Применение капролона в приводах сельскохозяйственных машин

Кроме того, с увеличением общей продолжительности испытаний разница в температуре шарниров цепи уменьшается. Так, при общей продолжительности испытаний 75 часов она составляет 7,3 °С, а при 225 - 2 °С и со временем стремиться к нулю. Такой процесс равенства температур шарниров в предлагаемой и серийной цепи объясняется потерей запаса смазочного материала у предлагаемой цепи.

Таким образом, приведенные графические материалы, характеризующие зависимости температурных режимов шарниров серийной и предлагаемой приводной роликовой цепи при различной общей продолжительности испытаний и времени работы цепей, свидетельствуют об эффективности и целесообразности выполнения в предлагаемой роликовой цепи замкнутой полости во вкладыше, образованной между наружной поверхностью валика и внутренней поверхностью ролика, позволяющей размещать и удерживать в ней запас смазочного материала.

Кроме того, применение новой конструкции шарнира приводной роликовой цепи сельскохозяйственного назначения позволяет добиться одинакового износа наружных и внутренних звеньев цепи, что обеспечивает снижение неравномерности вращения приводимых ее рабочих органов сельскохозяйственных машин и уменьшению дополнительных усилий, действующих в ведущей ветви, в результате чего увеличивается срок службы цепной передачи в целом.

Литература. 1. ГОСТ 13568-97 (ИСО 606-94) Цепи приводные роликовые и втулочные. Общие

технические условия. Взамен ГОСТ 13568-75. Введ. 01.07.2000. - Минск.: Изд-во стандартов, 2003. - С. 24.

2. Петрик, А.А. Исследование изменения цепного зацепления в процессе изнашивания приводной роликовой цепи с прямыми пластинами [Текст] / А.А. Петрик // Роликовые цепные передачи (сборник статей. отв. ред. д-р. техн. наук И.П. Глущенко и др.).

- Львов.: Изд-во Львовского ун-та, 1966. - С. 40-51.

3. Петрик, А.А. Проектирование открытых цепных

передач: [Монография] / А. А. Петрик, С. А.

Метильков, А. В. Пунтус, С. Б. Бережной; М-во образования Рос. Федерации. Кубан. гос. технол. ун-т.

- Краснодар: ТУ КубГТУ, 2002 - С. 156.

4. Валуев, Н.В. Исследование безотказности зерновых комбайнов [Текст] / Н.В. Валуев, В.Н. Валуев, В.А. Ламин // Вестник аграрной науки Дона. -2008. - №1. - С. 42-44.

5. Пат. 101131 Российская Федерация МПК7 F 16 H 55/05, F 16 G 13/02. Приводная роликовая цепь [Текст] / Попандопуло, К.Х., Усов В.В., Ламин В.А.; заявитель и патентообладатель Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия. -2010135545/11 заявл. 24.08.2010; опубл. 10.01.2011, Бюл. №1.

6. Попандопуло, К.Х. Результаты сравнительного контроля температурного режима шарниров серийной и предлагаемой цепи [Текст] / К.Х. Попандопуло, В.А. Ламин // Вестник аграрной науки Дона. - 2010.-№3. - С. 49-53.

7. Михлин, В.М. Сборник нормативных материалов на работы, выполняемые машинно-технологическими станциями (МТС) [Текст] / В.М. Михлин, Л. И. Кушнарев, Н. М. Хмелевой, И. Г. Савин, С. Е. Бутягин.

- М.: ГОСНИТИ .- 2001 .- С. 85.

УДК 621.833

В.И. Молчанов кандидат технических наук ФГБОУ ВПО Орел ГАУ

ПРИМЕНЕНИЕ КАПРОЛОНА В ПРИВОДАХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН

Рассмотрены вопросы создания, исследования и применения червячных передач с колесами из капролона. Приводятся сведения о физико-механических свойствах капролона, работоспособности металлополимерных червячных передач и новых типах исходных червяков.

