Содержание к диссертации
Введение
1. Глава 1. Анализ ранее выполненных работ в области повышения износостойкости деталей текстильных машин 10
1.1. Анализ методов улучшения эластичных покрытий нажимных валиков прядильных машин 10
1.2. Анализ методов измерения износа нитепроводящих деталей текстильных машин 14
1.3. Анализ ранее выполненных работ в области исследования износостойкости эластичных покрытий нажимных валиков прядильных машин ПМ-88Л5, ПМ-88-Л8 18
1.4. Выводы по 1 главе 30
2. Глава 2. Исследования контактирования эластичного покрытия нажимного валика 31
2.1. Постановка эксперимента по исследованию контурного пятна контакта эластичного покрытия нажимного валика с помощью сканера 40
2.2. Выводы по 2 главе 50
3. Глава 3. Математическое моделирование взаимодействия нитевидного продукта с нажимными валиками прядильных машин ПМ-88-Л8, ПМ-88-Л5 51
3.1. Обзор существующих моделей взаимодействия нитевидного продукта с деталями вытяжной пары вытяжного прибора 51
3.2. Модели контактирования мычки с нажимными валиками прядильных машин ПМ-88-Л8, ПМ-88-Л5 54
3.3. Разработка математической модели изнашивания покрытия нажимного валика при постоянном случайном контакте 64
3.4, Выводы по 3 главе 72
4. Глава 4. Исследование изнашивания нажимного валика выпускной пары вытяжного прибора 73
4.1. Классификация основных видов износа 73
4.2. Исследование износостойкости эластичных покрытий нажимных валиков прядильных машин 88
4.4. Выводы по 4 главе 97
5. Выводы по работе 98
Литература
- Анализ методов измерения износа нитепроводящих деталей текстильных машин
- Постановка эксперимента по исследованию контурного пятна контакта эластичного покрытия нажимного валика с помощью сканера
- Модели контактирования мычки с нажимными валиками прядильных машин ПМ-88-Л8, ПМ-88-Л5
- Исследование износостойкости эластичных покрытий нажимных валиков прядильных машин
Введение к работе
На сегодняшний день основными направлениями развития современной текстильной промышленности являются повышение качества и снижение себестоимости производимой продукции.
Развитие данного направления связано с обоснованностью выбора конструкционных материалов в отдельных узлах машин. Под этим следует понимать оценку влияния материалов деталей на техническое состояние машин, и качество получаемого продукта.
Большинство предприятий льняной отрасли текстильной промышленности эксплуатируют машины мокрого типа, которые работают в весьма неблагоприятных условиях: повышенной влажности, загрязненности, трудности надежного обеспечения смазкой деталей и узлов и т.п. Проведенные исследования износостойкости нажимных валиков вытяжных приборов лрядильно-приготовительного отдела текстильных машин показали, что срок службы нажимных валиков прядильных машин ПМ-88-Л8, ПМ-88-Л5 гораздо ниже, чем у нажимных валиков машин приготовительного отдела. Нажимной валик является одной из самых массовых деталей в прядильном производстве, их количество достигает 256 штук на одной прядильной машине. Стоимость нажимного валика с эластичным покрытием составляет в среднем от 1 до 5$. Следовательно, повышенный расход этих запасных частей ведет к дополнительным затратам на обслуживание прядильных машин.
В процессе работы вытяжного прибора эластичное покрытие нажимного валика испытывает значительные нагрузки, истирание скользящей мычкой, которые и приводят к нарушению его технического состояния (расслоение по корду, торцевое отслоение витков каркаса, образование и развитие трещин, разрыв каркаса), к перераспределению нагрузок в пятне контакта пары эластичное покрытие - рифленый цилиндр. Многолетними производственными наблюдениями и научными исследованиями установлено, что наибольшее влияние на выход из строя эластичных покрытий нажимных валиков оказывают
5 следующие факторы: несоблюдение технологии съема намотов (31%); расслоение по корду (21%); торцевое отслоение витков каркаса (14%); образование и развитие трещин (11%); разрыв каркаса (8%); проскальзывание по тумбочке (3%); износ (3%); старение резины (2%). Однако следует отметить, что у 80% эластичных покрытий имеются следы износа. Причины этих явлений . сегодня изучены недостаточно, что вызывает серьезные затруднения при выборе рациональных методов борьбы с ними.
