удк 631.3.004.67 

особенности эксплуатации подшипников скольжения в узлах трения сельскохозяйственной техники

 

PECULIARITIES OF OPERATION OF SLIDE BEARINGS IN FUSES OF FRICTION OF AGRICULTURAL MACHINERY

 

Курилов Е.Ю., Чесноков К.В.  (Орловский  государственный    аграрный университет имени Н.В. Парахина, г.Орел, РФ)

Kurilov E.Y., Chesnokov K.V.  (Orel  State Agrarian  University  named after N.V. Parakhin, Orel, Russian Federation)

 

Проанализированы условия эксплуатации подшипников скольжения в узлах трения сельскохозяйственной техники и причины возникновения дефектов.

The conditions of operation of sliding bearings in friction units of agricultural machinery and the causes of defects are analyzed.

 

Ключевые слова: подшипник, машина, износостойкость, смазка.

Кey words: вearing, machine, ware resistance, lubrication.

 

В настоящее время, в сельскохозяйственном машиностроении в узлах трения выпускаемой техники широко используются подшипники скольжения типа «втулка». В качестве материала для изготовления данных изделий используют стали, чугуны, высокооловянистые бронзы, сплавы алюминия. Применение подобного вида деталей обосновано как высокой технологичностью изготовления, сборки, установки, замены в период эксплуатации, так и высокой ремонтопригодностью. При серийном производстве втулки, кольца, вкладыши отличаются низкой себестоимостью. В условиях эксплуатации, под действием сил внешнего трения, загрязненности смазочной среды абразивными включениями неизбежен процесс изнашивания; увеличения радиального зазора, снижения гидродинамического давления, нагрузочной способности сопряжения «вал-втулка» и наступление предельного состояния [1-3].

Анализ узлов трения скольжения сельскохозяйственных машин по видам применяемых смазочных материалов позволил отметить следующее:

·         примерно 65% пар трения эксплуатируются в условиях жидкостного и граничного трения при смазывании маслами;

·        примерно 30% работают при смазывании консистентными пластичными смазками;

·        примерно у 5% трущихся пар смазка не предусмотрена конструкцией (условия приближены к сухому трению).

Работоспособность подшипниковых узлов тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин во многом определяется величиной и характером нагрузки, скоростными: режимами; работы, особенностями окружающей; среды, квалификацией обслуживающего персонала, уровнем технического обслуживания  [4-5].

Характерным для эксплуатации тракторов и некоторых сельскохозяйственных машин является, использование их на пониженных передачах с максимальными  тяговыми усилиями.  Это может происходить при выполнении пахоты, широкозахватной культивации, проведении посева и др. Подобные условия эксплуатации оказывают значительное влияние на все составные части машины, и, в первую очередь, на узлы трения, которые подвергаются воздействию значительных комбинированных статических и динамических знакопеременных нагрузок, изгибающих и скручивающих внешних сил.

Важнейшим узлом трансмиссии тракторов, автомобилей, комбайнов является коробка перемены передач. К коробкам передач предъявляют следующие требования: обеспечение высоких тягово-динамических и экономических показателей самоходной машины; по конструкции они должны быть компактны, иметь небольшую массу, легко управляемы и иметь сравнительно низкую стоимость; не должно происходить включение одновременно двух передач и самопроизвольное выключение передач. Последнее происходит по причине неравномерного износа зубьев шестерен и муфт синхронизатора, при перекосе деталей, износе фиксирующего устройства и др. Перекос шестерен и, как следствие, их неправильное (неполное) зацепление происходит из-за предельного износа втулок (скользящая посадка шестерни на валу через бронзовую втулку).

Характерной особенностью износа втулок, эксплуатирующихся в условиях однонаправленной нагрузки, является его неравномерность в поперечной (вертикальной) плоскости с образованием овальности и формированием четкого пятна контакта. Сюда же следует отнести многочисленную группу втулок кулачковых распределительных валов автотракторных двигателей, втулок коромысел механизма газораспределения ДВС и др.