Ключевые слова: капролон, червячные колёса,

ресурсосбережение

Важнейшей задачей машиностроения является создание машин и оборудования с высокими и качественными характеристиками, малой

себестоимостью и металлоёмкостью. Решению этой задачи способствует широкое применение в машинах деталей из пластмасс, в частности, червячных колёс. Как известно, в настоящее время, подавляющее большинство червячных передач изготавливается с колёсами, имеющими бронзовый венец (чаще всего, из бронзы Бр 010Ф1). Внедрение в промышленность червячных передач, у которых венец колеса изготовлен не из дорогостоящей оловянной бронзы, а из относительно дешевой пластмассы, является актуальной проблемой.

The article gives the coverage of the questions of production, investigation and application of worm gears with the wheels made of caprolone. There is information on physical- mechanical qualities of caprolon, working capacity of metal-polymer worm gears and new kinds of base starting worms.

Key words: kapralon, cilindrical warm wheels, resource saving

Однако область применения таких передач ограничивается относительно невысокой их несущей способностью, лимитируемой для большинства передач изгибной выносливостью зубьев. Изгибная выносливость зубьев червячных колёс с пластмассовыми колёсами имеет свои особенности. Они недостаточно изучены и не в полной мере учитываются в существующих методах расчёта и при проектировании передач. Это сдерживает широкое внедрение червячных передач с колёсами из пластмассы, в частности, из капролона, в машиностроение.

Цель работы. Разработка методики расчёта зубьев на выносливость при изгибе для червячных передач с колёсами из капролона.

Методы исследования. Математическое моделирование и программирование использовались при разработке исходных червяков, уточнённом расчёте минимальной суммарной длины контактных линий, получении формулы для проверочного расчёта, а также с целью прогнозирования долговечности полимерных зубьев и оценки несущей способности передачи.

В процессе экспериментальных исследований проверялись теоретические предпосылки с использованием электротензометрирования и поляризационно-оптического метода при оценке напряжённого состояния капролоновых зубьев. Проводились усталостные испытания червячных передач в лабораторных и производственных условиях, в частности, полевые испытания косилки КММ-1,0, привод хода, который содержал червячную передачу с капролоновым колесом.

Анализ исследований по усталостной прочности пластмасс показал, что почти все полимеры более чувствительны, нежели металлы, к усталостным явлениям. Коэффициент усталостной прочности

большей части термопластов (к = <Г11т / Оъ ) равен

0,1; для капролона к = 0,2...0,28. Поэтому в качестве материала для червячных колёс, работающих в режиме многократного циклического нагружения, выбран капролон. Капролоновые червячные колёса обладают высокой износостойкостью и хорошей прирабатываемостью. Основные свойства капролона В как конструкционного материала приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. - Физико-механические и термические свойства капролона В конструкционного назначения

Показатель Капролон В

Плотность р, кг/м3 1150. .1160

Температура плавления Тпл, °С 220. .225

Теплостойкость по Мартенсу Тм, °С 75...76

Теплостойкость по ВИКА Тв, °С 190. .220

Удельная теплоёмкость, Дж/(кг/°С) 1,6 103

Предел прочности, МПа:

при растяжении 90. .95

при сжатии асж 100. .110

при изгибе аи 120. .150

Относительное удлинение при

разрыве еот, % 6.. 20

Модуль упругости при растяжении

Ер, ГПа 2,060. .2,310

Ударная вязкость, кДж/м:

без надреза 100. .150

с надрезом 4. .6

Твёрдость по Бринеллю НВ, МПа 200. .250

Водопоглощение за 24 ч Вп24, % 1,5. ..2,0

Водопоглощение максимальное 6.. .7

Вптах? %

*Температура размягчения при изгибе

Колёса из капролона менее чувствительны к погрешностям изготовления и монтажа, лучше прирабатывается, наматывания материала на червяк не наблюдается. Однако область применения червячных передач с колёсами из капролона ограничивается относительно невысокой их несущей способностью (Т2=160...210Нм), лимитируемой изгибной выносливостью зубьев [1].

