УДК 62-233:674.05

  ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ УЗЛОВ СКОЛЬЖЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА

 

IMPROVING THE HEALTH OF THE NODES-SLIP EQUIPMENT OF FOREST COMPLEX

 

Шевелева Е.В., Жуков Д.В. (Брянский государственный инженерно-технологический университет, г.Брянск, РФ)

Sheveleva E.V., Zhukov D.V. (Bryansk State Engineering-technological University, Bryansk, Russia)

 

Рассмотрены способы повышения работоспособности узлов трения оборудования лесного комплекса на основе использования новых теплоаккумулирующих композиционных материалов

 The methods of increasing of efficiency of friction units of equipment of the forest complex on the basis of new heat storage composite materials

 

Ключевые слова: композиционные материалы, антифрикционные материалы, теплоаккумулирующие материалы, узлы трения скольжения,  оборудование  лесного комплекса

Keywords: composite materials, antifriction materials, heat accumulating materials, the friction slip, equipment of forest complex

 

Для изготовления деталей узлов трения оборудования лесного комплекса, сельскохозяйственной техники и ряда других машин, работающих в условиях действия вибраций, динамических нагрузок, абразивного и химического воздействия, недостаточной смазке целесообразным является использование композиционных антифрикционных материалов.

Это связано с тем, что, несмотря на разнообразие такого оборудования, практически все его виды отличает повышенный износ деталей узлов скольжения.

Отличительными эксплуатационными особенностями таких узлов, является то, что процесс их изнашивания представляет собой совокупность реализации сложных явлений, происхо­дящих на функциональных поверхностях и в граничных слоях сопрягаемых деталей пары трения. К таким явлениям относятся деформирование и износ, усугубляемые действием абразива и циклического нагружения, а также про­явлением явления схватывания.

Для улучшения триботехнических характеристик узлов скольжения  рекомендуется вводить оп­тимизирующие наполнители в антифрикционный матери­ал, создавая более работоспособную гетерогенную структуру. Требуемые свойства таких материалов достигаются за счет комбинирования раз­личных составляющих в композите, которое обеспечивает получение новых материалов, проявляющих не только свойства отдельных исходных компо­нентов, но и имеющих определенные совокупные характеристики за счет про­явления синергетического эффекта [1, 2, 3].

За счет этого в рассматриваемых материалах суммируются положительные свойства полимерной матрицы (самосмазываемость, задиростойкость, отсутствие шаржирования, коррозионная стойкость, пластичность) и металлического наполнителя (механическая прочность, жесткость, теплостойкость). При этом для создания требуемых эксплуатационных параметров матрицы можно эффективно использовать такой растительный полимер, как древесина различных пород [2, 3].

В качестве металлической составляющей, применяемой, например,  для изготовления антифрикционных вкладышей узлов скольжения, эксплуатируемых в условиях действия повышенных температур, возможно использование теплоаккумулирующих наполнителей. Это способствует оптимизации теплофизических свойств создаваемых композиционных материалов. Такой эффект достигается как за счет уве­личения количества теплоотводящих металлических компонентов, так и за счет обес­печения возможности аккумулирования тепловой энергии структурными составляю­щими вследствие теплопоглощения, происходящего при фазовых превращениях эвтектоидного или эвтектического характера.

В этом случае выделяющееся при трении тепло отводится как металлическими включениями вследствие их высокой теплопровод­ности, так  и расходуется в них на плавление легкоплавкого содержимого металлических эле­ментов. При этом в течение процесса перехода материала в жидкое состояние дальнейшего увеличения температуры деталей, выполненных из теплоаккумулирующего материала, не происходит. Таким образом, размещение в мо­дифицированной древесине теплоаккумулирующих элементов из легкоплавкого спла­ва не только повышает эффективность отвода тепла из зоны трения, но и понижает температуру работы рассматриваемых деталей  [4].

