Введение к работе
Актуальность темы. Надежность машины зависит от многих параметров, однако, узлы трения являются одним из самых слабых звеньев в любом механизме. Отличительная особенность работы узлов трения лесных машин - это высокие контактные давления, динамические и вибрационные нагрузки, недостаток смазки, загрязненность абразивом, подверженность климатическим воздействиям. Поэтому повышение долговечности узлов трения лесных машин представляется весьма актуальной задачей, решение которой позволит повысить надежность лесных машин в целом.
Данную проблему можно решить, в частности, применением в узлах трения новых антифрикционных материалов. К таким материалам относится пропитанная смазками прессованная древесина (ДП), изготовленная из малоценных лиственных пород. Материал ДП, имея сравнительно низкую стоимость, по эксплуатационным качествам не уступает материалам из цветных и черных металлов, применяемым в узлах трения, а в условиях ограниченной смазки и абразивного изнашивания даже превосходит их.
Однако применение ДП в узлах трения до настоящего времени сдерживается недостаточной изученностью зависимости ее антифрикционных свойств от состава и условий пропитки. Особенно мало исследований проводилось по созданию антифрикционных материалов на основе ДП, работающих при высоких знакопеременных нагрузках, а именно в таких условиях работают узлы трения в манипуляторной технике лесного комплекса.
Повышение технического уровня отечественных лесных машин за счет применения в них новых антифрикционных материалов на основе ДП является актуальной темой исследований. Работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 2001-2005 г.г.», раздел «Создание теоретических основ наукоемких технологий и систем качества леса и лесной продукции» (гос. регистр. № 01.960.010812).
Цель работы. Повышение долговечности некоторых узлов трения лесных машин за счет применения нового антифрикционного материала на основе прессованной древесины.
Объекты и методы исследования. Объектами исследования являлись образцы и подшипники из ДП с торцовой рабочей поверхностью, пропитанные различными составами на основе смеси предельных углеводородов и поверхностно-активных веществ. Теоретические исследования базировались на методах дифференциального и интегрального исчисления, использовались численные методы и уравнения теории упругости. В экспериментальных исследованиях нашли применение методы полного факторного планирования эксперимента, регрессионного анализа и математической статистики с использованием ЭВМ.
Научная новизнаработы заключается в следующем:
- разработана методика и получены аналитические зависимости по расчету напряженного состояния узлов трения с применением ДП, отличающаяся тем, что учтены анизотропия материала и силы трения;
1 БИБЛИОТЕКА і
получена математическая модель теплового расчета узлов трения, отличающаяся тем, что учтен эффект теплорассеивания при граничном условии изменения температуры в зоне трения по линейному закону;
разработан новый антифрикционного материала на основе ДП, с улучшенными триботехническими характеристиками.
Значимость для теории и практики. Теоретические исследования позволили разработать более точные аналитические зависимости для прочностного и теплового расчета подшипников из ДП. Разработан новый антифрикционный материал на основе ДП, позволяющий повысить долговечность узлов трения лесных машин.
Реализаиия работы. Результаты теоретических, лабораторных и стендовых исследований внедрены организациями ОАО "Майкопский машиностроительный завод", научно-производственным центром "Восмоддрев", и внедрены в учебный процесс на кафедрах "Механизации лесного хозяйства и проектирования машин" и "Производства, ремонта и эксплуатации машин".
Достоверность полученных результатов подтверждена положительными результатами лабораторных исследований и заводских стендовых испытаний, корректностью принятых допущений при теоретических исследованиях, использованием современных методов планирования экспериментов и статистической обработки данных, а также достаточной сходимостью экспериментальных и теоретических данных.
Основныеположения.выносимыеназашиту:
методика и аналитические зависимости для расчета напряженного состояния антифрикционных материалов из ДП с учетом сил трения;
аналитические зависимости для теплового расчета подшипников скольжения из прессованной древесины, учитывающие, анизотропию и условия теплорассеивания узлов трения;
экспериментально подтвержденные рекомендации по применению различных типов модификаторов для антифрикционной прессованнойдревесины;
результаты сравнительных испытаний нового антифрикционного материала и аналогов.
Апробаиия работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры "Энергетики и гидравлики" ВГЛТА (2000-2004г.); международном научно-практическом симпозиуме "Сла-вянтрибо-4. Трибология и технология" (Рыбинск, 1997); международной научно-технической конференции "Ресурсосберегающие технологии в лесном хозяйстве, лесной и деревообрабатывающей промышленности" (Минск, 1999); международной научно-технической конференции "Научно-технические проблемы в развитии ресурсосберегающих технологий и оборудования лесного комплекса" (Воронеж, 1998); международной научно-технической конференции " Интеграция фундаментальной науки и высшего лесотехнического образования по проблемам ускоренного воспроизводства, использования и модификации древесины" (Воронеж, 2000); Всероссийской научно-практической конференции "Химико-лесной комплекс — проблемы и решения" (Красноярск, 2002);
международной конференции "Повышение эффективности лесозаготовок малолесных районов России" (Воронеж 2002).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 14 работ и получен патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Она содержит 171 страницу печатного текста, 45 рисунков, 4 таблицы. Приложение содержит 39 страниц с таблицами и рисунками.