Сравнение капролона В и бронзы по основным физике - механическим свойствам приведено в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Сравнительные показатели физико - механических свойств капролона В и бронзы

№ п/п Свойства Капролон В Бронза

1 Плотность, кг/м3 1150. ..1160 8580. ..8800

2 Теплостойкость по Вика, °С 190...220 -

3 Теплостойкость по Мартенсу, °С 6 5. 7 -

4 Коэффициент линейного расширения, °С • 10 - 5 10 1,7

5 Теплопроводность при 20...90 °С, Вт/м2 • °С 1,2 93,6

6 Водопоглощение за 24 ч., % 1,5 + 2 -

7 Усадка материала при литье, % 3 1,4. ..1,61

8 Водопоглощение max, % 6,5 -

9 Удельная ударная вязкость, кДж/м2: без надреза 100...160 200. ..300

с надрезом 4...6 -

10 Предел прочности при статическом изгибе, МПа 120. ..150 -

11 Предел прочности при сжатии, МПа 100...110 150. ..280

12 Предел прочности при растяжении, МПа 90...95 150. ..280

13 Удлинение, % 20 3...8

14 Твёрдость по Бринеллю, МПа 200...250 750...1100

15 Предел прочности при срезе, МПа - 250...300

16 Модуль упругости при растяжении, ГПа 2,060...2,31 90,0

17 Модуль упругости при сдвиге, ГПа 3,780...5,30 -

18 Коэффициент трения о сталь: без смазки 0,1 0,17

со смазкой 0,04 0,06

19 Относительная износостойкость без смазки Pa • v, МПа • м • с-1 0,08 0,4

Допускаемое напряжение при расчёте на выносливость при изгибе рассчитывается по формуле:

K • гг

_ _ Fp F lim у у у у

° FP ~ „ YnYbyRy X ,

SF

где oF jim - условный предел выносливости зубьев при изгибе, соответствующий эквивалентному числу циклов перемен напряжений для исходной передачи, МПа. Его значения, определённые экспериментально, следует принимать: 44,7 и 45,4 МПа соответственно для передач с исходным червяком по ГОСТ 19036 -81 (зуб колеса нормальной толщины) и утоненным витком червяка (зуб колеса утолщенный).

Коэффициент KFP характеризует отношение условных пределов изгибной выносливости для проектируемой и исходной передач, т.е.

K

G F lim

FP

G

F lim

При этом, если о*Р 11т > 11т ,то значение

коэффициента КРР принимают равным 1.

Коэффициент безопасности SF для полиамидных червячных колёс следует принимать при постоянной нагрузке равным 2...2,7, знакопеременной - 3...4.

Коэффициент долговечности YN определяется по формуле:

Yn _ 6

N,

F limb

N

FE

где ^11ть - условное базовое число циклов перемен напряжений, для капролона Ыл1ть = 106;

N¡3 - эквивалентное число циклов перемен напряжений. Т ак как большинство червячных передач работает при длительных нагрузках, близких к постоянным, то = 60 п2^ где п2 - частота вращения червячного колеса, мин-1; t - время работы на данном режиме за период эксплуатации, ч.

Коэффициент Уь, учитывающий градиент напряжений и чувствительность материала к концентрации напряжений (опорный коэффициент), можно принимать для капролоновых колёс равным 1,3.

Учет шероховатости переходной поверхности (коэффициент Уь) и размеров червячного колеса (коэффициент Ух) производится следующим образом: при шероховатости поверхности 40 мкм Ук = 1, а Ух = 1,05 - 0,000125 d2, где d2 -делительный диаметр червячного колеса.

Результаты исследования и их обсуждение. Применение капролоновых червячных передач целесообразно и эффективно в основном в условиях крупносерийного и массового производства при замене цветных металлов литыми (или

прессованными) колёсами из капролона крупнотоннажного производства с минимальной последующей механической обработкой.

Капролоновые червячные колёса обладают

высокой износостойкостью и хорошей

прирабатываемостью. Червячные редукторы с капролоновыми колёсами рекомендуются для приводов мощностью от 2 до 4 кВт, работающих при температуре смазки до 90...100 °С и скорости скольжения до 3.. .4 м/с [2].

Испытания червячных и глобоидальных передач с колёсами из капролона при скорости скольжения 6 м/с показали, что вращающий момент на валу колеса для глобоидной и червячной пар с колёсами из капролона был выше, чем с колёсами из бронзы БрА9Ж4 соответственно в 3 и 1,3 раза, а к.п.д. редуктора -соответственно на 4.6 и 18.20% [3,2]. Капролоновые колёса в опытном червячном редукторе питателя пыли после четырёх лет эксплуатации (20 тыс.ч) находились в удовлетворительном состоянии. Их долговечность оказалась в 3 раза выше, чем бронзовых.

