автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение долговечности подшипниковых узлов тракторов применением комбинированных магнитожидкостных уплотнений

МОСКОВСКИМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В. П.

ГОРЯЧКИНА

РГБ ОД

О 5 ЯНЯ

На правах рукописи УДК 631.3-192: 621.822.6-762

ШЕЦ СЕРГЕЙ ПЕТРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ ТРАКТОРОВ ПРИМЕНЕНИЕМ КОМБИНИРОВАНЫХ МАГНИТОЖИДКОСТНЫХ УПЛОТНЕНИЙ

Специальность 05.20.03. - Эксплуатация, восстановление и ремонт

сельскохозяйственной техники

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА -1997

Работа выполнена на кафедра ремонта к надёжности машин Московского государственного агроинжеаерного университета имени В.П.Горячкина к в научно-исследовательской лаборатории по ыагяктожидкостным уплотнениям Ивановской государственной сельскохозяйственной академии.

Научные руководители:

заслуженный деятель науки и техники К?, доктор технических

наук, профессор ТЕЛЫЮВ Н.Ф.,

кандидат технических наук, доцент БА5С0В A.M.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор СИЗОВ А,П.,

кандидат технических наук ВЬСКЕЕШЩЕВ И.А.

Ведущее предприятие:

Кнкенерно-коншрческая фирма н йвановоагропроитехника

Защита соотоктся " /9" 1998 г., з /3 чао.

яа заседании специализированного Совета K.I20.12.03. при Московском государственном агрокикенеряоы университете имени В.П.Горячкина.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печать», просш направлять по адресу: 127550, Москва, й - 550, ул. Тимирязевская, 58, ЫГАУ.

С диссертацией можно ознакомиться з библиотеке 1ГАУ,

Автореферат разослан "/? " 1997 г. Учёный секретарь

диссертационного совета / . /

профессор Ос;:нов В.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблема смазки и герметизации узлов трети станозится особо актуальной в связи с интенсивной эксплуатацией сельскохозяйственной техники в современных условиях. Трактора, азто-мобили, комбайна, работающие з сельском хозяйстве, зачастую теряют своп работоспособность из-за недостаточной надёггноеги уплотнений подкгпниковых узлов.

Уплотнения, изготовленные из полиуретана, отвергаются при температуре окружающей среды от -3 до-40°С, что приводит к повышенному показателю их жёсткости. Как следствие этого, квари,проникающий з зону контакта уплотнения с вращающимся валом, вызывает интенсивный абразивный износ сопряжённых поверхностей. Это приводит к возникновению отказов позшшниковых узлов уне при 40" наработки от общего ресурса наганы, что требует проведения незапланированных ремонтов.

Подшипниковые узлы передних колёс к валов отбора мощности тракторов кл. 0,5 ¡? 1,4 изготавливаются с дорогостоящими наюгетними уплотнениями.

По данным Ыеленковского Владимирской области и Лухского Г-ТД Ивановской области, отказы подшипниковых узлов указанных тракторов по причине разгерметизации уплотнений возникают уже при наработках от 350 мото-часоз и выше.

Особую актуальность эта проблема приобретает в условиях Нечернозёмной зоны Российской Федерации из-за её географического полоаения я суровых климатических факторов.

Прогресс в области науки и техники сзязая с созданием новых уплотнений с уникальными сзойстзами: налами потерши иа трение, высокой долговечностью и надежностью, способностью работать в шрокон температурном, нагрузочном я скоростном диапазонах.

Цель работы. йовнсение долговечности поягапяикозих узлов передних хслэс и валов отбора мощности тракторов кл. 0,9 л 1,4 применением комбинированных магяитожидкостнах уплотнений ( 1Ш ).

Объект исследования. 3 качестзо объекта исследования забран яодшгп-никозай узел пепзд.тех ко.-ёс и валов отбопа мощности трактоооз Ио-ЗО я Т-40АМ.

