CC BY
50
4. Automatic brakes / V. G. Inozemtsev, V. M. Kazari-nov, V. F. Yasentsev. - M.: Transport, 1981. - p. 464.
5. Theoretical bases of design and operation of autobrakes / V. M. Kazarinov, V. G. Inozemtsev, V. F. Yasentsev. - M.: Transport, 1968. - p. 400.
6. Course of physics (volume 1). Mechanics. Fundamentals of molecular physics and thermodynamics. / Detlaf A. A., Yavorskiy B. M., Milkovskaya L. B. - M.: Vysshayz shkola.- 1973.- p.384.
7. Savelev I. V. Course of the general physics, book 5. - M.: Astrel, AST. - 2001. - p.208.
8. Miheev M. A., Miheeva I. M. Heat transfer bases. - M.: Energy. -1977. - p. 344.
Матяш Юрий Иванович - доктор технических наук, профессор кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» Омского государственного университета путей сообщений (ОмГУПС). Направление научных исследований - развитие систем кондиционирования пассажирских вагонов, совершенствование подвижных систем железнодо-
рожного грузового транспорта. Общее количество публикаций 150. e-mail: [email protected]
Сосновский Юрий Михайлович - кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Физика и химия» Омского государственного университета путей сообщений (ОмГУПС). Направление научных исследований - физика прочности. Общее количество публикаций 91. e-mail: sosnovskyym@mail. ru
Колтышкин Андрей Валерьевич - студент 5 курса механического факультета Омского государственного университета путей сообщений (ОмГУПС). e-mail: [email protected]
Колосов Даниил Викторович - студент 5 курса механического факультета Омского государственного университета путей сообщений (ОмГУПС). e-mail: [email protected]
УДК 625: 892
ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА ОПОРНЫХ КАТКОВ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
С. В. Мельник, Г. А. Голощапов, В. В. Евстифеев
Аннотация. Рассматривается возможность повышения ресурса работы пар трения катков гусеничных машин путем перехода на пластичные смазки с модификаторами. Предложен критерий оптимизации периодичности технического обслуживания по замене смазочного материала при минимальных удельных затратах на поддержании надежности.
Ключевые слова: ресурс, смазочный материал, опорный каток, скорость изнашивания, периодичность, оптимизация технического обслуживания.
Введение
Движители гусеничных тракторов, специальной строительной техники (бульдозеры, экскаваторы, канавокопатели и др.), танков эксплуатируются в экстремальных условиях (высокие удельные силы и динамические знакопеременные нагрузки) практически при постоянном контакте с абразивными частицами сырого грунта. Загрязнения и вода вызывают, в первую очередь, химический и механический износ уплотнительных устройств, а, значит, и раскрытие зазоров между защищаемыми деталями. В зазоры проникает абразив. Это ведет, естественно, к увеличению скорости изнашивания шарниров опорных катков и числа отказов узлов.
Основная часть
Ресурс работы пар трения шарниров опорных катков машин с гусеничным ходовым устройством связан с качеством применяемых смазочных материалов, их способностью не вытекать из полости катка даже в случае отказа уплотнительного устройства. Материалы долж-
ны обеспечивать приемлемую периодичность их замены, снижать абразивное изнашивание деталей подшипников. Указанным требованиям отвечают только пластичные смазочные материалы. Однако подбор пластичных смазок для конкретных условий работы узлов трения требует исследования их эксплуатационных свойств и режимов использования.
Возможность улучшения эксплуатационных свойств смазочных материалов (и в первую очередь - противоизносных) при абразивном износе производят по результатам исследований, проводимых преимущественно на четырех-шариковых машинах трения. Исследования в этой области противоречивы и ограничены, а практические рекомендации по снижению абразивного износа не нашли широкого применения. Отсутствует эффективный метод и оборудование для изучения влияния добавок различной природы на свойства смазочных материалов.
В качестве научной гипотезы исследований приняты теоретические предпосылки со-
вершенствования технического обслуживания (ТО) шарнира опорного катка экскаватора за счет улучшения эксплуатационных свойств смазочных материалов. Долговечность основных элементов шарнира (ось, втулка) определяется характером процесса изнашивания и его интенсивностью. В качестве критерия их работоспособности можно принять величину предельного износа Ипр за определенное время. Тогда основным направлением повышения ресурсов является снижение скорости изнашивания за счет своевременного проведения технического обслуживания (обеспечивает восстановление среды протекания процесса) и увеличения его периодичности (улучшением эксплуатационных свойств смазочного материала).
