Повышение износостойкости шарниров лесных манипуляторов на основе замены реверсивного трения вращательным

• Автор: Серебрянский, Алексей Иванович
• Шифр специальности: 05.21.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 213 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Характеристика лесных манипуляторов

1.2 Анализ конструкций шарниров лесных манипуляторов

1.3 Состояние научных исследований в области повышения

износостойкости тяжелонагруженных подшипников скольжения

1.4 Выводы

1.5 Цель и задачи исследований

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕИЯ ПЛАСТИКОВ

И ЗАМЕНЫ РЕВЕРСИВНОГО ТРЕНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНЫМ.

2.1 Силовой анализ работы шарниров
2.2 Обоснование выбора антифрикционного материала и
изменения конструкции шарниров
2.3 Методика прочностного расчета пластиковой втулки
2.4 Теоретическое исследование прерывистого вращательного процесса
трения шарниров с пластиковыми втулками.
2.5 Выводы
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Описание оборудования для проведения исследований
3.2 Определение параметров модельного узла для стендовых
испытаний
3.3 Режимы и порядок проведения экспериментальных
исследований.
3.4 Выводы.
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Линейный износ деталей шарниров
4.2 Влияние статических нагрузок на износостойкость пластиковых
втулок.
4.3 Влияние динамических нагрузок на износостойкость пластиковых втулок.
4.4 Определение степени влияния температуры трения.
4.5 Определение рабочего ресурса шарниров с пластиками.
4.6 Обоснование геометрических параметров шарнирных соединений
4.7 Анализ полученных результатов экспериментальных исследований.
4.8 Выводы
5 АПРОБАЦИЯ И РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
РАЗРАБОТАННЫХ ШАРНИРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
5.1 Апробация разработанных шарнирных соединений
5.2 Расчет экономической эффективности разработанных
шарнирных соединений
5.3 Выводы
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА


При низкой температуре окружающей среды затвердевает смазка или повышается ее вязкость, что существенно понижает ее смазочные свойства. В летнее время, при высокой температуре, смазочный материал нагревается и происходит произвольное его вытекание из зоны трения, что отрицательно сказывается на процессе смазки и охлаждении рабочих поверхностей. Материалы, нагреваясь, немного меняют посадку трущейся пары. Вследствие этого, при высоких удельных нагрузках создаются условия для возникновения явления схватывания, т. Машины манипуляторного типа, применяемые в лесной промышленности, работают, как правило, в условиях большой запыленности и изменяющейся влажности воздуха. Это приводит к сокращению их рабочего ресурса, так как проявляются такие виды изнашивания как водородное и абразивное. Важной особенностью работы шарнирных соединений лесных манипуляторов является специфика предмета труда. Взаимодействием рабочего органа с крупногабаритным лесоматериалом обуславливаются высокие удельные нагрузки, воспринимаемые шарнирными соединениями. Такие нагрузки приводят к выдавливанию смазки из зоны трения и, как следствие, интенсификации процесса изнашивания. Износ шарнирных соединений в значительной мере определяет ресурс и предельное состояние технологического оборудования манипуляторных лесных машин. Как отмечает Шевченко В. П. [0], при наработке до моточасов в следствие износа шарниры манипуляторов выходят из строя. С целью выяснения механизма износа шарнирных соединений манипуляторов, и разработки путей увеличения их износостойкости необходимо проанализировать условия и особенности их работы. Учитывая периодичность работы узлов трения манипуляторов, установившегося гидродинамического процесса трения в них нет. Работа подшипников скольжения при полусухом и граничном трении в отличии от установившегося гидродинамического процесса трения, увеличивает износ трущихся поверхностей, который приводит к нарушению кинематической точности, вызывает дополнительные динамические нагрузки, удары, вибрации и, как следствие, становится причиной разрушения шарниров. Износ и недостаточный срок работы шарнирных соединений лесных манипуляторов обусловлен, так же и характером нагружения. Помимо статических нагрузок, которые воспринимают все подобные1 узлы трения, шарниры манипуляторов воспринимают и динамические нагрузки (пульсирующие, вибрационные и ударные). Наличие переменной нагрузки и действие ее максимальной величины приводит к кратковременному увеличению удельной нагрузки почти в два раза. Кроме того, повышается температура узла трения, возрастает момент трения, интенсивность изнашивания, так как нарушается процесс образования масляного клина. Шарнирные соединения лесных манипуляторов работают в режиме реверса, т. Как отмечает Евдокимов В. Д. [], в сравнимых условиях пары трения, работающие в режиме реверса, изнашиваются, в среднем, в два раза быстрее, чем пары трения с односторонним направлением вращения. Повышенный при реверсивном трении износ, по сравнению с односторонним, получил название отрицательного эффекта реверса. Отрицательный эффект реверса существенным образом отражается на свойствах поверхностных и глубинных слоев трущихся деталей. При этом происходит своеобразное изменение величины и знака сдвиговых деформаций и внутренних напряжений, увеличение температуры трения, снижение наклепа через промежуточную стадию упрочнения и перестройка дислокационных полей. Это приводит к - возрастанию дефектов структуры, увеличению свободной поверхностной энергии и интенсификации электрофизических и химических процессов на поверхностях трения. Для более полной оценки условий и особенностей работы шарнирных соединений лесных манипуляторов необходимо проанализировать такую важную их характеристику, как угол поворота втулки шарнира относительно его оси (пальца). Максимальный угол поворота каждого шарнирного соединения можно определить, построив схему двух предельных положений манипулятора, как это показано на рисунке 1. Для примера рассмотрим манипулятор машины ЛП - А, (максимальные углы поворота шарниров манипуляторов всех остальных машин будут примерно такими же).