Студенческий сайт КФУ - ex ТНУ » Учебный раздел » Учебные файлы »Промышленность, производство

Влияние пластичных смазочных материалов с ультрадисперсным наполнителем на температурный режим подшипников качения

Тип: реферат
Категория: Промышленность, производство
Скачать
Купить
Влияние пластичных смазочных материалов с ультрадисперсным наполнителем на температурный режим подшипников качения С.Г. ДокшанинСибирский федеральный университет, г. КрасноярскПри разработке новых смазочных композиций на основе серийно выпускаемых пластичных смазочных материалов в качестве наполнителей эффективно используются вещества с ультрадис- персными частицами, например ультрадисперсные порошки алмазографита (УДПАГ). Наилучшие антифрикционные и противоизносные свойства с такими наполнителями проявляются в жестких условиях эксплуатации узлов трения. Положительные результаты различных исследований показали, что смазочные материалы, модифицированные подобными наполнителями, могут с успехом использоваться в подшипниковых опорах, зубчатых передачах, шарнирных соединениях и других тя- желонагруженных узлах трения [1]. Одним из важных факторов, определяющих безотказную работу трибоузла, является температурный режим. Воздействие температуры в сочетании с экстремальными нагрузками ухудшает свойства смазочных материалов. При значительном повышении температуры в зоне фактического контакта тел смазочный материал может происходить разрушение защитных смазочных слоев с последующим схватыванием поверхностей [2].Цель исследований: оценка возможности использования пластичных смазочных материалов с наполнителем из ультрадисперсного порошка алмазографита (УДПАГ) для улучшения эксплуатационных параметров опор с подшипниками качения.Испытания выполнялись на лабораторной установке, моделирующей работу подшипникового узла при однонаправленном вращении подшипника. В качестве образцов были взяты радиальные роликоподшипники типа 2308 с короткими цилиндрическими роликами. На рис. 1 а представлена схема испытательного узла. Он состоит из корпуса 6, крышки 7 и внутренней втулки 2, фиксированной на валу 1 с помощью шпонки. На втулке расположены опорные подшипники 4 и установленные в наружной втулке 5 испытуемые подшипники 3. Радиальная нагрузка на роликовых подшипниках создается винтом 8 через упругую пружину 9 и цилиндр 10, который давит на наружную втулку. Исследования смазочных свойств проводились при радиальных нагрузках от 0,5 до 2,5 кН, частота вращения внутреннего кольца изменялась от 960 до 1800 об/мин, внешнее кольцо неподвижно.Для создания смазочных композиций использовался товарный пластичный смазочный материал марки Литол-24. Это многоцелевая смазка, загущенная литиевым мылом 12-гидроксистеа- риновой кислоты, широко применяется в подшипниках качения и скольжения всех типов, в шарнирах, зубчатых и других передачах, для смазывания трущихся поверхностей механизмов различного назначения, имеет удовлетворительную механическую стабильность и работоспособна в широком интервале температур. В качестве наполнителя использовался ультрадисперсный порошок алмазографита. Он представляет углеродсодержащий конденсированный продукт, полученный методом детонационного синтеза в среде углекислого газа (ТУ 40-2067910-01-91). Доля графита составляет до 80% продукта взрыва, остальная часть находится в виде высокодисперсной алмазоподобной фазы. Порошок, используемый в качестве наполнителя, представляет собой углеродную смесь с размером частиц от 7 до 100 нм. Для уточнения влияния фракции исследуемого наполнителя на эксплуатационные свойства смазочного материала были составлены две группы смазочных композиций: с размером частиц порошка алмазографита от 7 до 60 нм (группа Ф1) и с размером частиц от 60 до 100 нм (группа Ф2). Объем закладываемого в подшипники качения смазочного материала составлял 1/3 объема свободного пространства. Исследования проводились при наиболее оптимальной концентрации УДПАГ 1% от массы смазочного материала.Рис. 1. Схемы испытательного подшипникового узла (а) и способа определения температуры подшипника (б)Температура внешних колец каждого подшипника во время испытаний измерялась при помощи хромель-копелевых термопар с термоэлектродами диаметром 0,5 мм (рис. 16). В начале каждого испытания подшипники прокручивались без нагрузки в течение 10-15 мин для удаления лишнего смазочного материала и равномерного распределения оставшегося по контактирующим поверхностям колец и тел качения. По результатам испытаний определялась разница температур АТ между данными текущих замеров Т7, и начальной температурой Т0.Представленные на рис. 2 зависимости получены для радиальных нагрузок от 0,5 до 2,5 кН при частоте вращения внутреннего кольца 1200 об/мин. Графики показывают, что приращение температуры после 1-1,5 часов испытаний начинает замедляться, а после 2,5 часов рабочая температура подшипника стабилизируется. При этом в подшипниках качения, в которых применялся смазочный материал с ультрадисперсным наполнителем, отмечается снижение температуры на 26-32% в сравнении с базовым смазочным материалом. Некоторое повышение температуры для смазочных композиций с УДПАГ наблюдается в начале испытаний, что связано с ростом момента трения в режиме приработки. Быстрый нагрев и повышение коэффициента трения связаны с увеличением интенсивности приработочного износа в начальный период работы подшипника.