автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение долговечности коренных подшипников двигателей нанесением на их гнезда полимерных покрытий при ремонте

РГ6' . Ой

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСПЬЕКНШ АГРСЙКЯЗНЕР1Ш УНИВЕРСХуГ ¡>.>.4:11,1 Р,. И. ГОРЯЧКИ 1Л '

, ка прозах руколлеи

СЕШПЕРОТОВ РОМ.\П ДОДДИШ1 ОШЧ

УДК (-'■2 -333.21/22-192,. 878.074: 821.43.00-1 .07 •

повншьташ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ксшпш подезшжсв ДЬтТЕЛЕЛ НАНЕСЕШЬ НА' ИХ УКЗЗДЛ ПОЗЗЖРК1Г; ПОКРЫТИЙ ПРИ РЗШИЕ

Специальность 05.20.03 -- »шмьязптация. всю^таиувясшя* л ре «.»-«гс

сольокохоэайеч'всниой '«.тйш.й

АВТОРЕ® Е Р А Т диссертации на соискание ученой степвкк кандидата тсхкичесгсих-каук .

Мос;та 1933

1 1

гя^оса зиг:олг;ена . у:я кэфедре , ремонта и надежности май; У.осксеского Госудг-ротвеиного агроинжёнеркого унльерситета • име) З.П.Горичк.ина.

Н^уч.чий руководитель - доктор технических наук, дрофе с а< ! Курч*>тк.ян Е.В.1 |

С«;.'Ициа.льные оппоненты: доктор технических наук Челпан Л.К

! кандидат технических наук,'

профессор • Коржимипов Е.О

1>-/;у'ЦЗД ор/яняз щия - Реса-сканский р-.-моп-пы.Ч .завод

ооот'^ит'.м " -1$ " ОЩ*»^» !'.•/: г., ь: П94 ч«а н.-д

с-;дч)::,-л ! У,-:!), 1. 0?,. Моекоиско!

"'>/'.,уд'1Г.ст?-.ецно1ч^ пгро5.як-,керне■" йлт-.'им• В.П.Горичкила

С ДИТЛ Т'ЩЛеЙ МОЖНО г; I■ ;; г пол у Я'-.'! ,У:!К1к;рс:ИТо-Т.'| .

Отзиш на ь дну;: кьллр'»;., .• тч.м-орешш» гербоги

П и*!, ГрОСЯМ ГГаПр^ЛЯТЬ ПО ЗДА-су: '-'¿'ЮЬО, ?у">-'КЬ£| , ул.,- ?КМИр< ГЛЬУХ>./ГДОМ 58, МГЛ-1''. Учений Сосет. ■•"'

Аьтор-.-4*фг»х разослан "

к^идлд^':' окономлческлх ¡¡¿ук,

■ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актузльндсть_темы. Надежность двигателей сельскохозяйственной ухиикк во многом определяется безотказность» и долговечностью | ¿Г»мших пкнгапп! иисон. т/п |шо.иа иових дв1гателей 30... откаоыьимт I

' * I ' ' „

1 причине повреждения коронных или шатунные подшипников. Среди шитально отремонтированных двигателей их число достигает 50:?. В зязи с этим вопрос повышения долговечности и безотказности >ренних подшипников двигателей является актуальном.

При восстановлении -гнезд корешшх подшипников . дынмтелс.-й >лимор1шми материалами между вкладышем и постель» образуется юслойка из упругого материала, позволяющая за счет больших формаций вкладыша снизить контактные, давления на повехш'юетях >ения. В месте с тек» увеличивается прогиб коленчатого вала, •р&ни'шваемнй коэффициентом запаса усталостной прочности, и шжастея теплопроводность от • вкладнаа к блок-картеру. речиолешше факторп. но могут не сказывать влияния па ресурс рзнних подшипников двигателя. Однако влияние полимерного покрытия .езда коренного подшипника на его долговечность в настоящее ьремл изучено, отсутствуют рекомендации по гкбору пелад^гшис териалов с определениями фипико-механическими сюойстг.пм», пускаемым толщинам иолимерннх покрытий. Полимерные материалы для сстаиовления гнезд коренных подшипников выбирают в основном из хнологичееких соображений.

ПовышегоШй износ вкладышей корешшх подшипникоз наблюдается к же при нарушении соосности их гнезд в результате физического арения материала блок-картера двигателя. До 90% блок-картеров игателей, поступающих в капитальный ремонт имеют несоосность езд коренных' подшипников выше 'допускаемой'. Увеличенная цатливость коренной опоры с полимерным покрытием гнезда бклпдккз зволяет снизить дополнительную нагрузку на нее при несоосности ззд коренных подшипников.- В месте с тем следует отметить-, что в зтоящео время отсутствуют исследования влияния полимерного фптия посетановленних гнезд коренных подшипников на г.х толнительную нагруженность при несоосности.

