Обоснование выбора антифрикционных материалов для узлов трения технологического оборудования лесозаготовительных машин

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА АНТИФРИКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ УЗЛОВ ТРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН

А.И. СЕРЕБРЯНСКИЙ, ст. преподаватель каф. ного производства ВГЛТА, канд. техн. наук

В лесной промышленности широко применяется технологическое оборудование манипуляторного типа. Рабочий ресурс оборудования такого типа в значительной мере определяют шарнирные соединения. Однако детали трущихся пар имеют значительно меньший рабочий ресурс по сравнению с ресурсом металлоконструкций и базовых машин.

Одним из путей повышения износостойкости пар трения является применение смазок. Однако вопросу смазки шарнирных соединений технологического оборудования лесных машин необходимо уделить особое внимание. Под влиянием больших удельных нагрузок и реверсивности трения смазка выдавливается из зоны контакта, и смазывание трущихся поверхностей шарнира происходит в граничном, сухом, редко полужидкостном режиме. Это отрицательно влияет на износостойкость шарниров, т.к. возникают такие явления, как схватывание и заедание. К тому же жидкая смазка без соответствующих присадок интенсифицирует водородное и окислительное изнашивание. Очевидно, что для смазки шарниров манипуляторов наиболее рационально было бы предположить твердую смазку, которая обеспечила бы устойчивое промежуточное тело между трущимися поверхностями и которая в какой-то мере была бы способна противостоять высокому нормальному давлению и гасить сдвиговые напряжения, не передавая их на основной материал. Применение твердых смазок позволит снизить влияние водородного и окислительного изнашивания, действие пластических деформаций, повысить сопротивление усталостному изнашиванию, исключить схватывание и заедание.

В настоящее время в качестве антифрикционного материала в шарнирных со-

технологии и оборудования лесопромышлен-

единениях лесных манипуляторов используется Бр 05Ц5С5, в отдельных случаях стали использовать и антифрикционные чугуны. Однако существует несколько классов перспективных антифрикционных материалов, которые возможно использовать в шарнирных соединениях лесных манипуляторов. К ним относятся полимеры (полиамиды, полиформальдегиды, полиурестаны и т.д.), антифрикционные пластики типа АМАН (ЭСТЕ-РАН, ТЕСАН, ВИЛАН), материалы на основе древесины (АПД-1, АПД-2 и др.), ленточные (слоистые) материалы (М1, Л90, 4-ДВ и т. д.), углеграфитные материалы (А0-600, АГ-1500, АФГМ), металлокерамические материалы (ЖГр-1-20, АЖГр-6-3 и т.д.).

Для использования эффекта избирательного переноса можно использовать ме-таллоплакирующие смазочные материалы, обеспечивающие сервовитную пленку на трущихся поверхностях (Свинцоль 01, ВНИИ НП-254, ЦИАТИМ-201, Мо82, ЦИАТИМ-203, ЦИАТИМ-201+30 % Мо82 и некот. др.), а также при специальном подборе материалов трущихся поверхностей.

Применять антифрикционный материал какого-либо из перечисленных классов необходимо, исходя из прочностных свойств материалов, а также эффективности и рентабельности.

Как видно из вышеизложенного, пластичные смазки не оправдывают своего применения в шарнирах лесных манипуляторов. Очевидно, необходимо применять при технологической разработке шарнирного соединения такие материалы, при использовании которых дополнительный подвод смазки не требуется. При выборе материалов для подшипниковых узлов необходимо разработать основные требования, предъявляемые к ним.

Для подшипников скольжения в узлах трения шарнирных соединений лесных манипуляторов эти требования можно изложить следующим образом: материалы должны обладать более высокой износостойкостью, чем сплавы цветных металлов, используемых в подшипниках скольжения; используемые материалы при работе в паре с металлами не должны образовывать задиры на сопряженных поверхностях трения; следует снизить износ металлической оси, работающей в паре с антифрикционным материалом; подшипники из этих материалов должны сохранять свою работоспособность в случае проникновения в зону трения жидкости с наличием абразивных частиц; допустимая температура эксплуатации материалов должна быть не ниже 80° С; уменьшение диаметров втулок в этих материалах в результате повышения температуры и влажности окружающей среды должно обеспечить возможность работы подшипников при сборочном диаметральном зазоре не более 0,1-0,3 мм; характеристики трения новых материалов по стали должны быть не хуже, чем у сплавов цветных металлов; материалы не должны быть дефицитными, дорогими, токсичными; методы изготовления деталей из этих материалов должны быть удобны для организации централизованного производства взаимозаменяемых деталей, при этом трудоемкость и доля ручного труда при изготовлении подшипников должны быть минимальными.

Материалы, отвечающие указанным требованиям, позволят снизить себестоимость и трудоемкость изготовления подшипников скольжения, повысить надежность и долговечность работы узлов, упростить их эксплуатацию и ремонт.

