Введение к работе
Актуальность темы
Эффективность работы машин в значительной степени зависит от надежного функционирования узлов трения. Анализ причин выхода из строя оборудования, работающего в экстремальных условиях, показал, что до 85% отказов происходит вследствие выхода из строя узлов трения. Например, анализ браков в поездной и маневровой работе по вагонному хозяйству за последние годы свидетельствует, что около 50% всех случаев брака приходится на перегрев букс, около 8% - на излом шейки оси колесной пары, причем за последние три года браки этих категорий увеличились более чем в 2 раза. Одним из основных факторов, оказывающих существенное влияние на процессы изнашивания, является температура, возникающая при трении, которая вызывает изменение физико-механических свойств как смазочных материалов, так и взаимодействующих поверхностей. Поэтому исследование распределения температурных полей и их влияния на процессы трения и износа для тяжелонагруженных подшипников (одними из которых являются моторно-осевые подшипники (МОП) электровозов и тепловозов и роликовые буксовые подшипники), работающих в полужидкостном режиме трения, является актуальным.
Цель работы - повышение надежности функционирования тяжелонагруженных узлов трения, работающих в полужидкостном режиме (на примере моторно-осевых подшипников электровозов и тепловозов), путем прогнозирования температурной устойчивости их работы на смазках с различными реологическими свойствами.
Научная новизна
1. Выдвинута и обоснована применимость принципа суперпозиции
температурных полей, возникающих на опорной поверхности в зоне сухого контакта
и в режиме жидкостной смазки.
-
Предложена математическая модель прогнозирования температурной устойчивости тяжелонагруженных подшипников, работают* с на лШМ*й#*«>нля і смазке в режимах жидкостного, полужидкостного и граничного фения.СИиви^ /Sffl
-
Разработан метод расчета условий устойчивости ~'"" ' »««"* і
подшипников, работающих на вязкопластичной и микрополярной смазках в
полужидкостном режиме трения, на основе разработанного принципа суперпозиции
температурных полей.
4. Установлено влияние оптимального положения и количества теплоотводящих элементов на рабочей поверхности подшипника на его температурную устойчивость при различных режимах трения.
Практическая ценность
1. Предложена методика прогнозирования температурной устойчивости работы
узлов трения колесно-моторного блока локомотива и роликовых буксовых
подшипников, работающих на смазках, обладающих различными реологическими
свойствами в полужидкостном режиме трения.
-
Разработана усовершенствованная конструкция МОП электровозов и тепловозов, обеспечивающая работу в устойчивом тепловом режиме за счет создания дополнительной смазочной пленки, обусловленной расплавом металлических составляющих смазочной композиции в результате нагрева.
-
Модернизирована конструкция буксового узла, которая, в случае заклинивания роликов, может функционировать некоторое время как подшипник скольжения с нанослоем металлической пленки на внутренней поверхности дополнительной обоймы подшипника качения.
Реализация результатов работы
В ТО ОАО «ГПЗ-34» изготовлен и испытан с положительными результатами роликовый подшипник с дополнительным промежуточным кольцом и радиальными отверстиями, заполненными легкоплавким металлом и консистентной смазкой. Подшипники с теплоотводящими элементами внедрены на гильотинных ножницах в механическом цехе НТЦ ОАО НПП КП «Квант». МОП с теплоотводящими элементами и микропористыми полимерными вставками с пробками, заполненными легкоплавким сверхпластичным сплавом, внедрены в локомотивном депо Батайск.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Аналитический метод прогнозирования температурной устойчивости тяжелонагруженньк подшипников, работающих на ньютоновской смазке в различных режимах трения.
2. Аналитический метод прогнозирования температурной устойчивости
тяжелонагруженных подшипников, работающих на вязкопластичной и
микрополярной смазках в различных режимах трения.
3. Усовершенствованная конструкция моторно-осевых подшипников
тепловозов и электровозов, работающих в устойчивом тепловом режиме.
4. Модернизированная конструкция роликового подшипника буксового узла с
дополнительной внешней обоймой со вставками из легкоплавкого сплава,
позволяющая буксовому подшипнику в случае заклинивания роликов некоторое
время функционировать как подшипник скольжения.
Апробация работы
Основные результаты исследований были доложены на научно-теоретической конференции профессорско-преподавательского состава «Транспорт - 2002» (Ростов-на-Дону, 2002 г.), международном конгрессе «Механика и трибология транспортных систем 2003» (Ростов-на-Дону, 2003 г.), научных семинарах кафедр «Путевые и строительные машины», «Высшая математика - 2», «Локомотивы и локомотивное хозяйство», «Электрический подвижной состав», «Вагоны и вагонное хозяйство» РГУПСа (2004 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 11 работ и поданы 2 заявки на изобретения.
Структура и объем работы