При отсутствии технического обслуживания закономерность изнашивания элемента сопряжения описывается известной степенной зависимостью
И(Э) = а + ЬЭ , (1)
где а и Ь - коэффициенты, отражающие условия работы сопряжения.
Для упрощения модели примем, что начальный износ, характеризуемый коэффициентом а отсутствует (а=0), тогда выражение И(Э) принимает вид
И® = Ь-€. (2)
Скорость изнашивания у является производной от износа и определяется соотношением
у(Э) = аЬ?\ (3)
Своевременное проведение технического обслуживания позволяет восстановить среду, создать благоприятные условия взаимодействия поверхностей сопряжения и снизить скорость изнашивания у. При периодичности ТО Это=сопзЭ износ поверхности элемента сопряжения при любой наработке Э < определяется выражением И = Ь ЭП ~" ботке, равной ресурсу,
а-1
Э, а при нара-(4)
При проведении технического обслуживания с ¡-й периодичностью и при заданном значении Ипр величина ресурса элемента равна
Ипр=Ь-Этоа'1-Эр.
гг ь ■ С1
а
И,,
■ t„
ДИ "'", (5)
так как ЛИ = Ь-Этоа.
При анализе скорости изменения условий протекания процесса изнашивания значение показателя степени а для условий трения скольжения в шарнире опорного катка должно быть больше единицы (а > 1), что характеризует необходимость восстановления среды.
Зависимость (5) устанавливает взаимосвязь между ресурсом элемента сопряжения и периодичностью технического обслуживания при заданном значении предельного износа и скорости изнашивания, которая определяется эксплуатационными свойствами смазочного материала.
Для проведения испытаний в условиях граничного режима трения пластичных смазок при абразивном изнашивании деталей разработан экспресс-метод с использованием прибора, имитирующего необходимые условия [2]. Спроектирована и изготовлена трёхшариковая машина [1] с оригинальным узлом трения (рис. 1), рабочими элементами которого являются: плоское стальное кольцо 1, три шара 2, шлифованые прокладки 5. Шары фиксируются сепаратором 3 на подвижной опоре 4. Рабочее кольцо изготовлено из стали твёрдостью 59-60 HRCэ с шероховатостью поверхности Ra=0,5-0,6 мкм, опора и сепаратор из стали твёрдостью 50 HRCэ. Используются шары диаметром 12,7 мм по ГОСТ 3722-81. Крышка 3 центрируется на опоре 4 штифтом 6, а крепление её с шарами к оправке обеспечивают болты 7. Кольцо 1 фиксируется на поворотном столе 8 стопорным винтом 9. Шар 10 обеспечивает самоустановку оправки с шарами относительно плоской поверхности кольца. Муфта 11 с пальцами, которые входят в отверстия опоры, при помощи винтов жестко крепится к приводному валу 2 и служит для передачи крутящего момента от вала электродвигателя к оправке с шарами.
Рис. 1. Узел трения трехшариковой машины МИ-1М: 1 - кольцо; 2 - шар; 3 - сепаратор; 4 -опора подвижная; 5 - прокладки; 6 - штифт центрирующий; 7 - болт соединительный; 8 - кольцо; 9 - винт стопорный; 10 - шар установочный; 11 - муфта; 12 - вал приводной
Методика оценки эксплуатационных свойств смазочных материалов основана на измерении диаметра пятна износа шарика. В процессе испытания происходит увеличение исходного диаметра пятна износа и уменьшение расстояния от центра шаров до поверхности кольца.
