Определение ресурса подшипников качения

УДК 62-233.2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕСУРСА ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

Л.Б. Серкова, Л.Г. Варепо, А.С. Серков, С.Ф. Елецкая, О.А. Колозова

Проанализировано влияние бесперебойной работы различных узлов печатной машины на качество печатной продукции. Рассмотрены факторы, влияющие на надежность подшипников качения для печатной машины. Предложен алгоритм определения ресурса подшипников качения, позволяющий оценить базовый расчетный ресурс и спрогнозировать его работоспособность.

Ключевые слова: ресурс, долговечность, надежность, печатная машина, подшипники, вал.

Офсетная печать по-прежнему доминирует среди востребованных способов печати [1]. Одним из важнейших узлов данных машин является печатный узел, основу которых составляют подвижные валы, закрепленные в подшипниковых узлах. Известно, что для обеспечения качества печатного оттиска необходимо соблюдение давления и скорости печати. Т.к. офсетная печать используется для массового производства, то данный узел претерпевает высокие нагрузки и частоту вращения, поэтому актуальным является вопрос о ресурсе деталей данного узла.

К числу важнейших задач машиностроения относится повышение надежности работы системы [2,3]. Эта проблема актуальна для всех отраслей промышленности, включая полиграфию. Низкие показатели надежности машины приводят к снижению периода эксплуатации и, соответственно, повышают расходы на содержание и обслуживание машины, а также вывод оборудования из строя останавливает производственный процесс и может привести к большим убыткам. Под надежностью принято понимать возможность машины или детали выполнять заданные функции в заданных условиях в течение определенного расчетом времени эксплуатации.

Целью работы является разработка алгоритма для расчета ресурса подшипников качения в печатной машине на основе анализа основных показателей, влияющих на их работоспособность.

В процессе эксплуатации все узлы печатной машины подвергаются изнашиванию, деформациям и другим факторам, влияющим на его работоспособность.

Обработка информации по отказам и неисправностям оборудования помогает оценить техническое состояние и фактическую надежность, а также даёт возможность принять решение по повышению надежности системы с помощью дополнительных мер.

Основными элементами печатной машины являются валы, которые закреплены в комбинации подшипников различного типа [1]. Обычно в офсетных машинах используются подшипники качения, в которых между подвижными кольцами подшипника располагаются тела качения (например, шарики или ролики) [4].

Подшипники качения имеют ряд преимуществ (по сравнению с подшипниками скольжения), таких, как меньшее трение при запуске, простота и низкая стоимость обслуживания, дешевизна производства, малые амплитуды колебаний, простота замены подшипника при выходе из строя, небольшие осевые габариты. Однако существуют и недостатки, такие, как большие радиальные габариты, большое сопротивление вращению при больших скоростях. Но главным недостатком для полиграфического производства является возможность возникновения вибраций. Необходимость определения значений вибраций обуславливается тем, что они способны сокращать срок эксплуатации печатной машины и неблагоприятно влиять на процесс печати, а также вызывают такие дефекты, как дробление, по-лошение.

В таблице представлены основные типы подшипников, которые предлагают ведущие компании по продаже комплектующих для валов, используемых в печатных машинах [5].

Типы подшипников

Направляющий вал Печатный цилиндр Передаточный цилиндр

Плавающие Фиксированные Плавающие Фиксированные

Шариковые самоустанавливающиеся с уплотнениями Шариковые с уплотнениями Однорядные радиально- упорные Игольчатые Конические упорные Высокопрецизионные сферические роликовые Высоко-прецизионные цилиндрические роликовые Конические, сферические, роликовые

В настоящее время [6] в печатных машинах, работающих на высоких скоростях, крупные производители устанавливают на стандартные высокоточные подшипники качения, которые могут быть заменены только специальной сервисной службой. Однако в некоторых машинах среднего класса устанавливаются в качестве опор подшипники качения, которые могут быть заменены стандартными. На рис. 1 представлен пример опоры вала.

Для оценки сил, действующих на вал, необходимо знать тип опоры, т.к. именно он определяет значимость осевых и радиальных нагрузок.

Зная значения нагрузок на вал, можно на этапе проектирования рассчитать ресурс, который является показателем надежности. Согласно государственному стандарту [8] предусматривается методика расчета ресурса подшипников качения. Данная методика является общей для всех отраслей, в которых используются подшипники качения. Основополагающим термином в документе является понятие ресурса. Поскольку немаловажным является понятие расчетного ресурса, который соответствует 90 % надежности (в случае закрепления вала) в группе подшипников качения, в работе предложена последовательность расчета на примере радиальных и радиально-упорных шариковых подшипников качения (рис. 2).

Рис. 1. Конструкция опоры печатного цилиндра офсетной печатной машины [6]: 1 - печатный цилиндр; 2 - фланец; 3 - резьбовой фланец; 4 - кольцо; 5 - кольцевая шайба; 6 - подшипник; 7 - цапфа печатного

цилиндра; 8 - букса

Алгоритм определения ресурса подшипников качения состоит в следующем:

1. Нахождение базовой динамической радиальной расчетной грузоподъемности (данный параметр определяется в зависимости от размера тел качения);

2. Определение эквивалентной динамической радиальной нагрузки (при постоянных значениях радиальной и осевой нагрузок);

3. Оценивание базового расчетного ресурса.

Такой тип подшипников качения является самым простым в расчете. Если рассматривать упорные и упорно-радиальные подшипники, то для расчета динамической осевой расчетной грузоподъемности, помимо размера тел качения, при выборе расчетной формулы используется номинальный угол контакта подшипников. Аналогичные индивидуальные дополнения имеют и расчеты роликовых подшипников.

