Студопедия
Новини освіти і науки:
МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах


РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання


ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ"


ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ


Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків


Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні


Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах


Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами


ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ


ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів



Контакти
 


Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция






Короткі теоретичні відомості

Використання принципу компенсації та автокомпенсації зносу у рухомих сполученнях є одним із найбільш перспективних засобів з підвищення працездатності та надійності машин та механізмів.

Незважаючи на очевидні переваги підшипників, що працюють в умовах гідродинамічного мащення (яке реалізується через наявність у сполученні макрозазору), вони мають і суттєві недоліки:

- достатньо високі витрати мастильного матеріалу, що витікає через зазор, і пов’язані з цим необхідності постійного підживлення підшипника та використання ефективних ущільнень;

- неточне розміщення осей валу і втулки в процесі роботи;

- наявність вібрацій і можливість виникнення значних за величиною додаткових динамічних навантажень.

В процесі експлуатації знос збільшується, зростає макрозазор і відмічені недоліки посилюються. Макрозазор необхідно відрізняти від мікрозазору, який завжди існує між контактуючими тілами. Наявність хвилястості і шорсткості призводить до того, що реальне контактування відбувається по фактичних площадках контакту, у яких атомно-молекулярні сили притягання та відштовхування взаємно компенсуються.

Мікроскопічний зазор є своєрідним резервуаром для мастильного матеріалу. Гідродинамічний режим в опорах ковзання, а отже і макрозазор створюють з метою зменшення втрат на тертя та знос. Але цієї ж мети можна досягнути, створивши у рухомому сполученні умови для виникнення вибіркового перенесення. Крім того, в силу традиції вважалось, що частинки зносу, що виникають у процесі роботи, необхідно виводити із робочої зони, оскільки вони начебто погіршують триботехнічні характеристики сполучення. Але при вибірковому перенесенні утворені частинки зносу мають активовану поверхню і приймають участь в утворенні захисних плівок. Крім того, частинки можуть мігрувати з однієї поверхні на іншу, забезпечуючи практичну беззношуваність. Тому можна вважати, що відсутність макрозазору є передумовою створення беззношуваної опори ковзання.

Відомі конструкції опор ковзання у яких вал і втулка поєднуються у парі із гарантованим натягом [2]. Опора такої конструкції має такі переваги:

- забезпечує точне, незмінне в процесі експлуатації розташування валу відносно втулки;

- має значну несучу здатність, оскільки посадка із натягом і реалізація ВП забезпечують більшу фактичну площу контакту;

- має добру демпфуючу здатність і менші динамічні навантаження і, як наслідок, зменшення вібрацій і зниження шуму при роботі;

- володіє автокомпенсацією зносу, оскільки пружно деформований при складанні опори матеріал робочих поверхонь при відновленні буде компенсувати зміни розмірів деталей. Це буде відбуватися доти, доки товщина зношеного шару не перевищить величину натягу;

- відпадає необхідність у складній системі мащення.

Можливість реалізації принципу автокомпенсації зносу на величину гарантованого натягу і досягнення при цьому позитивної техніко-економічної ефективності базується на існуванні певних передумов забезпечення працездатності рухомих сполучень в умовах високих навантажень та граничного мащення. Такими передумовами є:

- забезпечення мікроскопічного зазору у тяжконавантаженому контакті твердих тіл, обумовленого природною шорсткістю та хвилястістю їх поверхонь;

- можливість використання частинок зносу для участі разом із мастильним матеріалом у процесі мащення поверхонь тертя;

- послаблення фрикційних зв’язків у сполученнях із натягом при дії знакозмінних крутних і згинаючих моментів, а також осьових сил.

На рисунку 3.1 перші дві передумови пояснюються на прикладі схем опор ковзання традиційного виконання (рисунок 3.1 а) і опори ковзання із автокомпенсацією зносу (рисунок 3.1 б).