Изучены возможности метода при изменении нагрузки, скорости скольжения и пути трения [3]. Результаты испытаний смазки представлены на рис. 2. В ходе испытаний, при постоянных нагрузке и скорости вращения оправки с шарами изучена кинетика изменения величины износа при смазке ЦИАТИМ-201 (кривая 1) и ЦИАТИМ-201 с присадкой 3 % трикрезилфосфата (кривая 2). При максимальной нагрузке величина износа составляет 20 мкм. Введение присадки в
смазку способствует снижению величины износа; при максимальной нагрузке величина износа составляет всего 2,5 мкм, что позволяет уменьшить величину износа в 8 раз. При максимальной скорости скольжения величина износа для смазки без присадки составляет 15 мкм, а для смазки с присадкой 3,8 мкм. Зависимость величины износа от пути трения представлена на рис. 3.
В результате 36 - часовых испытаний пары трения на машине трения МИ-1М (с имитацией условий работы деталей шарнира катка - введение абразива в смазки) получены средние значения скоростей износа при линейном и весовом измерениях (таблица 1)
Рис. 2. Зависимости износа шаров: а - от нагрузки (при п=сопбЭ); б - от частоты вращения подвижной опоры с шарами (при Р=сопбЭ); 1 - ЦИАТИМ-201; 2- ЦИАТИМ-201 + 3% трикрезилфосфата
К
7 6
I 5
о"
4
2 I
о' к
со
г
| и
| 1 г1 J
тТ г г
г У
/ п
/ /
г гт Т1 п >-> !н н н
Г
7500 15000 22500
Путь трения, м
Рис. 3. Зависимости износа от пути трения: 1 - ЦИАТИМ-20!;2- ЦИАТИМ-201 + 3% трикрезилфосфата
Таблица 1 - Результаты испытаний смазочных материалов на машине МИ-1М
Наименование детали Смазочный материал Средняя скорость изнашивания
мкм/ч г/ч
Ролик (ось) Масло М-8Г2 0,14 -
Литол-24 0,11 0,0011
Литол-24 с модификаторами 0,07 -
Контр-тело (втулка) Масло М-8Г2 1,02 -
Литол-24 0,90 -
Литол-24 с модификаторами 0,62 -
На основании результатов выполненных исследований предложен критерий оптимизации периодичности ТО по замене смазочного материала с учётом полученных экспериментально зависимостей изменения износа и скорости изнашивания оси и втулки шарнира опорного катка от наработки
С
пн.общ
(fmoi )
С„
t (0,104 • t
-0,055 • t0
8) С ) | т
SA
min
tmoi
Результаты расчёта составляющих целевой функции при значении фактического предельного зазора в сопряжени и SЛ = Sпp- Sн = 2,35 мм приведены на рис. 4.
с
щ
4.в: ¡§|
¡Щ 1.0
\
, N Щ0 /
% " -
\ ___ __
»«__ ШЩ 4 ч
100
200
Ш
400
ШШ
t.
Рис. 4. Зависимость удельных затрат на устранение отказов и поддержание надёжности от периодичности технического обслуживания
Оптимальная периодичность технического обслуживания шарнира соответствует минимальным затратам на поддержание надёжности Спнобщ (Это=500)=3,52 руб/ч.
Заключение
Исследования влияния пластичных смазок показали, что длительная работоспособность шарниров опорных катков гусеничных движителей может быть обеспечена только при правильном назначении сроков технического обслуживания и использовании смазки Литол-24 с модификаторами. В этом случае периодичность замены смазки с модификаторами позволяет довести ее до 500 часов.
Библиографический список
1. Голощапов, Г. А. Прибор для оценки проти-воизносных свойств смазочных материалов / Г. А. Голощапов // Омский научный вестник. - 2002. -Выпуск 20. - С. 112 - 113.
2. Холмянский, И. А. Исследование влияния добавок к смазке Литол-24 на абразивное изнашивание стали при трении скольжении / И. А. Холмянский, Г. А. Голощапов // Трение и износ. - 2007. - Т. 28. № 4. - С. 403 - 409.
3. 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.
INCREASING THE RESOURCES FOR TRACK ROLLER TRACKED VEHICLES BY IMPOROVING MAINTENANCE
S. V. Melnik , G. A . Goloshchapov, V. V. Evstifeev
The possibility of increasing the service life of the friction pairs skating rinks tracked vehicles by switching to the grease with modifiers. The criterion of optimization of the maintenance intervals for replacement of lubricant at the lowest unit cost for maintaining reliability.
Keywords: resource, lubricant, support roller, wear rate, frequency, optimization of maintenance.
