Устройство для проведения испытаний узлов трения с подшипниками из модифицированной древесины

Технологии. Машины и оборудование

DOI: 10.12737/17422 УДК 621.002: 674.812

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ УЗЛОВ ТРЕНИЯ С ПОДШИПНИКАМИ ИЗ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ

кандидат технических наук А. А. Аксенов1 кандидат технических наук С. В. Малюков1 1 - ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж, Российская Федерация

Представлена установка для проведения исследований комплексного влияния тепла и холода на работоспособность подшипников из модифицированной древесины с автоматическими блоками управления. Она позволяет испытывать подшипник при переменных скоростях скольжения (от 60 до 760 об/мин) и нагрузках (от 300 до 3000 кгс) в разных средах и при различных температурно-влажностных параметрах окружающего воздуха. Показана кинематическая схема испытательного устройства с подробным описанием устройства и принципом работы. Приведена техническая характеристика установки. Подробно описана электроизмерительная аппаратура устройства, которая служит для измерения испытуемых параметров: числа оборотов сборного вала; нагрузки на испытуемые подшипники; силы трения в испытуемых подшипниках; температуры рабочего пространства в трех точках камеры термокриостата, температуры корпуса подшипника, втулки из модифицированной древесины, наружной оболочки камеры и окружающей среды; расхода электрической энергии на нагрев рабочего пространства камеры до определенной температуры: от +10 до +100 °С. Влажность воздуха в камере термо-криостата измеряется по перепаду температур влажного и сухого термометра, вмонтированных в камеру. Показания сухого термометра соответствуют действительной температуре в рабочем пространстве камеры. Представлено подробное описание принципиальной электрической схемы тензометрического устройства для замеров силы трения. Рассмотрена принципиальная электрическая схема автоматического устройства для определения времени работы нагревателей и расхода электроэнергии на нагрев камеры. Использование электроизмерительных устройств управления процессами наблюдения позволило достигнуть высокой точности замеров исследуемых величин и значительно облегчило труд испытателей.

Ключевые слова: модифицированная древесина, подшипник, исследования, лабораторная установка.

188

Лесотехнический журнал 4/2015

Технологии. Машины и оборудование

DEVICES FOR TESTING OF THE FRICTION WITH THE BEARING FROM THE

MODIFIED WOOD

PhD in Engineering A. A. Aksenov1 PhD in Engineering S. V. Malyukov1

1 - Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of

Forestry and Technologies named after G.F. Morozov», Voronezh, Russian Federation

Abstract

Setting for research combined effect of heat and cold on the performance of the modified wood bearings with automatic control units has been presented. It allows testing of the bearing with variable sliding speeds (60 to 760 rev / min) and loads (300 to 3000 kgf) in different environments and under different temperature and humidity of the ambient air parameters. Kinematics of the test device with a detailed description of the device and the principle of work has been shown. The technical characteristics of the apparatus has been presented. Described in detail electrical measurement equipment device, which is used to measure the test parameters: speed modular shaft; load to the test bearings; frictional forces in the test bearings; temperature of the working space at the three points the thermo-cryostat camera, the temperature of the bearing housing, the sleeve of the modified wood of the outer shell and the chamber environment; consumption of electrical energy for heating the working chamber space to a predetermined temperature from 10 to 100. Humidity in the chamber thermo-cryostat camera measured at low temperature wet and dry bulb mounted in the camera. The dry bulb temperature correspond to the actual temperature in the working space of the camera. Described in detail a circuit diagram of the device for strain measurement of the friction force. We consider a circuit diagram of an automatic device for determining the time of the heaters and the energy consumption for heating of the chamber. Using the electrical process control monitoring devices allowed to achieve high accuracy measurements of the test values and greatly facilitated the work of assessors.

Keywords: modified wood, bearing, researches, laboratory apparatus.

Устройство для исследования процессов тепло-массообмена должно обеспечить возможность исследования комплексного влияния параметров окружающей среды (тепла, холода) на работоспособность подшипников из модифицированной древесины (МД). Сложность этих исследований заключается в том, что испытуемые узлы трения необходимо электро- и теплоизолировать от трансмиссии испытательного устройства, поместить их в камеру тепла и холода (криокамеру), в которой климатический режим с

желаемыми параметрами температуры может быть создан автоматически.