Мікроскопічний зазор ε (рисунок 3.1 в) утворюється, коли відстань між лінією впадин мікропрофілів двох контактуючих тіл цапфи валу 1 і втулки 2 менша суми їх максимальних висот мікронерівностей. Величина мікрозазору характеризується також його об’ємом, який у робочих умовах легко заповнюється мастильним матеріалом. Якщо ця відстань більша від суми висот нерівностей, то має місце макроскопічний зазор (рисунок 3.1 а), який називають зазвичай гарантованим зазором. Традиційно по посадці із гарантованим зазором сполучають деталі опор ковзання з метою забезпечення, наприклад, гідродинамічного мащення. Іншими причинами використання гарантованого зазору в опорах ковзання є необхідність більш легкого протікання мастильної рідини, для охолодження вузла тертя, видалення частинок зносу, компенсації похибок виготовлення та деформація навантажених валів.

У опорах ковзання традиційного виконання (рисунок 3.1 в) наявні як макроскопічні, так і мікроскопічні зазори.

У самоущільнюваній опорі ковзання із автокомпенсацією зносу (рисунок 3.1 б) між цапфою вала 1 і втулкою 2 існує переважно мікрозазор (рисунок 3.1 в).

Для зменшення дотичних напружень на поверхнях тертя в опорі ковзання із автокомпенсацією зносу доцільно використовувати різні мастильні покриття, які забезпечують позитивний градієнт механічних властивостей по глибині, локалізуючи діючі дотичні напруження в тонкому поверхневому шарі і замінюючи тим самим зовнішнє тертя на межі розділу двох сполучених поверхонь внутрішнім тертям в шарі покриття.

Для цих цілей підходять рідкі та пластичні мастила, твердомастильні і металеві покриття, а також металоплакуючі мастила і металополімерні матеріали. З метою збереження цих покриттів на сполучених поверхнях після складання підшипники ковзання такого типу слід збирати переважно тепловим складанням, тобто з охолодженням валу або нагріванням втулки в залежності від властивостей покриття і місця його нанесення.

Дослідження показують, що коли немає необхідності у реалізації чисто рідинного мащення, гарантований макрозазор не обов’язковий. Більше того він шкідливий, оскільки збільшує імовірність винесення частинок зносу підшипникового матеріалу із зони тертя, збільшуючи тим самим інтенсивність зношування. Відомо також, що частинки зносу можуть бути у ряді випадків корисними для покращення триботехнічних показників робочих поверхонь, що досягається формуванням на поверхні стального контртіла ділянок, покритих плівкою із підшипникового матеріалу, перенесеного фрикційним шляхом. Таке явище сприяє формуванню на взаємодіючих поверхнях сервовітної плівки та реалізації явища вибіркового перенесення.

Рисунок 3.1 - Схема опор ковзання: а – з макрозазором; б – з натягом; в – при наявності мікрозазору; 1 – вал; 2 – втулка; 3 - вихідний мастильний матеріал; 4 - частинки зносу; 4 – поєднання мастильного матеріалу та частинок зносу

 

У опорі із автокомпенсацією вихід частинок із міжконтактної зони завдяки мікрозазору ускладнюється. Частинки зносу (рисунок 3.1 в) змішуються із мастильним матеріалом і обволікаються ним. Це перешкоджає накопиченню частинок у велике утворення, а також їх окисленню киснем повітря. Частинки, перебуваючи у мікрозазорі, осідають на поверхні тертя, утворюючи пористі захисні плівки із малим зсувним опором, відносному переміщенню деталей і високою несучою здатністю до дії нормального навантаження. Ці плівки не видавлюються із фактичних плям контакту і, тим самим, оберігають поверхні тертя від подальшого руйнування. Таким чином забезпечується автокомпенсація зносу на мікрорівні.

