Главная страница ДонНТУ Портал магистров ДонНТУ

УКРАИНСКИЙ АНГЛИЙСКИЙ

Магистр ДонНТУ Кривоплясов Евгений леонидович

    Кривоплясов Евгений Леонидович

            

Факультет: Механический

Специальность: Механическое оборудование заводов черной металлургии

Тема магистерской работы:Исследование движения смазочных материалов в подшипниковых узлах металлургических машин

Научный руководитель: доцент Сидоров Владимир Анатольевич


Об авторе Электронная библиотека Отчет о поиске Перечень ссылок Индивидуальное задание

Автореферат по теме магистерской работы




Вводная часть

Актуальность работы

         В современном металлургическом оборудовании, как и в любом другом, возникают различного рода неисправности. Наиболее распространенной причиной отказов (около 50 % от общего числа) являются проблемы со смазкой. В настоящее время тяжелые условия (высокая запыленность и температура) работы узлов металлургических машин заставляют искать все новые пути совершенствования качества и необходимых свойств смазочного материала, правильный выбор которого прямо влияет на надежность и долговременность работы смазываемого узла машины. Как теоретические так и практические исследования показали, что правильно выбранный сорт смазочного материала и его количество позволяет продлить срок службы и эксплуатации механизма, что в свою очередь ведет к минимальным затратам на ремонт и к повышению прибыли.

Цель и задачи работы

         Целью данной работы является исследование движения смазочных материалов в подшипниковых узлах металлургического оборудования. Одной из главных задач является определение свойств и состояния смазочного материала в подшипниковом узле. Знание свойств материала непосредственно в узле и условий работы узла позволяют улучшить условия и продлить время работы машины, повысить надежность и легкость технического обслуживания.

         Задачи:

         1. Определить эксплуатационные свойства современных пластичных смазок.

         2. Рассмотреть конструкции и параметры работы подшипниковых узлов.

         3. Произвести расчет движения смазочного материала в подшипниковом узле.

         4. Разработать правила выбора и дозировку необходимого количества смазочного материала.

         5. Определить рациональный метод подачи смазки (периодичность, сроки замены, направление и качество).

Научная новизна

         На смену используемых ранее смазочных материалов пришли современные, более качественные. Именно этот факт является основанием для пересмотра существующих норм дозировки и методов подачи смазочного материала в подшипниковые узлы металлургических машин. Произведенные расчеты и полученные на основании теоретических и практических исследований результаты помогут лучше разобраться и понять всю схему работы подшипникового узла с использованием современной пластичной смазки в тяжелых условиях работы металлургических машин. Будет разработан комплексный подход к оценке состояния подшипникового узла на основе анализа используемой пластичной смазки.

Основная часть

         Пластичные смазки представляют собой минеральное масло (до 90%), соединенное с загустителем. В качестве загустителя выступают мыла. Мыла - это соли высших жирных кислот, включающие ионы щелочных металлов (кальция, натрия). Работа пластичной смазки: загуститель (металлическое мыло) образует емкость для масла (решетчатый волоконный каркас), заполненный маслом. Выдавливание масла из этой емкости происходит под воздействием механических сил и температур. В зависимости от загустителя различают пластичные смазки: кальциевые, натриевые, литиевые. В зависимости от температуры каплепадения различают: низкотемпературные, среднетемпературные, высокотемпературные. По назначению пластичные смазочные материалы бывают: антифрикционные, защитные, уплотнительные. Пластичные смазки характеризуются: температурой каплепадения, консистенцией (пенетрацией), содержанием воды, содержанием свободных кислот или щелочей, количеством золы, количеством механических примесей.

