автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Модифицирование прессованной древесины церезином

г о' П"'4^ »

ВОРОНЕЖСКИЙ ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИИ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЧААДАЕВ Анатолий Евгеньевич

'¿¿су

МОДИФИЦИРОВАНИЕ ПРЕССОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ ЦЕРЕЗИНОМ

05.21.05 Технология и оборудование

деревообрабатывающих производств, древесиноведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ВОРОНЕЖ 1902

Работа выполнена 'В проблемной научно-исследователь-скои лаборатории прессования древесины Воронежского ордена Дружбы народов лесотехнического института.

Научный руководитель — кандидат технических паук, доцент Н. И. Винник.

Официальные оппоненты — доктор технических паук, профессор Огарков Б. И., кандидат технических паук, доцент Смогунов Н. С.

Ведущая организация — отдел стандартизации и сертификации в химико-лесном комплексе Госстандарта России.

Защита состоится « » с^^Т. ^ 1992 г. в /0 часов

па заседании специализированного совета К 064.06.02 в Воронежском ордена Дружбы народов лесотехническом .институте.

Ваши отзывы в двух экземплярах с заверенными подписями просим направлять ло адресу: 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ВЛТИ, ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского лесотехнического ,института.

Автореферат разослан « ^ » аДг^с*-*-*- 1992 г.

Ученый секретарь специализированного сопета,

кандидат технических наук, доцент В. К. КУРЬЯ НОВ

РОССИЙСКАЯ

\ »» г» л - - л ...... ., ,.

- ' I >. и; л

" ОБЦАЯ ХлРЛКТЕРпСЕГКА РАБОТЫ

I ■ '. ' ч

' I

• — —Актуальность темы. В настоящее время больное внимание уделяется проблеме раштнтьного и комплексного использования древесины, в особенности мягких лиственных пород, ресурсы которых весьма значительны. Одним из эффективных путей широкого использования малоценных пород древесшш является создание на ее основе дешевых малоэнергоешшх антифрикционных материалов, в том числе самосмазшзашпхся. В последнее время ¡штенепшо развиваются исследования, направленное на улучшение антифрикционных свойств прессованной древесины путем модифицирования ее различными способами. Однако потенциальные возмогшости древесины все еце используются в незначительной степени. Например, при наполнении прессованно!; древесины (ДД) шщкими и пластичными смазками недостаточно используется ее высокая прочность, в ряде случаев применяются сложив и дефицитные прогшгочнкэ состав«, которые не всегда удовлетворяют экологическим требованиям.

Поэтому изыскание новых эффективных способов улучшения антифрикционных свойств ДП является актуальной задачей, решение которой позволило бы повысить надежность а долговечность машин и расширить область применения прессованной древесины как экологически чистого материала. $

Цель ваботы и задачи исследования. Разработка и исследование способа улучоения антифрикционных свойств прессованной древесины путем модифицирования ее церезином.

Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:

- изучить процесс и разработать оптимальные параметры наполнения Ж1 церезином;

- исследовать физико-механические я антифрикционные свойства ДП,модифицированной церезином;

- усовершенствовать технологию изготовления подшипников из

ДП;

- провести эксплуатационные испытания модифицированной ДП и определить эффект от ее внедрения.

Fnr-'ьч," зрш'зпз. Изучон прэцосс иеполцошп ДО с поашщи scoptui протоглния. 'Jteopo?::'rociui обосновано и оксперш-анташю подгьоргдоко, что процесс' жшолкзиия ДП характоразjотоя критической точкой н олродоляогоя сгрукгурой образовавшихся в процесса прессования полостей в древесине. Полученн математические модели процесса наполнения ДП церезином, новпе экспериментальные дашшз о фязш'иочлоханцческш: н антифрикционных свойствах ДП, модифицированной церезином. ¡Заявлены закономерности изменения коэффициента трения и износи ДП в зависимости от содержания церезина в древесине, ^орохоиатостп поверхности вала, скорости сколькенпя, давления и ю:.и»ратуры. Разработаны методические роко..шдацаи по определении износа .материалов, создаваемых на основе модифицированной дро1ссшш. Пслучоно д«1$орошщачьиоа урьшзаиз для определения функции snx/;ji^oai.!i ври расчете однородного ортотропного педодпши'д из .нт ..а нре'пюсть, позволящзе учеств ьоличпау иазгя-га, нормалышо :: 1^сатолы:ыа напряжения от действия вращающегося вала, Основппз работы зацвднш оиторешла свидетель-

ствами..

?.'отоп:г носл'-кокптР. В работо использован коишюкс методов: методы теории упругости анизотропного тела;

- метод ранговой корреляции;

- метод математического планирования эксперимента;

- методы электронной шкроскошш « НК-спентроскопип;

- штоди математической статпстта! с применением ЭШ при обработке ройу.".г»;'атов экспериментов.

Эг.сперп; :опт&шшо исследования рзьдаов наполнения, фазцко-гехаличеоких и анлч: :рихц"-.тпх свойств модифицированной 121 проводили на стандартно:! &6m>yip:uuua а разработанных автором установкам.