Bibliographic list
1. Goloshchapov G. A. The instrument to evaluate the anti-wear properties of lubricants / G. A. Goloshchapov // Omsk Scientific Bulletin - 2002. -Issue 20. - P. 112 - 113.
2. Kholmyanskii I. A. Investigation of the influence of additives to lubricating Litol -24 abrasion steel in sliding / I. A. Kholmyanskii , G. A. Goloshchapov // Friction and Wear , 2007 . - T. 28. № 4. - P. 403 - 409
3. Sergey Melnik The study of abrasive wear of friction pairs of steel- steel, steel -on-bronze on Litol -24 lubricant additives / S. V. Miller , J. K. Korzunin , G. A. Goloshchapov , V. P. Rashchupkin // Omsk Scientific Bulletin - 2009 . - Number 2 (80). - P.70 - 72.
0,36
Мельник Сергей Владимирович - кандидат технических наук, доцент Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). Основное направление научных исследований -надежность, увеличение ресурса ходовых устройств транспортно-технологических машин и комплексов. Имеет 50 опубликованных работ.
Гэлощапов Гзоргий Алексеевич - инженер Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). Основное направление научных исследований - увеличение ресурса ходовых уст-
УДК 629.3.027.415
ройств транспортно-технологических машин и комплексов. Имеет 45 опубликованных работ.
Евстифеев Владислав Викторович - доктор технических наук, профессор Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). Основное направление научных исследований - теоретические методы анализа процессов обработки металлов давлением и порошковой металлургии, имитационное и натурное моделирование технологий. Имеет более 240 опубликованных работ.
К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СХОЖДЕНИЯ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС АВТОМОБИЛЯ В ДВИЖЕНИИ НА ТОРМОЗНЫХ РЕЖИМАХ
В. И. Рассоха, В. Т. Исайчев
Аннотация. Получены выражения, учитывающие инерционность элементов системы непрерывного регулирования схождения управляемых колес автомобиля в процессе движения на тормозных режимах, использование которых при настройке системы позволяет повысить точность регулирования.
Ключевые слова: автомобиль, схождение управляемых колес, система регулирования, инерционность, торможение.
Введение
Положение управляемых колес автомобиля в процессе движения оказывает значительное влияние на сопротивление движению автомобиля, износ шин и расход топлива.
Поэтому периодически осуществляется проверка и регулировка схождения управляемых колес. Однако устанавливаемое при этом схождение управляемых колес, как правило, является правильным для одного или нескольких состояний автомобиля, а для большинства других его состояний оно таковым не является. Это обусловлено тем, что в процессе движения автомобиля под действием переменных сил, обусловленных его состоянием, дорожными условиями, режимами движения и прочими факторами, в связи с зазорами и деформациями в элементах управляемого моста и рулевого привода происходят постоянные непрерывные неконтролируемые изменения параметров установки управляемых колес.
В этой связи авторами разработана и запатентована система автоматического регулирования схождения управляемых колес автомобиля в процессе движения [1 - 4]. Произведен ряд обоснований параметров предложенной системы, в том числе учитывались и режимы движения [5 - 9]. Система автоматического регулирования схождения управляемых колес автомобиля в движении, как и
любая механическая система, обладает инерционностью. Для учета инерции этой системы в зависимости от состояния автомобиля определялось также время, за которое нужно прекратить силовое воздействие исполнительного механизма системы автоматического регулирования схождения управляемых колес, обеспечивающее правильное положение управляемых колес. Однако в зависимости от условий, параметров и состояния автомобиля для повышения точности иногда более целесообразно использовать время силового воздействия исполнительного механизма этой системы, необходимое для восстановления правильного схождения управляемых колес, и угол, на который за это время должно повернуться каждое из управляемых колес.
Основная часть
Для определения указанных выше и других параметров на рис. 1 представлена схема с элементами автомобиля и системы автоматического регулирования схождения управляемых колес в процессе движения. При этом в процессе движения автомобиля каждое из управляемых колес получило отклонение на угол б от правильного угла схождения. Восстановление правильного угла схождения будет производиться в две фазы: фазу силового воздействия - угол бс и фазу инерционного дерегулирования - угол би.