Рисунок 1. Общая схема основных элементов создания конструкции, узлов трения

         Показатели свойств

         По своим свойствам пластичные (консистентные) смазки занимают промежуточное место между твердыми смазками и маслами. В основном, смазки состоят из двух компонентов: жидкой основы (минеральные, растительные, синтетические и другие масла) и загустителя (твердые углеводороды, различные соли высокомолекулярных жирных кислот—мыла, высокодисперсные силикагели и бентониты, другие продукты органического и неорганического происхождения). Кроме того, в своем составе они содержат присадки, улучшающие эксплуатационные характеристики. Нередко в состав смазок вводят различные наполнители: графит, дисульфид молибдена, порошкообразные металлы или их окислы, слюду и др. Загустители, в частности мыла, в процессе приготовления смазки образуют ее трехмерный структурный каркас, в ячейках которого удерживается масло. Благодаря наличию структурного каркаса смазки ведут себя при небольших нагрузках как твердые тела (под действием собственного веса не растекаются, удерживаются на наклонных и даже вертикальных плоскостях), а под воздействием критических нагрузок, превышающих прочность структурного каркаса, они текут подобно маслам. Основными преимуществами смазок являются: способность удерживаться в негерметичных узлах трения, работоспособность в более широких температурном и скоростном диапазонах, лучшая смазывающая способность, более высокие защитные свойства от коррозии, работоспособность в контакте с водой и другими агрессивными средами, большая экономичность применения. К недостаткам смазок следует отнести: плохую охлаждающую способность, более высокую склонность к окислению, сложность подачи к узлу трения. Зная особенности и свойства смазок, определив условия работы и оценив конструкцию трущихся пар, можно правильно выбрать смазку для конкретного узла трения.

         Механическая стабильность

         Изменение объемно-механических свойств смазок, например предела прочности, в результате механической обработки и последующего их отдыха называют механической стабильностью смазок. Механическая стабильность — важный эксплуатационный показатель свойств смазок, применяемых особенно в шарнирах, плоских опорах, подшипниках скольжения, так как в этом случае в работу вовлекается весь запас смазки. Механически нестабильная смазка, т. е. сильно разрушающаяся и не восстанавливающая своих первоначальных свойств после снятия деформирующих нагрузок, вытечет из такого узла трения и приведет к преждевременному его повреждению. Механическую стабильность регламентирует ГОСТ 19295—73.

         Коллоидная стабильность

         Способность смазки под воздействием внешних сил удерживать в ячейках своего структурного каркаса масло называют коллоидной стабильностью. Коллоидную стабильность определяют по ГОСТ 7142—74 в процентах выделившегося (отпрессовавшегося) масла. Коллоидно-стабильные смазки могут не выделять масла при хранении и эксплуатации длительное время. Небольшое выделение масла из смазки при ее работе в узле трения всегда полезно, так как это способствует улучшению условий смазывания трущихся деталей. Однако чрезмерно большое выделение масла из смазки (низкая коллоидная стабильность) приведет к вытеканию масла из узла трения и образованию в ней затвердевшей массы загустителя, т. е. к нарушению режима смазывания.

         Испаряемость определяется по ГОСТ 9566-74 в процентах улетучившегося масла при заданной температуре в строго регламентированное время. Потеря масла из-за его испаряемости приводит к относительному повышению содержания загустителя в смазке и, следовательно, увеличению ее предела прочности, вязкости, а также изменению других эксплуатационных свойств смазок.

         Несущая способность смазывающей пленки

         Понятие несущая способность (работоспособность) смазывающей пленки или смазочная способность смазки тесно увязана с вопросами трения и износа, а следовательно, с законами, которым они подчиняются. Это очень важная характеристика смазочного материала, аккумулирующая совокупность свойств, определяемых б граничных слоях контакта смазки с поверхностью металла, т. е. в условиях граничного трения. Здесь учитывают критическую температуру разрушения смазывающей пленки, критическое давление, которое она способна выдержать, ее пластифицирующее действие и адгезионные силы, антифрикционные и противоизносные свойства, противозадирные и другие характеристики. В связи с тем, что смазки в своем составе всегда содержат поверхностно-активные вещества, не говоря уже о специальных присадках, их смазочная способность значительно выше, чем масла, на котором они изготовлены. Несущую способность смазывающей пленки смазок в граничном слое оценивают по результатам испытаний на трение и износ, к числу которых относится также метод оценки противоизносных и противозадирных свойств на четырехшариковой машине трения ЧШМ-3 по ГОСТ 9490-75.

         Содержание механических примесей

         Содержание механических примесей в смазках определяют несколькими методами по ГОСТ 1036—75, растворяя смазку в углеводородных растворителях с последующей фильтрацией растворителей и взвешиванием осадка на фильтре. В этом случае для разных смазок допускается содержание отфильтровавшегося осадка не более 0,1-0,5%; ГОСТ 6479-73 предусматривает определение содержания механических примесей, не растворимых в соляной кислоте, присутствие таких примесей, как правило, не допускается. По ГОСТ 9270—59 с помощью микроскопа в тонком слое смазки, нанесенной на предметное стекло, определяют количество и размер посторонних включений. Первые два метода используют в основном при оценке смазок общего назначения, а последний—при определении механических примесей смазок, применяемых в прецизионных парах трения, приборных подшипниках и т. п.