Однако все известные конструкции устройств и стендов для испытания пар трения состоят из металлического вала, вращающегося в двух или более коренных, опорных подшипниках. На этом же валу располагается и испытуемый подшипник, который в тепловом и электрическом отношении не изолирован от коренных - опорных подшипников. Такие устройства не могут обеспечить одновременного исследования ком-

189

Лесотехнический журнал 4/2015

Технологии. Машины и оборудование

плексного влияния различных параметров окружающей среды (тепла, холода) на процессы тепло-массообмена в узлах трения с неметаллическими подшипниками. А вследствие того, что коренные - опорные подшипники не теплоизолированы от испытуемых, достоверность данных исследований не точна, т.е. на результаты исследований оказывает влияние тепло-массообмен между коренными и испытуемыми подшипниками, который, зачастую, трудно учесть при испытаниях. Кроме этого, на существующих устройствах нельзя создать микроклимат вокруг испытуемых подшипников с отрицательными или положительными температурами, с различной влажностью и абразивностью среды.

Для исследования комплексного влияния тепла и холода на работоспособность подшипников из МД изготовлено специальное устройство с автоматическими блоками управления, которое защищено авторским свидетельством № 316916 с приоритетом от 07.04.70.

Это устройство позволяет испытывать подшипник при переменных скоростях скольжения (от 60 до 760 об/мин) и нагрузках (от 300 до 3000 кгс) в разных средах и при различных температурно-влажностных параметрах окружающего воздуха.

С этой целью подшипник помещен в камеру термо-криостата, которая оборудована автоматическими блоками для того, чтобы создать и изменять температуру воздуха в камере в интервалах от минус 60 до плюс 150 °С через ±10 °С. Установка позволяет в одной камере создавать как отрицательные (до минус 60 °С), так и положительные (до плюс 150 °С) температуры вокруг испытуемого подшипника.

190

Достигнуть этой цели другим способом, например, установкой испытательного устройства в камеру термо-криостата невозможно, так как устройство будет находиться под влиянием низких или высоких температур, что не позволит получить достоверных данных по исследованию теплообмена в испытуемом подшипнике. Кроме этого, такие устройства громоздки, сложны, дорогостоящие и требуют большого рабочего объема камеры. К тому же создание стабилизированных параметров температуры воздуха в больших объемах рабочего пространства затруднено и требует большого расхода энергии.

С помощью предлагаемого нами устройства можно определить количество тепла, выделяемого узлом трения в процессе эксплуатации.

Определение экспериментальным путем количества тепла, выделяемого при трении, а также исследование влияния ряда факторов на процессы тепло-массообмена в парах трения (металл - МД) позволит разработать методику энергетического расчета подшипников из МД и других материалов применительно к различным климатическим условиям и средам.

В конечном итоге все это приведет к значительному расширению области применения МД в машиностроении и ремонтном хозяйстве как одного из наиболее эффективных заменителей цветных и черных антифрикционных материалов.

Кинематическая схема устройства представлена на рис. 1.

Электроиндукторная муфта ИМС-40 4 обеспечивает плавное изменение числа оборотов трансмиссии вала 7 с испытуемым

Лесотехнический журнал 4/2015

Технологии. Машины и оборудование

камеры термо-криостата: 1 - рама;

2 - двигатель; 3 - клиноременная передача;

4 - электроиндукторная муфта ИМС-40;

5 - соединительная гибкая муфта; 6 - коренные опорные подшипники; 7 - вал трансмиссии; 8 - испытуемый подшипник; 9 - камера термо-криостата; 10 - приборная стойка

подшипником 8 в интервале от 60 до 760 об/мин.

Испытуемый подшипник 8 помещен в камеру термо-криостата 9.

Автоматические блоки управления с измерительной аппаратурой расположены на приборной стойке ПС и соединены с камерой термо-криостата защищенным электрическим кабелем БТЕ.

На рис. 2 изображен общий вид устройства с продольным разрезом в вертикальной плоскости вдоль оси вала трансмиссии и поперечным разрезом в вертикальной плоскости по оси системы нагрузки на подшипник. Система нагрузки на подшипник включает в себя П-образную рамку 10, внутри которой установлен гидравлический пятитонный домкрат 11, пружинный демпфер с направляющими швеллерами 12, динамометр

Рис. 2. Общий вид испытательной камеры термо-криостата с разрезом вдоль оси:

1 - рама; 2 - электродвигатель; 3 - клиноременная передача; 4 - электроиндукторная муфта ИМС-40; 5 - соединительная гибкая муфта; 6 - коренные опорные подшипники;

7 - вал трансмиссии; 8 - испытуемый подшипник; 9 - камера термо-криостата; 10 - П-образная рама нагружателя; 11 - домкрат;

12 - плунжерный демпфер с направляющими швеллерами; 13 - динамометр сжатия ДС-3;

14 - стержень; 15 - каретка; 16 - упор;

17 - сальниковое уплотнение; 18 - наружная оболочка камеры термо-криостата; 19 - внутренняя оболочка камеры термо-криостата;

20 - изоляторы; 21 - наполнитель

сжатия ДС-3 13.

