CC BY
84
УДК 621 892 С. В. МЕЛЬНИК
Г. А. ГОЛОЩАПОВ В. В. ЕВСТИФЕЕВ Н. В. КАЛИНИН
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия,
г. Омск
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ИЗНОС ПОДШИПНИКА ОПОРНОГО КАТКА ЭКСКАВАТОРА ЭО-5126
Эффективность использования одноковшовых экскаваторов, выполняющих около 40 % объема земляных работ в строительстве, обусловлена в значительной степени техническим состоянием основных систем. Значительная доля простоев возникает из-за необходимости устранения отказов шарнирных соединений опорных катков. Результаты длительных испытаний на машине трения МИ-1М и эксплуатационных свойств позволили изучить закономерности интенсивности изнашивания осей и втулок шарниров опорных катков и сделать вывод об эффективности использования модифицированной смазки Литол-24.
Ключевые слова: пластичные смазочные материалы, износ пар трения скольжения, модификаторы, испытания.
Проникновение загрязнений и воды в узлы трения вызывает абразивное изнашивание трущихся поверхностей деталей. Известно, что дозаправка катков жидкими смазочными материалами не останавливает абразивный износ поверхностей трения, а ведет лишь к перерасходу смазочного материала.
Увеличить ресурс работы шарниров опорных катков гусеничных экскаваторов можно за счет применения смазочных материалов, которые не вытекают из полости катка через уплотнительное устройство, снижают абразивный износ деталей подшипников. Указанным требованиям часто отвечают пластичные смазочные материалы. Однако подбор их для конкретных условий работы требует исследования эксплуатационных свойств при различных режимах использования [1—3].
Для оценки противоизносных свойств смазочных материалов использовалась машина трения
МИ-1М (рис. 1), которая позволяет производить испытания на износ различных материалов в парах трения скольжения. Пара скольжения была представлена роликом диаметром 45 мм (из стали 40Х) и буксой (контр-тело из бронзы БрАЖ9-4). Из таких же материалов изготавливаются оси и втулки опорных катков экскаваторов ЭО-5126. Нагрузка на пару устанавливалась 500 Н, что обеспечивало устойчивый режим работы пары при длительных испытаниях. Частота вращения приводного вала с роликом составляла 450 мин, что соответствует скорости скольжения подшипников ходовых устройств (примерно 1,7 м/с).
Для порционной подачи пластичной смазки в зону трения через форсунку АР-20 было сконструировано и изготовлено специальное устройство. Такой способ введения смазки позволил обеспечить устойчивый режим работы пары (рис. 2) при много-
а) б)
Рис. 1. Машина трения МИ-1М Рис. 2. Пара трения скольжения (а)
и схема измерения износа (б)
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013
и, мкм 140 120 100 80 60 40 20
ив = 0,077 ґ136
и0 = 0,043 ґ1’29
8
36
70
140
190
240 1,ч
Рис. 3. Зависимости изменения износа оси и втулки
у, мкм / ч 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
у„ = 0,194 ^
у„ = 0,055 ^
8
36
70
140
190
240 1,ч
Рис. 4. Изменение скорости изнашивания от наработки
Рис. 5. Графическая модель определения ресурса работы шарнира опорного катка экскаватора:
1 — масло М-8Г; 2 — Литол-24; 3 — Литол-24 с модификаторами
Таблица 1
Результаты испытаний смазки Литол-24 и масла М-8Г2
Продолжительность испытания образцов, ^ ч Фактический линейный износ, мкм
Ролик Контр-тело
8 0 1
36 4 22
70 6 37
140 14 60
190 28 84
240 39 151
Таблица 2
Результаты испытаний смазки Литол-24 с модификаторами
Наименование детали Смазочный материал Средний износ, мкм Средняя скорость изнашивания, мкм / ч
Ролик Масло М-8Г2 5,04 0,14
Литол-24 3,96 0,11
Литол-24 с модификаторами 5,52 0,07
Контр-тело Масло М-8Г2 36,72 1,02
Литол-24 32,49 0,90
Литол-24 с модификаторами 22,32 0,62
Таблица 3
Результаты расчетов предельных износов и ресурса износа сопряжения
Наименование детали Смазочный материал Средняя скорость изнашивания, мкм/ч Предельные износы, Ипр, мм Dпр, dпр, мм Тсп, ч
Ось Масло М-8Г2 1,16 0,28 74,616 2020
Литол-24 1,01 0,25 74,646 2320
Литол-24 с модификаторами 0,69 0,24 74,656 3400
Втулка Масло М-8Г2 1,16 2,07 77,206 2020
Литол-24 1,01 2,09 77,226 2320
Литол-24 с модификаторами 0,69 2,11 77,246 3400
часовых испытаниях (суммарная наработка составляла 36 ч). У ролика износу подвергается цилиндрическая поверхность, у контр-тела — криволинейная, контактирующая с роликом. При этом происходит изменение линейного размера L (рис. 2б). Износ в мкм определялся с точностью до 0,001 мкм на горизонтальном компараторе ИЗА-2 как разность линейных размеров до и после испытаний.
