Повышение стабильности виброзащитных свойств и ресурса виброизоляторов сухого трения из материала металлорезина Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Механика и машиностроение

УДК 620.179.11

ПОВЫШЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ ВИБРОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ И РЕСУРСА ВИБРОИЗОЛЯТОРОВ СУХОГО ТРЕНИЯ ИЗ МАТЕРИАЛА МЕТАЛЛОРЕЗИНА

© 2011 Г.В.Лазуткин1, В.А.Антипов1,М.А. Петухова1, А.М. Ахметов1 ,М.И.Борзенков2

1Самарский государственный университет путей сообщения, Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс (ОрёлГТУ)

Поступила в редакцию 10.11.2011

С 60-х годов прошлого столетия и по настоящее время в качестве упруго-демпфирующих элементов (УДЭ) цельнометаллических виброизоляторов широко применяется материал металлорезина и его модификации, представляющий собой спрессованную заготовку из растянутых до шага, равного диаметру, стальных проволочных спиралей[1- 5]. Изготовленные из этого материала УДЭ обладают высокими диссипативными свойствами, стойкостью к высоким и низким температурам и агрессивным средам и др. и используются в виброзащитных системах авиационной, ракетно-космической техники, на железнодорожном транспорте и в других отраслях промышленности. Однако, в процессе наработки изделий из МР происходит увеличение сил трения на взаимодействующих между собой контактных поверхностях их проволок. Увеличение коэффициента трения приводит к «схватыванию» значительных групп проволочных контактов. Вследствие этого резко падает демпфирующая способность виброизолятора и возрастает его жесткость. Поэтому одним из эффективных средств борьбы за сохранение стабильности упруго-демпфирующих характеристик (УДХ) виброизоляторов в процессе длительной наработки является использование при изготовлении УДЭ антифрикционных материалов и покрытий [6].

УДЭ такого типа содержит спрессованные отрезки обычной металлической проволоки, свитые в спираль, и часть металлической проволоки, выполненной или из антифрикционного металла, например бронзы, или с антифрикционным покрытием, например из меди, и составляющей 20 % от массы упругодемпфирующего элемента. Часть обычной металлической проволоки, так же как и антифрикционной проволоки, свита в спираль. Введение в УДЭ части металлической проволоки 2 из антифрикционного металла или с антифрикционным покрытием обеспечивает достаточно постоянный коэффициент трения в контактах проволок и существенно снижает эффект «схватывания» отдельных групп спиралей. Вместе с тем, введение в зону контакта антифрикционных материалов снижает коэффициент трения, а значит, износ проволочных элементов в процессе наработки, вследствие чего уве-

личивается вибрационная прочность и ресурс УДЭ. Оптимальный процент массы части антифрикционной проволоки относительно массы УДЭ в целом определен экспериментальным путем из условия обеспечения минимального коэффициента динамического усиления (максимальной демпфирующей способности). Испытания показали, что УДЭ, в котором часть металлической проволоки выполнена или из антифрикционного металла, или с антифрикционным покрытием, и ее масса выбрана равной 20 % от массы упругодемпфирующего элемента, может иметь ресурс и демпфирующую способность соответственно в 2,6 и 1,5 раза выше по сравнению с известным элементом.В качестве примера на рис. 1 приведены зависимости по изменению резонансных частот^ (рис. 1, а) и коэффициентов передачи на резонансе цР (рис. 1, б) виброизоляторов ДКУ-48-5/15 в результате наработки при массовой нагрузке на них 3 кг и амплитуде вибровозбуждения 2 мм. За критерий отказа принималось снижение резонансной частоты виброизолятора после наработки более, чем на 10 % по отношению к первоначальной, при одновременном снижении коэффициента передачи цр [6].Кривые 1 на рис. 1, а, б соответствуют результатам испытаний виброизоляторов ДКУ-48-5/15, изготовленных по серийно существующей технологии. Кривые 2 получены по результатам испытаний виброизоляторов ДКУ-48-5/15, у которых заменена существующая обмоточная спираль на спираль диаметром 0,9 мм из кремне-марганцевой проволоки КМЦ-34 по ГОСТ 5222-72 диаметром 0,1 мм при условии сохранения масс УДЭ и обмоточной спирали в одном и другом случаях (« 20 % от общей массы проволочных спиралей в УДЭ) [1]. Кривые 3 соответствуют результатам испытаний виброизоляторов ДКУ-48-5/15, изготовленных по серийной технологии с учетом авторского свидетельства № 1281781 (введение предохранительных колоколообразных элементов). При этом на предохранительные колоколообразные элементы, изготовленные из проволоки диаметром 0,05 мм, было нанесено антифрикционное покрытие на основе двусернистого молибдена (MoS2). Масса предохранительных элементов составила 0,15 от общей массы УДЭ [6]. Как показали проведенные исследования, при использо-

1093

Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 13, №4(3), 2011

вании антифрикционных материалов и покрытий в проволочных спиралях материала МР ресурс виброизоляторов такого типа (см. рис.1., кривые 2 и 3) может быть увеличен почти в три раза, причем в случае применения антифрикционных материалов, при обмотке усиливающего жгута, коэффициент

передачи на резонансе виброизолятора может быть уменьшен в 1,2—1,4 раза при условии практической неизменности значения резонансной частоты в течение ресурса его работы.

