автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Обоснование выбора полимерного материала для восстановления и повышения долговечности неподвижных соединений подшипников качения сельскохозяйственной техники

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА. ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ СЕЛЬСКОХОЗЯИСТБЕЕШОГО ПРОИЗВОДСТВА шош В.П.Г0Н1ЧЩША

На правах рукописи АЛЬ-АССЕХ РАШАД ФАХАД

УДК 621.822.004.67:331.3:678.762

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ПОВШЕНШ ДОЛГОВЕЧНОСТИ НЕПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

Специальность 05.20,03 - Эксплуатация,

вооотановленда и ремонт сельскохозя'йствешюй ' техники

Авторе фер.ат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва '-- 1989

Работа выполнена на каЬедре ремонта я надешюсти машин Московского ордена Трудового Красного Знамени института инженеров сельскохозяйственного производства имени В.Е.Горячкина

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент КУНАТКИН В.В.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор БАЛОВНЕВ Г.Г., 1

кандидат технических наук, старший научный сотрудник ГОЛУБЕВ И.Г.

Ведущая организация - В1Ш0 "Ревдетаяь"

Заащта состоится " 20 " Февраля 1989 г. в 130(^асов на заседают специализированного совета К 120.12.03 при Московском ордена Трудового Красного Знамени институте инженеров сельскохозяйственного производства имени В.П.Горячкина.

С диссертацией можно ознакомиться в С.:олиотеке института.

Отзывы на автореферат в дву:х экземплярах, заверенных печатью, просим направить по адресу: 127550,Москва, И-550, Тимирязевская улица, 58, МИИСП, Ученый Совет.

Автореферат разослан " Во " 1989 г.

Ученый секретарь специализированного совета про£ зссор

К.А.АЧКАСОВ

ОБЩ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из наиболее распространенных элементов конструкций тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин, от которых зависит их надежность, является подшипник качения. Часто наблвдаемым в эксплуатации отказом подшипников является нарушение неподвижности их посадок в корпусных деталях и на валах. Для восстановления'неподвижности посадок подшипников при' меняется значительное количество различных способов, но ни оцин из них не позволяет предотвратить фреттинг-коррозию, я&ляицуюся основной причиной изнашивания посадочных поверхностей подшипников качения.

Эффективным и экономически целесообразным способом восстановления и повышения долговечности неподвижных соединений является нанесение покрытий из полимерных материалов.

Увеличиваюнщйся выпуск полимерных материалов, особенности их физико-механических свойств и влияние этих сеойств на долговечность неподвижных соединений обуславливают необходимость обоснования критериев их выбора дои восстановления носздск подшипников качения. Поэтому исследования, направленные на определение свойств, которыми должен обладать полимерный материал, а обоснование его выбора для восстановления и повышения долговечности неподвижных соединений подшипников качения при ремонте сельскохозяйственной техники, являются весьма актуальными.

Цель работы заключается в теоретическом обосновании критериев работоспособности полимерного покрытия и разработка практических рекомендаций по выбору полимерных материалов дая восстановления и повышения долговечности неподвижных соединений подшипников качения сельскохозяйственной техники.

Объектами исследования являются пленки, полученные из растворов герметика 6Ф и эластомера ГЗН-150(В), и подшипники качения с посадками, восстановленными нанесением покрытий из этих растворов.

Общая методика исследований включает анализ причин изнашивания и способов восстановления и погашения долговечности неподвижных соединений подшипников качения; изучение влияния различных факторов на интенсивность пазвития и методы борьбы с фрет-тинг-коррозией; теоретическое обоснование долговечности неподвижных соединений, восстановленных полимерными материалами;

исследования физико-механических и термомеханических характеристик герметика 6Ф и эластомера ГЭН-150(В); сравнительные стендо-выа испытания неподвижных соединений подшипников качения на долговечность при динаг,шческом нагружеши.При проведении экспериментов использовалиоь современные методы исследовшшй с применением новейших приборов, теория планирования многофакторного эксперимента, обработка полученных дашшх методами математической статистики с использованием ЗВхШ "Электроника ¡Ж-61".

Научная новизна. В диссертации теоретически обоснованы критерии долговечности неподвижных соединений, восстановленных с использованием полимерных материалов, при статическом и динамическом нагрукешшх и экспериментально определены оптимальные параметры режимов термообработки покрытий из растворов герметика 6Ф и эластомера ГЭН-150(В). Определеш факторы, влияющие на выносливость полимерного покрытия при циклическом нагружешш, и экспериментально установлены максимальные зазоры, при которых посадки пощшииникое рекомендуются восстанавливать герметиком 6Ф и эластомером ГЭН-150(В).