Работа выполнена к соответствии с республиканской• гдеральной) целевой НТП- на 1992...1995 гг."Научное обеспечение

.оф^.-ктипной оксплуатации техники аграрных товаропроизиодителе! Российской Федерации". (Технический-сервис), утвержденной МСХ РФ I РЛС/Н 0У.1,7.гл-\

Цё-1ь_£аботн• Разработка рекомендаций по . повышенш долговечности ¿рении л. подшипников двигателей при восстановлении ю гнезд полимерными материалами к обоснований допускаемых голщин 1

фИЗИКО-М>;?.аНК'(е<.'КИХ. СГЮЙОТВ.

Коренные подшипники двигателя с полимерным покрытием гнезд из герметика 6Ф, полиуретановогс адгезиия Вилад-11, композиции на основе анаэробного герметика АН-61 и Сез покрытия. . •' •. .

.М2Т05Ика_исся2Д0Г)аниЯ содержит: .... анализ причт: изнашивания и способов снижения удс-лышх' нагрузок корониш •пода'ипнлкоь двигателя; теоретические • предпосылки- - повышения долговечности подшипников скольжения с гнездами; гюсстановлетшми полимерными материалами; определение донусваомшс"значений толщины и модуля упругости полимерного покрытия гнезда;' - аналитическое исследование дополнительной иагруя»:ш<о>;';"и коренных лоДшигшшсоы с гнездами, восстановленными поляку* мм материалом, при их несоосности; ькспериментальные исследования упругой' деформации вкладышей коренных подшипников, угла контакта 'шейки вала с вкладышем, коэффициента упругого основания; сравнительные стендовые и ьксплуатационные испытания на долговечность коренных, -подшипников с различными полимерными покрытиями гнезд;- /внедрение и технико-ежономическую еф1»ктиыюсть технологического • ' процесса восстановления гнезд коренных подшипников двигателей полиуретановым адгезипом Вилад-11. "

• Теоретически . обосновано и экспериментально подтверждено значительное влияние ' физико-механических свойств полимерного покрытия гнезда коренного подшипника на его долговечность. Установлены аналитические зависимости между нагрузкой на подшипник, модулем упругости, толщиной полимерного покрытия гнезда и деформацией коренной опоры, а так же углом контакта в подшипнике. Определены допускаемые значения толщины и модуля упругости покрытия гнезда из услонин допускаемого прогиба коленчатого вала. Теоретически обоснована возможность снижения дополнительной погруженности коренных подшипников при несоосности их гнезд на более податливых опорах.

' —1 з • —

фактическая__значимость__работы заключается з разработке

жомендаций по выбору полимерного материалу, обеспечивающего при iiuif/i.'uibmux доцолипт^лмип деформациях коренной опори, наибольшую >лговечкость подшипника. Разработаны практические рекомендации по гре делению допускаемых толщин различим тюлимерних материалов, >носимых jia гнезда коренных подшипников при их' .'восстановлении. :таноплена допускаемая толщина покрытия постели вкладыша коренного данипЛш '' дизельного дьигателя из полиуретапог.ого адгезии:! [лад-'i 1 .' . .

Реё-ЭУЗ^ЧЦЗ-Е^РХ^ЬТЗТЗС.__У2252Д9П30Уd•' Технологический процесс

»¿сганошгепия гнезд торенных подшипников двигателей' Д^-ЗТЕ внедрен I Белоярском РТП Спердлонской области.

'Дуробпция . Оеиошшз • положения работы ■ долояйчш и

:еуждены на: ' .

-научных копфероициях тфофеесореко-преподанптельского состава, учных раоомшков и аспарантои МГЛУ им.Б.Л.Горячкина в I99U...I993

-научно-.технической конференции "Обеспечение надежности льско хозяйственной: техники", г.Саранск, 1990 г.;.

-научной конференции по итогам научно-исследовательских работ сельскохозяйственной тематике, ВСХИЗО, г. Москпа, 1992 г.;

-:i.'n'"!./t.'iiimi к.*и1»>дри ромоптп и )|лд»:кност1! ммшцн МГЛУ • ;в.П.Горячкипа. ' . .

Публикации. Основные результаты диссертационной работа убликилмнц к 6 печатник раОотал.

