CC BY
13
„ _ в0в$
С° " ' (12) Напряженность электрического поля, которое создает точечный заряд, определяется законом Кулона:
1 Ч (13)
Е ---2'
4п г
при этом заряд
Чз = С ■и, (14)
Заключение. В ходе реализации разработанной математической модели была доказана удовлетворительная сходимость опытных и расчетных данных, что говорит об адекватности разработанной модели. По сравнению с известными способами сушки пиломатериалов у СВЧ-технологии минимальная продолжительность процесса, однако проблема заключается в больших капитальных затратах и в достижении равномерности по штабелю древесины.
Данная работа выполнялась при поддержке гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых - кандидатов наук (МК-2246.2020.8).
Список использованных источников:
1. Кайнов П.А., Мухаметзянов Ш.Р., Шамсутдинова А.И., Мухтарова А.Р. Математическая модель процесса сушки пиломатериалов в вакуумной СВЧ установке // Деревообрабатывающая промышленность. 2017. №4. С. 17-21.
2. Шамсутдинова А.И., Кайнов П.А. Моделирование процессов сушки пиломатериала в вакуумной СВЧ установке // Сборник научных статей 8-ой Международной молодежной научной конференции «Будущее науки-2018». 2018. Том 4. С. 313-316.
УДК 62-233:674.05
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
INCREASING THE RELIABILITY OF BEARING SYSTEMS OF TECHNOLOGICAL EQUIPMENT
Шевелева Е.В. (Брянский государственный инженерно-технологический университет, г. Брянск, РФ) Sheveleva E.V. (Bryansk State Engineering-technological University, Bryansk, Russia)
Предложены способы повышения триботехнических характеристик композиционных подшипниковых материалов, изготавливаемых путем введения оптимизирующих фаз в древесную основу, а также схемы и способы формирования антифрикционных вкладышей с использованием модифицированной древесины и металлических частиц из различных материалов.
Methods for improving the tribotechnical characteristics of composite bearing materials manufactured by introducing optimizing phases into the wood base, as well as schemes and methods for forming antifriction liners using modified wood and metal particles from various materials, are proposed.
Ключевые слова: антифрикционные материалы, композиционные материалы, теплоаккумулирующие материалы, вкладыши подшипников скольжения, технологическое оборудование
Key words: antifriction materials, composite materials, heat storage materials, plain bearing liners, technological equipment
Для многих технологических машин актуальной задачей является увеличение долговечности триботехнических узлов, в частности, содержащих подшипники скольжения, которая может быть решена за счет использования более эффективных антифрикционных материалов, обладающих необходимыми свойствами.
Анализ возможностей создания перспективных антифрикционных материалов показал, что рациональным является использование в конструкциях подшипниковых узлов материалов, которые выполнены на основе модифицированной древесины, и объединяют в своей структуре кроме базового материала, элементы металлического наполнителя, что позволяет обеспечить в совокупности необходимые триботехнические характеристики.
Такая задача может быть решена путем размещения в зоне фрикционного контактирования специальных элементов, способных снизить трение в рассматриваемых узлах, например, при использовании композитов на основе древесины. Такие материалы обладают достаточно низким коэффициентом трения, имеют высокую износостойкость, хорошо сопротивляются коррозии, обладают высокой водо-, маслостойкостью, гасят динамические нагрузки, быстро прирабатываются.
Для улучшения триботехнических характеристик подшипниковых узлов в базовый материал рекомендуется вводить различные оптимизирующие наполнители, которые обеспечивают получение таких материалов, в которых проявляются не только свойства их отдельных исходных компонентов, но и достигаются повышенные совокупные эксплуатационные характеристики, за счет проявления синергетического эффекта. В результате суммируются положительные свойства полимерной матрицы (самосмазываемость, задиростойкость, минимизация влияния твердых шаржированных частиц, коррозионная стойкость и т.д.), металлического наполнителя (прочность, жесткость, теплопроводность, теплостойкость и др.), а также других элементов, например, смазывающих или упругих, позволяющих управлять жесткостью поверхностных слоев.