Достоверность научша: результатов обеспечивалась не обхода ¡он точность:) их опгодеДенпт, lif.ii построении математических моделей использовали rp;m,-piui ilupooiiu ~ vA. Стх.-лдонта -£ , Кохрана -Q-v,\-и.--:-;.: Г .. У ео.зчачн.ач:ТП' lbлин :али равквм 0,ио, что со-зт.../. it по'.а .ап,а: услана.,-:...амм . нес.;;; ковании в дереве!-

• Прг.р.?;»г?с"р?; знкч:пое?ъ. Разработал способ кодлТгщпрэвгн;;я ДП дорезано:;, пэзьлгсилцг.й улугизь es пнгп^цщиокпгэ свойств-!. Определены эпхгЕ'ллькга рзг/л'лц наполнения J5I пэрезпнсм. Разработаны конструкта технологической оснсстгл и способ;.! изготовления подшпшшков аз 01. Вне^онао прессованной дровэсгли, î:од:иГ.:и;11— рованнон шрезндс.ч, позволяю повысить до.тгог.зчносгь у?лэв трения в 2-6 раз, coKpaïr.Ti затраты на тохяпчоскоо обсдупивашю и -плучить экономический -з<~фкт болев gCO тко.руб.

Реализация "результатов работы. Результаты исследовании по разработке оптимальных Светлов наполнения дП церезином, способов изгоговяенкя лодшшзхсШ* koiictpyKiiuli ирёссовой оснастка испэль-Зоейнй йрц проектировании технологического процесса изготовления подшипников кз модифицированной'древесины в стронемся экспериментально-лабораторном корпусе при Воронежском лесотехническом институте (ЗЛИ) и применяются в проблемной научно-исследовательской лаборатории прессования древесины. Изданы рекомендации Р 50-54-36-88 по определению износа деталей из материалов на оо-нове моджшцдфоваиноп древесины. Опытппз партии йодйпгоёков из дП, модифицированной церезином, внедрены на Воронежских заводах -Ш1 J2 I, ДОЗе J? 6, шинном, ПО "Электросигнал* Волгоградском трак-горном заводе, Дзсамбульском суперфосфатном заводе, Нбволипецком металлургическом комб^ате, Тульском комбайновом завода.

Апробация работы. Основные результаты 1(селёдовашш, изложенные в диссертаций', доложена, обсуддены й одобрены:

- на Всесоюзных научно-технических конференциях "Стандартизация и унификация средств и методов испытаний на трение и износостойкость", Москва, IS75; "Проблемы модификация древесины, перспективы развития ее производства и применения в народном хозяйстве", Гродно, 1979; "Рациональное и комплексное использование лесных ресурсов",-Москва, IS80; "Современные проблемы дре- -веспноведения", Воронен, 1981; "Трение- и изнашивание•композиционных материалов", Гомель, 1982; "Технологическое управление триботехннческиыи характеристиками узлов глашин", Севастополь, 1982; 'Модификация древесины", Минск, 1990; -

- на республиканской научно-технической конференции "Эффективность применения материалов и изделий на,основе древесины и

[v.vu:. :орзЕ х-, пгАМшдоццэста" , Гопсль, XíiVb г

- на областшгс паучиэ-техшгебснях кэнОеренщж "Прхгешшпе kolk;: материалов, заменителей и спехом сглазхш в узлах трения »¿asnui и сСорудзваш:я'', Воронен, ЮЗЗ, 1ъЬ6;

- на е.7.огодшк{ научных кон'горенцчях про<. 0Ссэрсг.о-пропода1йТбль-сгогс состава п аспирантов ЫГШ за 19V4-I982 гг.

Публикации. lio материалам диссертации опубликовано 19 научных работ, получено II авторских свидетельств.

Сгг.уктурп г' объем рпбэун. Диссертация состоит из введения, чг-тцрох глав, заключения, списка использованных источников (149 наименований) и приложений. Основная часть работы содержит 148 страниц тайнописного текста, включэвдего 50 рисунков и 18 таблиц.

ССДЬТ^иПЩ РАБОТЫ

>.о "r'.not'-..ч гбосяотаа актуальность работы, изложена ноль ис-слздо1г.уди.'£ и научные положения, выносимые на защиту.

цч'л-.ая глгым со;;ор::;:'т анализ научно-тсхничсской и патентной литературы, каспггчоися способов улучшения (оазико-иехашнеских и антайрикнполшж свойств хгроссовашюй древесины, наполнения ДО под давдешек, изготовления подгшпнпков из дц п методов их расчета на прочность.

Пзучо-цш способов иэдюГп".аоэпшш1 прессоиаинол древесины в с евоЛств поспгдош! работы Апнек^иа Ь.я., Белого U.A., Бпнника Ii.1! tecporca b.i!., Глх'бловской ü.M., Гене ля C.I»., Гнусова i).li., Дсни-coii-D L.ij., Купч::асвэ Б. i., ¡.¡¡;лдета S.Í., Модина H.A., Ыовнина Í.UC. дысо:;го íi.'i'., Огсрг.ова Ь.ц., Соборга Р., Стамма А., Чуб она И.¡i., Г.;.'. ц др.