Ця властивість опори зберігається і при підвищених температурах, оскільки натяг вибраний з умови нерозкриття контактної зони навіть в процесі роботи, коли генерується тепло тертя. Запобігання розкриття стику в свою чергу сприяє тому, що навколишнє середовище, як правило, окислювальне, наприклад повітря, практично не потрапляє в зону тертя, а в разі застосування рідкої мастильної середовища його попадання в зазор виключене. Отже, частинки зносу не окислюються, зберігаючи спорідненість з вихідними матеріалами, що також перешкоджає їх винесенню із зони тертя. Цим підвищується характеристика фрикційної втоми матеріалів, тобто збільшується кількість циклів, яке матеріал здатний витримати без руйнування, і в підсумку максимально можливо підвищується зносостійкість опор ковзання аж до повної їх без зношуваності при одночасному забезпеченні високої точності положення вала в процесі роботи і підвищенні несучої здатності.

На рисунку 3.2 представлена схема опори ковзання з автокомпенсацією зносу.

Рисунок 3.2 – Схема опори ковзання із автокомпенсацією зносу (пояснення у тексті)

Опора містить цапфу вала 1 і втулку 2, які розділені шаром мастильного матеріалу. На схемі прийняті наступні умовні позначення: d0 − початковий внутрішній діаметр втулки; Δ – натяг у сполученні у робочому положенні опори; Δгр − натяг, обмежений граничними деформаціями втулки у робочих умовах.

Вихідний натяг (Δ) даної опори попередньо розраховується з таких міркувань. Його мінімальна величина повинна перевищувати різницю температурних деформацій сполучених деталей опори з тим, щоб у ній не з'явився зазор, обумовлений теплом, що генерується у процесі тертя, тобто

Δmin ≥ d (α2 Δt2 – α1 Δt1), (3.1)

де d – номінальний діаметр валу (втулки);

α1, α2 – коефіцієнти лінійного розширення матеріалів відповідно валу і втулки;

Δt1, Δt2 – перевищення над кімнатною температурою відповідно валу і втулки, яке може бути обумовлене як температурою зовнішнього середовища, так і температурою в зоні тертя, що залежить від потужності тертя ƒpv,

де v – швидкість ковзання;

p – навантаження;

ƒ– коефіцієнт тертя сполучених матеріалів.

У стаціонарному, тобто сталому режимі тертя, для якого і призначена в основному дана опора, можна вважати, що температури вала і втулки однакові.

Максимальний, натяг визначається умовою, щоб деформація втулки (її макродеформація при посадці на вал) не перевищувала пружної, тобто щоб вона не мала залишкової деформації, що можна встановити, наприклад, за результатами вимірювання зовнішнього діаметра втулки до напресування і після розпресування.

Цю умову задовольняє тиск на посадочних поверхнях, що не перевищує межі плинності (δ5) більш мя’кого із сполучених матеріалів.

Згідно з рішення Ляме (3.2) тиск, на посадочних поверхнях (p) пов'язане з натягом наступним чином:

(3.2)

де Δ/d - відносний діаметральний натяг;

, (3.3)

де M1,2; E1,2 - коефіцієнти Пуассона і модулі пружності відповідно охоплюваної та охоплюючої деталей,

де d – зовнішній діаметр вала (внутрішній діаметр втулки);

d1 – внутрішній діаметр вала, якщо вал порожнистий (для суцільного вала d1= 0);

d2 – зовнішній діаметр втулки

Після виконання необхідних перетворень отримаємо вираз для максимально можливого натягу в опорі ковзання

, (3.4)

де σs – межа плинності матеріалу.

Таким чином, якщо відносний натяг в опорі знаходиться у вищевказаних межах, тобто

(3.5)

то така опора буде мати властивість автокомпенсації зносу за рахунок об'ємних пружних деформацій матеріалу тіла втулки.




Переглядів: 539

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
ОЗНАЙОМЛЕННЯ ІЗ ОПОРАМИ КОВЗАННЯ З АВТОКОМПЕНСАЦІЄЮ ЗНОСУ | Приклад виконання розрахунку величини натягу у підшипнику ковзання із автокомпенсацією зносу

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.007 сек.