Об!цая методика исследований включает в себя изучение: физических свойств магнитных жидкостей и их влияние на уменьшение момента трения з зависимости от индукпиа магнитного поля п частоты вращения вала;

г

динамической вязкости магнитной нидхостл в зависимости от температура окружающей среды; условий работы tiiJ при использовании магнитны жидкостей с различима физическими свойствами; герметизирующей способности комбинации манжеты с иагнктошдкостнш уплотнением; ресурса магнитной жидкости в модельном одноступенчатом ü¿¡J однополюсного исполнения, а так в:е проведение эксплуатационных и стендовых испытаний комбинированных иагкитоиидкостнах уплотнений; разработку технологического проиесоа восстановления подшипникового узла вала отбора мощности трактора ÍÍI3-S0 применение;.: комбинированного аагнкто надкостного уплотнения к его технико-экономическую опенку.

Достоверность полученных результатов исследования обусловлена применением современного оборудования, высокоточных приборов, теории планирования эксперимента, статистических методов обработки экспериментальных данных с использованием вычислительной техники и подтверждением их на практике.

Научная новизна. Научная новизна заключается в исследованиях процесса герметизации подчишгпковых узлов применение:; комбинированных магнитох'идкостянх уплотнений. Установлены оптимальные режимы работы магнитной жидкости, обеспечивающие её устойчивость в течение запланированной наработки. Осуществлён подбор магнитнок яидкости в качест зе смазывающего и уплотняющего материала подшипникового узла.

Практическая ценность работы заключается в разработке технологического процесса восстановления и герметизации подишниковых узлов передних колёс и валов отбора мощности тракторов кл. 0,9 и 1,4 применением комбинированных магнитожидкостних уплотнений с повааени-ем долговечности последних в I.5...2 раза то сравнении с серийнами.

Реализация результатов исследований. Разработанный технологический пронесс принят к внедрению Мелонковским РТП Владимирской области для восстанозления и герметизации подкипнико^ах узлов передних колёс и валов отбора мощности тракторов кл. 0,9 и 1,4.

Апробация работы. Основные результате исследований доложены и одобрены на:

- научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов Московского государственного агро-икЕенерного университета ( НГАУ ) имени В.П.Горячкияа в 1395 - 97 г.

- научных конференциях профессорско-преподавательского состава,

:аучных работников и аспирантов Ивановской государственной сельско-озяйственяой академии ( 11ГСХА ) в 1993 - 96 гг.;

- заседании кафедры ремонта и надёжности машин ИГАУ имени ¡.П.Горячкана в 1997 г.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в трёх ¡татьях.

Структура и объём рзботн. Диссертация состоит из введения, пяти •лав, обгоне выводов, списка литературы и приложения. Изложена на •60 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков, четыре таблицы, библиографию из 121 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Состояние вопроса и задачи исследования.

С ростом числа новых высокопроизводительных и энергоёмких сельскохозяйственных макин большое значение придается уровни герметизации /злов трения, от которых во многом зависит функциональная работа, Зезотказность и срок службы машин.

Современные конструкции сельскохозяйственной техники немыслимы 5ез применения уплотнений, обладавших высокой герметизирующей способностью.

Анализ ушютнителышх устройств подвижных соединений показал, что эии подвержены абразивному, механическому к механо-химическому видам износа, соотношение между которыми может быть различным и зависит от конкретных условий эксплуатации. Потенциальные возможности традиционных ( манкетнах, сальниковых, торцовых, лабиринтных и других уплотнений) в значительной степени реализована, и это еще больше подчёркивает важность поиска новых возможностей снижения.трения и износа.

Выход из создавшегося положения найден в создании нового типа уплотнений - магнитожидкостных. Уникальные свойства М1У позволяют создавать новые оригинальные устройства с неожиданными конструктивными ресениями. Применительно к условиям работы сельскохозяйственной техники такие уплотнения были разработаны А.М.Баусовым.

Создание устройств герметизации подвижных соединений применением (¿ЖУ посвящены работы Д.В.Орлова, А.П.Сизова, В.А.Родионоза, Я.К. Маикияа, В.В.Подгоркова и др., в которых доказана принципиальная важность повышения ресурса уплотнитель пых систем и намечены пути повышения их надёжности. А.П,Сизовым высказана идея о целесообразности применения комбинированных уплотнений, которая получила реализацию

путём последовательного монтажа М2У и традиционных уплотнений. 3 диссертационной работе эта идея получает дальнейшее развитие в созд яки комбинированного с целью повышения надёжности уплотнения в излом конструктивном репенки.