Оумоч'.чю, что наиболее сС&ектшишп являвтея способц улучме-н::л алти'"рп1атиоанк:с своде тт< дй путем иаполизная се плпетичнша смазками п расплава:.,;; сухих смазок. Долговечность подшипников ;:з Д'Д в отэы случае в несколько раз вше по сравнению с нодаашшшл 1Г01ШТ2Ш1ШВ зад шла маслами.

Оссбонпо d-;«;okrilbhk.íü могут бить способы модйфганфошния да

ллллл" г',-"•,•:;.■. !:л.л'ллл:;лг;1;;лл ллл:л:,■:') кослллрллл л; лрл--ллл i "-■м"'.".¡: y;, лт:рдеетеs клз слл'.пстллзл с лзорллдлзскл-

лд лололлнллл'л Ko..i.л.лдлд;гл ií,Bc Li зллл сдл.лл особого днлл'пнля ллсдулл'лдот сп ос Г'.; лддлллдлфзваялл J7I люидикп пдрллллсдклл углевпцородан» - р.^рсгляиси. Псслздовояяя лэкпга:;:!, тгто пря наполнении Jlíi церэт*]»::'. лллзктлярпал состпеягл';-,? сш1лх<ехся в 1,5 - 1,3 рзга, л í.— .-jOctb цэи-.-'гтог к 1,3 - 1-5 рзза» OjaacD :.:лсэкзэ ддэдрспло лрл;ллдлдллл дрллзслдп,, клдлллцлрзвплдод длхл-ллнолд сдлдлпллллзл; алдостллз'люл пзучонностыз тогшслогичоскп:' параметров процесса плпс.лнення дД клрзздпзм, лз Л;ллпкз--:,:лхгш1г;л~ 07Ц5Х ь аат::.1«пк1Шогии": свз^.слз, осотгогвг.зп оптллалгьшд: кллтуу;-циН лехдзллгли гл-лл-дллдглл.лллд порт ллллз гз

Д1 л лесэвэпязкства» :л:л;д y; : ;з-;-ли

Во BT.opoii главе глллзлп'-ескпе ио..о;:тц процесса ¡за-

полнения прессованной доз?:?;.-::.:;» о использованием теории цротзгл-ная, приведена штодпкз энсперпноихаяьпцх после,лзванлЛ, пострео-1Ш математические модели процесса наполнения ДП рпскяавоп церезина, определены оптимальнее параметры процесса капэлноикя JÍI церезином, 'выполнены катфзструтлтракэ л ококтрсокопипесш-.е исследования модифицирование;: ДП.

В работе сделана попытка объяснить некоторые аспскит иркез-са наполнения ДП под даплекпем с позашш теории протекания или перколяцпп, составляла^;: разбей теорлл случадтг: сред. При зтл.л Д1 рассматривается как пзргстое тело, в котором мпдаоегь (исполнитель) двллзтея под давлепг.3!! по систсмз стазсанпзс мзл',47 слблл капилляров и пор, образууг.их как о» л:дя;р;д;тг причел пзрц (каллл-ляры) шлепг различные случаете раллллл a случаДлоо гас;:з;-лл;:о.

Показана, что прэцзсс запо.лпелля пор определяете:: и оензлллл структурой образовавшихся при црессояаяаа полос/::." л дрог"л:л:л. Норм нредскшляот собол шкрсскэялчоскаэ обюггти. йсян л .пглд::-толь попал в даляую пору, то при достаточном давлен:::! лл ол::..лл;л.? весь кластер (связанная полость из пор), однако в ;:рутп:.з клал..--рн оп по попадав?. Поэтому для того, чтобы наблддалолл лддзлдл--плчеокоэ поглздонне наполнителя, микроскопические полк дол-., л: раззвыпать макроскопические кластер:!. Б езотлэлллллл с злллл.л ползлеппз:! в теории протекания ^тлор-;:cyl, y.o уг_<:\ :'.'-"- ,

пористости /Л глкрлоко.ллчосклз КЛЛсЛЛрИ по возник:.. \ л.л, л ,.

¡их..,;д л:.п::.<лп'л. У;,".:-иол. ¡•1л:;-::-;..ог:оо>

»:з]:кс:'1>сга Д. ¡л ДЛ, 1.:<ч:.::.'Л1 с хигли:»-: 01? .-.:а:-.рэск:ишчасг..1н

' ;:.;:.сюр, ~ 1У. -ю л:, л.:л зчйпь плотной Д'Д (,с

¡.орлс-осы-; С< 1С?*) слелус? с,лл,~;~Л'л, пра .л.сосц давление :.:г:-

псгль<п5яд> а^слг -1-; бу».от, ото дзпссслусль-;гл ноддт-.ор далей олсйи^'.—па.! - при ¡м.^ао;:?;: порядка 1'оС)и-У^оС 1т/п:- (иорлочость « и'./) цца:»шп'.ч«ло практически ло поглэ-

06и...\ поыо;,;)!■:. ......л'л,.и I.,>кплотности йсс-

.'.оаешиго класюу.а. и зморца прпгчлмими таунзс^ь есть ий-'¿олыоояь иопиеда'лл в такой кл.-юнг-р- ги^наи. ¡осу* шгл-иооти шг])>-скоШ1'Ьс:;»гс1 кдаса-ора от отиислтольш;Н пористости ДД представлена на рис. I.