Структура и объем работы. Диссертация состоит- из. введения, ти глаг 1, общих пнподоп, списка иополъгюпгшной -литература 11 приданий:. Работа изложена на страницах машинописного текста, .со-ржит'ЗЗ рисунка, 8 таблиц, библиографию из 118 наименований и 13 илозкений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ' ■

1 . Сотпито попрос.-) и плдпчи щч'.и-'доичний

Основными причинами изнашивания ' коренных подннтзпгков игателей являются: ьысокие удельные 'нагрузки на поверхности зния; предварительные .напряжения, в антифрикционном слое, ■

вызванные монтажгшм натягом и высокими рабочими' температура.\ вкладышей; наличие абразива в масле; недостаточное маслоснабжеш-подшипника. '

Наибольшее изнашивание подшипника происходит при. переходе фа-:у гр-|'1ичного| грпнин на установившихся режимах работы днигател? Для г',виже1шя удельных нагрузок на поверхности трения нз|.>бход№ увеличить угол контакта- между шейкой вала и вкладышем . за сче сближения их радиусов кривизны -в соне нагружения. Для этого моги использовать упругие ьлементи между гнездом и вкладышем. Упруга прослойку меэду гнездом и вкладышем можно -.нанести П[ восстановлении гнезд к<>ренннх подшипником полимерными'.материалами Такяя прослойка одн>>време¡¡но предотвращает-',.-, фрс-ттиш^-корроз!-пастелей вкладышей, позволяет значительно повысить ' долговечное] гнезд. Способ восстановления постелей . кореШшх • • подшипнике блок-карте [>он двигателей с помощью холодного фнздопиния полимерш, материалов на изношенной поверхности гасода .отличается' высокс те/н'1ло."ичпОотью, низкой оебеотоимот ь», ст';утст»И'Лл потребности сложном технологическом оборудовании и необходимости механическс обработки покрытия. Отсутствие шсс-гоа^мпературррй обработе по:!1юЛ/|15Т яокпмкп, <>чг п-'-чичч и.-ацыкг.чтя' в материал и 'не прккодаг к нарушению соосности гнезд шр$тшх подшипников .

■Г','>'.''.'Тано>:л-":н/гая полим'-Т'Ним .м.ат':Г/И-|.1|',м МРЦ1'1 имеет понижение жесткость. Тол'дииа и модуль упругости иолимериох'о материала долм быть такими, чтобы прогиб коленчатого вала на опоре .-не. превышг

дмпуека^мий , у'.'т'ш'/нл'.'пмий 1: (.'(»¡гни'г'.'тппи i: д|">пуп!с:1')м1.

коеф£жциегггом запаса усталостной прочности щеки коленчатого вала. Для до'.-тижения цели рябогм поставлены следующие ридччи: -теоретически обосновать повышение. долговечности кореннъ подшипников двигателей с гнездами, восстановленными полимернт материалами, а так а:е снижение дополнительной нах'ружонности там подшипников при их кесооснооти;

-исследовать влияние различных полимерных покрытий на упруг.\ деформацию вкладыша и угол его контакта с валом при радиальнс нагружении .и нагружонии перекашивающим моментом, 'установи1! емпирическив- зависимости изменения дефэрмах^ии коренной опоры и уг^ контакта от модуля упругости и толщины полимерного покрытия гнездг -определить допускаемые значения толщины и модуля упругосх полимерного покрытия гнезда;

-провести сравнительные стендовые испытании подшипников кольжекия на долговечность; . , .

'■-промести ысоплунтгн июнные иопытчни.ч короли ¡их подшнннг.К'ЛИ вигателя Д-ЗТЕ с гнездами вкладышей, . восстановленными олиуротиповым адгези'тчом Пил яд-1 1 ;

-разработать рекомендации по повышению долговечности коренных 1

! « I г '

здшишшков скольжения двигателей;

-йнедоить результаты ' исследований на ремонтник предприятиях зльского хозяйства и определить. .технико-екэномическую >ф>КТ1шпоегь восстановления гнезд коренных 'подшипников двигателей элиурет^новым адгезиьом Билад-11. '.'."■

р. ткорптич!»«!«*» 11р|'д1п>1-нлк11 ]!'чп'!!!1ч!п:! vi' ч'ч • ч !ь/ i-ти

восстановленным!^ • П' мшм^рными МН'П'рПМ.'ГШН

Долговечность, подшипника.скольжения при установленной гневней дгрузке, нормальном маслоснабкинни и очистке масла определяется здиалйным зазором б конце приработки, физико-химическими юйотвами материалов и максимальным усонтгштним давлением п' зон" эения:. • ■. • ' .

0'47(£прир-епред^'<'

V—;—:—--

г*пцк)1рк' о ))'с ('Н 0,6Г[ЯШ )

1; — время работы подшипника в установившемся режиме, млн.; ■ еприр и £пиед~ РаДиальный зазор в подшипнике соответственно. после приработки и предельный, м; К - модуль .упругости наиболее мягкого материала нары тренп.ч. МПа; • ' •

■ О - растягивающее напряжение, приводящее к разрушению при однократном воздействии (О =1/3*КВ), Ша; г --- рпдиуп «и'йки пала, м; • .