Конструкции узлов с пластичной смазкой

         Различают смазывание с постоянной смазкой на весь срок службы подшипника и с периодическим добавлением и сменой смазки.

        В первом случае срок использования смазки равен или больше срока службы подшипников или цикла ремонта машин со смонтированными в них подшипниками. К этому виду смазывания относятся закрытые подшипники, заполненные пластичной смазкой (рисунок 2).

Рисунок 2. Закрытые подшипники, заполненные пластичной смазкой (красным показана пластичная смазка)

         В качестве стандартных смазочных материалов для закрытых подшипников используются пластичные смазки на основе литиевого загустителя и минерального масла с консистенцией NLGI 2 или 3, обеспечивающие работу в диапазоне температур -20 ... 100 ?С. В случае эксплуатации в особых условиях применяются специализированные пластичные смазки.

         Если закрытый подшипник работает в тяжелых условиях (высокие температуры, вода, пыль), то целесообразно применять не только специализированные пластичные смазки, но и усиленные конструкции встроенных уплотнений, в противном случае в результате смешивания с посторонними веществами срок службы стандартных пластичных смазок резко падает.

Рисунок 3. Специальная защитная шайба с увеличенным карманом для смазки

         Подача пластичной смазки в подшипниковый узел и размещение ее внутри узла являются важнейшей составляющей эффективного смазывания. Главную роль здесь играет внутренняя конструкция подшипникового узла.

         Если в корпусе подшипникового узла есть отверстие для подачи смазки к подшипнику, когда необходимы увеличенные интервалы между добавлением смазки и перекачивание смазочного материала, то при больших окружных скоростях количество пластичной смазки со стороны подачи в подшипник может оказаться недостаточным, так как будет быстро вытекать под действием центробежного эффекта (рисунок 4, а). Для предотвращения этого применяются отражательные кольца (рисунок 4, б и в), устанавливаемые по наружному диаметру подшипника. В зависимости от количества смазки, которое должно постоянно присутствовать в подшипнике, диаметр отражательного кольца может быть разным.

Рисунок 4. Отражательные кольца, устанавливаемые по наружному диаметру подшипника

         Также возможны и более сложные конструкции, в особенности, когда необходимо обеспечить в подшипнике постоянную замену отработавшей смазки на новую и исключить попадание загрязнений (рисунок 5).

Рисунок 5. Некоторые конструкции систем подачи пластичной смазки, обеспечивающие в подшипнике постоянную замену отработавшей смазки, а также исключающие попадание в подшипник загрязнений
Схема движения смазочного материала в подшипниковом узле (количество кадров – 4, число циклов повторения – бесконечное, объем - 111КБ)
Рисунок 6 – Схема движения смазочного материала в подшипниковом узле

Заключение

      В процессе выполнения работы был проведен анализ существующих смазочных материалов и конструкций подшипниковых узлов. Также было рассмотрено поведение пластической смазки в подшипниковом узле металлургической машины в связи с образованием застойных зон. В результате будут приняты рекомендации по дозировке необходимой для использования смазки и способам ее подачи в подшипниковый узел.

Литература

      1. Седуш В.Я. Надежность,ремонт и монтаж металлургических машин:Учеб./Рец.А.В.Гордиенко;ДПИ.-К.:УМК ВО,1992.-368с.

      2. Гедык П. К., Калашникова М.И. Смазка металлургического оборудования. Издательство «Металлургия», 1971, 376 с.

      3. Механическое оборудование сталеплавильных цехов / Левин М.З., Седуш. В.Я., Мачикин В.И. и др. - Киев; Донецк: Вища шк., 1985. 165 с.

      4. Трение, изнашивания и смазка : Справочник. В 2-х кн./Под. ред. И. В. Крагельского, В.В. Алисина. – М.: Машиностроение, 1978 – кн. 400с., ил.

      5. Основы трибологии (трение, износ, смазка): Учебник для технических вузов. 2-е изд. переработ. и доп./ А. В, Чичинадзе, Э. Д. Браун, Н. А. Буше и др.; Под общ. ред. А. В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 2001.- 664 с., ил.

      6. http://www.snr.com.ru/e/lubrications_1_5.htm

      7. http://www.masters.donntu.ru/2000/mehf/galkyn/andreismaz.html


ДонНТУ Портал магистров ДонНТУ Об авторе Реферат Библиотека Перечень ссылок Индивидуальное задание