В процессе исследований было установлено, что для повышения теп-лоотвода из зоны фрикционного контактирования и увеличения за счет этого триботехнических характеристик деталей узлов скольжения, рекомендуется в качестве наполнителя использовать металлы, имеющие высокую теплопроводность, либо обладающие значительной теплоаккмулирующей способностью вследствие повышенной их теплоемкости. Для повышения надежности деталей в условиях отсутствия их эффективного смазывания рационально использовать в древесном антифрикционном материале сочетание металлической и твердосмазочной составляющих. Также важным является помимо химического состава металлической составляющей, учиты-
вать и свойства используемой породы древесины, направление ее волокон и характер модификации, назначать рациональные соотношения в материале древесной, металлической, твердосмазочных и упругой фаз.
Установлено, что эффективным является послойное размещение сферических вставок оптимизирующей фазы в объеме древесной составляющей композита. При этом размеры металлических частиц необходимо уменьшать по мере их заглубления от рабочей поверхности подшипника скольжения. Сферическая форма металлической фазы позволяет обеспечить равномерное распределение наполнителя в древесной матрице, а также управлять его концентрацией в различных локальных зонах вкладыша. Металлические включения по толщине вкладыша целесообразно распределять концентрич-но расположенными слоями с различными размерами металлических частиц и концентрацией наполнителя в каждом слое.
Одним из важных факторов обеспечения работоспособности древесно-металлических подшипников скольжения является исключение термической деструкции древесной составляющей. Для этого необходимы минимизация тепловыделения в процессе эксплуатации и интенсификация отвода тепла из теплонагруженной зоны или путем обеспечения его рассеяния, или поглощения внутри материала самого вкладыша. Повысить такого рода поглощение можно путём использования для изготовления металлических элементов легкоплавких материалов, в которых значительная часть тепла при трении затрачивается на плавление металлической фазы. Поэтому температура такого материала при эксплуатации первоначально повышается до значения, определяемого температурой плавления металлической фазы. Затем повышение температуры замедляется, так как выделяемая энергия затрачивается на плавление металла.
На основании этого предложен подшипник скольжения с вкладышем из древесной основы и теплоотводящих элементов, выполненных в виде капсул с оболочкой, заполненной легкоплавким сплавом. Объем содержимого и толщина оболочки капсулы определяются уровнем тепловыделения при эксплуатации подшипника.
Образцы структур описанных материалов представлены на рисунке 1.
Таким образом, использование предложенных антифрикционных материалов, изготавливаемых на основе модифицированной древесины позволяет в существенной степени снизить недостатки исходного материала и обеспечить достижение повышенных механических, теплофизических и трибо-технических характеристик путем рационального комбинирования древесины различных пород и различных металлических составляющих композита.
Рисунок 1 - Структуры древесно-металлических композиционных материалов: а - со сплошными металлическими элементами, б - с элементами в форме капсул; 1 - опорная втулка, 2 - рабочий вкладыш, 3 - древесная матрица, 4 - теплоотводящие металлические включения, 5 - наполнитель капсулы, 6 - оболочка капсулы, 7 шейка вала
Список использованных источников
1 Памфилов Е.А., Шевелева Е.В., Пилюшина Г.А. Антифрикционные армированные древесно-металлические материалы // Трение и износ. Гомель: ИММС НАН, 2019, т. 40, № 1, С. 121-127.
2 Памфилов Е.А., Шевелева Е.В. Особенности создания древесно-металлических материалов// Механические свойства современных конструкционных материалов: сб. материалов. М: ИМЕТ РАН, 2018. С. 112-113.
2 Пат. 2432508 Российская Федерация, МПК F16C. Подшипник скольжения / Памфилов Е.А., Сидоров О.В., Шевелева Е.В., Алексеева Е.В., Пилюшина Г.А.; заявл. 20.11.07; опубл. 27.10.11, Бюл. № 30.
