Введение к работе
Актуальность темы. В условиях современных рыночных отношений центр научной, технической и экономической деятельности перемещается к основному звену всей экономики - предприятию. Именно на этом уровне создается нужная обществу продукция. В сложившейся ситуации, когда прекратила свою деятельность инфраструктура «НИИ, КБ -> завод-изготовитель -> предприятие-потребитель нового оборудования», но продолжается выпуск запасных деталей, необходимо создавать банки данных прогрессивных технологий, направленных на повышение долговечности деталей трибосопряже-ний (ТС), узлов трения и механизмов. Исследования в указанном направлении проводятся, но в малых объемах. К числу важных достижений технических наук необходимо отнести создание научно-практического направления в технологии машиностроения, связанного с модернизацией действующего оборудования и с разработкой ресурсосберегающих технологий, направленных на повышение долговечности кругильно-формирующей роторной системы (КФРС).
В различных узлах технологических машин существуют ТС, работающие в условиях повышенных динамических нагрузок, в режимах граничного и технически сухого трения. Обычно это узлы неразборной конструкции, например КФРС прядильного блока (ПБ) пнев-мопрядильных машин (ППМ). В конструкцию ПБ входит вторая подобная система - расчесывающий барабанчик, которая состоит из ротора, неразборной совмещенной подшипниковой опоры, приводного шкивка ремня тангенциального привода
Работа совмещенных подшипниковых опор сопровождается проскальзыванием тел качения, что приводит к повышению температуры в зоне трения, к разрыву смазочного слоя - граничная смазка тяжелого режима, происходит металлический контакт поверхностей трения (сепаратора, шариков и дорожек качения) и, как следствие, катастрофический износ ТС. Поэтому актуальными являются исследования по разработке новых технологических и триботехнологиче-ских способов, обеспечивающих повышение параметров технологической точности и долговечности элементов КФРС, функционально связанных с качеством вырабатываемого продукта
(ОС. НАЦИОНАЛЬНА!J БИБЛИОТЕКА |
Цель работы состоит в повышении долговечности КФРС на основе установления взаимосвязи между параметрами технологической точности и качеством вырабатываемого продукта
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Анализ отказов и повреждений, видов изнашивания деталей ТС
КФРС.
-
Исследование параметров технологической точности и установление их функциональной зависимости от качества вырабатываемого продукта
-
Динамический расчет и теоретическое обоснование величины износа деталей подшипниковой совмещенной опоры по интегральному параметру - радиальному биению.
-
Проведение исследований, позволяющих сделать вывод о целесообразности применения металлоплакирующих смазок (МПС) в опорах роторных систем с целью снижения радиального зазора (износа), гашения вибрации и реализации технологии безразборного восстановления подшипниковых опор.
-
Разработка МПС с оптимизацией количественного состава добавок низкомодульных металлов или их соединений (например, медного порошка) на основе использования математического планирования эксперимента и аналитической модели.
-
Разработка упрочняющей технологии оксидно-керамического покрьпия на основе микродугового оксидирования (МДО) и введение в электролит сульфата меди.
-
Исследование эксплуатационных характеристик оксидно-керамического покрьпия ротора нитью из волокон различной природы.
-
Разработка научно обоснованных рекомендаций по обеспечению долговечности КФРС.
Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием научных основ технологии машиностроения, теории вероятностей, математической статистики, теории трения и износа, теории динамики и колебаний роторных систем. Экспериментальные исследования проводились с использованием специальных установок, типовых приспособлений, аттестованного контрольно-измерительного инструмента, виброакустической аппаратуры и электронно-сканирующей микроскопии. Для проведения исследований триботехнических характеристик оксидно-керамического покрьпия
разработана и изготовлена установка, моделирующая условия эксплуатации и формирования нити в камере. Установка создана на основе положений теории Л.Эйлера для исследования фрикционного взаимодействия гибкой нити с цилиндрической поверхностью. Обработка экспериментальных данных выполнялась с использованием компьютерных технологий.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Результаты анализа причин отказов элементов КФРС и выделение наиболее значимых и часто повторяющихся видов изнашивания.
-
Результаты промышленных испытаний роторных систем по параметрам технологической точности. Влияние параметров технологической точности (дисбаланса, вибрации, радиального биения) на долговечность КФРС и их взаимосвязь с показателями качества вырабатываемого продукта.
3. Интегральный параметр, определяющий износ элементов
КФРС. Характеристики точности подшипниковых опор.
-
Оптимальный состав МПС, реализующий эффект избирательного переноса и технологию безразборного восстановления изношенных подшипниковых опор.
-
Технология получения оксидно-керамического медьсодержащего покрытия методом МДО путем введения в электролит сульфата меди.
-
Конструкция установки для исследований износостойкости покрытий камеры ротора КФРС.
-
Практические рекомендации по обеспечению долговечности для использования на текстильных и машиностроительных предприятиях.
Научная новизна. На основе теоретических и экспериментальных исследований решена актуальная научная задача, которая заключается в повышении показателей долговечности КФРС - основного элемента функционального назначения пневмопрядильной машины:
- определены структурные параметры технологической точности
(дисбаланс, вибрация, радиальное биение). Установлены предельно
допустимые величины и их влияние на качество вырабатываемого
продукта для систем, обладающих функциональной избьпочностью;
- разработана ресурсосберегающая технология безразборного
восстановления и поддержания заданной технологической точности
в непрерьшном режиме эксплуатации совмещенных подшипниковых
опор на основе применения МПС;
- получены математические модели: аналитическая и на основе
математического планирования эксперимента, с использованием ко
торых проведена оптимизация количества вводимого в МПС порош
ка меди и поверхностно активных веществ;
- разработана упрочняющая технология получения оксидно-
керамических износостойких антифрикционных и противопригарных
покрытий методом МДО путем управления химическим составом
электролита.
Практическая ценность:
Разработаны научно обоснованные рекомендации по обеспечению долговечности КФРС.
Подтверждена целесообразность применения антифрикционной и износостойкой технологии медьсодержащего оксидно-керамического покрытия роторов методом МДО. Данное покрьпие может бьпь рекомендовано в качестве противоизносного покрытия роторов и других нитепроводящих деталей разнообразных технологических машин, изготовленных из алюминия и его сплавов.
Доказано, что МПС типа Силимол (Li-Si 4/15-Зт) может быть использована для реализации технологии безразборного восстановления изношенных поверхностей деталей ТС совмещенных опор КФРС и для защиты номинально неподвижных поверхностей ТС от фреттинг-коррозии в условиях эксплуатации.
- Разработана и изготовлена установка, моделирующая условия
эксплуатации и формирования нити в камере, которая внедрена в ис
следовательских лабораториях и учебном процессе ПГУ.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на конференциях и семинарах различного уровня: Международная научно-техническая конференция «Точность и надежность технологических и транспортных систем» ПДЗ, Пенза, 2000; 1-я Российская конференция молодых ученых по математическому моделированию, Калуга, 2000; «Комплексное обеспечение показателей качества деталей в машиностроении», ПГУ (при кафедре «Проектирование технических систем»), Пенза, 2000; Международный юбилейный симпозиум (АПНО-2003) «Актуальные проблемы науки и образования» ПГУ, Пенза
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и заключения, содержит 178 страниц машинописного текста; списка литературы из 176 наименований на 14 страницах; 56 рисунков, 14 таблиц, из 9 приложений на 48 страницах. Общий объем диссертации 240 страниц.