Исходя из вышеизложенного, з работе были поставлены следующие задачи:

- обеспечение к конструктивное решение комбинации манжетного уплотнения с ШЕУ;

- теоретическое обоснование к экспериментальная проверка показателей уплотнения;

- исследование физико-химических свойств магнитных жидкостей;

- исследования конструктивных, технологических и зкеплуатационны: свойств уплотнения;

- внедрение комбинации манжетного уплотнения с 1ЕУ в промышленюх и ремонтное производство о экономической оценкой результатов ¡гсслед< ваний.

2. Теоретические предпосылки к использованию комбинаций ¿ЫУ с манжетами.

Комбинация КеТ с манжетой выполняет уплотняющую |увкияп липь при наличии в исследованиях узлах магнитной жидкости ( Ыа ). Мм. предста: ляет собой взвесь мелких магнитных частив в жидкостях. Такие ^ маку скопически однородны, не расслаиваются в магнитных и гравитационных полях неограниченное время. Физико-химические свойства их зависят оч характеристик магнитного поля и могут изменяться в широких пределах. Практически все в качестве ферромагнитных микрочастиц содержат частицы магнетика размером до 0,01 шел. Для предотвращения агрегатирования частиц последние покрываются молекулами поверхностно-активны веществ С ПАВ ).

ЫЖ состоит из трзх основных компонентов: ПАЗ, дисперсной среды и дисперсной $азы. В качестве ПАВ используют: спирты, олеиновую, лено-лизую и алкилбензокислоты. Дисперсной средой являются: вода, предель нае и перфорированные углеводорода и их функпианальные производные С тглдкие металлы, минеральные масла, а также керамические полшери ) Роль дисперсной фаза выполняют металлы, обладающие ферромагнитными свойствами, Ферриты, оксиды двух и трёхвалентного железа.

В магнитном поле намагниченные часгиии ( дисперсная '"¡аза ), преод лзвают энергию тепловых флуктуации ( энергию магнитной анизотропии к\ где к - константа магнитной анизотропии, V - объём частицы ) и принимают направление магнитного поля, поэтому будет намагничиваться

Намагничивание связано с аейстзяе?! двух ориентаиионных механизмов :

I"* механизм ориентзщюняой релаксации вращательного броуновского движения '¿еррочастгаш Ч^в С энергия частим не превышает кУ~)\

24 механизм ориентанионной релаксации неелевского движения Зерро-частгаш ^ С энергия частоты превышает А'Ю. при ^«^«намагничивание происходит путем зращеяия йеррочастиц, а при яеелевско:: релаксации. Последний тип магнитной релаксации характерен для суперпарамагнитных твёрдых дисперсий ферромагнетика, с блокировкой которого в магнитном полэ связана остаточная намагниченность. Так как характерный размер, определяется соотнесением= обычно находится в области диапазона распределения размеров магнитного коллоида С ?еррочастииы ), то з реальных условиях частотная зависимость магнитной восприимчивости в переменном поле определяется броуновским и яеелевским механизмами магнитной релаксации.

•1а основании вышесказанного "ложно сделать вывод, что магнитные свойстза Ш играют важнейшую роль в обеспечении работоспособности МлУ, определяя намагниченность, а следовательно и силы взаимодействия объёмов М£ с магнитным полем.

3 диссертации принято допущение, что НЕ - состоит из суерических частил равного н:*эметра п их агрегат ведёт себя как парамагнитный, газ. Тогда закон намагниченности описывается функцией Ланжевена £(!}:

3 = 7^(1), (I)

где ■У - намагниченность Ма, к А/и; - намагниченность насыщения, кА/?,<; £(1) - рутения Ланжевена,

показатель Ланжевена определяется отнесением

\-UjU, (2)

где и„ к С] - энергии группировки и возмущения направления намагничивания, Дя.

йосле преобразования получена формула

уЧ Л УН ( з л

кТ

ме уио- магнитная проницаемость вакуума, Гд/м; V- обът частицы,

* ; Н - напряжённость магнитного поля, к АД'; К - постоянная Больц-«ана, Дж/'К; Т - температура, "К.

/

о

ЛальнеЯсие преобразования приведи к формуле для намагниченности И з виде

о

где П- число частив в еж. ойьЗаа, ит-/и ; /п - тгттю'а момент час т;шы, кА-м ; X - магнитная восприимчивость.