Для изготовления антифрикционной втулки из всех рассмотренных типов и классов антифрикционных материалов после сравнения их физических, химических и физико-механических свойств были выбраны самосмазывающиеся антифрикционные пластики типа АМАН. Такой выбор предопределяет то, что они имеют достаточно высокий предел

прочности (80-100 МПа) [1], низкий коэффициент трения по стали, бензо- и маслостойки, вибропрочны, не боятся влаги. Эти пластики значительно дешевле и менее дефицитны, чем цветные сплавы [2]. При работе в паре с пластиками значительно меньше изнашиваются металлические детали. Пластики имеют меньшую твердость, чем металлы, поэтому при одинаковой нагрузке площадь пятна контакта пластиковой и металлической детали всегда больше, чем при сопряжении двух металлических деталей. Благодаря этому величина максимальных контактных напряжений в полимерном подшипнике гораздо ниже, чем в металлическом, что благоприятно сказывается не только на сроке службы полимерной втулки, но и металлического вала. Ударные нагрузки в пластиковых подшипниках вызывают гораздо меньшие разрушения, чем в металлических. Практика позволила установить еще одно преимущество пластиков перед металлами, которое заключается в более высокой абразивной износостойкости. Податливость пластика позволяет твердым частицам погрузиться в тело втулки, благодаря чему износ подшипника резко уменьшается. Проведенные в проектно-конструкторском бюро Главстроймеханизации Минстроя СССР лабораторные и эксплуатационные испытания на изнашивание подшипников такого типа, работавших в абразивной среде, показали, что их износостойкость на 25-40 % выше по сравнению с бронзой [2]. Пластики типа АМАН представляют собой многокомпонентные системы, в которых в качестве связующего использованы полимеры. В качестве наполнителя в их состав входят твердые смазки со слоистой структурой [3].

Перерабатываются пластики методом компрессионного и литьевого прессования под давлением от 40 до 100 МПа при температуре (в зависимости от применяемого связующего) 230-500°С.

Применение пластиков типа АМАН в качестве антифрикционного материала упразднит необходимость периодической подачи смазки в зазор шарнирного соединения, в ре-

зультате чего отпадет необходимость в масляных каналах. Кроме того, металлы, из которых изготовлены вал и охватывающая проушина, сопрягаются с более мягким антифрикционным материалом, следовательно, износ поверхностных слоев сопрягаемых деталей за счет упругих и пластических деформаций будет происходить в основном в антифрикционной втулке, в меньшей мере передаваясь на палец и охватывающую проушину.

Таким образом, предлагаемые антифрикционные материалы могут существенно повысить рабочий ресурс шарнирных соединений лесопромышленных манипуляторов, что подтверждается проведенными исследованиями.

Библиографический список

1. Трение, изнашивание и смазка: справочник / Под ред. И.В. Крагельского и В.В. Алисина. - Т. 1. - М.: Машиностроение, 1978.-400 с.

2. Башкарев, А.Я. Пластмассы в строительных и землеройных машинах / А.Я. Башкарев и др. - Л.: Машиностроение, 1981. - 191 с.

3. Серебрянский, А.И. О целесообразности изменения смазочного материала в шарнирных соединениях лесных манипуляторов / А.И. Серебрянский, Н.С. Смогунов // Повышение технического уровня машин лесного комплекса: материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Воронеж, 1999.-С. 83-85.

4. Гаркунов, Д.Н. Повышение износостойкости деталей конструкций самолетов / Д.Н. Гаркунов, А.А. Поляков. - М.: Машиностроение, 1974. - 200 с.

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЕЙ

Е.П. ЯСЕНКОВ, доц. каф. машиноведения и деталей машин БрГУ, канд. техн. наук

В настоящее время лесовозный автотранспорт занимает важнейшую роль при перевозках древесины из лесосек на нижние склады и далее на деревообрабатывающие предприятия, отгрузочные площадки и т.п.

Важнейшей подсистемой автомобильного транспорта (АТ) является техническая эксплуатация автомобилей (ТЭА). Основная цель оптимизации ТЭА заключается в определении и реализации наиболее эффективных путей и методов управления техническим состоянием автомобильного парка [1].

В себестоимости автомобильных перевозок удельный вес эксплуатационных расходов на ТО и текущий ремонт (ТР) автопарка составляет 12-15 % [1]. Тенденция роста эксплуатационных затрат на автомобильном транспорте сохранится и в будущем. Это объясняется тем, что трудозатраты на ТО и ТР автомобиля до его списания в 30-50 раз превышают трудозатраты на его изготовление.

Актуальность исследований автора заключается в том, что эффективность использования транспортных средств может быть повышена за счет сокращения непроизводительных простоев, снижения трудоемкости техническо-

го обслуживания (ТО) и ремонта (Р) подвижного состава, увеличения грузооборота автомобилей с дизельными двигателями. Выполнение указанных задач в значительной мере зависит от качественной работы технической службы автотранспортных предприятий (АТП). Таким образом, задача совершенствования системы и организации ТО и Р автомобилей, в частности, оптимизация режимов технического обслуживания для конкретных условий эксплуатации, является весьма актуальной.

Теоретические основы построения и совершенствования системы и организации ТО и Р подвижного состава АТ исследовались многими авторами и коллективами [2-5], но ряд вопросов, связанных с совершенствованием режимов ТО, особенно для новых моделей автомобилей, работающих в особых условиях эксплуатации (низкие температуры, недостаточно развитая производственно-техническая база АТП, дефицит материальных и трудовых ресурсов и т.д.), требует дальнейшего развития.

В работах [4] отмечается, что ТЭА как наука развивается на базе основных положений теории надежности, которая изуча-