ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ В УЗЛАХ ТРЕНИЯ

 

Шевелева Е.В. (БГИТА, г.Брянск, РФ)

 

Для современной промышленности имеют важное значение вопросы улучшения технико-экономических и повышения прочностных характеристик конструкционных материалов. Эти вопросы решаются как повышением износостойкости применяемых машиностроительных материалов, так и созданием новых, экономически оправданных. Одним из таких эффективных конструкционных материалов является модифицированная древесина.

Важное значение имеет применение модифицированной древесины  для изготовления подшипников скольжения. Модифицированную древесину в таком качестве можно использовать в узлах деревообрабатывающих станков и оборудования, станков текстильной промышленности, сельскохозяйственного и лесохозяйственного оборудования и др.

Наиболее распространенный вид модифицированной древесины- это прессованная древесина. Преимущество этого материала перед другими видами модифицированной древесины заключается в том, что для ее изготовления не требуется химических дополнителей и сложного оборудования, а ее производство не токсично.

Свойства прессованной древесины позволяют утверждать, что найден не только заменитель металлов, но и новый конструкционный материал, обладающий некоторыми ценными свойствами, которых не имеют металлы.

Важным является низкая стоимость и не дефицитность прессованной древесины. Исходным сырьем для ее изготовления может быть древесина любых пород, а также тонкомерные стволы, остающиеся от санитарных рубок в лесу или кусковые отходы деревообрабатывающей промышленности.

Более высокая износостойкость прессованной древесины по сравнению с другими материалами объясняется следующими причинами.

1. Известно, что чем разнороднее подшипниковые материалы, составляющие пару трения, тем эффективней работа такой пары, в т. ч. и по износостойкости. Прессованная древесина по физико-механическим свойствам и структуре более удалена от стали, сопряженно работающей с ней, чем такие материалы, как например, бронза или баббит.

2. Способность прессованной древесины работать в абразивной среде с минимальным износом является важнейшим преимуществом ее перед другими конструкционными подшипниковыми материалами.

В конструктивном отношении прессованная древесина является материалом сложного пористого строения, которое обеспечивает ей упругие свойства. Если абразивные частицы оставляют на поверхности трения прессованной древесины повреждения, то последние, вследствие внутренних упругих свойств прессованной древесины и особенно свойств разбухания во влажной среде, быстро восстанавливаются, как бы зарастают, заполняясь древесным веществом. Абразивные частицы оказываются уже не на поверхности, а под некоторым слоем древесины и в дальнейшем не являются опасными. Поэтому износ пары трения оказывается минимальным.

3. Часть абразивных частиц размельчается и «прилипает» к поверхности трения прессованной древесины, образуя вместе с древесным воскообразным веществом износостойкую пленку. Продукты трения образуют особый слой суспензии, обеспечивающий паре трения повышенную износостойкость, так как предотвращается непосредственный контакт трущихся поверхностей и уменьшается коэффициент трения.

4. Размягченные смазкой продукты износа древесины могут служить в отдельных случаях своеобразным смазочным материалом, разделяющим трущиеся поверхности и уменьшающим износ.

5. Известно, что процесс трения сопровождается электризацией поверхностей контакта, что способствует увеличению износа. По сравнению с другими материалами древесина не вызывает или вызывает в незначительной степени электрические явления. Это еще одно свойство ее, способствующее снижению интенсивности изнашивания пары трения сталь- прессованная древесина. 

Немаловажным является то, что прессованная древесина- это материал с хорошими демпфирующими свойствами, ее применение в этом случае предупреждает или уменьшает вероятность появления вредных колебаний. Опасные вибрации часто появляются за счет изменения жесткости упругой связи деталей. Применение в этих случаях деталей из прессованной древесины, обладающей меньшей жесткостью, чем металл, положительно влияет на работу узла или машины и может предупредить появление опасных колебаний. Прессованная древесина как конструкционный материал вследствие своего строения хорошо поглощает энергию удара и вибрации. Внутренние упругие силы в деталях из прессованной древесины, направленные против движения, вызванного колебанием, приводят к уменьшению амплитуды собственных колебаний, т.е. к появлению затухающих колебаний. Благодаря этому свойству детали машин из прессованной древесины лучше работают при вибрационных нагрузках, чем детали из других конструкционных материалов.

Работа машин часто сопровождается шумом. Одним из способов его уменьшения является применение материалов с особым внутренним строением. Таким конструкционным материалом, обладающим повышенным звукопоглощением, является прессованная древесина.

Описанные уникальные свойства прессованной древесины выгодно отличают ее от других материалов, благодаря чему детали из прессованной древесины превосходят по сроку службы другие антифрикционные материалы.

К недостаткам прессованной древесины можно отнести низкую теплопроводность. Для устранения данного недостатка предлагается в конструкцию подшипника скольжения, содержащего опорную втулку и установленный в ней антифрикционный вкладыш, охватывающую поверхность вкладыша выполнять с продольными пазами, а теплопередающий элемент- в виде вставок, которые закрепляются в пазах. Полки вставок размещаются в пазах с зазором, в котором задерживаются попадающие в зону контакта абразивные частицы и в дальнейшем не являются опасными. Благодаря тому, что коэффициент теплопроводности металлической вставки (например, бронзы) гораздо больше, чем у древесины, основное тепло, образующееся при трении, будет выходить через металлические вставки на вал, что значительно снижает вероятность термического разложения древесной поверхности и, тем самым, увеличивает долговечность подшипника. С другой стороны, древесина обладает свойством демпфировать механические колебания в подшипниковом узле.

 Таким образом, созданная из комбинации древесных и металлических элементов втулка подшипника скольжения обладает большой грузоподъемностью  и долговечностью при работе в абразивной среде при сохранении свойств гасителя колебаний, возникающих в системе.