Нагрузка от гидравлического домкрата через пружинный демпфер и динамометр сжатия стрежнем 14 посредством каретки 15 передается на испытуемый подшипник 8, расположенный в камере термо-криостата 9.

Стержень 14 камеры термо-криостата изготовлен из изоляционного материала, не проводящего тепло из камеры.

Каретка 15 позволяет испытуемому подшипнику свободно вращаться вокруг оси вала, что необходимо для замера момента

Лесотехнический журнал 4/2015

191

Технологии. Машины и оборудование

трения на упоре 16.

Камера термо-криостата 9 имеет форму закрытого с торцов разъемного в горизонтальной плоскости цилиндра и является стационарным блоком камеры термо-криостата.

Вдоль продольной оси камеры через сальниковые уплотнения 17, расположенные в торцевых стенках камеры, проходит сборный вал 7. Наружная 18 и внутренняя 19 оболочки камеры металлические, отделены друг от друга изоляторами 20, а пространство между ними заполнено стекловатой 21.

Камера состоит из двух половинок: нижней и верхней. Нижняя часть является основанием, и прикреплена к П-образной раме системы нагрузки, а верхняя часть - съемная. Разъем камеры происходит в горизонтальной плоскости, проходящей через ось вала трансмиссии. Верхняя и нижняя часть соединены между собою герметически посредством войлочных прокладок и стяжных обручей.

Испытуемый подшипник 8 с разъемной втулкой из МД располагается в центре камеры термо-криостата. Вал трансмиссии вращается в двух коренных опорных подшипниках, и на середине его длины располагается испытуемый подшипник с изоляционной муфтой.

Конструкция вала трансмиссии позволяет надежно тепло- и электроизолировать испытуемый подшипник и допускает нагрузку на него до 3 кН .

Вращение вала осуществляется электродвигателем через электроиндукторную муфту ИМС-40, которая управляется станцией, вмонтированной в приборную стойку ПС. С помощью автоматической выпрямительной станции и автотрансформатора изменяется сила тока, поступающего к обмоткам

192

якоря электроиндукторной муфты ИМС-40, а с изменением силы тока изменяется интенсивность магнитного потока, увлекающего за собой наружное кольцо муфты, которое соединено гибкой муфтой 5 с валом трансмиссии 7.

Ток замеряется прибором, расположенным на приборной стойке, и служит характеристикой силы, вращающей вал, которая преодолевает момент трения в коренных и испытуемых подшипниках.

Камера термо-криостата предназначена для создания различных стабилизированных температурных режимов, необходимых для проведения испытаний по установлению влияния тепла или холода на работоспособность подшипников из МД.

Установка состоит из камеры и приборной стойки и обеспечивает создание микроклимата вокруг работающего узла трения в заданных диапазонах температур.

Техническая характеристика установки представлена в таблице.

Конструктивно установка выполнена в виде двух отдельных блоков: стационарного и переносного.

Стационарный блок состоит из камеры термо-криостата и двух сосудов Дьюара. В камере термо-криостата вмонтированы нагреватели, магнитные клапаны для пуска азота и датчики температуры. Камера расположена в центре устройства.

Переносной блок установки вмонтирован в приборную стойку (ПС) и является автоматическим блоком управления температурой (рис. 1).

Оба блока, стационарный и переносной, электрически соединены между собой

Лесотехнический журнал 4/2015

Технологии. Машины и оборудование

Таблица

Техническая характеристика установки:

• диапазон рабочих температур, °С +150...-60

• интервал задаваемых температур,

• через, °С ± 10

• точность поддержания температур, °С ± 0,05. ± 0,5

• время достижения температуры +150 °С, мин 60

• время достижения -60 °С, мин 18

• разрешающая способность диапазона измерения температуры внутреннего электро-

термометра, °С +220.-100

• погрешность измерения температуры электротермометра, °С ± 2

• полезный рабочий объем камеры установки, м3 0,12

• напряжение тока питания, В:

нагревателей азота 50

прибора и нагревателей камеры 220

разъемами при помощи экранированной и бронированной токопроводящей электропроводки БТЕ. Эти разъемы легко разъединяются, что удобно при регулировке и ремонте блоков.

Переносной блок смонтирован в отдельном корпусе ПС. На шасси блока расположены: выпрямительное устройство реле включения магнитного пускателя, нагревательные элементы и магнитные клапаны регулирования подачи азота. Здесь же на двух отдельных фольгированных гетенаксовых платах собраны устройства терморегулирования и установлен измерительный электротермометр, рассчитанный на 11 термодатчиков.