Практическая ценность работы. В результате выполненных исследований разработаны рекомендации по выбору полимерного материала, оптимизированы режимы термообработки покрытий из растворов герметика 6Ф и эластомера ГЭН-150(В), внесены изменения в технологические . процессы восстановления неподвижных соединений с использованием полимерных материалов, уточнена номенклатура неподвижных соединений, рекомендуемых к восстановлению герметиком 6Ф и эластомером ГЭН-150(В).

Реализация результатов исследований.Технология восстановления неподвижных соединений подшипников качения внедрена на Кромском РТП и на Станово-Колодезьском РМЗ Орловской области. Технологические карты с рекомендуемыми режимами термообработки покрытий из растворов герметика 6$ и эластомера ГЭН-150(В) включены в Руководство по применению полимеров при ремонте машин, М.: ГОСИИХИ, 1988, утвержденное Подотделом эксплуатации и ремонта машинно-тракторного парка Госагропрома ССОР 6 мгя 1987 г.

Апробация. Основные результаты диссертационной работы обсуждены, одобрен^ и экспонировались на:

- научных конференциях профессорско-преподавательского сос-

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА. ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЕНАМЕШ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ СЭДЬСКОХОЗЯЙСТВйШОГО ПРОИЗВОДСТВА имени В.П.ГОШЧКИНА

На правах рукописи АЛЬ-АССЕХ РАШАД ФАХАД

УДК 621.822.004.67:631.3:678.762

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИМА ДШ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ПОВЫШАЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ НЕПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДШПНИКОВ КАЧЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХШ1КИ

Специальность 05.20.03 - Эксплуатация,

восстановление и ремонт сельскохозя'йствешюй ' техники

Авторефер, ат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

Москва 1989

Работа выполнена на каЬедре ремонта и надежности машин Московского ордена Трудового Красного Знамени института инженеров сельскохозяйственного производства имени В.П.Горячкина

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент КУРЧАТКИН В.В.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор БАЛОВНЕВ Г.Г., 1

кандидат технических наук, старший научный сотрудник ГОЛУБЕВ И.Г.

Ведущая организация - ВНПО "Ремдеталь"

Защита состоится " 20 " йевваяя 1989 г. в 130(^асов на заседании специализированного совета К 120.12.03 при Московском ордена Трудового Красного Зналени институте инженеров сельскохозяйственного производства имени В.П.Горячкина.

С диссертацией можно ознакомиться в б'^лиотеке института.

Отзывы на автореферат в дву.к экземплярах, заверенных печатью, просим направить по адресу: 127550,Москва, И-550, Тимирязевская улица, 58, МШСП, Ученый Совет.

Автореферат разослан " 30 " 1989 г.

Ученый секретарь специализированного совета про£ зссор

К.А.АЧКАСОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОШ

Актуальность темы. Одндм из наиболее распространенных элементов конструкций тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин, от которых зависит их надежность, является подшипник качения. Часто наблкдаемым в эксплуатации отказом подшипников является нарушение неподвижности их поездок в корпусных деталях и на валах. Для восстановления неподвижности посадок подшипников при-1 меняется значительное количество различных способов, но ни один нз них не позволяет предотвратить фреттинг-керрозшо, являющуюся . основной причиной изнашивания посадочных поверхностей подшипников качения.

Эффективным и экономически целесообразны.', способом восстановления и повышения долговечности неподвижных соединений является нанесение покрытий из полимерных материалов.

Увеличивающийся выпуск полимерных материалов, особенности их физико-механических свойств и влияние этих сеойств на долговечность неподвижных соединений обуславливают необходимость обоснования критериев их выбора для восстановления посадок подшипников качения. Поэтому исследования, направленные на определение свойств, которыми должен обладать полимерный материал, а обоснование его выбора для восстановления и повышения долговечности неподвижных соединений подшипников качения при ремонте сельскохозяйственной техники, являются весьма актуальными.

Цель работы заключается в теоретическом обосновании критериев работоспособности полимерного покрытия и разработке практических рекомендаций по выбору полимерных материалов дая восстановления и повышения долговечности неподвижных соединений подшипников качения сельскохозяйственной техники.

Объектами исследования являются пленки, полученные из растворов герметика 6Ф и эластомера ТЗН-150(В), и подшипники качения с посадками, восстановленными нанесением покрытий из этих растворов .

Общая методика исследований включает анализ причин изнашивания и способов восстаноаленпя и повышения долговечности неподвижных соединении подшипников качения; изучение влияния различных факторов на интенсивность пазвитая и методы борьбы с фрет-тинг-коррозией; теоретическое обоснование долговечности неподвижных соединений, восстановленных пеллшернши материалами;

исследования физико-механических и термомеханических характеристик герметика 6Ф и эластомера ЮН-150(В); сравнителыше стендовые испытания неподвижных соединений подшипников качения на до- ■■< лговечность при динамическом нагружепии.При проведении экспериментов использовались современные методы исследований с применением новейших приборов, теория планирования многофакторного зкепершента, обработка полученных данных методами математической статистики с использованием ЗЗКП "Электроника ¡Ж-61".

