сформулювати наступні висновки:

1.     Найбільш сприятливу сукупність властивостей мають так званні металлофторопластові підшипники, що складаються з міцної конструкційної основи, пористого шару антифрикційного сплаву (бронзи), просоченого сумішшю фторопласта з наповнювачем, тонкого поверхневого шару з аналогічним матеріалом.

2.     При навантаженні P_k=246 МПа, що відповідає навантаженню на підшипниковий вузол мостового крана вантажопідйомністю 250т., для річної експлуатації при максимальному стиранні фторопластового шару h=0,2мм, інтенсивність зношування перебуває в припустимих межах J_h= -  і дорівнює J_h= .

3.     При отриманому значенні швидкості ковзання V_s=0,204 див/з коефіцієнт тертя дорівнює f=0,204, що перебуває в діапазоні коефіцієнта тертя ковзання f=0,025 – 0,35.

ПЕРСПЕКТИВИ ПОДАЛЬШИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

   Досліджувати показники металевих і не металевих підшипників. По вантажопідйомності крана вибрати оптимальні параметри підшипника. Розробити новий вузол пересування крана.

ЛІТЕРАТУРА

  1. Воронков Б.Д. «Подшипники сухого трения».М.:Машиностроение,1968,140с.
  2. Трение, изнашивания и смазка : Справочник. В 2-х кн./Под. ред. И. В. Крагельского, В.В. Алисина. – М.: Машиностроение, 1978 – кн. 400с., ил. В пер.
  3. Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин. Иванченко Ф.К. и др. Издательское объединение «Вища школа», 1975, 520с.
  4. Семенов А.П., Савицкий Ю.Э. «Металлофторопластовые подшипники». М.:Машиностроение,1976,192с.
  5. Черенкевич Л.В., Меркулов Ю.Э. «Фторопластовые подшипники работающие без смазки»,ЛДТП,1959,31с.
  6. Гаевик Д.Т. «Подшипниковые опоры современных машин».М.:Машиностроение,1985. - 248с.,ил.
  
  

наверх