№

Рис, I, ]рйулк ьавиошюоти плотно;,пакрооконцчйСкоУ'о

кластера Р( ¥ ) от относительной пористости ( ^ )

с*с>> и)

1'До Ц - ишоси'голышя пористость Дп;

Хк - пороговое значение относите дыюп пористости дан ДЦ; С - пористость ДД;

С0- минимальная пористость ДО при которой наполнитель

заполняет все доступные поры; С - пороговое значенио пористости дли ДД.

Из теории протекания известно, что вблизи порога зависимость I' (К ) от S имеет вид:

P(t)-u(i-tKf . (2)

Ьысокой вероятности попадания и макроскопический кластер соответствует высокая плотность заполнения кластера при достаточном давлении. Следовательно, могло полагать, что при заданной пористости зависимость массы наполнителя, поглощаемой древесиной, от давления будет такг.е иметь степенный вид.

IIa основании вышеизложенного механизм заполнения пор в прессованной древесине может быть представлен следуздпм образом. Пря относительно небольшом давлении р наполнитель заполняет самые крупные капилляры. С увеличением давления наполнитель "продавливается" в капилляры более малого радиуса и число заполненных капилляров увеличивается. При более высоком давлении наполнитель заполняет все доступные норы и при дальнейшем увеличении давления наполнение прекращается. Для Д11 с малой пористостью ( С^С* ) возможна только поверхностная пропитка, так гак наполнитель в древесину не проникает вследствие образования системы изолированных кластеров.

Iii е I о д и к а э к с п е р и м ентд О

Объектом исследований являлись образцы из прессованной древесины березы с размерами 15x15x22,5 мм и с плотностью IIOO и 1200 кг/м , В качестве модификатора применяли цэрезин синтетический высокоплавкип марки 100 (ГОСТ 7G58-74). Испытания проводили на экспериментальной установке, позволяющей производить наполнение древесины с применением ва1;ууыа до 0,С1Й5 Iffla н давления до 15 ¡Л 1а.

Исследования проводки с использованием метода планирования эксперимента в соответствии с рекомендациями Адлера 50.П., Пижу-рина A.A. Ha I этапе исследования по выделении домшшрувдах факторов был применен метод ранговой корреляции и отсеивающий эксперимент. IJ результате для дальнейших испытаний отобраны 5 факторов, наиболее сильно ллнящпх на процесс наполнения ДП.

11 этап исследований предусматривал построение матсматнче-

ских моделей процесса наполнения ДП (с исходной плотностью 1100 и 1200 кг/м3) расплавом церезина.

Ыа Ш этапе исследований решалась задача оптимизации цро-цесса наполнения ДП церезином. Б качестве критерия, характеризующего процесс, принята степень наполнения (процентное содержание церезина в ДП по массе).

На заключительном этапе проведены ыикроструктурные и спектроскопические исследования ДП, модифицированной церезином. Микроструктурные исследования проводились на растровом электронном микроскопе ЯС-400, а спектроскопические исследования - на спектрофотометре Ш} -20. '

РЕЗШЯАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проведаны по плану с исходными данными, представленными в табл. I.

Э Таблица I

,5-1

Уровни и интервалы варьирования факторов для плана 2"

Интервал варьирования

х-£ - величина избыточного

давления, Ша 1,0 2^5 • 4,0

"2

- время Бэдер;::гл под

.о

давлением, с. '20 40 60 20

х3 - вла-шссть ДП, % 0 3,6 3

х^ - температура расплава

церезина, °С , 120 140 160 20

Хс- - температура ДП, °С 60 СО 120 30

О ____ __ ^ _ _ _ _ ___ _

По результатам реализации плана получаны уравнения регрессии, адекчатнэ описывающие процесс наполнения ДП церезином: у = 7,56 + 1,63x2 + 0,28х2 - 2,22х3 + 0,Б6х4 + 0,82х5, (3)

у = 4,Б2 + 1,39x2 + 0,69x2 - 1,08х3 + 0,47х4 + 0,56х5. (4)

5

О

Анатиз моделей показал, что для достижения максимальной степени наполнения ДП не обходимо.увеличивать давление, время выдержки под давлением, температуру расплава церезина и температуру ДП при одновременном снижении влажности ДП.

Оптимизация режимов наполнения ДП позволила найти оптимальные значения факторов (табл. 2).

Таблица 2 Оптимальные значения параметров наполнения ДП церезином

Ьт пп| Параметры наполнения ^ Един. | изм. !---Плогност ,• 1100 | 1200.

I Давление пропитки МПа 4,9 - 5,3 5,5 - 6,1

2 Время выдержки под давлением с 58 - 61 60 - 64

3 Исходная влащюсть ДП с/ Р 0 0

4 Температура расплава церез:ша °с 158 - 167 155 - 158

5 Температура ДП °С 114 - 118 115 - 120

Выполненные ышфоструктурные и спектроскоп..ческие исследования показан!, что церезин располагается в основном в лолостях кчеток и сосудах ДП, не проникая в стенки клеток и химически не взаимодействуя с компонентами древесины.

В третье;; главе, изложена методика и результаты исследований физико-механических и антифрикционных свойств прессованной древесины, модифицированной церезином (ССПД-Ц).