Применение капролоновых червячных колёс позволяет значительно снизить массу редуктора, а также получить экономию средств и дорогостоящей бронзы.

При замене бронзы БрА9Ж4 на капролон В в редукторе ходовой части моторизованной малогабаритной косилки КММ - 1,0 [1] масса венца червячного колеса уменьшилась с 0,75 до 0,1 кг, а экономия в год за счёт меньшей объёмной цены капролона при выпуске косилок 6000 шт/год составляет 699100 руб.

При расчёте приняты стоимости бронзы и капролона соответственно 283000 руб/т и 206000 руб/т. Экономический эффект составляет 68,7 тыс. руб. на 1 т заменённой бронзы по ценам на начало 2011 года.

Выводы. Перспективным видится применение капролона в глобоидных передачах и с червяками 2Т, имеющих по сравнению с червяками ZA преимущества, как по нагрузочной способности, так и по коэффициенту полезного действия.

Литература. 1. Молчанов, В.И. Метод расчёта зубьев на выносливость при изгибе для червячных передач с колёсами из капролона. Автореф. диссертации кандидата технических наук / В.И. Молчанов. - М.: МГТУ, 1993г. - С. 15.

2. Перин, Ю.Л. Применение капролона для изготовления червячных колёс редукторов / Ю.Л. Перин, Ф.В. Седыкин. - Вестник машиностроения, 1967г. - №3. - С.45 - 47

3. Матвиенко, В.П. Исследования червячных

передач с колёсами из капролона: Автореф.

диссертация кандидата технических наук / В.П. Матвиенко. - Одесса: ОПИ, 1975. - С. 18.

Вестник

ОрелГАУ

№4

август 2011

Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году

Учредитель и издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный университет»__________________

Редакционный совет: Содержание номера

Парахин Н.В. (председатель) Научное обеспечение развития растениеводства

Амелин А.В. (зам. председателя) Павловская Н.Е., Сидоренко В.С., Костромичёва Е.В. Характеристика генотипов ячменя

Астахов С.М. по хозяйственно-ценным признакам и электрофоретическим спектрам проламинов семян 2

Белкин Б.Л. Титов В.Н., Смыслов Д.Г., Дмитриева Г.А., Болотова О.И. Регуляторы роста растений как

Блажнов А.А. биологический фактор снижения уровня тяжелых металлов в растении 4

Тутукова Д.А., Малкандуев Х.А., Малкандуева А.Х. Влияние уровня минерального

Буяров В.С. питания на урожайность и качество зерна новых сортов озимой пшеницы в условиях

Гуляева Т.И. вертикальной зональности Кабардино-Балкарии 7

Гурин А.Г. Новиков А.И., Лопачев Н.А., Панова А.Н. Роль сидератов в воспроизводстве плодородия

Дегтярев М.Г. почв Верхневолжья 10

Зотиков В.И. Иващук О.А. Прудников А.Д., Рекашус Э.С. Сравнительная оценка продуктивности новых сортов клевера

лугового в агроэкологических условиях Смоленской области 12

Кузнецова А.С., Куркова И.В., Терехин М.В. Предварительное сортоиспытание новых

Козлов А.С. сортов ячменя дальневосточной селекции 15

Кузнецов Ю.А. Глинушкин А.П. К вопросу о повышении эффективности методики определения качества

Лобков В.Т. семян при производстве яровой мягкой пшеницы 18

Лысенко Н.Н. Хатефов Э.Б., Шорохов В.В., Матвеева Г.В., Сарбашева А.И. Изучение селекционной

Ляшук Р.Н. ценности восковидной кукурузы 21

Научное обеспечение развития животноводства

Мамаев А.В. Боев М.М., Боев М.М., Семенова Е.А. Селекция симментальского скота на долголетие

Масалов В.Н. с учетом генетических маркеров 29

Новикова Н.Е. Балашов В.В., Буяров В.С. Эффективность программ освещения для цыплят-бройлеров с

Павловская Н.Е. различной продолжительностью выращивания 32

Попова О.В. Смагина Т.В., Михеева Е.А. Хотынецкие природные цеолиты и эмульсия прополиса в