Если дать оценку полученным результатам в целом, то зависимости изменения температуры подшипников для рассматриваемых пластичных смазочных материалов имели однотипный характер, но различались по абсолютным значениям, зависящим от радиальной нагрузки и скорости вращения внутреннего кольца.Рис. 2. Зависимости изменения приращения температуры в подшипнике качения от нагрузки: а) для Литол-24; б) для Литол-24+УДПАГ (Ф1); в) для Литол-24+УДПАГ (Ф2)Средняя температура подшипников качения при использовании смазочного материала Литол- 24 без наполнителя составляла 55-65°С, для смазочных композиций с ультрадисперсным наполнителем - 47-53°С. Использование ультрадисперсного алмазографита в качестве добавки к пластичным смазкам позволяет снизить рабочую температуру подшипникового узла на 25-20%, при этом размер фракции вносимого наполнителя оказывает на температуру влияние незначительное и только при повышении нагрузки.Влияние температурного режима для работы подшипников качения очень значимо. Если при нормальных условиях работы причина потери работоспособности подшипника качения является усталостные повреждения, то при критических режимах нагрузки и скорости будет наблюдаться рост температуры, приводящей к разрушению смазочных пленок. Интенсивность разрушения данных пленок зависит от тангенциальных усилий, действующих на площадке контакта. К таким усилиям относятся силы трения, возникающие при проскальзывании роликов по дорожкам качения колец. С ростом сил трения или с повышением скорости скольжения на контакте начинает увеличиваться мощность трения, что приводит к интенсивному тепловыделению и росту температуры на поверхности трения. При нагреве происходит снижение твердости поверхностного слоя и его пластическая деформация. Эти процессы приводят к разрушению и удалению смазочных пленок, которые образовываются в процессе работы на трущихся поверхностях за счет адгезионных сил. Поскольку результатом роста сил трения является повышение рабочей температуры подшипника качения, это приводит к снижению вязкости смазочного материала, уменьшению толщины смазочной пленки, а в случае недостаточного смазывания или его отсутствия и к возможному схватыванию поверхностей [3].Введенный в смазочный материал ультра- дисперсный порошок алмазографита за счет своей высокой поверхностной энергии имеет хорошую адгезионную способность и сможет при ужесточении эксплуатационных режимов удержать граничный смазочный слой на трущихся поверхностях, упрочнить масляную пленку и экранировать открытые участки металлических поверхностей. Модифицированные пластичные смазочные материалы за счет введения нерастворимых ультрадис- персных наполнителей обеспечивают смазочному материалу высокие антифрикционные и противо- износные свойства. Поскольку результатом роста сил трения является повышение рабочей температуры подшипника качения, это приводит к снижению вязкости смазочного материала, уменьшению толщины смазочной пленки, а в случае недостаточного смазывания или его отсутствия и к возможному схватыванию поверхностей.Выводы: созданные на основе пластичного смазочного материала Литол-24 смазочные композиции, в которых в качестве наполнителя применялся ультрадисперсный порошок алмазографита, оказываются весьма эффективны при работе подшипников качения, эксплуатирующихся в условия ограниченной смазки. Они способны снизить рабочую температуру подшипника до 25-30%, что способствует установлению оптимального теплового режима и повышению работоспособности узла.Список литературы Терентьев, В.Ф. Трибонадежность подшипниковых узлов в присутствии модифицированных смазочных композиций / В. Ф. Терентьев, Н.В. Еркаев, С.Г. Докшанин. - Новосибирск: Издательство «Наука» СО РАН, 2003. 142 с.
Другие файлы:

Моделирование неисправностей шарикоподшипников качения на примере двухрядного сферического подшипника
Рассмотрение видов повреждений элементов подшипников качения. Разработка причинно-следственных связей между видами и причинами повреждения. Типичные о...

Подшипники качения
Понятие и функциональные особенности подшипников качения, их отличительные признаки от подшипников скольжения. Основные типы подшипников качения: шари...

Технология организации промышленного производства подшипников качения
Подшипник как техническое устройство, являющееся частью опоры. Производство в соответствии с требованиями подшипников качения, а именно шарикоподшипни...

Расчет подшипников качения
Основные эксплуатационные характеристики подшипников. Конструкция и эксплуатационная характеристика основных типов подшипников качения. Динамическая г...

Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости
В учебнике приведены теоретические основы и практические сведения по производству, показателям качества топлив, смазочных материалов и охлаждающих жид...