Древесно-металлические узлы скольжения, также могут быть выполнены с вкладышем из антифрикционного композит­ного материала, представляющего собой теплопроводящий элемент в виде древесной ленты из шпона и металлической полосы, расположенной по спирали между отдельными чередующимися слоями [5].

Таким образом, использование описываемых композиционных материалов позволяет в существенной степени снизить недостатки отдельных структурных состав­ляющих, позволяет обеспечить получение повышенных механических, теплофизических и триботехнических характеристик путем комбинирования различ­ных по природе материалов. Древесина, благодаря своему пористому и волокнистому строению, способна обеспечить режим самосмазы­вания, обладает возможностью сопротивляться абразивному воздействию, га­сить вибрационную и ударную нагрузку, поглощать шум.

Использование теплоаккумулирующего эффекта и других параметров матрицы и различных напол­нителей способствует созданию перспективных путей дополнительного улучшения теплофизических свойств создаваемых композиционных материалов. Такой эффект также достигается у предлагаемых материалов за счет увеличения количества теплоотводящих ме­таллических компонентов, за счет обеспечения возможности аккумули­рования тепловой энергии структурными составляющими вследствие теплопоглощения.

Обеспечение же различных совокупностей триботехнических характеристик применительно к конкретным машинам может быть достигнуто путем  комбинирования в конструкциях подшипников скольжения нескольких мате­риалов, отличающихся различных физико-химическими свойствами.

При этом немаловажную роль играют доступность и стоимость со­ставляющих материал компонентов. С конструктивной точки зрения, проек­тируя подшипники скольжения, необходимо стремиться исключить возмож­ность трения без смазочного материала, обеспечивая тем самым низкий коэф­фициент трения при эксплуатации рассматриваемой техники. Это дает воз­можность работать при больших нагрузках и высоких скоростях скольжения в присутствии абразива без шума, вибраций и перегрева подшипника.

Применение композиционных древесно-металлических материалов позволяет обеспечить высокий уровень работоспособности подшипников скольжения в узлах деревообрабатывающего оборудования, при этом получение повышенных характеристик достигается путем комбинирования различных по природе материалов. Следует отметить, что управление составом и структурой композици­онных материалов, в том числе и новых теплоаккумулирующих, позволяет расширить возможности их использования и в качестве фрикционных, характеризуемых повы­шенными температурами работы и интенсивным износом.

Список использованных источников

1. Памфилов Е.А., Алексеева Е.В.,  Шевелева Е.В. Применение композиционных антифрикционных материалов для повышения работоспособности узлов скольжения деревоперерабатывающего оборудования //  Качество и жизнь.- Москва: «Вива-Экспресс», 2014.-  С.427-432.

 2 Памфилов Е.А., Шевелева Е.В. Использование композиционных материалов на основе древесины в узлах трения оборудования лесного комплекса // Технология реновации машин и оборудования: материалы всероссийской научно-практической конференции. - Уфа: Башкирский ГАУ, 2016, С. 207-212.

3. Шевелева Е.В. Создание новых древесно-металлических материалов и методы исследования их механических характеристик // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика: материалы международ. науч.-практ. конф. Т. 3.  Воронеж: ВГЛТА, 2015, С. 481-485.

4.  Пат. 2432508 РФ, МПК F 16 С 33/04 F 16 С 33/24. Подшипник скольжения / Памфилов Е.А., Сидоров О.В., Шевелева Е.В., Алексеева Е.В., Пилюшина Г.A.; за­явитель и патентообладатель Брянская гос. инж.-техн. акад. № 2007143028/11; заявл. 20.11.2007;  опубл. 27.10.2011.

 5. Пат. 108519 РФ, UlF 16 С 33/04 F 16 С 33/24. Подшипник скольжения / Памфилов Е.А., Лукаш А.А., Прусс Б.Н., Пилюшина Г.А.; заявитель и патентооблада­тель Брянская гос. инж.-техн. акад. № 2011113560/11; заявл. 07.04.2011; опубл. 20.09.2011 .