В качестве добавки к пластичной смазке Ли-тол-24 использовались смеси порошков MoS2 и графита в соотношении 1:1 при концентрации 15 %, а также композиция порошка MoS2 (15 %) с присадкой в сочетании ТКФ (3 %). Во всех случаях в смазки вводился абразив дисперсностью 20 — 25 мкм в количестве 5 %. Результаты испытаний представлены в табл. 1.
Из испытаний следует, что износ пары трения при работе на масле выше, чем на смазке Литол-24 без добавок. Введение же добавок обеспечило снижение абразивного износа пары трения. Полученные результаты позволили рассчитать скорости изнашивания ролика и контр-тела, которые оказались сопоставимы с результатами эксплуатационных испытаний катков экскаватора ЭО-5126 для аналогичных смазочных материалов и добавок.
Для прогнозирования изменения износа и скорости изнашивания обычно требуются продолжительные стендовые наработки (150 — 250 часов). Но представляется достаточным исследовать процесс при имитации трения скольжения пары ось-втулка (ролик — контр-тело) только на смазке Литол-24 с модификаторами.
Испытания проводились при указанных выше нагрузочных и скоростных режимах. Микрометри-рование ролика и контр-тела производилось не менее чем через 8 часов наработки. Результаты испытаний приведены в табл. 2.
На рис. 3 приведены графики изменения износа оси и втулки в функции наработки, а также кривые, полученные в результате аппроксимации эмпирических зависимостей нарастания износов методом наименьших квадратов по стандартной программе. Для втулки степенная зависимость принимает вид ив = 0,077 ^,36, а для оси ио = 0,043 ^,29. Тогда для изменения скорости изнашивания в функции наработки получим: для втулки = 1,36 0,077 ^,36, для оси У„=1,29 0,043 ^29 (рис. 4). "
Средний износ осей и втулок, работавших на масле М-8Г , превышает износ при работе на смазке Литол-24 без добавок на 17 % и 23 % соответственно. Присутствие модификаторов в смазке Литол-24 способствует снижению износа как оси, так и втулки соответственно на 20 % и 35 %.
Полученные в результате исследований процесса изнашивания системы сталь-бронза позволяют произвести расчет предельного износа деталей и прогнозировать ресурс сопряжения деталей шарнира.
Величина суммарного предельного износа (Ипр) деталей шарнира определяется разницей предельного ^пр) и начального ^") зазоров и составляет 2,35 мм.