Научная новизна. В диссертации теоретически обоснованы критерии долговечности неиодв;кшых соединений, восстановленных с использованием полимерных материалов, при статическом и динамическом нагружениях и экспериментально определены оптимальные параметры режимов термообработки покрытий из растворов герметика 6Ф и эластомера ГЭН-150(В). Определены факторы, влияющие на выносливость полимерного покрытия при циклическом нагружении, и экспериментально установлены максимальные зазоры, при которых посадки подшипников рекомендуются восстанавливать герметиком 6Ф и эластомером ГЭН-150(В).

Практическая ценность работы, В результате выполненных исследований разработаны рекомендации по выбору полимерного материала, оптимизировав режимы термообработки покрытий из растворов герметика 6Ф и эластомера ГЭН-150(В), внесены изменения в технологические процессы восстановления неподвижных соединений с использованием полимерных материалов, уточнена номенклатура неподвижных соединений, рекомендуемых к восстановлению герметиком 6Ф и эластомером ГЭН-150(В).

Реализация результатов исследований.Технология восстановления неподвижных соединений подшипников качения внедрена на Кромском РТП и на Станово-Колодезьском РМЗ Орловской области. Технологические карты с рекомендуемыми режимами термообработки покрытий из растворов герметика 6Ф и эластомера ГЭН-150(В) вклкь чены в Руководство по применению полимеров при ремонте машин, М.: ГОСШ'ТИ, 1988, утверзденное Подотделом эксплуатации и ремонта машинно-тракторного парка Госагроирома ССОР 6 мая 1987 г.

Апробация. Основные результаты диссертационной работы обсуждены, одобрены и экспо:шровались на:

- научных конференциях профессорско-преподавательского сос-

тава, научных работников и аспирантов Московского ордена Трудового Красного Знамени института инженеров сельскохозяйственного производства имени Б.П.Горячкина в 1984...1933 гг.;

- научно-техническом семинаре Московского Дома научно-технической пропаганды имени Ф.Э.Дзержинского "Эффективность технического обслуживания и ремонта оборудования в условиях интенсификации производства" в 1986 г.;

- седьмом Всесоюзном семинаре-совещании "Опыт организации работ по техническому обслуживанию и ремонту металлообрабатывающего и другого технологического оборудования АПК", АгроПШТЭИПТО в 1987 г.;

- выставке "Кадры высшей квалификации и НШ", БДНХ ССОР, 1987 г. (свидетельство участника JS 62);

- Международной выставке "Ремдеталь-88";

. - заседании кафедры ремонта и надежности машин MUiCII имени Б.П.Горячкина в 1988 г.

Публикации. По результатам исследований опубликовано шесть работ и один отчет по научно-исследовательской работе,- зарегистрированный в ВНТЩ. .

Объем работы.Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников и приложений. Излажена на 132 страницах машинописного текста, содержит

рисунков, 16 таблиц, библиографию из 125 наименований и ? приложений.

С0ДЕР1Ж1Ш РАБОТЫ

I. Состояние вопроса, цель и задачи исследований

Анализ литературных источников показал, что износ посадочных поверхностей подшипников качекия, работающих в условиях динамических нагрузок и вибраций, Является результатом микроперемещений с очень малой амплитудой, приводящих к фреттинг-корро-зпи сопрягаемых гзверхностей.

Известно, что для защиты соприкасающихся поверхностей неподвижных соединений от фреттинг-коррозии и повышения долговечности неподвижных соединений подшипников качения относительные перемещения следует перенести в промежуточную среду. Для этого на одну ми обе контактирующие поверхности наносят покрытие с малым модулем упругости. В качестве тaïeux покрытий можно исполь-

зовать полимерные материалы.

В зависимости от температуры эксплуатации полимеры могут находиться в трех различных физических. состояниях: стеклообра- 4 зном, ■ высокоэластическом и вязкотекучем.

Для решении поставленной задачи представляет интерес второе состояние. Полимер в высокоэластическом состоянии обладает низким модулем упругости, хорошими амортизирующими свойствами и способен к большим обратимым деформациям, которые носят релаксационный характер. С релаксационным характером высокой эластичности тесно связано явление гистерезиса. Гистерезис служит причиной затухания микроперемещений, образующихся вследствие колебаний и вибраций сопрягаемых поверхностей, а также причиной поглощения энергии вынужденных колебаний. Поэтому , очень важно, чтобы полимерный материал, используемый для восстановления-неподвижных соединений, эксплуатировался в высокоэластическом состоянии.

В настоящее время да восстановления неподвижных соединений полимерные материалы выбирают по технологическим признакам. При этом часто не известно в каком физическом состоянии находится полимер в условиях эксплуатации. Поэтому для успешного • использования полимеров необходимо последовать их термомеханические и физико-механические свойства в широком пределе температур с целью определения температурного интервала существования полимера в высокоэластическом состоянии и температурной . области его работоспособности в условиях эксплуатации.