Прока Н.И. улучшении физиологических функций и повышении воспроизводительных показателей свиноматок 36

Савкин В.И. Новожеев Ю.А., Полольников М.В., Гамко Л.Н., Минченко В.Н. Влияние минеральной

Степанова Л.П. добавки на продуктивность и микроморфологические показатели тонкого отдела кишечника

Плыгун С.А. (ответств. секретарь) свиней на откорме 39

Золотухина О.А. (редактор) Крапивина Е.В., Иванов Д.В., Лифанова Я.В. Влияние разных доз пробиотика

«тетралактобактерин» на морфобиохимические характеристики гомеостаза телят 41

Адрес редакции: Попов Д.В., Безбородов Н.В. Повышение качества эмбриопродуктивности у коров-доноров

эмбрионов 44

302019, г. Орел, Никанова Л.А., Фомичев Ю.П., Григоренко И.Б., Новиков В.Н. Использование

ул. Генерала Родина, 69. гипергалинной аквакультуры в кормлении свиней 48

Тел.: +7 (4862) 45-40-37 Лаушкина Н.Н. Влияние антиоксидантов на продуктивность и качество молока при 51

Факс: +7 (4862) 45-40-64 Е-та11: nichоgau@yandex.ru изменении условий содержания лактирующих коров

Мамаев А.В., Лещуков К.А., Меркулова С.С. Оценка качества молока по физиологическому показателю коров 53

Сайт журнала: http://ej.ore1sau.ru Дуборезов В.М., Суслова И.В., Бойко И.И., Дуборезов И.В., Дуборезова Т.А.

Свидетельство о регистрации Зоотехническая оценка силоса из сорго сахарного 56

ПИ №ФС77-21514 от 11.07.2005 г. Шалимова О.А., Сахно Н.В., Козлова Т.А., Зубарева К.Ю., Радченко М.В. Исследование рынка мясного сырья и продуктов питания из мяса в аспекте доктрины продовольственной

Специалист регионального безопасности 58

Инженерно-техническое обеспечение развития в ап к

методического центра по УДК: Несмиян А.Ю., Должиков В.В., Яковец А.В. Повышение скорости машинно-тракторного

Служеникина А.М. агрегата на посеве пропашных культур 61

Технический редактор: Баранов Ю.Н., Загородних А.Н., Елисеев Д.В. Анализ видов, последствий и критичности

Мосина А.И. отказов безопасности стыковки «толкач - скрепер» 63

Ламин В.А. Приводная роликовая цепь сельскохозяйственного назначения 66

Сдано в набор 15.07.2011 г. Молчанов В.И. Применение капролона в приводах сельскохозяйственных машин 69

Подписано в печать 30.08.2011 г. Жосан А.А., Рыжов Ю.Н., Курочкин А.А. Сравнение физико-химических свойств

Формат 60х84/8. Бумага офсетная. дизельного топлива и рапсового масла 72

Гарнитура Таймс. Лысак О.Г., Моисеенко А.М. Микроклимат зданий для хранения сочного растительного 74

Объём 12,5 усл. печ. л. сырья

Тираж 300 экз. Пичугин И.Л. Применение ГИС-технологий - эффективный метод мониторинга объектов ЖКХ 76

Издательство Орел ГАУ, 302028, Череповский А.П. К вопросу об инновационном развитии отечественного производства

г. Орел, бульвар Победы, 19. в капитальном строительстве 80

Лицензия ЛР №021325 Экономические аспекты развития аграрного сектора 83

от 23.02.1999 г. Цвырко А.А., Иващенко Т.Н. Направления государственной поддержки аграрного

Журнал рекомендован производства региона 82

Бердник-Бердыченко Е.Е., Шумская Е.Н. Инновационная активность предприятий на

ВАК Минобрнауки России современном этапе 85

для публикаций научных работ, Брыкин И.А. Экономический механизм устойчивого развития продовольственного рынка

отражающих основное научное региона Авдонина И.А. Рост урожайности сахарной свеклы как основной фактор инновационного 89

содержание кандидатских развития свеклосахарного подкомплекса Ульяновской области 92

и докторских диссертаций Федоренкова Н.М. Роль современной системы управления на льнопроизводящих

предприятиях 94

© ФГБОУ ВПО Орел ГАУ, 2011