Рис.1. Результаты сравнительных испытаний на ресурс:— О - ДКУ-48-5/15 по А.с. № 326.810; — • - ДКУ-48-5/15 по А.с. №№ 326.810, 1272027- + - ДКУ-48-5/15 по а.с. №№ 326.810, 1281781, 1272027

Аналогичный эффект по обеспечению стабильности УГХ и повышению ресурса виброизоляторов достигается с помощью введения в проволочную прядь специального жгута (виброизоляторы типа ДКУ) или трос (втулочный УДЭ из тросовых спиралей), часть проволок которого выполнена из антифрикционного материала или с антифрикционным покрытием [7]. Формула полезной модели [7] включает следующие аспекты:

1. Трос, содержащий сердечник из нескольких прядей проволоки и наружный слой из стальной проволоки, обвивающей с натягом этот сердечник, отличающийся тем, что в тросе пряди выполнены из стальной проволоки разного диаметра в пропорции 20%: 80%, причем меньший член пропорции выполнен большего диаметра и его диаметр не менее, чем в 2 раза больше диаметра другого члена пропорции.

2. Трос по п.1, отличающийся тем, что металлическая проволока прядей выполнена из чередующихся стальных проволочек и проволочек из антифрикционного материала с упругими свойствами, например, из бронзы.

3. Трос по п.1, отличающийся тем, что металлическая проволока прядей выполнена из чередующихся стальных проволочек и проволочек с антифрикционным покрытием, например, омедненных.

4. Трос по пп. 1, 2, или 3, отличающийся тем, что межвитковое и межпроволочное пространства пропитаны жидкостью с высокой объемной вязкостью, например, кремнийорганической жидкостью.

Эти мероприятия позволяют предотвратить схватывание значительных групп проволочных контактов в процессе наработки и, тем самым, сохранить стабильность виброзащитных характеристик виброизоляторов при наработке и увеличить его ресурс.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А.с. 183174 СССР. Способ изготовления нетканого мате-

риала МР из металлической проволоки / А.М. Сойфер, В.Н. Бузицкий, В.А. Першин. - Опубл. 1966, Бюл. № 13.

2. Совершенствование конструкций и методов расчета виб-

роизоляторов на основе проволочного волокнового материала : монография [Текст] / Г.В.Лазуткин, В.А.Антипов,

A. Л.Рябков. - Самара : СамГУПС, 2008.-200с. ISBN 978-598941-082-8.

3. Патент № 2214880 РФ, МПК7 B21F 21/00. Способ изготов-

ления упругопористого нетканого проволочного материала меретранс / В.А. Безводин [и др.]. - Опубл. 27.10.2003. Бюл. № 30.

4. Патент № 2244039 РФ, МПК7 C2C 49/24. Способ изготов-

ления упругопористого нетканого проволочного материала и изделий из него / В.А. Антипов [и др.]. - Опубл.

27.01.2005. Бюл. № 1.

5. Патент № 2255830 РФ, МПК7 B21F 21/00. Способ изготов-

ления упругопористого проволочного материала мерет-ранс / В.А. Антипов [и др.]. - Заявл. 29.12.2004; опубл.

10.07.2005. Бюл. № 19.

6. Лазуткин Г.В. Динамика виброзащитных систем с конст-

рукционным демпфированием и разработка виброизоляторов из проволочного материала МР/ Г.В. Лазуткин. -Самара: СамГУПС, 2010. - 291 с.

7. Патент RU №86953, МКИ D07B 1/10. Трос./ Г.В.Лазуткин,

B. А.Антипов, М.А.Петухова, И.А.Изранов.- Заявл. 27.01.2009; опубл. 20.09.2009. Бюл. №26.

STABILITY IMPROVEMENT OF VIBROPROTECTIVE PROPERTIES AND RESOURCES OF DRY FRICTION VIBROINSULATORS THAT MADE OF MATERIAL METALGUM.

G.V. Lazutkin1, V.A. Antipov1, M. A. Petuhova1, A. M. Ahmetov1, M.I. Borzenkov2

1Samara State University of Transport,2Orel State Technical University

1094