В последние года на ремонтных предприятиях сельского хозяйства для восстановления неподвижности посадок подшипников качения используют герметик 6Ф и эластомер ГЭН-150(В). Однако отсутствие рекомендаций по оптимальным режимам термообработки затрудняет получение покрытия о наилучшими свойствами. Малая изученность влияния толщины полимерного покрытия на выносливость неподвижного соединения при динамическом нагружении не позволяет определить наибольшие зазоры, при которых можно получить надежные и долговечные соединения.

Исхсдя 'из вышеизложенного, в диссертационной работе поставлены следующие задачи:

- теоретически обосновать критерий оптимизации режима термообработки полимерного покрытия;

- 4 _

- теоретически обосновать высокую долговечность неподвижного соединения;

- оптимизировать параметры режимов термообработки эласто-■ мера ГЭН-150(В) и герметика 65;

- исследовать деформационно-прочностные свойства эластомера ГЭН-150(В) и герметика 60 при пониженных и повышенных темпа-» ратурах;

- исследовать термомеханические характеристики и теплостойкость эластомера ГЗН-150(В) и герметика 62>;

- провести сравнительные стендовые испытания восстановленных неподвижных соединений при динамическом нагружении;

- разработать рекомендации по выбору полимерного материала и внедрить результаты исследований на ремонтных предприятиях Госагропрома СССР;

- определить экономическую эффективность ог внедрения разработанных рекомендаций.

2. Теоретические основы повышения долговечности неподвижных соединений подшипников качения. восстановленных полимерными материалами

Разрушавшее напряжение полимерного материала описывается уравнением, предложенным В'.Е.Гулем

6-р = ехр-^, , (I)

где - разрушающее напряженке образца при растяжении;

(I - потенциалышй барьер разрушения; - универсальная газовая постоянная;

Т - абсолютна! температура;

VI- скорость растяжешииэбразца;

KfU.fi- параметры, определяемые природой ;.',атериала, размерами и формой образца.

Разрушающее напряжение зависит не только от совйств полимера, но также от температуры п скорости нагруженпя. Ве;шчпна

И характеризует работу, которую необходимо затратить для разрушения образца. Поэтому-экспериментально потенциальный барьер разрушения можно оценить удельной работой деформации до разрыва, которая выражается площадь» диаграммы растяжения, равной

ар =/"^¿8 , (2)

где О/» - удельная работа деформация при разрыве;

б'^б - с.ответственно напряжение и относительное удлинение;

6р - относительное удаинение при разрыве.

Удельная работа деформации при разрыве является мерой работоспособности материала и может служить общей характеристикой его механических сеойств. Чем.больше удельная работа деформации при разрыве, тем надежнее воспринимает материал действие ударных и динамических нагрузок.

Наиболее часто нагружение при эксплуатации неподвижных соединений является циклическим. При длительном циклическом, наг-ружении выносливость материала или сопротивление утомлению оценивается числом циклов деформации до разрушения. Число циклов

Д/ , необходимое для. разрушения образца полимера, определяется выражением, выведенным В.Е.Гулем и В.М.Щукиным,

N = , О)

а .. ла &>«ах

где йи- изменение потенциального барьера разрушения за один цикл

максимальное напряжение цикла.

Изменение потенциального барьера разрушения и взличина гистерезисных потерь связаны зависимостью

ли-Л Д V/ ; <4)

где ^V«/ - гистерезасные потери;

~ коэффициент, характеризующий долю гистерезисных потерь, расходуемых за цикл на изменение потенциального барьера разрушения.

Гистерззисные потери определяются по формуле

АЧл/ = Н V/ з ' (5)

где V*/ - удельная работа цикла погружения;

Зб - коэффициент гетерезисннх потерь (относительшй гистерезис).

Удельная работа цикла нагруженил, сообщаемая полимерному покрытию за цикл внешними силами, может бить представлена в виде интеграла

где £<х - амплитуда деформации.

При небольших деформациях (Ю...20;»)

, (?) где £ - динамический модуль упругости.

В результате интегрирования выражения (6) в диссертации получено

' ^ = ^ Е8а . (8)

Согласно уравнению (5)

А\л/=±-&Ееа . о)

Подстановка (4) и (9) в (3), привела к выражению

А" ¿Й* 4 •

Выносливость полимерного материала в значительной степени определяется пределом прочности при растяжении, максимальным напряжением и амплитудой цикла нагруяения, температурой, динамическим модулем упругости и гистерезпсныш потерями. Кроме того, с увеличением гистерезисных потерь динамический модуль упругости возрастает, а выносливость снижается.