На сегодняшний день существует множество различных материалов для производства покрытий нажимных валиков прядильных машин, вместе с тем, задача выбора материала с учетом его износостойкости и влияния на динамику процесса вытягивания сегодня так и не решена. Известно, что основной задачей нажимных валиков является контроль за движением волокон, и очевидно, что валик с изношенной скользящей мычкой поверхностью не может осуществлять данную функцию в полном объеме. Также известно, что основным способом компенсации снижения степени контроля за движением волокон в зоне контакта вследствие износа эластичного покрытия на российских предприятиях является увеличение нагрузки на нажимные валики. Это приводит к преждевременному разрушению эластичных покрытий нажимных валиков, а также к ухудшению качества пряжи и др. Таким образом, инициирующей причиной выхода из строя эластичного покрытия является износ мычкой эластичного покрытия нажимного валика.
Исследование износостойкости эластичного покрытия нажимных валиков прядильных машин позволит повысить эффективность работы вытяжного прибора и качество вырабатываемого продукта.
На основе вышеизложенных фактов следует заключить, что данная проблема является на сегодняшний день актуальной.
Цель исследования
Целью данной работы является повышение эффективности работы вытяжных приборов за счет повышения износостойкости эластичных покрытий нажимных валиков выпускной пары и снижения расхода запасных частей.
Важнейшими задачами исследования являются:
разработка новых методов исследования контакта эластичных покрытий нажимных валиков вытяжных приборов и рифленого цилиндра;
создание новых моделей взаимодействия мычки и эластичных покрытий нажимных валиков вытяжных приборов;
3) прогнозирование износостойкости эластичных покрытий на основе
моделирования процесса взаимодействия мычки с эластичными покрытиями
нажимных валиков вытяжных приборов.
Методы исследования. Работа содержит теоретические и экспериментальные исследования. В теоретических исследованиях решение поставленных задач осуществлено с использованием методов дифференциального и интегрального исчисления, теории вероятностей, механики нити, текстильного материаловедения. Исследование, анализ и статистическая обработка результатов экспериментальных исследований проводилась на IBM PC с помощью прикладных программ в системах «Adobe Photoshop 7.0», Microsoft Excel, Statistica, а также программных разработок «MathLab v6.5» с использованием стандартной библиотеки обработки графических данных «Image Processing Toolbox» и систем распознавания образов.
Научная новизна работы
В диссертации впервые
- разработаны модели изнашивания эластичного покрытия валиков
прядильных машин с учетом случайного характера взаимодействия мычки с
поверхностью эластичного покрытия и предложены материалы эластичных
покрытий, обладающие повышенной износостойкостью;
получены соотношения пластической деформации и изнашивания при взаимодействии эластичного покрытия и рифленого цилиндра;
разработан метод и стенд для исследования фактической площади пятна контакта эластичных покрытий нажимных валиков прядильных машин путем оптического сканирования отпечатков пятна контакта;
- предложен метод цифровой обработки графических изображений
4 отпечатков пятен контурного контакта нажимных валиков с цилиндром для
^ анализа взаимодействия эластичного покрытия с рифленым цилиндром;
- разработаны методика и стенд для испытаний износостойкости
эластичных покрытий вытяжных приборов прядильной машины ПМ-88-Л8,
ПМ-88-Л5, обладающие подтвержденной научно-технической новизной
(получен патент РФ № 2247356).
Практическая значимость и реализация результатов работы
заключаются в том, что материалы исследований заложили основу для
* повышения эффективности работы эластичных покрытий нажимных валиков
прядильных машин.
Результаты данной научной работы используются на ООО «Льнообъединение имени И.Д. Зворыкина» для подбора более износостойких эластичных покрытий нажимных валиков выпускной пары прядильной машины ПМ-88-Л8, ПМ-88-Л5.