Физнко-механаческиз сБояства ССЦЦ-Ц определяли по ГОСТ 21313-75, ГОСТ 10-103.0-09, ГОСТ 21523.5-77, ГОСТ 21523,6-77, ГОСТ 13338-06, ГОСТ 20571-75, ГОСТ 21523.11-79, ГОСТ 21523.3-87.

Лнтп>рикцгюшше свойства ССПД-Ц исследовали на модернизированной мппиле трения '"1-Ш и стенде для испитани:"; подшипников скольжения. Испытаниями предусматривалось установить зависимости коэффициента трения и износа ССПД-Ц от содержания порэзнна в Щ и 'лорохозатости поверхности цапфы. Для образцов, опт::-

малыша значения вышеуказанных параметров, определяли црирабати-ваемость, коэффициент тр°'шя и износ в зависимости от скорости скольжения и давления. .0 цедыэ получения срашнтельшп: данных параллельно испытывали образцу из ДП, наполненной шщусгрпаль-нш маслом И-50Л ССС11Д-ГЛ) и суспензией аторопласта - 4.

Износ образцов определяй методом вырезанных лунок в соответствии с рекомендациями Р 50-54-36-88. Температуру образцов измеряли потенциометром ЭПП-09МЗ с хропель-копелевпли термопарами. Микротвердость контактной поверхности образцов измеряли на микротвердомере Ш.!Т~3. Микрогоомагриы поверхностей трения образцов определяли на лро«лыо:гра(1е-про.ш1лоыегре "Kaiitöp ВЭИ" по ГОСТ 2789-73. Экспериментальные дашшо обрабатывались методами математической статистики. .

Результаты испытаний физикочлеханически,. свойств ССПД-Ц показали, что наполнение ДП церезином снижает водопоглощение и лилейное разбухание образцов в направлении прессования соответственно в 1,5 и 1,8 раза, при этом прочностные характеристики древесины возрастают в 1,1 - 1,3 раза.

Б результате исследований антифрикционных свойств ССЦЦ-Ц установлено, что с увеличением содержания церезина в ДП от 0 до 8/' (по массе) коо:]дТицпент трения и износ резко снижаются (рис.2). Дальнейшее увеличение содержания церезина до 3i% црактически не оказывает влияния на величину коэффициента трения. При содержании церезина в ДП более износ ССПД-Ц увеличивается. Оптимальное содержание церезина в ДП, при котором обеспечивается минимальный износ, составляет 10-14',!. При этом исходна;; плотность ДП должна находиться в предела:: ILIO-1200 кг/м°. Рост износа при содержании церезина в ССПД-Ц более 16/2 объясняется снижением исходной плотности ДП.

С изменением шероховатости поверхности цапли Ra с 1,7 до 0,12 мкм коэсЧТлщпзнт-трения и износ ССГЩ-П вначале снижаются, а затем возрастают (рис.3), '.¡глипалыюо значение коо(йпцпепт трения имеет при шероховатости Ra= 0,97 мкм. Более впеокая жерохова-тость приводит к росту коэффициента трения. Это связано с увеличением глубины внедрения мп'грэвпетупов поверхности контртело в древесину, вследствие чего до£оржзциош:оя составлвлэжая kooîïiJii-г.пента трения'Возрастает, Более низкая шероховатость приводит к росту молекулярной составлякдой кооо^ициеита трения, та:; гак па

Jrt

7 икн/км

И*

0,25

\ р

\ д

^

1 2

\ ч

1 .i..

5,3 15 ¡2 1S i!

Содержание церезина na mpccs •—i-1—t--1-1—-1-^-1

t,3ü (ZS /,22 Vi W № QSS

Плотное,vb ДП, хЮ*кг/к*

Рис.2. Влияний cchui.лання церезина в Д[ на

коафЛидиент трения (I) и износ (2) ССДД-Ц

L V

0,2 О,i

■ 4

i>*о,гм/с р "4,0МП а

2 /

1

1 --- 4

!

OJi q¿S 0,5 0,97 i,7

ILkpoxoSar-^c.-i-j г.огертс/пи po.iuxa, 0a(»<r-<)

Рпс.З. йишшз исерэховагостк поЕер.аюстн вала на кооуТ'Нциент трения (I) и износ (2) ССф.-Д

2

чистых поверхностях затрудняется формирование граничной пленки, в особенности для смазочных материалов, у которых отсутствуют полярные моле!сулц. Этим но мо:кно объяснить повышенный износ ССПД-П при шероховатости R„ = 0,12 мкы.

Исследовано влияние скорости скольжения давления и температуры на коэффициент трения и износ ССПД-Ц. С увеличением скорости

скольжения износ вначале снижается, а затем возрастает. Минимальный износ ССПД-Ц наблюдается в диапазоне скоростей 0,4-0,8 м/с. Зависимость износа ССЦД-Ц»от давления имеет линейный характер.

Изменение температуры от 40 до 00°С приводит к снижению коэффициента трения ССПД-Ц и ССПД-М соответственно с 0,11 до 0,07 а с 0,18 до 0,14. С ростом температуры от 90 до 140°С коэффициент трения для ушзапных материалов повышается.

Сравнительные испытания на трение и нзпю показали, что по величине коэффициента трения и износу ССПД-Ц превосходит ССЦД-М соответственно в 2 и 4,1 раза.