пв - частота иращенил вала в единицу времет!, мян 1; кг1р~. • коэффициент, учитывающий ' качество приработки ' (кпр=---0,95...0,9Г); '

к' - коэффициент, равный для Еысоковлластичных материалов 3,'

- ь -

для хрупких - 5; ■

(Л - к.оз<£фициент Пуассона;

Р - контактное дяы¡ение в предполагаемом месте мак'сималыюг

износа р = р„ „ . МПа; с стах

Т |и р - ^фрикционные параметры, определяемые по справочны таблицам [50], МПа; I j •

t - показатель кривой усталрсти, t=,3...14; iffi - твердость материала по шкале Бринеля.

Для снижения контактного давления и повышения' равномерност ею распре деления в зоне трения ■ необходимо увеличивать .у го контакту Между шайкой .кала к складишом. Для уьйличения. угл контакта в подшипнике с тюлимерннм покрытием,. гнезда необходим использовать полимерные материалы с меньшим' модулей упругости наносить покрытия большей толщины. ," •

г V ' , ч ^гг.^ол^ГКрХ!.^)..;

* - Ьтгггг - ^ voJ = —— ' <2

где Ф параметр угла контакта; . •';...•

V - половина угла контакта, рад.;,. .'" •

p'j- нагрузка и?» ¿-И иоддатшк, соотхт-сумумч?|Я/углу, иоворот;

коленчатого вал-: <ч, МП;

'Л Л тол.чины в кладыша и полимерной'прослойки', гнезда, м; вк. ел

Hjjp~ приведенный коэффициент Пуассона полимерной прослойки ■] вкладыша; ■ •

приведенный модуль упругости полимерной прослойки и вкладуша, МПа; .

R - радиус рабочей поверхности вкладыша, м; • ■ .

b - ширина вкладыша, м; Е - радиальный зазор подшипника, м. Эффективность полимерной прослойки, с' точки зрения увеличение угла контакта, возрастает в подшипнике с большими радиальным! зазорами.

Угол контакта в подшипнике зависит от деформации шеладыша i наиболее нагруженной точке (S), которая определяется упруго-податливыми свойствами гнезда и вкладыша:

C3 \

V - arotg -—--p--.

Анализ ураьнепия (3), полученаоно с использованием схемы онтактиройапия гладких 'цилиндрических! поверхностей,I показывает, го угол .¡контакта имеет предельное значение, определяемое адиальним зазором подшипника.

Толщину полимерного покрытия вкладыша . коренного подшипника

зс^бводимо назначать с учетом допускаемого прогиба коленчатого вала

а опоре и рекомендуемого коэффициента запаса усталостной прочности

ля ого щек. Дополнительней прогиб колончатого пала рпссчптыг.петея

з уравнению -упругого прогиба вкладыша в .точке максимального

эвления х = 0: ■ • '

о

аЧ,-. Г т у= ---- _ * {2sin Йтг е (sinos + cosax)+

■ ' ' .4itEjá L

¿Zr TC(2i-1) 1C(2i-3)-| _a| v-71 I Г .+ Двш —тж--sin —щ-J e «I* ,(а|х-т]^ |)+'

1=2

+ ooti(a| x-ijjl )j + e alx+1'il*^in-(alxfi^l )н

i- eoy'(ii| xt r;^ j )

€

(4)

а - полшищ:! дяпш дуги контакта, соотпототнумцан углу 1' , -м; ■ • q0- максимальное значение погонной нагрузки, Н/м; В.7 - жесткость вкладыша, Н+м; ' ■

. а - коэффициент, зависящий от.упругих характеристик .вкладыша и постели,

N - число учаоткон при разбиике ешори погонной нагрузки q; Т)^- координата центра тяжести 1-го участка, м", х - координата точки пкладыша, 1. которой определяется прогиб, м.

Увеличенная податливость гнезд коренных подшипников с полимер-м покрытием позволяет снизить дополнительные нагрузки на Подлипки при их несоосности. Дополнительная сила, действующая на третью

коренную опору при ее смещении вниз, для лятиопорного коленчатог вала определяется по.уравнению:

рэз=

ÎI^+èEJOCj +22G2)4-9^EJC3

где EJ - жесткость коленчатого вала в плоскости кривошипов;-

Э - смещение опори, мкм; ',

C1fCg,C3- податливости опор, мкм/кН. '••

3. Метод^а_окопепимен^ ■ ■ ■ .

Гнезда коренных подшипников восстанавливали полимерным материалами с различными модулями упругости:, ттолиуретановы адгезивом Вилад-11 с модулем упругости ' '. Е-975. .1022. МПа отвержденным при 80*0 в течение - 3 ч, композицией па' . основ анаэробного герметика АН-6В E=38Q0. .З'ООО МНа, . герметиком 64 термообработашШм при 150*0 в точ>-нич 3 ч. lv*-19 МПа. Гнезд восстанавливали по технологиям, р>тар«боташшм .в МГЛ им.В.П.Горлчкина, г. Москва ■ и M эрдоиокЪм.. ' ' Государственно университете г. Саранск. Полимерные 'материалы . формовали н изношенных поверхностях гнезд с помощью скалки. ' ■. "' '• .'