На переднюю панель блока выведены: регулятор установки температуры, шкала которого проградуирована от -70 до +200 °С через ± 10 °С; переключатель точности поддержания температуры; переключатель рода работ (-70 °С до +70 °С, ускорено, +80 °С до +200 °С); индикаторные лампочки и тумблер включения всей установки, под которым рас-

положен сетевой предохранитель. На передней панели также расположен стрелочный измерительный прибор электротермометра, проградуированный в градусах Цельсия. Под этим прибором находится переключатель шкалы температуры (от 0 до +100 °С, от 0 до -100 °С, от +100 до +200 °С) и переключатель датчиков температуры.

Для подачи жидкого азота в камеру термо-криостата 9 с лицевой стороны кожуха закреплены две втулки, которые соединяют камеру с сосудами Дьюара посредством дугообразных латунных трубок. Втулка при помощи трубок соединяется с электромагнитными клапанами, электрически связанными с системой автоматики. Электромагнитный клапан при помощи трубки соединен с рабочим пространством камеры.

Трубки проходят через горловины сосудов Дьюара и не доходят до их дна на несколько сантиметров. Наружные части трубок имеют дугообразную форму и изолированы пятимиллиметровым войлоком и поролоном. Наружные концы трубок вставляются в при-

Лесотехнический журнал 4/2015

193

Технологии. Машины и оборудование

емные штуцеры втулок магнитных клапанов, они служат для регулирования подачи азота в камеру термо-криостата. Магнитные клапаны также изолированы войлоком и асбестом.

Для выдавливания азота из сосудов Дьюара в камеру термо-криостата на нижней части трубок, вставленных в сосуды, намотана спираль из тонкой проволоки, к которой подводится ток напряжением 50 В. Подогрев азота в сосуде создает избыточное давление, что способствует его выходу. Избыточное давление не должно превышать 0,5 атм.

Для регулирования избыточного давления (в сосуде Дьюара) на трубках вблизи горловины установлены предохранительные пружинные клапаны. Наличие их предохраняет сосуды от взрыва. Подача азота в камеру производится из двух сосудов одновременно.

Для выравнивания температуры в рабочем объеме камеры термо-криостата на верхней ее половине установлен вентилятор, смешивающий воздух.

Принцип действия переносного блока установки следующий. Заданная температура в камере термо-криостата постоянная. Она поддерживается с помощью терморегулирующего устройства камеры, состоящего из следующих основных блоков: мостовой схемы с датчиком температуры, блока автоматики, блока питания.

Такая система при динамическом равновесии обеспечивает и постоянную величину сопротивления R = const.

В качестве датчика температуры используется термочувствительное медное сопротивление.

Блок автоматики регулирования температуры работает следующим образом. Например, в камере необходимо создать температу-

194

ру +50 °С. Для этого поворачиваем рукоятку переключателя рода работы автоматического магнитного пускателя и магнитных клапанов в положение -70, +80, рукоятку регулятора установки (задатчика) температуры - в положение +50 °С, регулятор шкалы автомата наводки прибора - в положение 0+100 °С.

При этом магнитный пускатель включает нагреватели и температура в камере поднимается. Как только температура достигнет заданной величины, т.е. сравняются мосты сопротивлений задатчика и воспринимающего элемента, срабатывает автомат, включающий нагреватель, и температура в камере будет поддерживаться в пределах заданной погрешности. Причем точность замера температуры регулируется поворотом регулятора в положение ± 0,5 или ± 0,05. При установке регулятора в положение 0,05 °С достигается очень высокая точность, в интервале которой поддерживается температура.

Ток, поступающий к нагревателям, проходит через счетчик электроэнергии и фиксируется.

При необходимости перехода к более высоким температурам нагрева рабочего пространства камеры рукоятку регулятора (задатчика) устанавливаем в положение желаемой температуры, при этом магнитный пускатель включает нагреватели, и процесс повышения температуры повторяется до тех пор, пока сопротивление термодатчика, расположенного в камере, не достигнет заданного режима.

Если нужно быстро понизить температуру в камере, то рукоятку регулятора переключателя наводки магнитных пускателей и магнитных клапанов переводим в положение

Лесотехнический журнал 4/2015

Технологии. Машины и оборудование

«ускоренно», при этом выключаются нагреватели, включаются два магнитных клапана, и тогда азот из сосудов Дьюара устремляется в камеру. Этим как раз и достигается быстрое охлаждение рабочего пространства камеры. Чтобы температура упала ниже нуля, нужно рукоятку грубой регулировки прибора перевести в положение - 0 до -100 °С, а регулятор клапанов - в положение -70 °С. В этом случае нагреватели выключаются, клапаны подачи азота включаются и температура воздуха в камере понижается.