Для исследования износостойкости эластичных покрытий нажимных
валиков вытяжного прибора был разработан, испытан и защищен (РФ
№2247356, приоритет изобретения 23 мая 2003г.) способ для экспресс -
исследования износостойкости материалов нитепроводящих деталей и
4 устройство для его осуществления.
,. Апробация работы:
- на межвузовской научно-технической конференции «Современные
наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой
промышленности» («ПРОГРЕСС-2004»), Иваново, ИГТА, 2004;
- на межвузовской научно-технической конференции «Современные
проблемы текстильной и легкой промышленности», РЗИТЛП, Москва, 2004;
- на международной научно-практической конференции «Пути
л. повышения конкурентоспособности продукции из льна», Вологда, 2004;
- на всероссийской научно-технической конференции студентов и
ч
аспирантов «Дни науки-2004», Санкт - Петербург, 2004;
- на научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Лен-2004), Кострома, КГТУ, 2004.
Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 12 печатных работах.
Первая глава посвящена анализу методов повышения износостойкости эластичных покрытий нажимных валиков текстильных машин разработке классификации вытяжных приборов по сложности конструкции, наличию контролирующих устройств, способу оказания силового воздействия на ровницу, по способу регулирования передачи энергии ровнице, степени воздействия на ленту или ровницу, траектории движения ровницы.
Разработка теоретических концепций и внедрение новых материалов в
производство эластичных покрытий нажимных валиков при различных видах
изнашивания осуществлялась отечественными и зарубежными учеными;.
Худых М.И., Севостьянов А.Г., Стерин В.Л., Шилова Н.И., Фарукшин В.В.;
Гинзбург Б.В., Терюшнов А.В., Шварц А.Г\, Горяинова Н.Е., Шукуров М.М.,
Фостер Г.А., Кирхнер Е., Мур Д. и др. ,-
Значительный вклад в изучение валковых механизмов внесли такие ученые как Кузнецов Г.К., Корабельников Р.В., Фомин Ю.Г., Подьячев А.В., Мартышенко В.А.
Но остается достаточно много вопросов касающихся разработки новых методов исследования и прогнозирования износостойкости эластичных покрытий нажимных валиков текстильных машин, изучены еще недостаточно.
Проблемы повышения эффективности работы эластичных покрытий нажимных валиков вытяжных приборов прядильных машин взаимосвязаны с проблемами моделирования взаимодействия рабочих органов с текстильным продуктом, которые невозможны без разработки новых, уточненных моделей, описывающих влияние движения мычки на величину и характер износа деталей выпускной пары.
Вторая глава посвящена экспериментальному исследованию контактирования эластичных покрытий нажимных валиков прядильных машин и исследованию влияния износа эластичного покрытия на контактное взаимодействие с деталями выпускной пары. Предложенный метод исследования контактирования эластичных покрытий нажимных валиков прядильных машин с использованием сканера и персонального компьютера очень нагляден, доступен и эффективен. Полученные результаты были использованы для разработки новых моделей контакта в вытяжной паре.
Третья глава посвящена математическому моделированию взаимодействия мычки с эластичными покрытиями нажимных валиков прядильных машин ПМ-88-Л8, ПМ-88-Л5. Сделан обзор существующих моделей взаимодействия нитевидного продукта с деталями выпускной пары вытяжного прибора."
Четвертая глава посвящена исследованию изнашивания эластичного покрытия нажимного валика. Для этого был разработан специальный стенд и методика для определения износостойкости эластичных покрытий нажимных валиков вытяжных приборов прядильной машины ПМ-88-Л8. ПМ-88-Л8.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения и четырех глав. Работа содержит 108 страниц, 9 таблиц, 45 рисунков, список литературы, включающий 110 наименований, приложения.
Анализ методов измерения износа нитепроводящих деталей текстильных машин
Существуют различные методы измерения износа когда обычными средствами производят измерение размеров изнашивающихся деталей и методы, использующие ядерно-физические процессы. Область применения различных методов измерения износа определяют: поставленная цель исследования, требуемая точность измерения, возможность измерения малых износов, время необходимое для измерения износа, возможность измерения износа в условиях эксплуатации без разборки, а в ряде случаев без остановки машины, затраты времени и средств, необходимые для всего цикла подготовки, осуществления и обработки результатов измерения [13].