Контактно- деформационные свойетьа' коришшх подшипнике двигателя Д-ЗТЕ исследовали на установка, позволяющей. ' пагружат коронной подшипник в статике радиальной силой или перекашивавши моментом и регистрировать деформации нагруженного и-ненагружегаюг Екладдшей в пяти точках с точностью 0,5 ,мкм. Угол :контакта • мезд ¿ггйкой вала и вкладышем определяли • по площади пятна контакта полученного методом разрушения угольной пленки • на контактно, поверхности:

180*3 ' '

2v = - , • (6)

° iCRb

где- 2.V - угол контакта, град.;

° 2 S - площадь пятна контакта, мм ; _

Р. - радиус шейки вала подшипника, мм;

Ъ - агкрнна пятна контакта, мм.

Подшшпшк нагружали радиальной нагрузкой да 33,8 кН или перекашивающим моментом до 1050 Н*м. Покрытие наносили толщиной до ?00 мкм, радиальниП запор .в подшипнике составлял 0,09. . .0,35 мм.

Койффиидентц упругого основания вкладышей с гнездами, восстановленными различными полимерными материалами, определяли на модернизированном твердомере, снабженном индикаторной ¡голоккой типа 1 • МИГ, цилиндрическими индентор'-1ми и " системой регистрации соприкосновения индентора с полимерным покрытием. ■.Коэффициент упругого основания определяли по формуле:■

л S - 3 оп сс

?де Р - давление индентора на поверхность образца, 10 МПа;

и 6СС_ .показания индикаторной головки, при деформации образцов с полимерным покрытием и без покрытия, мкм.

Кооф£нцг1епт постели гнезда о полимерным покрытием определяли ю формуле: .

я Р

К« = - #10° , . (8)

а

. ' ' бсл+ С?*Р

В

'де к - коэффициент постели J-^'o гнезда с полимерным покрытием

3

в направлении-0, МН/м ; - деформация постели ¿-го гнегдо без полимерного покрытия в направлении 9, мкм.

Сравнительные стендовые 'испытания на долговечность подаипнкков полимерными покрытиями гнезд к без покрытия проводили на машине рения СМЦ-2 с узлом трения ,• представляющим еоо'ой корены-; Л хдаишик двигателя Д-37Е шириной 10 мм-. Давление на подшшШик ырп спытапии составляло 2,6 МПа, что соответствует среднему давлению а -подшипник двигателя. Частота вращения вала 1000 мин-1, емпература . вкладышей подшипников в- наиболее нагруженной точке егистрировалась с помощь» хромель-копелевой термопары. 'На гнезда аносили покрытия толщиной 75 и 150 мкм. -Долговечность подинпнпков ценивали по износу их вкладышей при ускоренном испытании в' течение 0 ч.

Исследования к<'лггактно--деформ.ационных свойств коренных подшипников двигателя показали, что с увеличением радиального зазора i 1Годпиггп|чч: от <J,00 до 0,35 мм Д'-'^'чрмгщи/! вкладыша в наиболее нагруженной точке возрастает в 2,2 раза. В подшипниках с полм^рным покрытием гнезда и noi, ^оянной величиной радиального зазора с увеличением толщины и снижением модуля упругости-покрытия деформация вкладыша в'наиболее нагруженной точке возрастает.

При увеличении нагрузки на подшипник деформация глсладш^ возрастает прямопропорционально приложенной внешней нагрузке, ripi-втом угловые кооф$ициенти пропорциональности ..'возрастают с увеличением ■ толщины и г.-пи/колием модуля упругости докрйтия. Так ixpv толщине' покрытия 200 мкм деформация постели, .'• восстановлённаЯ композицией ira основе анаэробного герметика А.П-6В- составила Т,£ мкм, л ! восстановленной герме'/'ИКОм 61' (наименее ;í;i*OTKIÍm) - .'12 МКМ. При увеличении толщины покрытия из герметика Сф а 100 до 200 мкм деформация постели у величива>:т<:н в 4,'í рааа, .а из композиции на основе анавробного герметика А1Г-6В - 1,5 pasa. 1 ...