Стендовые испытания подшипников из ССПД-Ц позволили установить для них допустимое значение 1фптерпя [РV] * 0,8 Ша-ы/с.

Четвертая глава посвящена-совершенствованию технологии изготовления подшипников из ДП я методов их расчета на прочность, содержит результаты производственных испытаний ССПД-Ц и обоснование эффективности ее применения.

Разработаны новые способы изготовления подшипников из ДП, конструкции прессформ и устройств для их реализации, защищенные авторскими свидетельствами.

Получено дифференциальное уравнение для определения функции напряжений при расчете на прочность секторного подшипника из ДП, позволящее учесть величину натяга, нормальные и касательные напряжения от действия врапэгсщзгося вала

1/& v'-Sf чМ -*rÄ *

где г, в - полярные координаты подшипника;

~ КЭ11стала'и> зависящие от упругих характеристик материала подшипника.

Производственные испытания подшипников из ДП, модифицированной п,ерез:люм, показали их виз ото эксплуатационные качоства. Огтктние партии подшипников внедрены на ряде предприятий с экономическим эффектом 227,6 тпе.руб в год. (табл.З).

Таблица 3

Эффект от внедрения ДП, модифицированной церезином

Ш.

пп:

Наименование предприятия,: Заменяемая: Увеличение :Фактич. оборудования : деталь, : срока слу- :эконом.

: материал : лбы поджшн^:эффект : : вала :по за-

: _ : Раз :воду,

: 5 !тыс.руб.

I. Воронежский завод ЕШ I: винтовой конвейер подачи цемента

2* Воронежский шинный завод: форматоры-вулканизаторы &В-55 и ФВ-75;

винтовой конвейер подачи сажи

3, Воронежское ПО "Электросигнал ", шта1.1пи листовой штамповки

4, Воронежское Управление Еодопроводно-канализа-циопного хозяйства

5. Волгоградский трэйорлый завод: непроходной голто-вочный барабан

6. Новолипецкиц метачлургп-ческий комбинат: задащий конвейер агрегатов резка,

прокатный стан 2030

7. Джамбульский суперфосфатный завод: вакуум фильтры К50

6. Тульский комбайновый завод: контрпривод мотовила жатвенного агрегата комбайнов "Пива"", "Колос

Втулка ынека, чугун 04-15

втулка сведи, вала, ЕрАйКаЛ

втулка шека, чугун СЧ-15

направляющие втулки, стать

1-4 6

1,8-2,0

подпятник электродвигателя дал центроб. насосов

втулка, ЦАш

1,2

4

5

подшипник ролики

ш/п Ге 316

проводка, импортный ДСП

подкпшшс роллка поворотного механизма ковша и опорного катка, ш/п .'5 106, I,' 202, 220

подлинник блока звездочек п опоры штанги,

1,5-2,0

1,5- 5,0

2,0

3,15

3,6 8,6 97,6

47,3

12,8 0,8 38,8

15,0 33,0-

______________ ш/п ^ ¿0С204С17 _

к огвдаошй экономический эффект.

ЗАКЛЮЧЕНИЙ

В результате исследования способа модифицирования ДИ установлено, что ДП, наполненная церезином, обладает комплексом цента свойств, сочетающих высокую механическую прочность и износостойкость, низкий коэффициент трения и способность работать на самосмазке. Это позволило значительно расширить область применения прессованной дровссшш в качестве материала для подшипников скольжения.

1. Изучен процесс наполнения прессованной древесины под давлением с использованием теории протекания. Показано, что основное влияние lia процесс наполнения оказывает структура образовавшихся при прессовании полостей в древесине. Установлено 1фи-тпчссг.00 значение пористости для ДП (Ск « 16%), ниже которого наполнение не в о змо.~ш о гвс ле дс тв ие образования в древесине системы изолированных кластеров. Показано, что с повышением давления количество наполнителя увеличивается по степенной зависимости.

2. Получены математические модели процесса наполнения прессованной древесины церезином, позволяющие установить дм ДП с исходной плотностью IIGO и 1200 кг/ы3 зависимость степени наполнения от величины избыточного давления, времени выдержка под давлением, влагдости ДП, температуры расплава церезина и температуры Да в момент наполнения. IIa основании анализа математических моделей установлено, что с увелыЗзниш давления, времени выдержки под давлением, температуры"расплава церезина и температуры ДП степень наполнения возрастает, а с повышением влажности - снижается.

3. Определены оптямзлышо значения параметров наполнения прессованной древесины церезином. Для ДП с исходной плотностью

IТОО кг/м3: давление 4,9 -"5,3 Ша; время выдержки под давлением зЬ-€1 с; влалх.ость Я! - С%1 температура расплава церезина 150 -1Г//аС; температура ДП 114 - П8°С. Для'ДД с исходной-плотностью 1200 кг/ы3 соответственно - 5,5-6,1 Ша; 60-64 с; 0%; 155-15б°С; 115 - 120°С.

4. Установлено, что прочность при егкатин, твердость, удар-

О

пая вязкость, модуль упругости пол сжатии прзооогхшнгЛ; лсююл-1Ш, ыод::Л1!цкрэкшиоЗ церезином возрастают, в срэдпг.п, в 1,1 -1,3 раза, а водопогло^ошш снижается в 1,8 раза.