Допустимые виды износа обычно связаны с полным повреждением поверхностей, и для измерения износа могут применяться как интегральные, так и дифференциальные методы оценки поверхностей.
Наиболее эффективны дифференциальные методы, которые позволяют определить распределение износа по всей поверхности трения и оценить влияние, которое оказывает неравномерность износа на выходные параметры продукта. В ряде случаев можно использовать методы оценки износа по выходным параметрам продукта (неровноте, обрывности и т.д.).
Рассмотрим основные методы, используемые для измерения износа поверхностей трения при работе различных фрикционных пар в условиях эксплуатации или испытания.
Оценка величины износа по таким параметрам, как потеря веса или изменения объема детали, применяется, как правило, при исследовании образцов и непригодна для большинства деталей машины. Однако оценка износа по изменению выходных параметров продукта дает лишь косвенное представление о величине износа. Классификация методов измерения износа поверхностей трения приведена в таблице 1.1.
Метод определения износа по содержанию продуктов изнашивания в смазке основан на взятии пробы в отработанном масле, где накопились продукты износа, представляющие собой металлические частицы, окислы металлов и продукты химического взаимодействия металлов с активными компонентами смазки. При отборе пробы необходимо, чтобы она характеризовала среднее содержание продуктов износа в смазке. Для анализа проб масла на содержание железа и других составляющих применяются ч различные методы [13].
Химический метод определения износа основан на определении содержания железа и других продуктов изнашивания в золе сожженной масляной пробы. Непосредственный анализ пробы длителен и сложен [13].
Спектральный метод определения износа основан на определении содержания металлических примесей в смазке посредством спектрального состава пламени при сжигании пробы масла. Данный метод достаточно сложен, дорогостоящ и требует высококвалифицированного персонала и дорогостоящего оборудования [13].
Радиометрический метод определения износа заключается в измерении радиоактивности продуктов изнашивания, содержащихся в смазке в результате износа радиоактивных деталей. Радиоактивность деталей создается путем введения радиоактивных изотопов в плавку или с помощью покрытия деталей радиоактивным слоем [102].
Активационный анализ имеет общие черты со спектральным анализом и радиометрическими методами определения износа. Содержание продуктов изнашивания в смазке определяется по их радиоактивности посредством анализа пробы спектров гамма-излучения после облучения взятой пробы нейтронами. При использовании метода активационного анализа радиационная опасность отсутствует [102].
Использование вышеописанных методов определения износа позволяет избежать разборки машин и узлов. Методы используются в лабораторных условиях для измерения интегрального износа, но для линейного износа применить затруднительно.
Метод микрометрических измерений износа основан на измерении детали до и после изнашивания с помощью микрометра, индикатора или других приборов, точность которых находится в пределах 1—10 мкм. На точность измерения влияет контакт исследуемой поверхности с измерительным наконечником прибора, а также качество очистки детали от смазки и загрязнений [13]. В ряде случаев при малых значениях износа эффективней использовать профилографирование, тогда в этом случае об износе судят по профилограмме, снятой с исследуемой поверхности.
Метод микром етрирования относится к классическим методам измерения размеров и не учитывает специфику износа. Его основным недостатком является невозможность осуществления измерения износа в процессе работы машины, потому что, как правило, требуется разборка узла или демонтаж измеряемой детали [13],
Постановка эксперимента по исследованию контурного пятна контакта эластичного покрытия нажимного валика с помощью сканера
В связи с вышесказанным очевидна актуальность задачи разработки новых, более универсальных и общедоступных методов изучения и анализа пятна контакта прижимных валиков прядильных машин ПМ-88Л8 и ПМ-88-Л5.