У подшишткка с гнездом вкладышей, вогютаиошкпшым рерметиком (Л, зафиксирована деформация незагруженного .ькдадаша в направлении центра Подшипника. Под углом 40 к на:;р.И'.лишм нри.в'мкепим- пагрукки она составила 1 мкм,_ что свидетельствует об ослаблении посадки с образованием зазора между вкладышем И'гнездом. ■ ' •

угла 1-.о1гг»кти между шейкой вала И вкладышем ft не-вращявдемся подшипнике при радиальном нагру.к&нии и нагружешги перекашивающим моментом покапало, что площади пятен контакт.'-! ifКф.аоуают С увеЛИ Ч';1!;".'. М толщины покрытия к оци.кением модуля упругости полимерного материала. Большее увеличение площади пятна контакта в под-шлпинк-г a ii'iKjjuru'iiA ич сравнению о подшипником без покрытия наблюдается при нагружении перекашивающим моментом. Так при увеличении толщины покрытия о О fli, ?U0 мкм пд.лц.оди пятен контакта и подшипниках с Плимерными покрытиями гнезд из герметика 6Ф, адгезивд Вилад-11 и композиции H'j основеанаэробного герметика AU CTi при радиальном нагр.у;:;ении подшипника Возросли соответственно в 1 ,7; 1,0 И 1 ?3 раза, а при нагружении перекашивающим моментом - в 1,9; 1,6 и 1 ?3 раза. . . • '

Наследовала зависимости угла контакта в подшипнике от

Г

»формации тс.надита к наиболее нагруженной . точке при радиальном

агружении 'показали, что наибольшее увеличение угла контакта пр'н

шимальнп.ч дополнительных деформациях опори мимк> получить при

¡несении топких покрытий с низкими модулями [упругости (рие.1,

шьая 1). Так при нанесении покрытий с модулем упругости 219 Г.'Ла

шбольшее | увеличение угла контакта I достигается при толщине

жрытия до 100 мкм ' I '

Анализ приращений

угла контакта, приходящегося на единицу ДОЛ о лi п v г о л1 ■ и с;! деформации коренной опоры с полимернкм покрытием показал, что наиболее о{фек-

ТПБНО . ИСЧЮЛЬЗОПаТ!. полимеры с МОДУЛЯ!.«

упругости 219, 950 и 3800 МПа соответственно при толщинах покрытий 0...80, СО...!90 н еьипю 190 мкм.

По результатам-исследований • ксн-т з ктно - дефсх_.м ащ юн-ннх Ог.ойетн ксуон-лх подшипников с полимерными покрытиями гнезд получена математп-5ская модель, адекватно описывающая зависмость доплнительной де-эрмации опоры коренного подшипника от 'толщины полимерного покрытия 1езда, модуля упругости полимерного, материала и нагрузки на под-ш-шк:

ic.I.Зависимости угла контакта 2vn от дефор-ации вкладшаа в наиболее нагруженной точке 5 ?е---0,09 мм): 1, 2, 3 - покрытия еоотьетет-знно из герметика бФ, адгезива Вилад-И, змпозиции на основе АИ-6В; 4 - теоретически; 5 - гнездо без покрытия.

(Р,Е,Д)=

'4,381 #1 ,020й

К

-1,931*10 2+1,296*10 3Л-5,-160*10 бЛ:

'Ь

rçe Ô - дополнительная деформация коренной опоры двигателя, мкм;. .Р - нагрузка на подшипник, кН; Е - модуль упругости материала покрытия гнезда., МПа;

- и -

Л - толщина покрытия-гнезда, дам.' Полученное ураинение можно использовать для определения допуска чг/их толщин полимерпнх покрытий при заранее известных, значениях модуля упругости материала при рабочей температуре узла, нагруз-к-; на п^даинни^ и допускаемом прогибе коленчатого вала на коронной опоре. 1 ..'■'''

В таблице 1 представлены значения допускаемых толщин полимерных покрытий гнезд коренных подшипников.

: ■ , Таблица 1

Допускаемая толщина полимерного покрытя гнедза- коренного подшипника При различных модулях упругости полимерного'материала;

Модуль- унругоот и 1/1 1,' 1 Н' /даишш- ксв'уго узла К, МПа 1 сг, 4 ."С! ....... 1..М') • ., . -1 (»', :0 ; 1 !,'(Т> ?<КЮ

Тол.-!Ы'на полимерного покрытия к, ;лкм 150 I ! 175 ЛХ ) . 250 ' . 275 300

Дли <'<> рспних подшиппн!^/Iим"!1.;^/ и-.л.;м--рпо<.- Ног-ритие гнипд из адгезиьз Билад-11, математическая модель, представленная, уравнением (О), с учетом влияния температуры на модуль упругости адгоо^ьа'Ви-лад-11 ,' принимает вид' . • ' ..'..' .' ."

6(Р,Е,А)=

4

15437,3/1+155,1

-1,931*10"

+1,296*10_3А-5,460* 10~бД2

]*Р. (

(10)

где t - температура гнезда подлинника, С

Из условия доиуокясмого прогиба коленчато1'о вала и нагревания гнезда подакпкиг.а толщина полимерного покрытия из адгезива Вилад-11 ке должна превышать 185 мкм. ...