5. Б результате ксслолоииши ииэдЗрийшошпс: свойств иодп'/шшрокишон перозшк:!:!, уСТаНОВЛОНО, ЧТО ПЭ,ЩЗИШ1«ги 1:3

выдержшаит нагрузку до 50 ¡На при ДииуетшюЗ температуре 1П0ЭС. Ввегршю в состав деризиод допо.чшполию полноуилона поил,г.от доиустииуи температуру для иодхллшлков до 130-1'Ю''У. КоожТлнлопт тропа« в диапазоне давлониЛ 2—1 Ша изменяется нозначптслшо (0,05-1.1,09) при иптенспгпзета изнашивания УА 0,18 ~ 0,25*ГУ"-'5.

6. Получена зависнмзота коофллндюнта трения и «сноса ССЦД-Ц от содержания цороз»:на в г;.>я-с.с;шз, ьороховатостн поверхности 1:ап.У:н, скорости екзльжехш,:, дарения и температуры. Срашитолила испытания показали, что коо/жлыдопт треипя ССПД-Ц в раза, а лилейный понос в 4,1 раза ¡легаше, нем дли ДП, по;сц-1::цирс,х:н:иоЛ минеральным маслом П-5СА.

7. Разработаны методические рекомендации (Р £0-54-Зу--и«;) ло опредолешш износа материалов на основе модиЛлшпрованлой древесины.

8. Созданы конструкции технологической вецаетки и способы изготовления подшипников из ,1137, которые зацшрпл авторскими свидетельствами. Получено дпедореныдолъное уравнение для лгродолзши функции напряжений при расчете на прочность секторного подиппнл-га из ДП, позволягацее учесть величину натяга, нормальные и ¡.-длительные напряжения от действия врагдаэдогося вала.

9. Эксплуатационные копнтшшя показали, что срок служен узлов трения с подшипниками из ССТЩ-Ц при работе в ьбразплг.с: а агрессивных средах увеличивается в 2-5 раз. Детали па Л|0С.;0ЛМ1-но11 древесины, модиЛлшпропанной ; ©розаном, внодреиы нп

заводах - 1031 й I, шшшом, Д013е 6, ПО "Злектроспгнал"; на Ъолго-градском тракторном заводе; Джашбульском суперфосфатном за;.ода и др. с годовым экономическим з.1сТхзкто!л более 200 тыс .руб..

Основное содержание диссертации опубликовано в с.:-;.:.,;..;а'-: работах:

I. Чаадаев А.а'. Аитшдшкддошц® свойства преосоь.■.•;.: Л. .'

Ьосшш, «ипалшшюй гвердша сшзкош // !Лодш.,!щировашшя дрово-сина и оо использование в народном хозяйства. - Вороне.?., 197Л. С.92-97.

2. Чаадаев А.2., Смольяков А.И. Исследование влияния неко-торах наполнителей па антифрикционные свойства прессованной древесины // Модифицированная древесина и древесные пластики / Ро;>. пнформ. Вып.1. - Ленинград, Ï974. С,31-33.

3. Смольяков А.И., Чаадаев Л.Е. Поди^дн-лцня древесины твор-дыш смазглмп и ее использование в узлах трения панаш // Рациональное u комплексное использование древесины в деревообраоаты-ващзй прог.пд'ленностп: Тез.докл. Ucecoro. науч. конф. - Шшеп, 1974. С.276-27Ь.

4. Чаадаев Л.Е;., Смольяков А.И. Определение износа прессо-ьшшсй древесины // Стандартизация и унификация средств и методов испытаний па трение и износостойкость: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. кокф. 1975. - М.ч.П. С.19-20.

5.'Чаадаев А.Е, О выборе смазок для самосмазцвающихся под-шишиков из уплотненной древесины // Эффективность применения материалов и изделий на основе древесины и полимеров в промышленности: Тез. докл. Республ. науч.-техн. конф. - Гомель, 1978.

С.59-60.

6. Чаадаев А.Е. Исследование технологических параметров получения антифрикционной прессованной древесины // Модифицированная древесина и ее использование в народном хозяйство» - Вороне:;;, 1978. С.51-55.

7. Чаадаев А.Е., Смольяков А.И., Самодуров U.C. Антифрикционная прессованная древесины в узлах трения мапнн и механпз-мов // Проблемы модификации древесины, перспективы развития ее производства и применение в народном хозяйстве: Тез. доит. Всесоюз. науч.-техн. кон:;'). - Гродно, 197'j. С.296-297.

В. Еучнева А.П., Чаадаев А.Е., Буренина Н.Н. Ил-спекгроско-гшя лпгшша, иодк&щарэвшшогэ церезином // Лесной :::урпал. -1980. - j,; 2. - С,76-78.

9. Чаадаев А., Чубов П.il., Чубов 'Ù.U. Перспективные ш-правлонпя модификации древесины // Рациональнее и комплексное

¡спользовонпв лесных ресурсов: Тез. докл. Всесоюз. иоуч.-тохи. конф. - 1а., 1£€0. С. 130-131.