В своей работе [46] Шукуров М,М. предложил решение данной проблемы следующим образом: он подкладывал фотопленку в зону контакта выпускной пары и затем, включая свет, тем самым засвечивал область пленки, не находящуюся в зоне контакта выпускной пары. После проявления пленки, получалась ширина контактной полоски, где наблюдалась неравномерность нагрузки по ширине эластичного покрытия нажимного валика, на основании которой были созданы математические модели динамических процессов взаимодействия эластичных покрытий нажимных валиков с рифлеными цилиндрами. К сожалению, данный способ дает лишь общее представление о контактных взаимодействиях эластичного покрытия с рифленым цилиндром.
Поэтому в рамках решения данной задачи был предложен новый метод оптического сканирования отпечатков пятен контакта эластичных покрытий нажимных валиков с плоскостью, полученных с использованием краски.
Для определения контурной площади контакта выпускного валика было изготовлено устройство [77], имитирующее схему нагружения валика выпускной пары вытяжного прибора. Нажимные валики, покрытые краской, устанавливались в специальное устройство. Затем валики прижимались к стеклу и нагружались. Нагрузка на валики могла достигать 500 Н. Полученные на стекле отпечатки сканировались.
Многими исследователями [1, 2, 16] было замечено, что при работе выпускной пары прядильной машины происходит колебание линии зажима продукта в выпускной паре (рис. 1.3). Линия зажима - это теоретическая линия контакта между вытяжным цилиндром и прижатым к нему валиком при параллельности их осей [2]. Основной причиной колебания линии зажима продукта в выпускной паре является эксцентриситет, возникающий по разным причинам: эксцентриситет нажимного валика, эксцентриситет рифленого цилиндра, эксцентриситет втулок и т.д. Следовательно, если нагрузка, приложенная к валику, будет меняться в течение каждого оборота цилиндра, ширина контактной площадки вытяжной пары будет меняться.
Рассмотренный Фостером Г.А. [2] случай, когда втулки валика имеют эксцентриситет (рис. 2.5), объясняет, почему возникает колебание нагрузки и, следовательно, колебание линии зажима. В данном положении, когда самая толстая часть левой втулки находится в контакте с цилиндром, шпиндель наклоняется и имеет контакт с левой втулкой у ее внутреннего края. Поэтому нагрузка будет приложена к этому краю, а не к середине втулки, следовательно, покрытие сожмется сильнее у внутреннего края втулки, чем у наружного. Таким образом, контакт между валиком и цилиндром будет происходить по площадке, имеющей форму трапеции. Это показано в плане на схеме (а), узкий конец этой трапеции направлен к наружному краю втулки (благодаря форме обычного шпинделя нагрузка в действительности прилагается не к самому краю втулки, а на некотором расстоянии, внутрь от него). После поворота втулки на половину оборота шпиндель наклонится в обратную сторону, следовательно, нагрузка будет прилагаться к внешнему концу втулки, а контакт валика с цилиндром будет происходить по площадке, имеющей также форму трапеции, с той лишь разницей, что острие клина будет направлено в противоположную сторону, как показано на схеме (б). Следует обратить внимание на то, что трапеция на схеме (а) имеет более широкое основание, чем трапеция на схеме (б). Это является следствием большего изменения нагрузки у внутреннего края втулки, который находится ближе к центральному грузовому крючку, чем внешний край.
Был проведен эксперимент, в котором эксцентриситет нажимного валика создавался при помощи калибровочной пластинки, и были получены отпечатки (рис. 2.6, 2.7), на которых видно, что нагрузка в зоне контакта распределяется неравномерно. Эластичное покрытие нагружено к краю, а не к середине, следовательно, покрытие сжимается сильнее у внутреннего края втулки, чем у наружного; особенно это хорошо видно на рис. 2.8, 2.9 при бинаризованном изображении этих отпечатков. Это полностью подтверждает исследования Фостера Г.А.
Модели контактирования мычки с нажимными валиками прядильных машин ПМ-88-Л8, ПМ-88-Л5
В качестве нитевидного продукта рассматриваем мычку [30]. Для простоты расчетов мычку принимаем цилиндрической формы.
