Вибромеханическая очистка и стабилизация колец подшипников

УДК 621.923.5

А.В. Королёв, А.А. Королёв, А.Д. Сидоренко, А.А. Игнатьев

ВИБРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА И СТАБИЛИЗАЦИЯ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ

Приводятся результаты вибромеханической очистки колец подшипников с применением ультразвуковых колебаний на экспериментальной установке, позволяющей не только качественно очистить детали, но и снизить остаточные напряжения/

Детали подшипников, вибромеханическая очистка, ультразвуковые колебания, остаточные напряжения

A.V. Korolev, A.A. Korolev, A.D. Sidorenko, A.A. Ignatyev

VIBROMECHANICAL PURIFICATION AND STABILIZATION OF BEARING RINGS

The paper presents the results of vibromechanical cleaning of the bearing rings with the aid of ultrasonic vibrations in the experimental installation, which provides high-quality cleaning of the work pieces, and also relieves the residual stresses.

Components of bearings, vibromechanical cleaning, ultrasonic oscillations, residual stresses

Исследованию вибромеханической очистка деталей, особенно с применением колебаний ультразвуковой частоты, посвящено множество работ: [1-8] и другие. В результате исследований выявлен механизм вибромеханической очистки, предложены эффективные способы и устройства для ее осуществления. Зарубежная и отечественная промышленность предлагает эффективные моечные машины.

Широкое применение вибромеханическая очистка деталей от технологических загрязнений получила в условиях подшипникового производства. Однако операции очистки, как правило, трудоёмки и не всегда обеспечивают достижение требуемого качества. Например, на роликах роликовых подшипников в процессе эксплуатации иногда возникают риски, причиной которых являются загрязнения, остающиеся в галтелях колец после сборки подшипников. Эти частицы, попав на роликовую дорожку, могут привести к преждевременному разрушению подшипника.

Для проверки эффективности ультразвуковой очистки колец роликовых подшипников проведены экспериментальные исследования по удалению загрязнений в галтелях колец деталей типа 6-92705АЕУ.01 на моечной машине УЗМ-7. Были приготовлены два раствора - олеино-натровый раствор для «замачивания» деталей и моющий раствор для ультразвукового макета. Растворы по составу и в процентном отношении приготавливались в соответствии с инструкцией 700631.25208.00010 «Ультразвуковая очистка деталей подшипников в водно-щелочных растворах на моечной машине УЗМ-7».

Состав олеино-натрового раствора: едкий натр - 0,3%; олеиновая кислота - 3%. Состав раствора для ультразвукового макета: тринатрийфосфат - 3-5 г/л; эмульгатор ОП-7 1,5-2 г/л; триэтаноломи-ин - 5-8г/л. Остальное в обоих растворах - водопроводная питьевая вода.

Перед ультразвуковой очисткой детали помещались в ванну с раствором олеино-натрового мыла при температуре 75-85°С и выдерживались с периодическим встряхиванием в течение 5-10 минут. Для ультразвуковой очистки в ванночку помещались 2-4 детали. Время ультразвуковой очистки составляло 3-5минут. После ультразвуковой очистки детали сушились на воздухе без применения обдува или какого-нибудь обтирочного материала.

Очищенные детали 6-92705АЕУ.01 в количестве 5 шт. и 6-42305АЕУ.01 в количестве 5 шт. проверяли на наличие загрязнений путем протирки их поверхностей белой бязевой салфеткой. В результате проверки были выявлены не удаленные загрязнения.

Причиной низкой эффективности промывки колец в ультразвуковой моечной машине УЗМ-7 является неизбежное экранирование кавитационного процесса в направлении распространения волны как стенками кассет, так и самими деталями колец при вращении ротора.

Для исключения явления экранирования была выбрана схема струйно-ультразвуковой очистки, приведенная на рис. 1.

Рис. 1. Экспериментальная установка для проведения экспериментальных работ по УЗ очистке колец подшипников серии 42000: 1 - УЗ ванна; 2 - преобразователь магнитострикционный типа ПМС; 3 - помпа ПА-90, шланг; 4 - ванночка-сетка для установки колец для промывки; 5 - кольца подшипников для промывки

На экспериментальной установке было промыто 450 колец подшипников 92705 с введением ультразвуковых колебаний в моющую среду: 300 наружных колец и 150 внутренних. Все галтели 450 промытых колец просмотрены под микроскопом при 17-кратном увеличении. Отмечено полное отсутствие в галтелях абразивных, металлических частиц, консистентной грязи на масляной или водоэмульсионной основе. При протирке колец на белой батистовой салфетке иногда оставались темные следы, в которых также отсутствовали металлические и абразивные частицы.

