Введение к работе
Актуальность темы.
Как известно, широкое использование в различных системах и механизмах смазочных композитов, содержащих металлы, обусловлено стремлением снизить величину коэффициента трения за счет локализации напряжений сдвига в тонком поверхностном слое. Наиболее привлекательной особенностью металлосмазки обусловленной плавлением состоит в том, что смазочное вещество образуется в области контакта поверхностей двух твердых тел именно там, где оно требуется. Поэтому, если физические и рабочие условия таковы, что возникают механические и конструктивные сложности, связанные с интенсивной подачей смазки в подшипниках скольжения возникает необходимость воспользоваться дополнительной смазкой обусловленной расплавом. Решение задачи связанной с методами расчета и проектирования подшипников скольжения, обеспечивающих самоподдерживание надежного гидродинамического режима трибосистем на основе взаимодействия принудительной смазки, смазки с расплавом и пористых слоев на их сопряженных поверхностях этих систем, является актуальной. Решению этой проблемы посвящается данная диссертационная работа.
Цель работы - Разработка надежных аналитических методов расчета упорных и радиальных подшипников различного технологического назначения работающих на принудительной подаче смазки с использованием новых моделей течения смазки с расплавом при наличии на одной из поверхностей трибосистем пористого слоя.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Разработка методов расчета и их проектирования упорных и
радиальных подшипников, работающих на смазке с расплавом при наличии
на одной из контактирующих поверхностей пористых слоев.
-
Разработка метода расчета обратной пары трения, работающей в турбулентном режиме при наличии пористого слоя на поверхности вала и легкоплавкого сплава на поверхности подшипника.
-
Разработка метода расчета обратной пары трения, работающей в турбулентном режиме при наличии пористого слоя на рабочей поверхности вала.
4. Разработка математической модели ламинарной и турбулентной гидродинамической смазки бесконечно широких опор подшипников скольжения, одна из поверхностей которых содержит пористый слой, а другая расплавляется.
5. Разработка линейной и нелинейной математической модели турбулентной смазки в системе, состоящей из ползуна, обладающей высокой температурой плавления с пористым слоем на рабочей поверхности и расплавляющейся направляющей. Оценка влияния наличия смазки обусловленной расплавом на толщину смазочной пленки, на коэффициент
)
характеризующий эффективность по несущей способности, подшипникового узла.
6. Разработка линейной и нелинейной математической модели
ламинарной и турбулентной смазки в системе ползун, обладающей низкой
температурой плавления и направляющая с пористым слоем на рабочей
поверхности.
7. Определение необходимых условий, обеспечивающих
самоподдерживание процесса смазывания трибосистем на основе
взаимодействия принудительной подачи смазки, смазки с расплавом и
пористых слоев на сопряженных поверхностях.
8. Методика модернизации коренного подшипника поршневой машины
тепловоза 2ТЭМ10 и модернизации ножевой балки ножниц для раскроя
листовой стали, обеспечивающая демпфирующие свойства поверхности
подшипника, более эффективный процесс смазывания и сплошность
смазочной пленки.
Научная новизна:
1.Разработка научно-обоснованного метода прогнозирования рациональных значений функциональных параметров упорных и радиальных подшипников скольжения, работающих на смазке с расплавом, при наличии на одной из их рабочих поверхностей двухслойного пористого слоя, который обеспечивает низкий коэффициент трения необходимую жесткость этих подшипников.
-
Аналитический метод расчета обратной пары трения, работающей в турбулентном режиме трения при наличии пористого слоя на рабочей поверхности вала.
-
Аналитический метод расчета обратной пары трения, работающей в турбулентном режиме трения при наличии пористого слоя на поверхности вала и легкоплавкого сплава на поверхности подшипника.
-
Аналитический метод гидродинамического расчета бесконечно широких опор подшипников скольжения, одна из поверхностей которых содержит пористый слой, а другая расплавляется.
-
Математическая модель ламинарной и турбулентной смазки в системе, состоящей из ползуна, обладающей высокой температурой плавления с пористым слоем на рабочей поверхности и расплавляющейся направляющей.
-
Математическая модель ламинарной и турбулентной смазки в системе ползун, обладающей низкой температурой плавления и направляющая с пористым слоем на рабочей поверхности.
-
Необходимые условия, обеспечивающие самоподдерживающий процесс смазывания трибосистем на основе взаимодействия принудительной подачи смазки, смазки с расплавом и пористых слоев на сопряженных поверхностях.
8. Методика модернизации коренного подшипника поршневой машины
тепловоза 2ТЭМ10 и на опорах скольжения ножевой балки ножниц для
раскроя листовой стали.
Практическая ценность
Получены аналитические зависимости для основных рабочих характеристик подшипников скольжения. Для конструкторско-механических служб, создана база для прогнозирования функциональных параметров обеспечивающих надежный гидродинамический режим работы подшипников работающих на принудительной подаче смазки, смазки с расплавом при наличии па их сопряженных поверхностях пористых слоев. Реализация результатов работы
Разработанная смазка с расплавом используется в работе, для опор скольжения ножевой балки ножниц для раскроя листовой стали. После эксплуатации на рабочей поверхности ножевой балки отсутствует износ, что увеличивает срок службы узла трения. Данная смазка обладает более низким коэффициентом трения, обеспечивает экономию смазочного материала, повышает несущую способность. Предложен и внедрен модернизированный коренной подшипник поршневой машины тепловоза серии 2ТЭМ10. В процессе эксплуатации этого подшипника, наблюдается режим аномально низкого коэффициента трения, что приводит к минимизации механических потерь, а при этом КПД достигает максимального значения.
Апробация работы.
Основные результаты исследований были доложены на Международной научной конференции «Актуальность проблемы развития транспорта России: стратегические, региональные, технические» (г.Ростов-на-Дону, 2004г.), Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2005» (г.Ростов-на-Дону, 2005г.), Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2006» (г. Ростов-на-Дону, 2006 г.), на Международной научной конференции «Трибология и надежность» (г.Санкт-Петербург, 2005г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ и подана одна заявка (приоритет от 12.04.2007 г. №2007113779/11).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, 2 приложений, списка использованной литературы из 107 наименований, имеет 78 рисунков, 14 таблиц и изложена на 186 страницах машинного текста.
