Развитие методов расчета и проектирования многослойных пористых подшипников машин различного технологического назначения

• Автор: Шевченко, Анатолий Иванович
• Шифр специальности: 05.02.02, 05.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 339 с. : ил.

Введение

1. Состояние проблемы и постановка задач исследования.

1.1. Условия работы и причины выхода из строя подшипниковых

узлов трения путевых машин

1.2. Пористые антифрикционные подшипниковые материалы

и эффективность их использования в опорах скольжения

2. Гидродинамический расчет радиального подшипника с многослойным пористым вкладышем переменной
толщины.
2.1. Гидродинамический расчет радиального подшипника с двухслойным пористым вкладышем переменной толщины.

2.2. Основные уравнения и граничные условия.

2.3. Асимптотическое решение задачи.

2.4. Решение для нулевого приближения.
2.5. Решение первого приближения
2.6. Решение второго приближения
2.7. Определение основных рабочих характеристик подшипника
2.8. Гидродинамический расчет радиального пористого подшипника конечной длины с двухслойным пористым вкладышем переменной толщины.
2.9. Основные уравнения и граничные условия.
2 Асимптотическое решение задачи
2 Решение задачи для первого приближения
2 Точное автомодельное решение задачи гидродинамического
расчета подшипника с многослойным пористым вкладышем
2 Численный анализ и некоторые выводы
3. Гидродинамический расчет радиального пористого подшипника с многослойным вкладышем и шипом с пористым слоемна рабочей поверхности.
3.1. Гидродинамический расчет неоднородного трехслойного пористого подшипника с переменной проницаемостью вдоль
оси и с шипом с пористым слоем на рабочей поверхности
3.2. Основные уравнения и граничные условия.
3.3. Асимптотическое решение задачи.
. Определение основных рабочих характеристик подшипника
3.5. Гидродинамический расчет радиального подшипника с многослойным пористым вкладышем переменной проницаемости вдоль оси и однородным пористым шипом.
3.6. Основные уравнения и граничные условия.
3.7. Асимптотическое решение задачи.
3.8. Определение основных рабочих характеристик подшипника
4. Гидродинамический расчет радиального подшипника
бесконечной длины с двухслойным пористым вкладышем
переменной толщины и шипом с пористым слоем
на рабочей поверхности
4.1. Постановка задачи
4.2. Основные уравнения и граничные условия.
4.3. Асимптотическое решение задачи.
4.4. Решение нулевого приближения.
4.5. Решение первого приближения
4.6. Решение второго приближения
4.7. Определение основных рабочих характеристик подшипника
4.8. Гидродинамический расчет радиального подшипника конечной длины с двухслойным пористым вкладышем переменной толщины и шипом с пористым слоем
на рабочей поверхности.
4.9. Прогнозирование напряженнодеформированного состояния двухслойного пористого вкладыша радиального подшипника под действием гидродинамического давления.
4 Расчет обратной пары трения с пористым слоем на рабочей
поверхности .
. Допущения, использованные в анализе.
. Основные уравнения и граничные условия
. Точное автомодельное решение рассматриваемой задачи.
. Определение гидродинамического давления в смазочном слое
. Определение функции . .
. Определение безразмерной несущей способности и безразмерной силы трения.
. Расчет пористого подшипника с эффективной работой
в турбулентном режиме
5. Экспериментальное исследование радиального подшипника конечной длины с многослойным пористым вкладышем переменной толщины с шипом с пористым слоем на рабочей поверхности.
5.1. Оборудование для испытания
5.2. Обоснование объема испытаний, методика и обработка результатов испытаний.
5.3. Методика измерения толщины смазочного слоя
5.4. Разработка методики измерения температуры.
5.5. Анализ результатов эксперимента.
6.4.2. Анализ стендовых испытаний.
6.5. Определение основных кинематических параметров
режимов плазменнопорошкового напыления.
6.6. Оптимизация электрических параметров плазменного
нанесения пористых покрытий.
6.7. Эксплуатационные испытания.
6.7.1. Экономическая эффективность применения слоистых
пористых подшипников с пористым шипом.
6.8. Выводы и рекомендации
Литература