Так как внутренняя оболочка камеры имеет относительно большую теплоемкость, желательно не делать переходов от положительных к отрицательным температурам за время одного опыта, это потребует расхода большого количества азота.

Электроизмерительная аппаратура устройства служит для измерения испытуемых параметров: числа оборотов сборного вала; нагрузки на испытуемые подшипники; силы трения в испытуемых подшипниках; температуры рабочего пространства в трех точках камеры, температуры корпуса подшипника, втулки из МД, наружной оболочки камеры и окружающей среды; расхода электрической энергии на нагрев рабочего пространства камеры до определенной температуры: +10, +20, +30 и т.д. до +100 °С.

Измерение числа оборотов вала трансмиссии производится с помощью частотомера ЧС-7 с преобразователем световых импульсов и импульсов тока.

Схема измерительного устройства представлена на рис. 3. На конце вала 2 крепится десятилопастная крыльчатка 3, которая прерывает световой поток от лампочки подсветки 5, подключенной к источнику питания

Рис. 3. Схема измерительного устройства для определения числа оборотов вала; а) вид сбоку: 1 - корпус подшипника;

2 - конец вала; 3 - десятилопастная крыльчатка; 4 - кронштейн; 5 - лампочка подсветки; 6 - фотоэлемент ФС-К1; б) вид спереди

ИП, падающий на фотоэлемент ФС-К1 6. Световой поток фотоэлементом ФС-К1 преобразуется в импульсы тока, фиксируемые стрелочным прибором частотомера ЧС-7.

Фотоэлемент в защитном футляре прикреплен к корпусу подшипника 1, а лампочка подсветки - к кронштейну 4.

Нагрузка на испытуемый подшипник определяется с помощью динамометра сжатия ДС-3 или ДС-5, которые вмонтированы в систему нагрузки (рис. 2).

Для контрольного замера нагрузки на домкратах установлены манометры, показывающие давление масла. Зная давление масла и площадь поршня домкрата, можно определить нагрузку на подшипник.

Силы трения в испытуемых подшипни-

195

Лесотехнический журнал 4/2015

Технологии. Машины и оборудование

ках определяются с помощью тензометрического устройства, электрическая схема которого представлена на рис. 4.

Принцип работы электронноизмерительного устройства основан на замере деформации балки, изгибаемой силой трения. На балку наклеено 8 проволочных датчиков сопротивлением по 200 Ом каждый, которые соединены между собой по мостовой схеме (по 2 датчика в плече). Питание моста и проволочных датчиков (рис. 4) осуществляется от аккумуляторной батареи напряжением 12 В через выключатели Вк и Вк2. Балансировка каждого моста производится двумя постоянными балансировочными сопротивлениями R2, R3 по 3900 Ом каждое и балансировочным переменным сопротивлением R5 = 470 Ом . Кроме этого, в каждую цепь мостовой схемы вмонтированы масштабные сопротивления R4 = 8200 Ом, которые выключаются выключателями типа Вк2. С помощью масштабного сопротивления R5 можно изменить масштаб измерений, что используется при тарировке устройства.

Две мостовые схемы (I и II) сблокированы переключателями П1 и П2 так, что замер микротока, возникающего вследствие изме-

нения микросопротивления проволочных датчиков R1 при их деформации балкой, может производится одним из визуальнострелочных микроамперметров mA-1 и mA-2 на 50 и 200 микроампер. Кроме амперметра для визуального замера показаний в схему включен самопишущий потенциометр (мост), который производит записи характера деформации балки, т.е. силы трения.

Ввиду того, что замеры силы трения с помощью тензометров возможны в диапазоне температур, не превышающих +60 °С и не ниже -10 °С, устройство оборудовано установкой прямого воздействия упора 16 на динамометр сжатия ДС-02, установленный стационарно снаружи камеры на кронштейн, жестко закрепленный к раме. С помощью этого динамометра производится тарировка тензометрических датчиков и, поскольку он установлен стационарно, то он используется для прямого замера сил трения при более высоких и низких температурах в интервалах от -100 до +100 °С.

Температура рабочего пространства камеры в верхней, средней и нижней ее частях, температура корпуса подшипника, антифрикционного слоя из МД и наружной обо-

Рис. 4. Принципиальная электрическая схема тензометрического устройства для замеров силы трения: I - первая схема электронного моста; II - вторая схема электронного моста

196

Лесотехнический журнал 4/2015

Технологии. Машины и оборудование

лочки кожуха камеры, а также окружающего воздуха замеряется с помощью автоматического блока установки УТХ с измерительной головкой М-24, имеющей медные проволочные термосопротивления.