3. Методика экспериментальных исследований

Исследования деформационно-прочноетных свойств герметика 6Ф и эластомера ГШ-150(В) проводил:1, на пленках толщиной 90... 150 мкм. Пленки формировали да фторопластовых пластинах. 20^-ные растворы герметика 6Ф или эластомера ГЭН-150(В) в ацетоне наливали на фторопластовую пластину, расположенную иод углом 45° к горизонтальной поверхности. Термообработку проводили в термошкафу. Пластины с пленками охлаждали при комнатной температуре, а затем пленки отделили от фторопластовых пластин. Из пленок вырезали образцы в виде прямоугольных полосок.

Деформационно-прочностные свойства пленок определяли по методике института физической химии АН СССР, описанной в работах А.Т. Санжароиского. При исследовании деформационно-прочностных свойств на горизонтальной малогабаритной разрывной машине записывали диаграмму раотяяенад.а затем планаметрировали и рассчитывали удельную работу разрыва, разрушащео напряжение и относительное удлинение. Испытания проводили в интервале температур от -40 до + Ю0°С.

Термомеханические характеристики герметика 6Ф и элас? мера

ГЗН-150(Б) оценивались на твердомере типа ТП, который был модернизирован азторсм и снабжен масляной ванной с нагревательным устройством и системой регулирования температуры, индикаторной ,, головной часового типа МИГ-I, цилиндрическими и сферическими инденторами.

Полимерные покрытия толщиной £0...ICO мхм наносили на цилиндрические образцы-из стали 45 диаметром 40 ш и высотой 5мм. Образцы термообрабатывали в термошкафу по оптимизированным режимам охлаздали при комнатной темпоратуре, после чего помещали в масляную ванну и термостатировали. Температуру нагрева масла устанавливали с помощью контактного термометра. Полимерные покрытия деформировали вдавливанием цилиндрических и сферичес- , кех иаденторов. После выдержки под нагрузкой 10 í.ffla в течение 60 с отсчитывали показания индикаторной головки, снимали нагрузку и вновь отсчитывали ее показания. Таким образом определяли общую деформацию при приложении нагрузки и остаточную деформацию после снятия нагрузки. Коэффициент восстанавливаемости рассчитывали как отношение упругой деформации к общей деформации.

Теплостойкость полимера оценивали по изменению модуля упругости, который определяли по глубине погружения шарика (формула Герца в Ша)

г» Л а.

где г - нагрузка на шарик, равная 50 Н;

Д - глубина погружения шарика, мм;

d - диаметр шарика, равный 10 ш.

Сравнительные испытания неподвижных соединений подшипников качения, восстановленных герметиком 6Ф и эластомером ГЗП-150(В), на долговечность проводили на стенде, изготовленном на базе электромеханического вибратора ИВ-22. Циркуляционное нагруаеняе на подшипник создавалось дебалансами силой 16 кН при частоте 5ращения 3000 мшГ*.

За критерий долговечности соединений принимали время работы до момента проворотг, кольца подшипника. Последний сопровождался харакгч-ршш шумом, свидетельствовавшим о появлении на бегоЕой дорожке кольца следов усталосхного износа.

4. Результаты исследований

Экспериментальный исследоагаш Здзико-мохашческихрюпств

герметика 6Ф и эластомера ГЭН-150(В) показали, что они в значительной мере зависят от режима термообработки и температуры цспытанчй. Оптимальный режим термообработки, при котором удельная работа разрыва достигает максимальной величины, определяли оптимизацией этого параметра с применением теории планирования многофакторного эксперимента по оптимальному композиционному плану типа В2. В качестве варьируемых факторов выбрали температуру Т и время термообработки. В результате Оработки экспериментальных данных получены математические модели зависимости удельной работы разрыва от параметров термообработки, которые адекватно описывают область оптимума.

Математическая модель процесса теормообработки пленок герметика 6Ф 2 2 У = -297,355+4,251X^13,41222+0,01071Х1Х2-0;01438Х1-2,6X3, (12)

где Х-ц - тешература термообработки, 120...200°С; - время термообработки, 2 ... 4 ч.

В области варьирования факторов функция отклика принимает максимальное значение Ср«,^ 39,9 Ша при температуре 150°С и времени термообработки 3 ч, что принято за оптимальный режим термообработки покрытий, нанесенных из раствора герметика 6Ф (рис.1). Разрушающее напряжение при этом достигает 11,3 МПа.а относительное удлинение - 600$,

• Рис.ЦЗависимости удельной работы разрыва #/> .разрушающего напряжения 6р и относительного удлинения Ер от температуры термообработки Т пленок герметика 6Ф в течение 3 ч:

I - Ор; 2 - &Р ;

з-е,,.