Угол контакта между . шейкой вала и г.клчдылюм при радиальном погружении и гх^шл'шом трении в коренном подшипнике, имеюще», полимерное покрытие гнезда описывается математической моделью:

—2 -35 бО^/Д

г> (Е,А) = (ЗТ,846*Ь3Д - 19,411 )*Е-9,429.10 е • (11)

це.1» - половина угла контакта, между шейкой вала и ккладыием,. град.; •

Увеличение угла контакта между шейкой пило и вкладышем позво- ; пет повысить коэффициент равномерности распределения давления в эдшипнике.■П. подшипниках, с покрытием гнезд толщиной 200 мкм и мо- ; улями упру|ости 3800...21|Э МПа коэффициент равномерпоеги рпепреде- 1 ' зиия давления при радиальном нагруженин 'увеличился па I У.. .284' ^

Результаты расчета деформациивкладышей коренных подшипников в аиболее нагруженной точке показали их хорошую сходимость с' зке-п'е-лментплышми дойными упругой деформации вкладышей, 'что позволяет зпользонать разработанный метод для определения дополнительной до-эрмации коренной опори при известных нагрузке па подшипник, его -х>метричеокич параметра*, жесткости вкладыша и коэффициенте упру-зго основания. • •

Лналптичеокое иоо.недовгшпе Д| июли и те л ы г''Л нагрукчш'ч'ти к -ч'■■и-■ík нодшшшикоь с гнездами, восстановленными полимерными мат-риала-и,- при их носоооностде показало, что дополнительная нагрузка па чещенный подшипник снижается. Доплпптелша.ч нагрузка на трет.:!1. ко-знной подшипник рядного четырех-цилиндрового, двигателя при неееос-.н;ти 0,1 мм, номинальных радиальных на;,» рах в нодицшнчкм.ч и '.тдп э покрытия гнезд из полиуретанового адгезива Вилад-11 150...!£5 •см. гчпитотря па 7 . . . 1 . ■

Сравнительные стендовые и икеплуатационные испытания к.-р'ЧШЫХ одшштников двигателей Д-37К позволили выявить большую до.':гс>ьеч-

>'•'14. IfO./llillHIllllK' 'I! с llo.miM'' J)!!! JM ' ]|< >Кр! JTIT'M 11 ". 'Д . llpil ТО.".>,.".Г. le К'^.рЫ

ля 75...150 мкм из•композиции на основе анаэробного герметика АК-"i и: 111' >!; вкладышей ещг шлея со. >чч'.ет1 "гм чш" мп 7 и И".', а покрытии з. полиуретаноБОго адгезива Вилад-11 - на I'1 и ¿3% (рис.2).

Повышение температуры подяптника на 3.. .'1 "с не оказывается на го долговечности. Гсрмеч-ик ЬФ но мокет оич'ь пополы-евлн для i.oe-гэновления.гнезд коренных подматшко»' вследствие его пластич-: '"'к; й •4j»)|>M.'mmi При partí «мм.у-температурах 1ечнпшапкорого у: 1.4:1.

Эксплуатационные испытания опытных двигателей'Д-37К • ¡гроводили хочяйотпах Свердловской ооллотп., Cía период нлолюденил н течение 3 месяцев отказов по 'причине недостаточной долговечности коренных эдшштииков с гнездами, восстановленными адгезивом Риллд-11, не н.л-людалось. ' ! ' •

Рис.2. Износ вкладышей ПОДШИПНИКО! К при испытании i течение 30 ч.: 1 ■

гнездо без покрытия; 2, З^при толщине покрытия и: композиции на основе АН-бВ соответственно 75 и 150 мкм 4, 5-при толщин1

-.покрытия из 'адгези-■на ,'Вилад-11 еоот-ве.тственйо 75 ц 1Э 'мкм.

5. Вне^ете_рез^льтатов_ксследовани i §кономическая_аОф;н>:ту;л!Ос.ть ■' ' .. ,-•'

Результаты исследоняний и те xir vrw'м/ммй »ip^uw восстаноиле ния гнезд коренных подшипников блок-картероп двигателей Д-37Е поли У1,"'Т"|Ц' »ним ад|'"Г-.и1к/М р.илад 11 ьнедр.-н на 1 ;«!.)!■" -я | л ч< ом ]УГИ • Снордлон

ской области. . .'- ■ '

В результате внедрения технологического процесс*- снизилась се Но',ч:*т:;11</I:л>;И!Лíi lio ораши.-т'.и о и.-.тланк'./й латупыо u t раза, а.долговечность коренных подшипников ДЕПгателей с Еоестанов Л'.-Пными гнездами повысилось на 14...23/». Сравнительный нкопомцчос К1»й еффект от внедрения технологии составит за расчетный период •': ценах'1992 г. 4477 тые. руб.

ьиьощ и. РЬЖОМКВДЛЦШ

1. Анализ литературных источников показал, что основным: причинами изнашивании коренных подшипников двигателей являются Buewi'.K'; удалым» нагрузки на попер/иоити трения, оолылие монтажни и температурные напряжения в антифрикционном слое вкладышей наличие абразива л масле, недостаточное маслоснабжение подшипника.