Принцип работы устройства основан на измерении величины сопротивления медного датчика с изменением его температуры. Так как датчик включен в плечо сбалансированного моста, то изменение его сопротивления приводит к разбалансировке моста, вследствие чего возникает микроток, фиксируемый прибором.

Для измерения температуры корпуса подшипника и антифрикционного слоя из МД медные датчики диаметром 2-3 мм вставляются в заранее подготовленные отверстия и заливаются термостойким лаком. Места установки датчиков в подшипнике и на наружной поверхности кожуха камеры покрывают толстым слоем поролона и войлока, которые приклеивают изоляционной лентой.

Приведенная электронно-измерительная система позволяет одним и тем же прибором производить замер как плюсовых, так и минусовых температур с точностью до 0,05 °С.

Расход электроэнергии определяется электросетевым счетчиком типа СО-2М, включенным в цепь нагревателей УТХ. Работа счетчика сблокирована с нагревателями магнитным пускателем.

Для определения расхода электрической энергии за короткие промежутки времени, т.е. незначительных ее величин, электронный счетчик СО-2М оборудован специальным электронным устройством, с помощью которого определяется число оборотов диска счет-

чика за любой промежуток времени. Число оборотов последнего, в свою очередь, фиксируется и записывается с помощью двух электрических импульсных счетчиков S-15.

Один из электроимпульсных счетчиков сблокирован с автоматическим передвижным блоком установки и производит записи числа оборотов диска электросетевого счетчика за отдельные промежутки времени. Он работает со сбросом.

Второй электроимпульсный счетчик тоже сблокирован с автоматическим передвижным блоком установки и определяет число оборотов диска сетевого счетчика нарастающим итогом, т.е. работает без сброса. Двойная система контроля расхода электроэнергии позволяет определить ее количество как за отдельные короткие промежутки времени, так и с нарастающим итогом с большой точностью и без ошибок. Зная число оборотов диска электросетевого счетчика, расход электрической энергии ЕЭ определяется по формуле

Еэ =

кЭп

1000 ,

где n - число оборотов диска сетевого счетчика за данный промежуток времени;

кЭ - коэффициент, учитывающий отношение 1000 Вт к числу оборотов диска на 1 кВт  ч мощности.

Число оборотов в кВт  ч приводится в характеристике электросетевого счетчика (записано на его циферблате) и равно 1250 об на 1 кВт  ч . Тогда кЭ =0,8.

Для контрольной проверки числового значения коэффициента в цепь нагревателей включаем образцовый ваттметр типа Д-552, с помощью которого определяем мощность тока. Зная мощность тока и время работы на-

Лесотехнический журнал 4/2015

197

Технологии. Машины и оборудование

гревателей, определенное с помощью электросекундомера марки ЭЧЛ типа П14М, сблокированного с нагревателями и с переносным блоком автоматики через сигнальную лампочку, можно определить расход электроэнергии за данный промежуток времени.

Расход электроэнергии при контрольных замерах определяется как произведение замеряемой мощности P на время работы нагревателей T, т.е. ЕЭ = PT . При расхождении данных базовых и контрольных замеров более чем на 5 % вводим поправку в коэффициент перевода оборотов в электрическую энергию.

На рис. 5 представлена электронная схема включения импульсных счетчиков S-15 и электронного секундомера типа П14М. Принцип работы схемы следующий.

Напряжение переменного тока 220 В понижается трансформатором Тр до 18 В и диодами Д1 - Д (соединенными по мостовой схеме) выпрямляется в постоянный ток. В свою очередь, усиление электрического фотосигнала производится двухкаскадным полупроводниковым усилителем постоянного то-

ка. В качестве светочувствительного элемента используется фотосопротивление ФС-К1.

Включение электрического секундомера происходит следующим образом. Фотосопротивление ФС-К1 включено в цепь базы транзистора Т1 (МП-42Б). На выходе усилителя в цепи коллектора транзистора Т2 (П-217А) включена обмотка электромагнитного реле Р1 (типа РЭС-22). При затемнении фотоэлемента ФС-К1 его электросопротивление велико, ток в цепи эмиттера транзистора Т1 очень мал (в обмотке реле Р1 он не превышает 10 mA), в связи с чем недостаточен для замыкания контактов Р1 включения электросекундомера.

