CC BY
18
УДК 621.822.6.004.67: 668.3: 631.3.02
^особ восстановления корпусных деталей сельскохозяйственной техники с использованием полимерных материалов
Псарев Дмитрий Николаевич, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры стандартизации, метрологии и технического сервиса e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Мичуринский государственный аграрный университет»
Хатунцев Владимир Владимирович, кандидат технических наук, заведующий кафедрой стандартизации, метрологии и технического сервиса e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Мичуринский государственный аграрный университет»
Астапов Сергей Юрьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры стандартизации, метрологии и технического сервиса e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Мичуринский государственный аграрный университет»
Мишин Михаил Михайлович, кандидат технических наук, доцент кафедры стандартизации, метрологии и технического сервиса e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Мичуринский государственный аграрный университет»
Аннотация. Предложен способ восстановления корпусных деталей методом ремонтных размеров. Обработанное отверстие комплектуют новым подшипником, на наружное кольцо которого нанесено полимерное покрытие соответствующей толщины, обеспечивающее неподвижность соединения. В результате теоретических исследований получена модель формирования равномерного полимерного покрытия на наружной поверхности вращающейся цилиндрической детали. Приведены результаты экспериментальных исследования усадки эластомера Ф-40С, параметров режима окунания деталей в его раствор, зависимости геометрических параметров сформированного полимерного покрытия от элементов режима нанесения и адгезии полимерных покрытий из растворов эластомера Ф-40С различной вязкости.
Ключевые слова: восстановление, корпусная деталь, подшипник, полимер, покрытие.
Способы восстановления посадочных отверстий полимерными материалами исключают возникновение фреттинг-коррозии и повышают ресурс корпусных деталей и подшипниковых узлов [1-3]. Однако известные технологии предусматривают ручное нанесение полимерного покрытия на изношенную поверхность отверстий и не исключают усадки полимерного материала при отверждении, что влияет на точность размеров восстановленных отверстий.
Предлагается восстанавливать посадки подшипников в корпусных деталях методом ремонтных размеров. Посадочные отверстия в зависимости от износа растачивают под три ремонтных размера:
й , = D + 0,1^ D 2 = D + 0,15^ 3 = D + 0.2^
рем1 ном ' ' рем2 ном ' ' рем3 ном '
где Dрем1, Dрем2, Dрем3 - первый, второй и третий ремонтные размеры; Dном - номинальный диаметр отверстия.
Обработанное отверстие комплектуется новым подшипником, на наружное кольцо которого нанесено полимерное покрытие из раствора эластомера Ф-40С соответствующей толщины, обеспечивающее неподвижность соединения.
В результате теоретических исследований [4-7] была получена модель формообразования полимерного покрытия на поверхности наружного кольца вращающегося подшипника. Для технологии механизированного нанесения покрытий на поверхности наружных колец подшипников нужна новая технологическая оснастка, а также проведение всесторонних экспериментальных исследований.
Для исследования параметров режима окунания деталей в раствор эластомера Ф-40С разработана лабораторная установка (рис. 1). Она смонтирована на базе токарного станка 1К62 и включает в себя центрирующую сборочную оправку 1, ванночку для полимерного раствора 2 и стойку магнитную 3.
Рис. 1. Лабораторная установка для нанесения полимерных покрытий
При исследовании зависимости толщины покрытия от количества нанесенных слоев раствора эластомера Ф-40С образцами служили пленки, размером 60х 15 мм.
Исследования зависимости толщины покрытия от частоты вращения подшипника п проводили на лабораторной установке (см. рис. 1).
Адгезионные свойства материала оценивали прочностью связи с металлом при отслаивании образцов (ГОСТ 21981-76).
Исследование долговечности посадок подшипников в корпусных деталях, восстановленных эластомером Ф-40С, проводили на вибростенде. Нагрузка на под-
шипники 209 составляла 20 кН.
Исследования показали, что минимальную усадку У = 7% имеет покрытие из раствора эластомера Ф-40С вязкостью V = 3157 мм2/с (рис. 2). С уменьшением вязкости раствора эластомера Ф-40С усадка полимерного покрытия после отверждения увеличивается до 3,43 раза, что объясняется большим количеством испаряющегося ацетона из раствора.
Н % 30
20
10
О
Рисунок 2. Усадка У полимерных покрытий, нанесенных из растворов эластомера Ф-40С различной вязкости:
1) V = 3157 мм2/с; 2) V = 329 мм2/с; з) V = 160 мм2/с.
С увеличением количества оборотов подшипника до трех в ванне с полимерным раствором вязкостью V = 160 мм2/с толщина полимерного покрытия возрастает (рис. 3). При большем количестве оборотов она стабилизируется. Аналогичная зависимость отмечена при вращении подшипников в ванне с раствором эластомера Ф-40С вязкостью V = 329 и 3157 мм2/с.