Наибольшее изнашивание подшипников происходит во врем установившегося рекима работы двигателя при переходе кривошипам

f

— -

- Ib -

лохешшй мертвых точек, когда, возникают пиковые нагрузки и :дкостное трение сменяется граничным.

2. Для снижения удельных на!'рузок в момент граничного трения обходимо увеличивать угол контакта между шейкой вала и вкладышем дшишшка j. При восстановлении гнезд коренных подшипников полимерии материалами между пастелью и вкладышем обрзуется|упругая про-ойка, позволяющая увеличивать угол контакта до некоторых предель-х значений, зависящих, от радиального зазора в подмипнике.

3. Деформация вкладыша в наиболее нагруженной точке зависит от диального зазора подшишшка, модуля упругости и толщины полимер-го покрытия гнезда. - ...

4. Наибольшие углы контакта при минимальных деформациях можно лучить при нанесении полимерных ' покрытий с низким модулем ругости толщиной 50...100 мкм.

Полимерные покрытия-с модулями упругости 219, 975 и 3800 МП а иболее аффективно наносить толщиной соответственно 0...80, ■...190 и 190 и выше мкм.

5. Толщина полимерного покрытии гнезда из полиуретапогого гезива Билад-11 из условия допускаемого прогиба коленчатого вала

опоре и учета нагревания и увеличения, радиального зазора реиного подшипника не должна превышать ■ 185 мкм. При сстановлении постелей коренных подшипников ' другими полимерны;/:' териалами толщину покрытия необходимо устанавливать в завис.¡мости. ; их модуля упругости согласно табл. 1 .

6. Дополнительный прогиб коленчатого вала на опоре с полимер-м покрытием гнезда . мояно определять методом расчета балки на ругом основании, показавшем хорошую ' сходимость с результатами сперимента.

7. При нссоосности гнезд коренных подшипников двигателя 0,1 мм лимерное покрытие из полиуретанового -адгезива Билад-11 толщиной 0...185 мкм сникает дополнительную нагрузку на смещенную опору на ...197«.

8. Вкладыши подшипников скольжения с постелями, восстановлении композицией на основе анаэробного герметика A1I-6B и полнурета-вым ад1'езивом Билад-11 имеют меньший и более равномерный износ по авнению, с вкладышами подшипников без полимерного покрытия. При лщине покрытия 75 мкм износ вкладышей снижается соответственно на ■л 14$, а при толщине 150-мкм - на 11 и 23%..

- 1С- -

Температура подшипникового узла с полимерным покрытием из ад гезива Вилад-1 } толдаюй 160 мкм па 3...4 С выше по сравнению подшипником без покрытия. Такое повышение температуры не оказывае отрицательного ¡влияния на долговечность поднялпника.

9. Эксплуатационные испытания опытных двигателей показали, ЧТ' в процессе наблюдений с марта 1991 г. по сентябрь 1992, г. отказа по причине недостаточной долговечности коренных подшипников с вое становленнпми гнездами не'наблюдалось. ■ -.

10. Ожидаемый сравнительный гжойомпческий аффект от ьнодрени: технологического процесса восстаношшния постелей коренных подтип-нкков блок-картеров двигателей Д-37Е составит ■ в ценах- 1992 'г 4477,0 тыс. руб. , '; - .

1. Влияние полимерного покрытия на деформации пентода•'и площад: пятна контакта между шейкой кплпнчач'ог < , и- вкладышем /, Восстановление деталей машин и оборудования.' М. : Инф>рмагротех, 1991. С. 7-11 (Сб. -тр., вып.2) (Соавтор Курчаткин В.В.).,

2. Восстановление постелей коренные но/лаитошкок •' ; блок-картерхл двигателей Д-24-0 и Д-144 // Восстановление двтялоЯ машин -.к об( рудоьания. М-: Информагротех, 1991. С. 4-5 ' (.06.тр.',-. вып.б; (Соавторы Курчаткин В.В. , Подвоноп Л.С.}.

3. Влияние деформационных свойств полимерного 'покрытияпостол: вкладыша коренной опоры двигателя на прогиб коленчатого пала 1 угол контакта между его шейкой и вкладышем // Способы повышение долговечности сельскохозяйственной техники. М.: . МШСП, .1991.

• С. 35-40 (Соавтор Курчаткин В.З.-).

4. Разработка технологии восстановления ■ деталей .и соединение сельскохозяйственной техники на основе гюлиуретанових покрытий. Отчет о НКР МККСП. Руководитель работы В.В.Курчаткин.'21-91,

• Г? 018С0053205, инв. А 02920009845. М., 1991.- 43 с.

5. Теоретические основы расчета деформации вкладышей коренные подшипников двигателя на упругом основании // Технический серпис в агропромышленном комплексе. М.: МИИСП, 1992. С.63-74 (Соавторь Курчаткин В.В., Конев А.Ф.)••