¡Латематическгя модель процесса т-рмообрпбогки пленок эластомера ГЭН-150(В)

- О -

2 2

У = -26,892+1,251Х1+0125Х2+0,ООП4Х1Х2-0100562Х1-0,00743^, (13)

гдз - температура термообработки, Ю0...200°С; Х^ ~ время термообработки, 20...60 мин. В области варьирования факторов функция отклика принимает максимальное значение О-рглли - 47,5 Ша, при температуре П5°С и времени термообработки 25 мин, что принято за оптимальный режим термообработки покрытий, нанесенных из раствора эластомера ГЭН-150(3) (рис.2). Разруцг ющее напряжение при этом достигает 13,5 Ша, а относительное удлинение - 362,5$.

Зависимости <Хр , и Ер от температуры испытания Т пленок из герметика 6£, термообработанных при 15С°С в течение 3 ч, приведены на рис.3. Наибольшую прочность 68,3...62 Ша пленки имеют в-температурном интервале -.30...-20°С. С повыше................... Рис.2. Зависимости

мп а

4о 30 2О

ю

/

2

ё/

юо

/20

/40

/60

/80 Т,'С

удельной работы разрыва' О-р , разрушающего напряжения С¡р зоо и относительного удлинения £р от тем-200 пературы термообработки Т пленок <00 эластомера ГЭН-150

(В) в течение 25 мин: 0 I - <2> ; 2 - &Р ; 3 - Ь .

Н!Ш 60

50

40

30

--- V ----- — / ------ ----

---- ------ --

2

600 . 500 Ш 300 200 /00

-40 -20 О 20 АО 60 ЬО Г,'С

Рис.3. Зависимости удельной работы разрыва й.р , разрушающего напряжения 6р и относительного удлинения Ер от температуры испытания Т пленок герме лша 60, терыообработан-ных при 15и°0 в течение 3 ч; I _ ССр ■ 2 - ;

з -- £Р •

о

нием температуры до + 20 С прочность резко снижается. При дальнейшем повышении температуры прочность снижается плавно. При Ю0°С прочность пленок из герметика 6Ф по сравнению о максимальной снижается в семь раз. Максимальные значения прочности обусловлены физическим состоянием герметика 64 и соответствуют температурной области стекловании. Высокие аначеная относительных удлинений 300...620$ пленки тлеют в температурном интервале 0..Л00°0. При Ю0°С удельная работа разрыва сн.г"чается в 1,3 раза. Стабильный характер изменений механических свойств обусловлен широкой областью существования герметика 6Ф в высокоэластическом состоянии.

Зависимости йр , вр и £р от тешературы испытания Т пленок эластомера Г5Н-150(В), термообработашшх при 11с;0С т1 течение 25 мин, приведены на рис.4. Наибольшую прочность 46...53,3 МП а пленки имеют в температурном интервале -30... ...-20°С, что в 1,5 раза меньше прочности герметика 6Ф.

Р1.с.4. Зависимости удельной работы разрыва <1р ,раз-

50 —/|\—-"7—'---(----15оо решающего напряжения 6р и относительного удлинения £р от температуры испытания Т пленок эластомера ГЗН-150(В), термообработанных при П5°С в тече!Шо 25 мин:

I - б}, ; 2 - 0.р . * —

з - .Ер . .

С повышением температуры выие -20°С прочность резко снижается. При 1Ш°С прочность снижается в £8 раз. Высокие значения относительных удлинешг". 160...346,7.1 плачкп имеют в температурном интервале 0...6С°С. При 60°С удельная работа разрыла снижается в шесть раз. НпстайплышГ. характер иэтопошь': сохшш-ческих свойств обусловлен у:<ко;'. оЗль.тыэ суаостсоваш элглте-мера Га1-15С(В) :> висскоэлгкттосисг. с ос гоянш; кр:.Сл!пе:и!С.к

/ 2 3

/ /

-Ьо -го о го 40 бо го т,'с

£р,% 500

Ш

30О

200

ОО

О

его физического состояния к вязкотекучему.

Результаты исследований термомеханических характеристик показали, что деформация .покрытий из раствора герметика 6Ф полностью состоит из высокоэластичоской и коэффициент восстанавливаемости при 100°С составляет 100%. Лефорт,¡ация покрытия из эластомера ГЭН-150(В) соответствует Еысокоэластдческому состоянию полимера в температурном интервале 20...40°С, где коэффициент восстанавливаемости равен 100$. В интервале температур испытаний 40...60°С деформация складывается из высокоэластической и деформации течения, причем доля деформации течения повышается при увеличении температуры от 40 до 60°С. Коэффициент восстанавливаемости при 60с'С равен 68, В%, а при приближении температуры испытания к 80°С его значение приближается к нулю. Это значит, что эластомер ГЭН-150(В) при 80°С полностью переходит в вязкотекучее состояние.