//„, мм 0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0 1 2 3 4 5 6 7 ИоВ, о5.
Рисунок 3. Зависимость толщины полимерного покрытия Ип от количества оборотов Ыоб подшипника в ванне с раствором эластомера Ф-40С: 1) V = 160 мм2/с; 2) V = 329 мм2/с; 3) V = 3157 мм2/с.
Для получения полимерного покрытия достаточной толщины (Ип>0,5 мм), следует нанести четыре слоя (рис. 4) из раствора эластомера Ф-40С вязкостью V = 160 мм2/с, три слоя вязкостью V = 329 мм2/с или два слоя раствора вязкостью V = 3157 мм2/с.
Рисунок 4. Зависимость толщины покрытия 1пп от количества слоев псл: 1) V = 160 мм2/с; 2) V = 329 мм2/с; 3п) V = 3157мм2/с.
При минимальной частоте вращения подшипников п = 1; 2 и 3,5 мин-1 полимерный раствор вязкостью 3157; 329 и 160 мм2/с соответственно частично стекал с поверхности наружного кольца. Это обусловлено тем, что скорость геометрического напора верхних слоев жидкостного потока значительно выше, чем у безнапорного движения нижележащих слоев жидкостного потока (рис. 5). Поэтому толщина сформированных покрытий минимальна: 0,13; 0,17 и 0,26 мм. С повышением частоты вращения подшипника она увеличивается.
/7„, ММ
0,3_
0,2
0,1
п-1—I—I—I—I—I-1—I—I——— 1
О 1 2 3 4 3 6 7 8 9 10 77 12 13 п, мин'1
Рисунок 5. Зависимость толщины покрытия 1пп от скорости вращения подшипника п: 1 - при вязкости V = 329 мм2/с; 2 - при вязкости V = 160 мм2/с; 3 - при вязкости V = 3157 мм2/с
Оптимальная частота вращения подшипника 209, при которой формируется полимерное покрытие максимальной толщины, при нанесении полимерного раствора вязкостью 3157 мм2/с составляет 3,0 мин-1; 329 мм2/с - 6,5 и 160 мм2/с - 7,5 мин.-1. При дальнейшем увеличении частоты вращения подшипника толщина полимерных покрытий стабилизируется.
Адгезия определяется смачиваемостью, которая во многом зависит от вязкости адгезии. Поэтому для обеспечения высокой величины этого показателя рекомендуется наносить покрытия из раствора эластомера Ф-40С вязкостью V = 160 мм2/с (рис. 6).
Рисунок 6. Адгезионная прочность покрытий F эластомера Ф-40С: 1) V = 3157 мм2/с; 2) V = 329 мм2/с; 3) v= 160 мм2/с.
Посадка подшипников в корпусных деталях, восстановленных эластомером Ф-40С с толщиной полимерного покрытия 0,1 мм, оставалось работоспособной до конца испытаний. Сдвиг наружного кольца подшипника в посадочном отверстии в течение 330 ч стендовых испытаний не зафиксирован.
Выводы.
Разработана установка для механизированного нанесения полимерных покрытий на наружные кольца подшипников качения.
Для нанесения полимерных покрытий на подшипники рекомендуется раствор эластомера Ф-40С вязкостью V = 160 мм2/с, который обеспечивает высокую адгезию покрытия Р = 10,0 кН/м и толщину покрытия до 0,52 мм.
Установлен оптимальный режим нанесения покрытий из раствора эластомера Ф-40С: количество оборотов подшипника в ванне с полимерным раствором Ыоб=3 об., частота вращения подшипника 209 п=7,5 мин-1.
Посадки подшипников с покрытием из эластомера Ф-40С в корпусных деталях, имеют высокую долговечность. Рекомендуется восстанавливать посадочные отверстия с диаметральным износом до 0,2 мм.
Список использованной литературы:
1. Курчаткин, В.В. Восстановление посадок подшипников качения сельскохозяйственной техники полимерными материалами [Текст]: дис. ... д-ра техн. наук / В.В. Курчаткин. - Москва, 1989. - 407 с.
2. Уотерхауз, Р.Б. Фреттинг-коррозия [Текст] / Р.Б. Уотерхауз. - Л.: Машиностроение, 1976. - 271 с.
3. Айбиндер, С.Б. Влияние полимерных покрытий на развитие фреттинг-кор-розии [Текст] / С.Б. Айбиндер, О.С. Жеглов, Л.М. Либерман // Физико-химическая механика контактного взаимодействия и фреттинг-коррозия: тез. докл. - Киев, 1973. - С. 143-144.
