CC BY
64
Технический сервис в агропромышленном комплексе
а б
Рис. 2. Конечно-элементные модели стандартной (а) и новой (б) крестовины
Результаты расчетов
Параметр Стандартная крестовина Новая крестовина
Максимальные напряжения, МПа 348 200
Максимальные перемещения, мм 0,047 0,029
Коэффициент запаса усталостной
прочности 1,92 3,56
Поэтому целесообразно изготовление опытных образцов и проведение испытаний с целью определения долговечности крестовины повышенной ремонтопригодности.
Для реализации данного изобретения были разработаны рабочие чертежи деталей сборной крестовины с учетом всех конструктивных особенностей стандартной крестовины IV типоразмера по ОСТ 37.001.068-76. По рабочим чертежам был изготовлен опытный образец крестовины.
Реализация принципа замены рабочих поверхностей подшипниковых узлов карданных шарни-
ров позволит повысить их долговечность, а следовательно, и надежность техники. Предлагаемая конструкция карданного шарнира повышенной ремонтопригодности и методика расчета угла поворота шипов крестовины позволят реализовать принцип замены рабочих поверхностей. Задача дальнейших исследований — проведение стендовых и эксплуатационных испытаний карданного шарнира повышенной ремонтопригодности.
Список литературы
1. Тимашов, Е.П. Повышение долговечности карданных шарниров сельскохозяйственной техники при ремонте и эксплуатации: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.20.03. — М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2005.
2. Сигаев, А.М. Экспериментальная оценка некоторых путей повышения надежности шарниров карданных передач энергонасыщенных тракторов: сб. науч. тр. МИИСП / А.М. Сигаев. — М., МИИСП, 1982.
3. Пат. 2075878 РФ, МПК6 F 16 D 3/26. Карданный шарнир / А.М. Сигаев, А.Г. Пастухов. — № 93035709/28, заявл. 07.07.93; опубл. 20.03.98. Бюл. № 8.
4. Пат. 2232309 РФ, МПК7 F 16 С 11/06. Карданный шарнир и способ его технического обслуживания / Е.П. Тимашов, А.Г. Пастухов, Н.Ф. Скурятин. — № 2003100986/11, заявл. 13.01.2003; опубл. 10.07.2004. Бюл. № 19.
5. Пат. 2238446 РФ, МПК7 F 16 С 11/06, F 16 D 3/32, B 60 S 5/00. Карданный шарнир и способ его технического обслуживания / Н.Ф. Скурятин, А.Г. Пастухов, Е.П. Тимашов. — № 2003106909, заявл. 12.03.2003; опубл. 20.10.2004. Бюл. № 29.
6. Тимашов, Е.П. Теоретическое обоснование конструктивно-технологических параметров крестовины карданного шарнира повышенной ремонтопригодности / Е.П. Тима-шов // Сб. тр. Междунар. науч.-практич. конф. — Старый Оскол: СТИ МИСиС, 2007. — Т. 4. — С. 156-161.
УДК 621.891
С.В. Стребков, канд. техн. наук, доцент
ФГОУ ВПО «Белгородская государственная сельскохозяйственная академия» А.С. Стребков, аспирант
ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДОБАВОК К СМАЗОЧНЫМ МАТЕРИАЛАМ
Во время нормальной эксплуатации трение, как физическое явление, формирует определенный уровень надежности узлов и агрегатов машин. Изнашивание приводит к изменению зазоров или натягов соединений. Взаимодействие поверхностей локализуется в тонком приповерхностном слое с образова-
нием вторичных структур. Причиной их образования является взаимное влияние материала контактирующих тел, смазывающей среды, атмосферы, режимов трения. В результате поверхность трения приобретает свойства, ранее ненаблюдаемые: защищает исходный материал от механических и физи-
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
ко-химических разрушений, обеспечивает определенный уровень антифрикционных свойств. Знание трибологических процессов и возможность управления ими позволит существенно повысить надежность объектов [1].
Основным активизирующим фактором образования вторичных структур является упругопласти-ческая деформация, сопровождающаяся адсорбцией, диффузией и химической реакцией на поверхностях и в деформируемых объемах поверхностных слоев.
Трение в условиях нормального протекания это процесс преобразования энергии и создания защитных структур. Он находится в динамическом равновесии и автоматически регулируется. Часть энергии активно, а часть пассивно участвует в этих процессах, причем последняя в основном обеспечивает их протекание, и без нее они невозможны [2].
Согласно энергетической теории принято считать, что энергия, затрачиваемая на преодоление сил трения, идет на генерацию теплоты Ю и запасается во вторичных структурах поверхностных слоев благодаря пластическому деформированию АН, что является энергетическим источником энергии активации Эак:
Эак = Q + АН. С1)
В то же время рабочие поверхности узлов трения подвергаются воздействию энергии пассивации Эпас, включающей в себя энергию, рассеиваемую узлом трения Эрас, и энергию, поглощаемую при трении Э :
Э = Э + Э
пас рас пог'
(2)
В термодинамически открытых системах важным условием создания устойчивых процессов, протекающих при трении, является согласование и взаимное усиление действия деформационных, тепловых, адсорбционных, диффузионных процессов и химических реакций как на рабочих поверхностях, так и в объеме смазочного материала [3].
Как отмечает Б.И. Костецкий, условием нормального протекания процессов при трении является равновесие активирования и пассивации, при котором энергия, поглощаемая системой Эпо, равна энергии образования вторичных структур Э , т. е.
Тогда, согласно выражениям (2) и (3), получаем равенство:
Э = Э + Э . (4)
пас рас вс 4 7
Активационные и пассивационные процессы в узлах трения быстротечны и непрерывны во времени. Исходя из общей энергии, затрачиваемой на преодоление трения Эт, баланс ее расхода выглядит следующим образом:
Э + Э = Ю + Э ] + [АН + Э ].
ак пас рас вс
(5)
э = э .
(3)
Таким образом, повысить кпд механической системы и обеспечить высокий уровень ее надежности в условиях эксплуатации можно за счет снижения потерь энергии на генерацию и рассеивание теплоты и облегчения образования вторичных структур с повышенными защитными функциями.
Для снижения потерь части механической энергии за счет ее перехода в тепловую и рассеивания в окружающую среду (первое слагаемое в правой части (5)), необходимо использовать материалы, обладающие высокими антифрикционными свойствами. При этом сохраненная часть энергии запасается во вторичных структурах, что ведет к улучшению противоизносных и противозадирных свойств и увеличению сроков службы узлов трения.
С введением в смазочные материалы высокоэффективных антифрикционных добавок работа сил трения Ат при постоянстве подводимой к узлу трения энергии Эт уменьшается, а высвободившаяся часть энергии участвует в создании защитных вторичных структур. При этом эффективность добавок к смазочным материалам, обеспечивающих наряду с улучшением антифрикционных свойств и высокие противоизносные показатели, можно оценить неким условным коэффициентом к, характеризующим снижение потерь от сил трения.
Список литературы
1. Гаркунов, Д.Н. Триботехника (конструирование, изготовление и эксплуатация машин): учебник / Д.Н. Гаркунов. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательство МСХА, 2002. — 632 с.
2. Балабанов, В.И. Трение, износ, смазка и самоорганизация в машинах: пособие для автомобилистов / В.И. Балабанов, В.И. Беклемышев, И.И. Махонин. — М.: Изумруд, 2004. — 191 с.
3. Гаркунов, Д.Н. Триботехника. Износ и безызнос-ность: учебник для вузов / Д.Н. Гаркунов. — 4-е изд., пере-раб. и доп. — М.: Издательство МСХА, 2001. — 615 с.