При испытаниях на теплостойкость определяют температурную область перехода полимера из высокоэластического состояния в вязкотекучёе. Изменение модуля упругости при определении теплостойкости более показательно, чем изменение каких-либо других свойств полимера при воздействии температуры. При нагревании полимерного материала выше температуры теплостойкости модуль упругости резко снижается. Влияние температуры на модуль упругости эластомера ГЭН-150(В) показывает кривая 2 (рис.5). При 20°С модуль упругости равен 316,2 Ша. В температурном интервале 40..,60°С наблюдается резкое снижение модуля упругости.

Рис.5 Зависимость модуля упругости Е полимерных покрытии от темпера туры Т:

1 - герметик

2 - эластомер ГЭН-150(В).

20 ¡tO 60 ¿0 Т,°С

Максимальной скорости снижения модуль упругости достигает при 60°С. При этой температуре он равен 21,1 1.31а, что в 2,5 раза

- 12 -

меньше, чем при 2и°С. С увеличенном температур« выше 60°С модуль упругости быстро снижается и его величина приближается к нулю.

Влияние температури на модуль упругости герметика 6Ф показывает кривая 1(рис.5). Повышение температуры испытаний от 20 до 100''С не пызырзет значительного снижения модуля упругости герметике 6Ф (кривая I на рис.5). Герметик 63 в температурном интервале 20... ...Ю0°С полностью находится п шсокоолпстичесном состоянии.

Долговечность неподвижных соединений, восстановленных герма-тиком 6Ф и эластомером ГЭН-15С'(В), зависит от зазора до нанесения полимерного покрытия. С увеличением зазора долговечное ь восстано-вленннх соединений снижается (рис.6). Значительное снижение долга-вечности наблюдается в соединениях, восстановленных герметиком 6Ф, типа вал-подшипник или корпус-под'пипник качения с зазором до восстановления более 0,2 мм (рис.б,а и б, кривая I).-

Рис.б. Зависимости долговечности £ неподвижных соединений типа вал-пор,шинник (а) и корпус подшипник (б) от зазора

до нанесения подч~ мерного покрытия:

1 - герметик

2 - г>ластомер ГоН-150(В);

4 & ~ соединения при испытаниях не роя »¡упились.

Ич 6 5 4 3

2 <

1 .. •!______ \ •

Лп----

/ 2

у

О

Ш

0,2

0,3

5,мн

а)

М,

Ч i б,

\

1 л

-----V /

-------

.1

а!

аг

ГА

0,3 З.м.ч

Анализ полученных зависимостей показывает, что герметикою 6Ф целесообразно восстанавливать неподвижные соединения типа вал-подшипник или корпус-подшипник качения с зазором не более 0,2 мм.

Значительное снижение долговечности набл дается в соединениях, восстановленных эластомером ГЭН-150(В), типа вал-подшипник качения с зазором до посстановления более 0,12 мм (рис. 6,а, кривая 2), а типа корпус-подшипник качения с зазором до восстановления более 0,16 мм (рис.6,о, кривая 2). Поэтому эластомером ГЗН-150(В) целесообразно восстанавливать неподеиж-ьыэ соединения типа вал-подшишщк с зазором не более 0,12 мм, а типа корпус-подшипник с зазором не более 0,16 мм. В этих условиях проворачивание колец и следы фреттинг-коррозии не наблюдались.

Увеличение долговечности неподвижных соединений с уменьшением зазора до восстановления объясняется уменьшением толщины полимерногр покрытия, что вызывает увеличение его жесткости, приводящей к уменьшению амплитуда деформации £а (см.формулу 10).

5. Внедрение результатов исследований в производство и их экономическая эффективность

Рекомендации по повышению долговечности неподвижных соединений при ремонте сельскохозяйственной техники и технология восстановления посадок подшипников качения нанесением покрытий из растворов герметика 6Ф и эластомера ГЗН-150(В) внедрены на Кромском РТП и Станово-Кслодезьском Р1ЛЗ Орловской области. В результате внедрения технологического процесса восстановления неподвижных соединений герметиком 6Ф себестоимость снизилась по сравнению с нанесением эпоксидной композиции и кольцеванием соответственно в 4,1 и 14 раз. Себестоимость восстановления эластомером ГЭН-150(В) снизилась по сравнению о композицией на основе Г'ЭН-150(В) в 1,7 раза. Годовой экономический эффект от применения эластомера ГШ-150(В) при восстановлении посадок подшипников качения на Ст&ново-Колодезюком Р:.!3 составил 780 руб., а от применения герметика 6» на Кромском РШ - 22 тыс.руб.

ВЫВОД! И РЕШШ1ДЩ1И

1. Выполненное исследование базируется на известном положении о том, что для повышения долговечности неподвижных с оединений подшипников качения относительные "перемещения сопрягаемых поверхностей следует перенести в промежуточную среду. Для этого на одну или обе контактирующие поверхности наносят покрытие с малым модулем упругости, например, из полимерного материала.Поставленная в работе задача сводится к обоснованному зыбору полимерного материала для соответствующих условий.