Рассмотрим нагруженную вертикальной силой Рк мычку ( рис. 3.1) (для определенности полагаем, мычка в сечении имеет форму круга), введем следующие обозначения: го - свободный радиус мычки (при отсутствии радиальной или окружной силы); гс - статический радиус мычки, нагруженной силой Рк. Полагаем, что поперечные размеры мычки значительно меньше размеров эластичного покрытия нажимного валика, движение волокон происходит вдоль своей оси. (КП), контактирующая поверхность - поверхность, образованная волокном с выступающими из него абразивными частицами; (ЭКП), элементарное сечение контактирующей поверхности — след контактирующей поверхности на секущей плоскости, перпендикулярной вектору скорости движения; (ПРП), приведенный режущий профиль - огибающая суммы элементарных сечений контактирующих поверхностей ЭКП, ЭКП2, ЭКПП, спроектированных на плоскость, перпендикулярную вектору скорости движения,
По формулам (3.1) - (3.3) определяются теоретические статические характеристики нитевидного продукта. Эти формулы получены из предположения, что зона контакта имеет форму прямоугольника.
При рассмотрении изнашивания эластичного покрытия нажимного валика текстильными волокнами необходимо учитывать, что абразивные зерна в мычке работают как бы на упругом основании, потому что обычно заключены в тело продукта. Также известно, что в волокнах льна и хлопка содержится абразив окиси кремния, а в синтетических волокнах - абразив окиси титана. Заметим, что при наличии эластичной связки зерна абразива могут «отжиматься» во время работы. Действительный съем материала при изнашивании в этом случае зависит от давления на зерно и от характеристик микрогеометрии как поверхности волокна или волокнистого продукта, так и нитепроводника.
При анализе взаимодействия эластичного покрытия с рифленым цилиндром необходимо учитывать, что поверхность эластичного покрытия в процессе вытягивания мычки шаржируется зернами абразива, которые могут интенсифицировать процесс изнашивания.
Для анализа взаимодействия мычки с заключенным в ней абразивом с реальной поверхностью нажимного валика введем следующие обозначения и определения:
1) контактирующая поверхность (КП) (у, х) — поверхность, образованная мычкой с выступающими из нее абразивными зернами (см, рис. 3.2 а);
2) элементарное сечение контактирующей поверхности (ЭКП) (у,хп) - след контактирующей поверхности на секущей плоскости, перпендикулярной вектору скорости движения (см. рис. 3.2 а);
3) приведенный режущий профиль (ПРП) - огибающая суммы элементарных сечений контактирующих поверхностей ЭКП], ЭКП2, ..., ЭКПП, спроектированных на плоскость, перпендикулярную вектору скорости движения r}n(/) = max (у, Хп), п = 1,2,..., со (см. рис.3.2 б);
4) режущее поле профилей (РПП) — совокупность приведенных режущих профилей в пределах зоны контакта мычки с нажимным валиком;
5) поверхность внедрения (ПВ) - поверхность контакта контактирующей поверхности мычки с реальной поверхностью нажимного валика под действием статической нагрузки рк;
6) поверхность резания - результат взаимодействия поля режущих профилей мычки с поверхностью нажимного валика. экп
Полагаем, что мычка имеет жесткость 12, значительно меньшую жесткости It покрытия нажимного валика, но поверхностная твердость зерен абразива Т2 больше, чем твердость Tj контактирующей поверхности эластичного покрытия, т.е. имеют место соотношения: іі»Ь; т2»т,. (3.4) Для реального случая взаимодействия в качестве исходного, описывающего реальную поверхность нажимного валика, примем следующее выражение: V(X,Z) = H(X,Z) + $(X,Z) t (3.5) где H(x, z) - идеальная поверхность нажимного валика; h V- -) Z) — случайная поверхность, определяющая микроструктуру неровностей нажимного валика.
Для описания контактирующей поверхности мычки справедливо выражение: %(х, zju) - ho (х z) + 7( » z) + и, (3.6) где h0(x,z) - идеальная поверхность мычки вне зоны контакта; ?](Ху z) - случайная функция, описывающая микроструктуру КП; и - смещение идеальных поверхностей нажимного валика и мычки в результате взаимодействия их поверхностных микроструктур.