Анализ полученных зависимостей показывает, что теоретические кривые довольно близко воспроизводят полигон эмпирического распределения, и что расхождение между теоретическими и опытными данными можно считать несущественными. Рис. Таким образом, полученные экспериментальные данные являются достоверными для характеристики закономерности величин износа типовых валов и втулок путевых машин ВПР и ВПРС0. Определяющими факторами для выбора и детальных исследований антифрикционного материала являлись условия работы подшипниковых узлов путевых машин, а также практическая возможность их массового изготовления. Режимы работы подшипниковых пар путевых машин определяются спецификой работы по подбивке и рихтовке пути. Основные нагрузки, которые испытывают подшипниковые узлы в условиях эксплуатации это вибровоздействия, передаваемые уплотняемому материалу. Процесс уплотнения балласта происходит в результате реализации активных и пассивных относительных перемещений частиц и более плотной их упаковки. Частота колебаний подбоек должна быть меньше предельной, равной примерно Гц, что соответствует 0 с1. Скорость скольжения подшипниковых узлов в пределах 1,2, 3 мс, удельные нагрузки МПа. В подшипниковой паре имеется наличие продуктов износа, механические примеси, абразивные частицы. Приведенные характеристики говорят о весьма тяжелых условиях работы подшипниковых узлов путевых машин. Опорные поверхности валов подбивочных блоков выполнены из азотированной стали Х2МЮА, вкладыши из бронзы Бр0Ф1. Возвратновращательный характер движения деталей шарнирных соединений не позволяет создать защитный гидродинамический смазочный слой, который бы обеспечивал устойчивую и долговечную работу подшипникового узла. Кроме того, наличие радиальных микрозазоров в сопряжении приводит к неравномерному износу по окружности внутренних поверхностей проушин, нарушающих их цилиндрическую форму и приводящих к увеличению соосности оси и проушины. Исследования по повышению долговечности шарнирных соединений ведутся в направлении разработки теоретических конструкторских, технологических и эксплуатационных мероприятий с целью уменьшения влияния перечисленных факторов на износ шарнирных соединений. Анализ конструкций динамически нагруженных шарниров, типичных режимов их нагружения и видов изнашивания показал, что в любом реальном шарнире машины или механизма существует одновременно несколько механизмов разрушения поверхностей трения. Это усложняет решение проблемы повышения износостойкости. Из современных антифрикционных материалов наиболее полно рассмотренным ранее требованиям отвечают пористые материалы. Они обладают механическими свойствами, сравнимыми с литыми, имеют более лучшую прирабатываемоегь, более низкий коэффициент трения и, следовательно, большую износостойкость и долговечность. Йодшипники из
пористых, материалов характеризуются эффектом самосмазывания и саморегулирования подачи смазки в зону трения. На предприятиях МПС России депо, дорожныемастерские, тепловозои вагоноремонтные мастерские широко используются пористые спеченные втулки. Их применяют в шарнирах рычажных передач тормозных устройств, поддерживающих механизмах путевых машин. Использование пористых втулок в подвижном составе уменьшает износ сопряженных валиков в несколько раз. Это подтверждено опытом эксплуатации электропоездов на Московской, Южной и ЮгоВосточной железных дорогах. Широко используются спеченные антифрикционные материалы в автомобильной промышленности. Средний автомобиль, выпускаемый в США, имеет более 0 деталей,, изготовленных методом прессования. В основном это . В последнее время находят применение самосмазывающиеся пористые спеченные подшипники, чаще в тракторном и сельхозмашиностроении . Однако большинство из них работает при нагрузках не более 1 2 МПа и скоростях скольжения до 2 мс. Ресурс их работы также незначителен не более 5 тысяч часов. В литературе имеются рекомендации по определению предельно допустимых нафузок и скоростей скольжения для пористых спеченных подшипников. В реальной паре трения присутствует третий фактор температура в зоне трения.