4. Ли, Р.И. Теоретические аспекты формообразования полимерного покрытия
на наружном кольце вращающегося подшипника качения [Текст] / Р.И. Ли, Д.Н. Псарев // Вестник МичГАУ. - 2014. - № 5. - С. 46-51.
5. Ли, Р.И. Модель формирования равномерного полимерного покрытия на наружной поверхности вращающейся цилиндрической детали [Текст] / Р.И. Ли, Д.Н. Псарев // Клеи. Герметики. Технологии. - 2015. - № 2. - С. 34-38.
6. Псарев, Д.Н. Технологические аспекты нанесения полимерных покрытий на подшипники качения [Текст] / Д.Н. Псарев, Р.И. Ли // Научный журнал «Научное обозрение». - 2015. - №4. - С. 71-74.
7. Технология механизированного нанесения полимерных покрытий на подшипники качения [Текст] / Д.Н. Псарев, Р.И. Ли, В.В. Хатунцев, М.М. Мишин, С.Ю. Астапов, А.Б. Рожнов // Достижения науки и техники АПК. -2016. - Т.30. - № 5. - С. 86-88.
References:
1. Kurchatkin V.V. Vosstanovlenie posadok podshipnikov kacheniya sel'skokhozyaystvennoy tekhniki polimernymi materialami. Dokt, Diss.
[Fitting reconstruction of rolling bearings in agricultural machinery with polymeric materials. Doct. Diss.]. Moscow, 1989. 407p.
2. Waterhouse R.B. Fretting-korroziya [Fretting corrosion]. Leningrad, Mashinostroenie Publ., 1976. 271p.
3. Aybinder S.B., Zheglov O.S., Liberman L.M. Influence of polymer coatings on fretting corrosion development. Fiziko-khimicheskaya mekhanika kontaktnogo vzaimodeystviya i fretting-korroziya: tezisy dokladov [Physico-chemical mechanics of contact interaction and fretting corrosion.Thesis of reports]: Kiev, 1973. pp. 143-144. (in Russian)
4. Li R. I., Psarev D. N., Theoretical aspects of forming a polymer coating on the outer ring of the rotating rolling bearing. Vestnik MichGAU [MichGAU Bulletin], 2014, no. 5. pp. 46-51. (in Russian)
5. Li R.I., Psarev D.N. Model of forming a uniform polymer coating on the external surface of the rotating cylinder. Klei. Germetiki. Tekhnologii[Glues. Sealants. Technologies], 2015, no. 2. pp. 34-38. (in Russian)
6. Psarev D.N., Li R.I. Technological aspects of applying polymer coatings on rolling bearings. Nauchnoe obozrenie [Scientific Review], 2015, no. 4. pp. 71-74. (in Russian)
7. Psarev D.N., Li R.I., Khatuntsev V.V., Mishin M.M., Astapov S.Y., Rozhnov A.B. Mechanized technology of applying polymeric coating on rolling bearing. Dostizheniya nauki i tekhniki APK [Achievements in Science and Engineering Technology of the Agricultural Sector], 2016, Vol.30, no. 5. pp. 86-88. (in Russian)
Way of reconstructing case parts of agricultural machinery with poly-meric materials
Psarev Dmitriy Nikolaevich, Candidate of Science (Technics), Senior Lecturer of the Standardization, Metrology and Technical Service Chair e-mail: [email protected]
The Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Michurinsk State Agrarian University
Khatuntsev Vladimir Vladimirovich, Candidate of Science (Technics), Head of the Standardization, Metrology and Technical Service Chair e-mail: [email protected]
The Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Michurinsk State Agrarian University
Astapov Sergey Yur'evich, Candidate of Science (Technics), Associate Professor of the Standardization, Metrology and Technical Service Chair e-mail: [email protected]
The Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Michurinsk State Agrarian University
Mishin Mikhail Mikhaylovich, Candidate of Science (Technics), Associate Professor of the Standardization, Metrology and Technical Service Chair e-mail: [email protected]
The Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Michurinsk State Agrarian University
Abstract: The authors suggest a way of reconstructing basic parts using the repair size method. Filment bores are rebored for three repair sizes according to the wear rate. The processed bore is equipped with a new bearing, its outer race being covered with a polymeric coating of adequate thickness providing the junction immobility. The theoretical research has resulted in a model of forming an even polymer coating on the external surface of a rotating cylinder part. The article presents the results of the experimental studies of the dependency of geometrical parameters of the formed polymeric coating on the elements of the application regime and the adhesion of the polymeric coatings made of the F-40C (0-40C) elastomer solution having various viscosity degrees.
Keywords: reconstruction, case part, bearing, polymer, coating.