10. Чаадаев Л.В. Самосмазнвсшлиеся материалы на основе прессованной древесины // Современные проблемы древесиноведения:

Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. - Воронеж, 1981. С.274-273.

11. !.!пх!Ш II. М., Чаадаев А.Е., Смолъяков А.II., Поляков В.В. Модифицирование древесины с целью улучшения ее антифрикциошшх ' свойств // Теоретические аспекты модифицирования древесины: Тез. докл. Всесоюз. конф. - Рига, 1983. С.154-155.

12. Чаадаев А.Е., Смолъяков А.И. Внешнее трение модифицированной древесины в зависимости от шероховатости сопряженной детали // Технологическое управление триботехническимп характеристика!«! узлов машин: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. -Севастополь, 1983. С.164-165,

13. Смолъяков А.11., Чаадаев А.3. Обоснование применения модифицированной древесины в узлах трения машин // Применение новых материалов, заменптелэц и систем смазкл в узлах трения машин и оборудования: Тез. докл. обл. науч.-техн. конф. - Воронеж, 1983. С.15-17.

14. Михин Н.Ы., Смолъяков А.П., Чаадаев А.Е. Обеспечение износостойкости изделии. Метод и приборы для измерений износа деталей из материалов на основе модифицированной древесины / Рекомендации Р 5б-54-36-в8. - М.: ЕШ1ШАШ, 1988. - 12 с.

15. Чаадаев А.З., Сидоров В.А., Львпн С.Я. Расчет напряже- ' ниц в анизотропном подшипнике скольжения, Шй. - Воронеж, 1989.20 с. - Деп. в ЕНИЖЭПлесцром 27.03.89, В 2457 - иб 89.

16. Сидоров В.А., Чаадаев А.З. Исследование напряженно-деформированного состояния подшипника скольжения из ДП // Эксплуатационная надежность машщ, конструкций, проирссов, изделий. -М.: 1991. С.94-98. .

17. Кучмент П.А., Чаадаев А.З. Применение теории протекания к нсследовагсп: процесса наполнения модифицированной древесины // Пути повышения уровня механизации и автоматизации1производственна процессов: Материалы совец. - Батуми. 1589. С.20-23.

Iii. Чаадаев А.Б. Теоретические аспекты модифицирования ДД i'Gpeer.Hor.i /'/ модификация дре веский: Тез. докл. Всесоюз. конф. -1.1:иск, 1310. С.35.

19. Чаадаев А.Е. Теоретические аспекты пропитки прессованной .лраваспаы под давленном // Научно-технический прогресс в дерево-ос!ра0атква;.)щэц отрасли ВДЭР: Тез. докл. науч. конй. - Вороне», 13Ш. С. 7S-U0.

2U» A.c. 560222 СССР, ¡¿&I В 27 К 3/34. Антифрикционная прессованная древесина / ¡I.e.Самодуров, А.¿'.Чаадаев, А.И.Смольяков, Г.К.Гавралов (СССР). Опубл. 28.11.72, Еюл. Js 35. - I е.: ил.

21. A.c. 367831 СССР, Ьй-I Б 27 К 3/34. Способ пропитки заготовок из прессованной Древесины / ii.С.Самодуров, А»Ü.Чаадаев, А.И.Смольяков, Г.К.Гаврилов (СССР). Опубл.- 22.06.73, Зьш. Js 28. - I е.: ил. ' ,» - -

22. A.c. 4Х7У2 СССР, i.uil В 27 Ы 1/02. Прессформа для изготовления втулок из древесины / А.И.Смольяков, Б.В.Решетняк,

П.С.Самодуров, А.Е.Чаадаев, Г.К.Гаврилов (СССР). Спубл. 30.т".73, Екл. Л 48. - 2 е.: ид.

23. A.c. 40S054 СССР, ШИ В 27 1/08. Способ получения втулок / А.И.Смольяков, II,С.Самодуров, А.А.Мамаев, Г.К.Гаврилов, ' А.2.Чаадаев (СССР), Опубл. 05.01.74, Бш. JS I. - 3 е.: ил.

24. A.c. 421524 СССР, ЫЕЙ Б 29 С 1/00. Прессформа для прессования заготовок из древесины Л'И.С.Самодуров, Б.В.Решетняк,' А.П.С'.'.ольяков, А.Е.Чаадаев (СССР), Опубл. 33.03.74, Бш. JS 12. -2с.: ил. .

25. A.c. 444646 СССР.'ЫКИ В 27 К 3/24. Антифрикционная 1;рессовгяная дреБосшга / А.И.Смольяков, И.С.Самодуров, Н.М.Ми-' хин, К.С.Ляпин, А.Е.Чаадаев (СССР.). Опубл. 30.09.74, Бш. В 36.3 с.: ил. . .

26. A.c. 403356 СССР, ШИ В 27 М 1/02. Устройство для изготовления' деталей цилиндрической (горыы из древесины /'А.И.Смольяков, А.Б.Чаадаев (СССР). Опубл. 30.II.75, Бш. Js 44. - 2 е.: ил»

27. A.c. 496177 СССР, 1Ш В 27 К 3/08. Способ пропитка древесины расплавами / Н.И.Чубов, А.а.Чаадаев, Ю.И.Чубов, А.Д.Скя-