Иное наблюдается у втулок шестерен с посадкой скольжения по валу (оси). При эксплуатации под действием внешних нагрузок при передаче крутящего момента втулки изнашиваются равномерно по окружности, поочередно касаясь всеми точками поверхности вала.  Однако, им свойственна конусность, а в ряде случаев корсетность вследствие неравномерности распределения нагрузки по длине (высоте) втулок. Износ втулок достигает своей максимальной величины в зоне зубчатого венца, передающего самый большой крутящий момент.

Следует отметить, что интенсивность изнашивания узлов трения, в том числе подшипников скольжения, в присутствии абразива увеличивается. В этих условиях внедрение частиц и продуктов их дробления в материал деталей значительно. Чтобы исключить дробление абразива в сопряжении металлов  необходимо снизить предел текучести хотя бы одного из них до уровня таких материалов, как свинец, бронза, баббит и другие сплавы цветных металлов. Повышенная деформативность полимеров также позволяет избежать нежелательного дробления абразивных зерен. Если частицы абразива не разрушаются, то на полимеры они не оказывают значительного изнашивающего воздействия, как на мягкие пластически деформируемые металлы [6-8].

Проводя анализ причин  дефектов узлов трения, следует также отметить водородное изнашивание. Водородное изнашивание обусловлено следующими процессами, происходящими в зоне трения:

·        интенсивным выделением водорода при трении в результате трибодеструкции водородосодержащих материалов, создающей источник непрерывного поступления водорода в поверхностный слой стали или чугуна;

·        адсорбцией водорода на поверхностях трения;

·        диффузией водорода в деформируемый слой стали, скорость которой определяется градиентами температур и напряжений, что создает эффект накопления водорода в процессе трения;

·        особым видом разрушения поверхности, связанного с одновременным развитием большого числа зародышей трещин по всей зоне деформирования и эффектом накопления водорода, характерным для разрушения, является мгновенное образование мелкодисперсного порошка материала.

Проведенный анализ особенностей эксплуатации узлов трения сельскохозяйственной техники и причин выхода их из строя позволяет в дальнейшем сделать обоснованный вывод о целесообразности их последующего восстановления, выборе оптимальной технологии восстановления, либо поможет осуществить выбор необходимого конструкционного материала, обеспечивающего закладываемый ресурс при проектировании и изготовлении изделий.

 

Список использованных источников

1.    Кузнецов, Ю.А. Технологии высокоскоростного напыления [Текст] / Ю.А. Кузнецов, В.В. Гончаренко// Техника и оборудование для села.  2013. №8 (194). С. 40-45.

2.    Кузнецов, Ю.А. Восстановление деталей машин сверхзвуковым газодинамическим напылением  [Текст] / Ю.А. Кузнецов, А.В. Добычин// Мир транспорта и технологических машин.  2009. №4 (27). С.7-10.

3.    Курчаткин, В.В. Восстановление посадочных мест подшипников полимерными материалами [Текст] / В.В. Курчаткин. М.: Высшая школа, 1983. 80 с.

4.    Кузнецов, Ю.А. Комбинированная ресурсосберегающая технология восстановления и упрочения деталей машин и оборудования АПК. [Текст] / Ю.А. Кузнецов// Вестник Орловского государственного аграрного университета.  2010. № 1. Т.22. С.6-8.

5.    Воскресенский, В.А. Расчет и проектирование опор скольжения [Текст] / В.А. Воскресенский. М.: Машиностроение, 1980. 224 с.

6.    Кузнецов, Ю.А. Моделирование изнашивания МДО-покрытий [Текст] / Ю.А. Кузнецов, В.В. Гончаренко, А.В. Ферябков// Техника и оборудование для села. 2015. № 9. С.40-44.

7.    Кузнецов, Ю.А. Инновационные способы газотермического напыления покрытий. Монография. [Текст] / Ю.А. Кузнецов, В.В. Гончаренко, К.В. Кулаков. Орел: изд-во ОрелГАУ, 2011. 124 с.

8.    Браун, Э.Д. Трение и изнашивание в машинах [Текст] / Э.Д. Браун, Ю.А. Евдокимов, А.В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 1982. 190 с.