Контроль надежности эксплуатируемого узла рекомендуется осуществлять с помощью методов неразрушающего контроля, в частности с помощью виброакустической диагностики.

288

Рис. 2. Алгоритм определения ресурса подшипников качения

289

Рис. 2. Окончание

290

Заключение. Основным узлом, из-за которого может быть нарушена надежность всей машины, является вал, закрепленный в системе подшипников, т.к. именно эти узлы испытывают наибольшие нагрузки. При использовании подшипников качения на больших скоростях печати велика вероятность возникновения вибраций, которые сказываются на качестве печатной продукции и сроке эксплуатации машины. Предложенный алгоритм определения ресурса подшипников качения позволит оценить базовый расчетный ресурс и спрогнозировать его работу.

Список литературы

1. Мюллер П. Офсетная печать. М.: Изд-во «Книга», 1988. 207 с.

2. Yang Wenxian, Court Richard. Experimental study on the optimum time for conducting bearing maintenance // Measurement. 2013. Vol. 46. Issue 8. Р. 2781-2791.

3. Баженов Ю.В. Основы теории надежности машин. Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2006. 160 с.

4 Перель Л.Я. Подшипники качения: Расчет, проектирование и обслуживание опор: справочник. М.: Машиностроение, 1983. 543 с.

5. Подшипники и детали печатного оборудования. [Электронный ресурс]. URL: http://www.bergab.ru/applicationsprinting.shtml (дата обращения: 21.04.2019).

6. Куликов Г.Б. Диагностика механических систем привода полиграфических машин с использованием искусственных нейронных сетей: дис. ... канд. техн. наук. М., 2008. 386 с.

7. Матар Таан Фархан Обоснование требований к точности изготовления составных частей печатного аппарата офсетных машин: дис. ... канд. техн. наук. М., 1997. 182 с.

8. ГОСТ 18855-2013. Подшипники качения. Динамическая грузоподъемность и номинальный ресурс (с Поправкой). Взамен ГОСТ 1885594; Введ. 01.07.2015. М.: ФГУП «Стандартинформ», 2013. 50 с.

Серкова Любовь Борисовна, ассистент, lyubov_borisovna_omgtu@mail.ru, Россия, Омск, Омский государственный технический университет,

Варепо Лариса Григорьевна, д-р техн. наук, профессор, larisavarepo@yandex.ru, Россия, Омск, Омский государственный технический университет,

Серков Александр Сергеевич, аспирант, sanya_93@,bk. ru, Россия, Омск, Омский государственный технический университет,

Елецкая Софья Фокиевна, старший преподаватель, kolozovaoa@rambler.ru, Россия, Омск, Омский государственный технический университет,

Колозова Ольга Алексеевна, старший преподаватель, kolozovaoa@,rambler./и, Россия, Омск, Омский государственный технический университет

291

Известия ТулГУ. Технические науки. 2019. Вып. 6 THE USE OF ROLLING BEARINGS

L.B. Serkova, L.G. Varepo, A.S. Serkov, S.F. Eletskaya, O.A. Kolozova

The influence of the smooth operation of various components of the printing machine on the quality ofprinted products is analyzed. Factors affecting the reliability of rolling bearings for a printing machine are considered. An algorithm is proposed for determining the life of rolling bearings, which makes it possible to evaluate the basic design life and predict its performance.

Key words: printing, bearings, shaft, resource, durability.

Serkova Lyubov Borisovna, assistant, lyubov_borisovna_omgtu@mail.ru, Russia, Omsk, Omsk state technical University,

Varepo Larisa Grigorievna, doctor of technical sciences, professor, larisava-repo@yandex. ru, Russia, Omsk, Omsk state technical University,

Serkov Alexander Sergeevich, postgraduate, sanya_93@bk. ru, Russia, Omsk, Omsk state technical University,

Eletskaya Sofya Fokievna, senior lecturer,kolozovaoaarambler.ru, Russia, Omsk, Omsk state technical University,

Kolozova Olga Alekseevna, senior lecturer, kolozovaoaarambler.ru,Russia, Omsk, Omsk state technical University

УДК 620.1-1-9

РЕЛЬЕФНАЯ МАРКИРОВКА ТЕРМОУСАДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ,

ОБОЛОЧЕК И ЭТИКЕТОК

Е.П. Черкасов, О.М. Назаренко, А.П. Кондратов

Предложен новый способ записи информации в форме рельефа на поверхности оболочки или пленки из термоусаживаемого поливинилхлорида. Запись информации производится на полиграфическом оборудовании. Конструкция полиграфического оборудования должна быть частично изменена для увеличения времени контакта пленки с жидкой краской на печатной форме. Краска содержит ингредиенты, быстро растворяющие пленку и снижающие локальные внутренние напряжения сжатия в зоне контакта. Показаны форма и размеры элементов рельефа, сформированные на оболочке из термоусаживаемого поливинилхлорида путем трафаретной печати краской, содержащей растворитель - тетрагидрофуран.

Ключевые слова: печать, запись информации, пленка термоусаживаемого поливинилхлорида, полиграфическое оборудование, тактильная (рельефная) маркировка.

Введение. Безопасность современного человека, живущего на урбанизированной территории, пересеченной множеством энергонасыщенных коммуникаций, и окруженного опасными для здоровья продуктами и предметами химического производства, зависит от скорости и

292