2. О целью обеспечения максимальной долговечности полимерный материал должен:

а) Иметь модуль упругости, позволяющий создать конт?".-тиое давление, обеспечивающее взаимную неподвижность дехалей соединений при натягах, на приводящих к разрушению полимерного покрытия при запрессовке.

б) Обеспечить прочность неподвижного соединения при статическом одноразовом нагружешш, для чего материал должен иметь достаточно высокий предел прочности при растяжении (формула I).-

в) Обеспечить стойкость неподвижного соединения к воздействию внешних сил без разрушения, для чего материал должен иметь высокую удельную работу разрыва (формула 2).

г) Обладать хорошими амортизирующими способностями к свойством снижать динамические напряжения, для чего материал должен находиться в внсокоэластическом состояния.

д) Обеспечить высокую выносливость при циклическом на-гружении, для чего материал должон обладать незначительными гистерезисними потерями (формула 10). Такие потери наблюдаются у материалов с низкими динамическими модулями упругости.

3. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования показали, что для восстановления посадок подшипников качения, эксплуатируемых в условиях сельского хозяйства,наиболее приемлемыми материалами следует считать высокоэласти-чесгле полимеры - гер.метик и эластомер ГОН-КО(З).

4. В процессе эксперпмептслыда исследований получены математические модели пргцессон терме-¿работки планок горио-лика 63 (уравнение Щ) и эластомера КН-1 ¿0(3) (ура^понпо 13).

5. Наилучшие свойства сбссг.ечпь^тся тйрг'.ооСраСотг.ой

- 13 -

.покрытий из герметика 6Ф при температуре 150°С в течение 3 ч, а из эластомера ГЭН-150(В) при 115°С в течение 25 мин.

6. Восстановленные герметикой 6Ф неподважнш соединения имеют наибольшую долговечность при износе не более 0,2 мм,

• эластомером ГЗИ-150(В) - соединения типа вал-подшипник при износе не более 0,12 мм, а соединения типа корпус-подшипник при износе не более 0,16 мм.

7. Себестоимость восстановления герметикой 6Ф снизилась по сравнению с нанесением эпоксидной ьомпозиции и кольцеванием соответственно в четыре и 14 раз, а эластомером ГШ-150(В) снизилась по сравнению с композицией на основе ГЗН-150(В) в 1,7 раза.

8. Новая технология восстановления внедрена на Кромском PTU и Станово-Колодезьском ИЗ Орловской области. Годовой экономический эффект от внедрения составил 22,7 тыс,руб.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Оптимизация режима термообработки покрытий из раствора эластомера ГЗН-150(В) при восстановлении неподвижных соединений. - В кн.:Ремонт и надежность сельскохозяйственной тохники. М. ,1985, с.67-70 (сб.научн.тр.ШИСП).

2. Оптимизация режима термообработки покрытий из'раствора герметика,при восстановлении неподвижных соединений. -В кн. Эксплуатационная надежность сельскохозяйственной техники. М. ,-1986, с.62-65 (сб.научн.тр.МЖП), (соавтор Ким ель Э.А.).

3. Долговечность подшипников качения и зубчатых передач с опорами, восстановленными нанесением покрытия из раствора герметика 6Ф. - В кН.: Эффективность технического обслуживания и ремонта оборудования в условиях интенсификации производства. ¡Д., 1986, о.34-98 (ЬЩГШ имени Ф.Э.Дзержинского) (соавторы Курчаткин В.В., Холое Д.Т.).

4. Теоретические основы повышения долговечности подтип-' ликов качения с опорами, восстановленными полимерными материалами: Отчет Дурчаткин В.В. и др. Научный руководитель Ач-касов К.А. Инв.),= 0287.0027178.4Î. :IS8S.-12 с.

5. Повышение долговечности неподвижных соединений, постановленных эластомерами. - экспресс-информация /ремонт машинно-тракторного парка и восстановление деталей. ~М.:

• АгроШШГЭШТО, 1987, внп.2,с.9~П.

6. Восстановление неподвижных соединений подшипников качения полимерными материалами. - Тезисы докладов'на научно-технической конференции стран-членов СЭВ "Современное оборудование и технологические процессы для восстановления и упрочнения деталей машин"."Ремдеталь-88", Пятигорск.-М.:Агро-ШШТЖИТ0,1988, ч.П, с.113-115 (в соавторстве).

7. Руководство по применению полимеров при ремонте машин. - М.: ГОСНИТИ, 1388. - 32 е.,(в соавторстве)

Подписано в печать "2? " Xniapi. IS89r. Объем I п.л. Тираж 100 экз. Заказ Я 27 Л -

Ротапринт Московского ордана Трудового Красного Знамена института инженеров сельскохозяйственного Производства имени В.П.Горячкина. 127550, Москва , 11-550 Тимирязевская ул.,56.