В результате исследований была выявлена еще одна важная особенность ультразвуковой очистки. Ультразвуковая обработка не только эффективно удаляет технологические загрязнения, но и стабилизирует детали подшипников, удаляет остаточные напряжения.

Особенно отчетливо это явление было выявлено при исследовании колец подшипников с полиамидными ребордами, так как в процессе отливки реборд возникают интенсивные остаточные

напряжения, которые проявляются в виде отклонения от круглости. Термический отпуск этих колец недопустим, так как при этом меняются свойства полиамида.

В качестве примера на рис. 2 приведена гистограмма средних значений отклонения от круглости дорожки качения колец 2108-1006120-01 до заливки реборды, после заливки реборды и после релаксации ультразвуковым методом.

4,5 4

Метод стабилизации

Рис. 2. Средние значения отклонения от круглости колец 2108-1006120-01: 1 - до отливки реборды; 2 - после отливки реборды; 3 - после ультразвуковой обработки

Как видно из рис. 2, отклонения диаметра желоба у деталей, обработанных ультразвуком, примерно на 20 % меньше, чем у необработанных колец. Объясняется это тем, что под действием ультразвуковых колебаний уменьшились остаточные напряжения и в результате этого стабилизировалась геометрическая форма деталей.

Таким образом, применение технологии струйно-ультразвуковой очистки деталей в ультразвуковых моечных машинах позволяет удалять все загрязнения в галтелях колец роликовых подшипников и дополнительно стабилизировать геометрические параметры колец.

ЛИТЕРАТУРА

1. Илюхин А.В., Колбасин А.М., Цепкин П.А. Методы ультразвуковой очистки деталей в условиях основного и ремонтного производства // Науковедение: Интернет-журнал. 2013. № 3(16). С. 1-5.

2. Кудряшов М.Б. Автоматизация технологического процесса ультразвуковой очистки деталей на промышленном предприятии: дис. ... канд. техн. наук. М., 2005. 180 с.

3. Колбасин А.М., Цепкин П.А. Автоматизация технологического процесса ультразвуковой очистки деталей с использованием информационной системы // Автоматизация и управление в технических системах. 2013. № 2(4).

4. Калачев Ю.Н., Нигметзянов Р.И., Приходько В.М. Применение ультразвука в условиях эксплуатации автотракторных средств // Ультразвуковые технологические процессы-98: тез. докл. науч.-техн. конф. М.: МАДИ (ТУ), 1998. С. 45-48.

5. Баранов Л.Ф. Техническое обслуживание и ремонт машин. Минск: Ураджай, 2000.

6. БТИ ГОСНИТИ. Тр. ГОСНИТИ. Тракторы и сельскохозяйственные машины (1984-2003).

7. Остроух А.В. Информационные технологии в научной и производственной деятельности. М.: ООО «Техполиграфцентр», 2011. 240 с.

8. Остроух А.В., Суркова Н.Е. Методы проектирования информационных систем: учеб. пособие. М.: РосНОУ, 2004. 144 с.

9. Ультразвуковая стабилизация размеров колец подшипников с пластмассовыми ребордами / В.В. Болкунов, С.В. Слесарев, А.В. Королев, А.А. Королев // СТИН. 2006. № 9. С. 38-40.

10. Королев А.В., Болкунов В.В., Слесарев С.В. Анализ уровня вибрации подшипниковых узлов 2108-1006120-01 после ультразвуковой стабилизирующей обработки // Прогрессивные направления развития технологии машиностроения: межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2005. С. 38-40.

Королев Альберт Викторович -

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технология машиностроения» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Королев Андрей Альбертович -

доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Сидоренко Александр Дмитриевич -

соискатель кафедры «Технология машиностроения» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Игнатьев Александр Анатольевич -

доктор технических наук, профессор кафедры «Автоматизация, управление, мехатроника» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Albert V. Korolev -

Dr. Sc., Professor,

Head: Department of Mechanical

Engineering Technology

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Andrey A. Korolev -

Dr. Sc., Professor,

Department of Mechanical Engineering Technology Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Aleksandr D. Sidorenko -

applicant

Department of Mechanical Engineering Technology Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Aleksandr A. Ignatyev -

Dr. Sc., Professor, Head: Department of Automation, control, mechatronics

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

принята к опубликованию 10.11.15

Статья поступила в редакцию 15.06.15,