При освещении фотосопротивления ФС-К1 ток эмиттера транзистора Т1 возрастает, что приводит к увеличению тока эмиттера транзистора Т2 (на выходе усилителя) до 2530 А, а реле Р1 срабатывает и своими нормально открытыми контактами Р1 включает источник питания электросекундомера. Фотосопротивление ФС-К1 вставлено под колпачок сигнальной лампочки включения нагревателей (правая лампочка), установленная на передней панели передвижного блока УТХ.

Рис. 5. Принципиальная электрическая схема автоматического устройства для определения времени работы нагревателей и расхода электроэнергии на нагрев камеры термо-криостата

198

Лесотехнический журнал 4/2015

Технологии. Машины и оборудование

Фотореле включения и выключения электроимпульсных счетчиков (для определения числа оборотов диска) работает по аналогичному принципу. Постоянный ток усиливается двухкаскадным усилителем Т3 и Т4 и поступает в обмотки реле Р2, которое, срабатывая, включает нормально открытые контакты Р2. В свою очередь, нормально открытые контакты включают два параллельных импульсных счетчика.

Фотосопротивление ФС-К1 для определения числа оборотов диска сетевого электросчетчика марки СО-2М установлено внутри его под диском. Сверху диска против сопротивления закреплена лампочка - подсветка. В диске под направлением луча от лампы - подсветки фотосопротивления просверлено отверстие так, что при совпадении его с лучом света и фотосопротивлением последнее окажется освещенным, т.е. за каж-

дый оборот диска луч света от лампы попадает один раз на фотосопротивление. Импульсы тока, поступающие от фотосопротивления, записываются электроимпульсными счетчиками, укрепленными на передней панели приборной стойки ПС.

Введение электронных устройств управления процессами наблюдения позволило достигнуть высокой точности замеров исследуемых величин и значительно облегчило труд испытателей.

Измерение температуры нагрева узла трения производится автоматическим блоком установки по описанному ранее способу.

Влажность воздуха в камере измеряется по перепаду температур влажного и сухого термометра, вмонтированных в камеру. Показания сухого термометра соответствуют действительной температуре в рабочем пространстве камеры.

Библиографический список

1. Аксенов, А.А. Твердость и деформации прессованной древесины при отрицательных температурах [Текст] / А.А. Аксенов, С.В. Малюков // Лесотехнический журнал. - 2014. -Т.4. - № 3 (15). - С. 184-192. DOI: 10.12737/6286

2. Аксенов, А.А. Влияние отрицательных температур и степени уплотнения на твердость прессованной древесины [Текст] / А.А. Аксенов, С.В. Малюков // Фундаментальные исследования. - 2015. - № 5-1. - С. 9-13.

3 Al-Haddad, J.M. Chemical responses to modified lignin composition in tension wood of hybrid poplar (populus tremula x populus alba) [Text] / J.M. Al-Haddad, F.W. Telewski, K.-Y. Kang, S.D. Mansfield // Tree Physiology. - 2013. - Vol. 33. - no. 4. -pp. 365-373. - DOI: 10.1093/treephys/tpt017

4 Шамаев, В.А. Подшипники скольжения из модифицированной древесины [Текст] / В.А. Шамаев // Вестник машиностроения. - 2010. - № 7. - С. 45-49.

5 Шамаев, В.А. Химико-механическое модифицирование древесины [Текст] : монография / В.А. Шамаев. - Воронеж, 2003. - 260 с.

6 Grelier, S. Use of low molecular weight modified polystyrene to prevent photodegradation of clear softwoods for outdoor use [Text] / S. Grelier, A. Castellan, L. Podgorski // Polymer Degradation and Stability. - 2007. - Vol. 92. - no. 8. - pp. 1520-1527. - DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2007.05.011

7 Белокуров, В.П. Термо-влагоупругость подшипников скольжения из ДМ при использова-

Лесотехнический журнал 4/2015 199

Технологии. Машины и оборудование

нии задачи Ламе [Текст] / В.П. Белокуров // Лесотехнический журнал. - 2015. - Т. 5. - № 2. - С. 104-110. - DOI: 10.12737/111984

8 Duanmu, J. Hygromechanical properties of composites of crosslinked allylglycidyl-ether modified starch reinforced by wood fibres [Text] / J. Duanmu, E.K. Gamstedt, A. Rosling // Composites Science and Technology. - 2007. Vol. 67. - no. 15-16. - pp. 3090-3097. - DOI: 10.1016/j.compscitech.2007.04.027

9 Шамаев, В.А. Прессованная древесина в машиностроении [Текст] : справочник / В.А. Шамаев, А.И. Смоляков, П.А. Смирнов [и др.]. - Воронеж, 2005. - 92 с.

