Повышение работоспособности узлов скольжения оборудования лесного комплекса

УДК 62-233:674.05

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ УЗЛОВ СКОЛЬЖЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА

IMPROVING THE HEALTH OF THE NODES-SLIP EQUIPMENT OF

FOREST COMPLEX

Шевелева Е.В., Жуков Д.В.

Рассмотрены способы повышения работоспособности узлов трения оборудования лесного комплекса на основе использования новых теплоаккумулирующих композиционных материалов

The methods of increasing of efficiency of friction units of equipment of the forest complex on the basis of new heat storage composite materials

Ключевые слова: композиционные материалы, антифрикционные материалы, те-плоаккумулирующие материалы, узлы трения скольжения, оборудование лесного комплекса

Keywords: composite materials, antifriction materials, heat accumulating materials, the friction slip, equipment of forest complex

Для изготовления деталей узлов трения оборудования лесного комплекса, сельскохозяйственной техники и ряда других машин, работающих в условиях действия вибраций, динамических нагрузок, абразивного и химического воздействия, недостаточной смазке целесообразным является использование композиционных антифрикционных материалов.

Это связано с тем, что, несмотря на разнообразие такого оборудования, практически все его виды отличает повышенный износ деталей узлов скольжения.

Отличительными эксплуатационными особенностями таких узлов, является то, что процесс их изнашивания представляет собой совокупность реализации сложных явлений, происходящих на функциональных поверхностях и в граничных слоях сопрягаемых деталей пары трения. К таким явлениям относятся деформирование и износ, усугубляемые действием абразива и циклического нагружения, а также проявлением явления схватывания.

Для улучшения триботехнических характеристик узлов скольжения рекомендуется вводить оптимизирующие наполнители в антифрикционный материал, создавая более работоспособную гетерогенную структуру. Требуемые свойства таких материалов достигаются за счет комбинирования различных составляющих в композите, которое обеспечивает получение новых материалов, проявляющих не только свойства отдельных исходных компонентов, но и имеющих определенные совокупные характеристики за счет проявления синергетического эффекта [1, 2, 3].

За счет этого в рассматриваемых материалах суммируются положительные свойства полимерной матрицы (самосмазываемость, задиростойкость,

отсутствие шаржирования, коррозионная стойкость, пластичность) и металлического наполнителя (механическая прочность, жесткость, теплостойкость). При этом для создания требуемых эксплуатационных параметров матрицы можно эффективно использовать такой растительный полимер, как древесина различных пород [2, 3].

В качестве металлической составляющей, применяемой, например, для изготовления антифрикционных вкладышей узлов скольжения, эксплуатируемых в условиях действия повышенных температур, возможно использование теплоаккумулирующих наполнителей. Это способствует оптимизации те-плофизических свойств создаваемых композиционных материалов. Такой эффект достигается как за счет увеличения количества теплоотводящих металлических компонентов, так и за счет обеспечения возможности аккумулирования тепловой энергии структурными составляющими вследствие тепло-поглощения, происходящего при фазовых превращениях эвтектоидного или эвтектического характера.

В этом случае выделяющееся при трении тепло отводится как металлическими включениями вследствие их высокой теплопроводности, так и расходуется в них на плавление легкоплавкого содержимого металлических элементов. При этом в течение процесса перехода материала в жидкое состояние дальнейшего увеличения температуры деталей, выполненных из теплоакку-мулирующего материала, не происходит. Таким образом, размещение в модифицированной древесине теплоаккумулирующих элементов из легкоплавкого сплава не только повышает эффективность отвода тепла из зоны трения, но и понижает температуру работы рассматриваемых деталей [4].

Древесно-металлические узлы скольжения, также могут быть выполнены с вкладышем из антифрикционного композитного материала, представляющего собой теплопроводящий элемент в виде древесной ленты из шпона и металлической полосы, расположенной по спирали между отдельными чередующимися слоями [5].

Таким образом, использование описываемых композиционных материалов позволяет в существенной степени снизить недостатки отдельных структурных составляющих, позволяет обеспечить получение повышенных механических, теплофизических и триботехнических характеристик путем комбинирования различных по природе материалов. Древесина, благодаря своему пористому и волокнистому строению, способна обеспечить режим самосмазывания, обладает возможностью сопротивляться абразивному воздействию, гасить вибрационную и ударную нагрузку, поглощать шум.

Использование теплоаккумулирующего эффекта и других параметров матрицы и различных наполнителей способствует созданию перспективных путей дополнительного улучшения теплофизических свойств создаваемых композиционных материалов. Такой эффект также достигается у предлагаемых материалов за счет увеличения количества теплоотводящих металлических компонентов, за счет обеспечения возможности аккумулирования тепловой энергии структурными составляющими вследствие тепло-поглощения.

Обеспечение же различных совокупностей триботехнических характеристик применительно к конкретным машинам может быть достигнуто путем комбинирования в конструкциях подшипников скольжения нескольких материалов, отличающихся различных физико-химическими свойствами.

При этом немаловажную роль играют доступность и стоимость составляющих материал компонентов. С конструктивной точки зрения, проектируя подшипники скольжения, необходимо стремиться исключить возможность трения без смазочного материала, обеспечивая тем самым низкий коэффициент трения при эксплуатации рассматриваемой техники. Это дает возможность работать при больших нагрузках и высоких скоростях скольжения в присутствии абразива без шума, вибраций и перегрева подшипника.

Применение композиционных древесно-металлических материалов позволяет обеспечить высокий уровень работоспособности подшипников скольжения в узлах деревообрабатывающего оборудования, при этом получение повышенных характеристик достигается путем комбинирования различных по природе материалов. Следует отметить, что управление составом и структурой композиционных материалов, в том числе и новых теплоаккуму-лирующих, позволяет расширить возможности их использования и в качестве фрикционных, характеризуемых повышенными температурами работы и интенсивным износом.

Список использованных источников

1. Памфилов Е.А., Алексеева Е.В., Шевелева Е.В. Применение композиционных антифрикционных материалов для повышения работоспособности узлов скольжения дерево-перерабатывающего оборудования // Качество и жизнь.- Москва: «Вива-Экспресс», 2014.-С.427-432.

2 Памфилов Е.А., Шевелева Е.В. Использование композиционных материалов на основе древесины в узлах трения оборудования лесного комплекса // Технология реновации машин и оборудования: материалы всероссийской научно-практической конференции. -Уфа: Башкирский ГАУ, 2016, С. 207-212.

3. Шевелева Е.В. Создание новых древесно-металлических материалов и методы исследования их механических характеристик // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика: материалы международ. науч.-практ. конф. Т. 3. Воронеж: ВГЛТА, 2015, С. 481-485.

4. Пат. 2432508 РФ, МПК Б 16 С 33/04 Б 16 С 33/24. Подшипник скольжения / Памфилов Е.А., Сидоров О.В., Шевелева Е.В., Алексеева Е.В., Пилюшина Г. А.; заявитель и патентообладатель Брянская гос. инж.-техн. акад. № 2007143028/11; заявл. 20.11.2007; опубл. 27.10.2011.

5. Пат. 108519 РФ, Ш 16 С 33/04 Б 16 С 33/24. Подшипник скольжения / Памфилов Е.А., Лукаш А.А., Прусс Б.Н., Пилюшина Г.А.; заявитель и патентообладатель Брянская гос. инж.-техн. акад. № 2011113560/11; заявл. 07.04.2011; опубл. 20.09.2011 .