Функция и описывает деформацию мычки при ее контакте с нажимным валиком, причем в общем случае она учитывает как деформацию материала мычки, так и деформацию зерен абразива. Эта функция может быть задана следующим уравнением:
На основании введенных моделей определим предварительную глубину внедрения контактирующей поверхности мычки в эластичную поверхность нажимного валика. Для этого рассмотрим стержневые модели [21] с учетом их обобщения, позволяющего описать случайные поверхности. Выделим отдельные микровыступы, моделирующие отдельные зерна абразива и представляющие собой прямоугольные параллелепипеды 1 и 2 (см. рис. 3.3 б) со сторонами Дх и Дг в направлении осей ОХ и OZ соответственно. При взаимодействии выступов, нагруженных осебой силой, будет происходить деформация тел 1 и 2. Если бы одно из тел (нажимной валик) можно было считать недеформируемым, то деформация другого могла бы быть определена из выражения: z(xo yu) = a Gcfbzo) пРи a (xO Zfj) 0, (3 8) О при a (XQ,ZO)(0, где a (xo,zo)-v (XQ,ZQ)-(XQ,ZO) Однако можно не учитывать деформацию ь самих абразивных зерен, но так как их упругое перемещение в материале мычки аналогично деформации стержня, имитирующего выступ поверхности мычки, то реальную деформацию можно найти из условия равновесия сил по следующему соотношению: qx (єо)ДхД? = ІЯ2ІХф - Я2 (sf))] , (3.9) где q\(so) и 2 ()) определяются из известных характеристик деформируемых материалов (см. рис. 3.3 в). По выражению (3.8) реальную
Исследование износостойкости эластичных покрытий нажимных валиков прядильных машин
Как было показано ранее, мычка при скольжении по эластичному покрытию нажимного валика изнашивает его, несмотря на присутствие на поверхности волокон смазочных веществ [1]. Как уже отмечалось ранее, следствием перемещения контакта мычки с эластичным покрытием нажимного валика является износ, который проявляется в виде седловины [1, 101] на поверхности эластичного покрытия нажимного валика. Известно, что фрикционное взаимодействие мычки с изношенным эластичным покрытием нажимного валика является основной причиной обрыва отдельных волокон в выпускной паре вытяжного прибора, и вследствие такого взаимодействия снижается прочность продукта [32, 80, 81].
Необходимо отметить, что при взаимодействии мычки с изношенным нажимным валиком прочность продукта снижается и происходит повреждение волокон.
Известно [2, 15, 16], что основной задачей нажимных валиков является контроль за движением волокон, и очевидно, что валик с изношенной скользящей мычкой поверхностью не может осуществлять данную функцию в полном объеме. Также известно, что основным способом компенсации снижения степени контроля за движением волокон в зоне контакта вследствие износа эластичного покрытия на российских предприятиях является увеличение нагрузки на нажимные валики. Это приводит к преждевременному разрушению эластичных покрытий нажимных валиков, а "также к ухудшению качества пряжи и др. Таким образом, одной из основных причин повышенного выхода из строя эластичных покрытий является износ мычкой эластичного покрытия нажимного валика.
Многие исследователи отмечают [65, 66, 72], что при изнашивании эластичного покрытия наблюдается изнашивание нескольких видов: усталостное, деформационное и абразивное. Полагаем, что основным видом изнашивания является абразивное, как и у других нитепроводящих деталей.
Для исследования износостойкости эластичных материалов разработаны стандартные методики и оборудование [92, 93, 94]. К сожалению в большинстве случаев они не отвечают требованиям моделирования реального процесса изнашивания резинотехнических изделий. Рассмотрим некоторые из них:
1. ГОСТ 426-77. Резина. Метод определения сопротивления истиранию при скольжении. Сущность метода заключается в истирании образцов, прижатых к абразивной поверхности вращающегося с постоянной скоростью диска, при постоянной нормальной силе и определении показателей сопротивления истиранию или истираемости.
2. ГОСТ 23509-79. Резина. Метод определения сопротивлению истиранию при скольжении по возобновляемой поверхности. Сущность метода заключается в истирании образца прижатого к абразивной поверхности вращающегося барабана, при этом образец перемещается параллельно оси барабана" и вращается вокруг своей оси.