При суммарной средней скорости изнашивания деталей шарнира Уср = 1в + Уо, среднее значение ресурса износа сопряжения будет определяться отношением Т=Ипр/уср. Используя соотношения скоростей износа легко определить предельные износы деталей шарнира как произведение (Ипр) и отношения скоростей износа каждой детали к средней скорости изнашивания. Значения предельных износов позволяют находить предельные контрольные размеры деталей для их выбраковки в процессе ремонта. Результаты расчетов представлены в табл. 3. Графическая модель изменения ресурса работы шарнира опорного катка в зависимости от смазочного
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013
материала представлена на рис. 5. Видно, что ресурс шарнира на смазке Литол-24 составляет 2320 ч, а на смазке Литол-24 с модификаторами — 3400 ч.
Библиографический список
1. Мельник, С. В. Научные основы обеспечения надежности и долговечности ходовых систем гусеничных машин : моногр. / С. В. Мельник, В. П. Расщупкин, А. Н. Громовик, Г. А. Голощапов. — Омск : Изд-во СибАДИ, 2009. — 91 с.
2. Мельник, С. В. Исследование абразивного изнашивания пар трения сталь — сталь, сталь — бронза на смазке Литол-24 с добавками / С. В. Мельник, Ю. К. Корзунин, Г. А. Голощапов, В. П. Расщупкин // Омский научный вестник. — 2009. — № 2 (80). - С. 70 -72.
3. Мельник, С. В. Повышение ресурса подшипников скольжения опорных катков гусеничных экскаваторов путем улучшения качества смазочных материалов / С. В. Мельник, Г. А. Голощапов // Вестник Сибирского отделения военных наук. - 2010. - № 2. - С. 52-57.
МЕЛЬНИК Сергей Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Эксплуатация и
сервис транспортно-технологических машин и комплексов в строительстве».
ГОЛОЩАПОВ Георгий Алексеевич, инженер кафедры «Конструкционные материалы и специальные технологии».
ЕВСТИФЕЕВ Владислав Викторович, доктор технических наук, профессор (Россия), профессор кафедры «Конструкционные материалы и специальные технологии».
КАЛИНИН Николай Вячеславович, инженер кафедры «Конструкционные материалы и специальные технологии».
Адрес для переписки: 644080, пр. Мира, 5, кафедра «Конструкционные материалы и специальные технологии»
Статья поступила в редакцию 02.10.2013 г.
© С. В. Мельник, Г. А. Голощапов, В. В. Евстифеев,
Н. В. Калинин
УДК 621604 А. В. ЧЕРНЯКОВ
В. С. КОВАЛЬ А. В. СУХОВ К. В. ПАВЛЮЧЕНКО
Тарский филиал Омского государственного аграрного университета им. П. А. Столыпина
ООО «Газпромнефть-снабжение»,
г. Томск
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОРТИРОВАНИЯ ЗЕРНОВОГО ВОРОХА НА КОНИЧЕСКОМ СЕПАРАТОРЕ НА РАЗЛИЧНЫХ КУЛЬТУРАХ
Статья посвящена исследованию процесса сортирования зернового вороха на коническом сепараторе на различных культурах. Получены зависимости качественной характеристики работы конического сепаратора — полноты разделения и потерь основной культуры. Выявлены рациональные режимы работы конического сепаратора.
Ключевые слова: конический сепаратор, процесс сортирования, различные культуры.
Послеуборочная обработка зерна является од- бразно создание новых, более эффективных и совер-
ной из наиболее ответственных и энергоемких шенствование существующих зерно- и семяочис-
операций при его производстве. Данному процессу тительных машин.
отводится одно из ключевых мест в структуре про- В настоящее время в сельском хозяйстве, од-
изводства, поэтому внедрение высокоэффективных ной из основных является проблема очистки зер-
зерноочистительных машин имеет важное народно- на, убранного комбайнами. Машины, агрегаты и
хозяйственное значение. комплексы послеуборочной обработки зерна, на-
Одной из сложных и ответственных задач по- ходящиеся на вооружении хозяйств с 70-80-х
слеуборочной обработки является очистка зерна от годов, изношены, и их производительность зача-
примесей и сортирование. Особое значение имеет стую не устраивает сельских товаропроизводи-
очистка семенного зерна [1]. В связи с этим целесоо- телей [2].