10 Temiz, A. Effect of accelerated weathering on surface chemistry of modified wood [Text] / A. Temiz, N. Terziev, M. Eikenes, J. Hafren // Applied Surface Science. - 2007. - Vol. 253. - no. 12. - pp. 5355-5362. - DOI: 10.1016/j.apsusc.2006.12.005

References

1. Aksenov A.A., Malyukov S.V. Tverdost' i deformacii pressovannoj drevesiny pri otrica-tel'nyh temperaturah [Hardness and deformation of molded wood at low temperatures]. Lesotekhni-cheskii zhurnal, 2014, Vol. 4, no. 3 (15), pp. 184-192. doi: 10.12737/6286 (In Russian).

2. Aksenov A.A., Malyukov S.V. Vlijanie otricatel'nyh temperatur i stepeni uplotnenija na tverdost' pressovannoj drevesiny [Influence of negative temperatures and degrees of hardness seals compressed wood] Fundamental'nye issledovanija [Fundamental research]. 2015, no. 5-1, pp. 9-13. (In Russian).

3. Al-Haddad J.M., Telewski F.W., Kang K.-Y., Mansfield S.D. Chemical responses to modified lignin composition in tension wood of hybrid poplar (populus tremula x populus alba). Tree Physiology, 2013, Vol. 33, no. 4, pp. 365-373. doi: 10.1093/treephys/tpt017

4. Shamaev V.A. Plain bearings of modified wood. Vestnik mashinostroenija = Russian Engineering Research, 2010, no. 7, pp. 45-49. (in Russian).

5. Shamaev V.A. Himiko-mehanicheskoe modificirovanie drevesiny [Chemical-mechanical modification of wood]. Voronezh, 2003. 260 p. (in Russian).

6. Grelier S., Castellan A., Podgorski L. Use of low molecular weight modified polystyrene to prevent photodegradation of clear softwoods for outdoor use. Polymer Degradation and Stability, 2007, Vol. 92, no.8, pp. 1520-1527. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2007.05.011

7. Belokurov V.P. Thermo vlagouprugost bearings from dm using Lame problem. Lesotekh-nicheskii Zhurnal, 2015, Vol. 5, no. 2. pp. 104-110. (in Russian). doi: 10.12737/111984

8. Duanmu J., Gamstedt E.K., Rosling A. Hygromechanical properties of composites of cros-slinked allylglycidyl-ether modified starch reinforced by wood fibres. Composites Science and Technology, 2007, Vol. 67, no. 15-16, pp. 3090-3097. doi: 10.1016/j.compscitech.2007.04.027

9. Shamaev V.A., Smoljakov A.I., Smirnov P.A. [et all.] Pressovannaja drevesina v mashino-stroenii [Pressed wood in mechanical engineering]. Voronezh, 2005, 92 p. (in Russian).

10. Temiz A., Terziev N., Eikenes M., Hafren J. Effect of accelerated weathering on surface chemistry of modified wood. Applied Surface Science, 2007, Vol. 253, no. 12, pp. 5355-5362. doi: 10.1016/j.apsusc.2006.12.005

200

Лесотехнический журнал 4/2015

Технологии. Машины и оборудование

Сведения об авторах

Аксенов Алексей Александрович - доцент кафедры производства, ремонта и эксплуатации машин, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», кандидат технических наук, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: aaa-aksenov@mail.ru.

Малюков Сергей Владимирович - доцент кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», кандидат технических наук, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: maljukov-sergejj@rambler.ru.

Information about authors

Aksenov Alexey Aleksandrovich - Associate Professor of Production, Repair and Maintenance of Machinery Department, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov», PhD in Engineering, Voronezh, Russian Federation; e-mail: aaa-aksenov@mail.ru.

Malyukov Sergey Vladimirovich - Associate Professor Department of Forestry Mechanization and Machine Design, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov», PhD in Engineering, Voronezh, Russian Federation; e-mail: maljukov-sergejj@rambler.ru.

DOI: 10.12737/17423 УДК 62-932.2

ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РОТОРНОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА С ДРЕВЕСНО-КУСТАРНИКОВОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТЬЮ

кандидат технических наук М. А. Платонова1 доктор технических наук, профессор М. В. Драпалюк2 кандидат технических наук, доцент А. А. Платонов1 1 - ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения»,

г. Москва, Российская Федерация

2 - ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж, Российская Федерация Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 15-38-50524 мол_нр.

В настоящее время ОАО «Российские железные дороги» формирует согласованную политику в области обеспечения безопасности и надёжности перевозочного процесса, при этом одной из актуальных является проблема удаления нежелательной древесно-кустарниковой растительности в полосе отвода железных дорог. В соответствии с действующими инструкциями в полосе отвода

Лесотехнический журнал 4/2015 201