3. ГОСТ 28169-89. Методы определения износостойкости шин при дорожных испытаниях. Метод заключается в определении сравнительной износостойкости двух вариантов шин при одновременном испытании их на автомобилях с балластом в одинаковых дорожных условиях, режимах и при одинаковых пробегах по следующим показателям:
1) интенсивность износа рисунка наиболее изнашиваемой части беговой дорожки протектора, выраженная в мм износа на 1000 км пробега;
2) пробег шин до условного предельного износа рисунка наиболее изнашиваемой части беговой дорожки протектора, определяемый по настоящей методике расчетным путем и выраженный в километрах.
Для уменьшения повреждаемости текстильного продукта, более точного определения необходимого количества запасных частей (эластичных покрытий) и определения точного срока службы необходимо прогнозировать износостойкость различных материалов эластичных покрытий. Для исследования износостойкости эластичных покрытий нажимных валиков вытяжного прибора был разработан, испытанн и защищен (РФ №2247356 приоритет изобретения 23 мая 2003г.) способ для экспресс - исследования износостойкости материалов нитепроводящих деталей и устройство для его осуществления [91, 73, 76, 82].
Устройство работает следующим образом. Нить огибает исследуемый образец эластичного покрытия, который погружен в водно-абразивную смесь. Образец эластичного покрытия совершает возвратно-поступательное движение, при этом нить, нагруженная грузом, также погружена в водно-абразивную смесь и при своем скольжении изнашивает исследуемый образец эластичного покрытия. На рис. 4.15 показана схема устройства для экспресс-исследования износостойкости материалов эластичных покрытий при изнашивании скользящей нитью.
Устройство (рис. 4.15) состоит из рамы (1), на которую установлены стойка (6) с крючками, стойка (3) с роликами для закрепления нитей (14) и направляющие (16). Стойка (8), в которой находятся исследуемые эластичные покрытия (9), установлена на подвижной платформе (5). Также на платформе (5) установлена ванна (10) с водно-абразивным раствором (И) и стойки (2) с роликами (7). Привод платформы (5) состоит из электродвигателя (12), редуктора (13) и кривошипно-шатунного механизма (15). Имеется набор сменных грузов (4) для натяжения нитей.
Непосредственно перед экспериментом в ванну (10) заливается водно-абразивная смесь. При закреплении к стойке (8) образца исследуемого эластичного покрытия (9) образец располагают таким образом, чтобы исследуемая часть образца была погружена в водно-абразивную смесь (11). Под образцом эластичного покрытия прокладывают скользящую нить (14). Один конец нити проходит через ролик, расположенный на стойке (2), где закрепляется крючком, расположенным на стойке (6). Другой конец нити огибает ролики на стойках (7) и (3) для исключения поперечного движения нити по эластичному покрытию и затем нагружается грузом (4). Угол охвата образца эластичного покрытия нитью составляет 3-5.
Аналогичным образом проводится подготовка к испытаниям остальных одновременно исследуемых эластичных покрытий.
Устройство работает следующим образом. Вращательное движение от электродвигателя (12) через редуктор (13) и кривошипно-шатунный механизм (15) преобразуется в возвратно-поступательное движение платформы (5), на которой находится ванна (10) с исследуемыми образцами (9). В результате насыщения нити (14) абразивом происходит интенсификация изнашивания материала образца.
Эксперимент проходит следующим образом. В ванне находится абразивная смесь (11) (микронный кварцевый песок ГОСТ 2138-84/вода). В стойке для закрепления образцов крепятся 3 исследуемых образца эластичного покрытия (9). Образцы огибают аркадные шнуры (14) (3x60 ТУ 17-09-113-82). Шнуры, пропитанные абразивной смесью, совершают возвратно-поступательное движение по исследуемым образцам эластичных покрытий, тем самым изнашивая их. Износ эластичных -покрытий (глубина канавки) замеряется шесть раз с интервалом в пять минут. Измерение износа (глубины канавки) проводится с помощью инструментального микроскопа БМИ, полученные данные заносятся в таблицу.