Разность магнитных энергий на свободных поверхностях «--У, огранкч ваших об*Ли X , равна ъяекиему перепаду вазлени?. з стзткчсс^ои рехв .45 ( при яеползижяои вале ? и опгецедязтся равенством

IА - &UM-Hf, (5)

где И,- сэсзуваил коо^-игиеят, кйа/Ат:.

С учетом геометрии ыагяитожй»костного валика и того, что Их не достигает намагниченности на о» sie ник Jt, получена аналитическая зази-сииость Ар,оч кагаитних, геометрических, кктематических и темперагу! ных составляющих 5 динамическом пешке

брл- (2juî-trf-n■ V-H-vH-t)• HijlifS-0,5ß-tf/S/R,

(

где £ - длина половины кольцевого слоя »I. ваояь оси вала, мм; S -зазор ме^ду полюсным наконечником и валоа в ¡¿:У, им; JJ - плотноси Iii, r/cir. 1Уа - окружная скорость вращения вала, и/с; ß - половина диаметра ( радиус ) зала, ми.

3 диссертационной работе получен критический перепад давлений в динамическом пепте для манжетного упяэтнекия

™ fair

riSAiy- ;'?HCHCirae температуры на поверхности контакта шнжеты а вал;

теплопроводности материалов вала ь: иаижетн, Вт/ Bi■ критерий Sua Би определяется графически ( си. диссерт. ) / - ко»|ф илек? трения; Q. - ширина контактной поверхности, мы; V - скорость сколькения, ;?/с.;ро~ давление окружавшей среды, Ша,

При комбинированном уплотнении, критический порепад определяется иакотаяьши ¿рлиля Арл , полученным из Формул ( б ) иди ( 7

Согласно изложенной теоретической концепции ¡¿окно определить ¿PjB любой иомент времени в зависимости от тешгературы.

Если Мй находится з зоне трения кромки губки манжеты и вала и выполняет роль уплотняющего и смазывающего материала, то на основе интегральных аналогов, исходной совокупности уразнений Рейнольдса и Л. Мура, а такие граничных условий и условий однозначности ( теория Л.Дроздова % получены расчетные формулы в безразмерном виде:

Ц = (О ЭУ __<?_ +

ду '' ехр (/6 (р±оС чП) - в ( 5 }

где 2, ~ динамическая вязкость МЖ; динамическая вязкость М5. при давлении и температуре окружающей среды;_/2>- пьезокоэффициент вязкости Ж; р - давление; о(. - магнитопронигаемый коэффициент; р//- градиент напряженности магнитного поля; у - коэффициент зависимости вязкости от температуры в формуле Рейнольдса; л-6 - температура и приращение температуоы;^^^- изменение скорости вертикального перемещения кромки губки манжеты вдоль оси у ; - приложенное напряжение сдвига кромки губки манжетыскорость изменения навняения сдвига кромки губки манжеты.

Теооетическая концепция в целом выражает злияние основных факторов (•£ и даёт количественные характеристики, необходимые для расчёта комбинированного М$У в пусковом упруго-гидродинамическом контакте.

3. Программа и методика экспериментальных исследований.

3.1. Программа экспериментальных исследований включает:

1) Определение момента трения магнитояидкостного уплотнения;

2) Определение динамической вязкости, как основного физического свойства магнитной жидкости;

3) Отимизация услозий работы ШУ при использовании магнитных жидкостей с различными физическими свойствами;

Исследование герметизирующей способности комбинации маняетн с магнитояидкостяым уплотнением;

5) Ресурсное испытание М& з модельном одноступенчатом ШУ однополюсного исполнения;

6) Эксплуатационные испытания;

7) Обработка экспериментальных данных.

3.2. Методика экспериментальных исследований.

1. Физические свойства Мк к герметизирующая способность уплотнения имеют существенное значение в решении проблемы повышения долговечности подкипяикового узла. Определение физических свойств и и влияния на уменьшение б зависимости от В и П проводились на уста яовке ( рис.1. ). Вращение от зл. двигателя I передаётся на вал под

шипникового узла 16,

регулируется с помощь

] реостата и ПУ 15.

Контроль П , о существ

стоя посредством тахо

метра 13. Крутящий но

мант Итаа валу п

шипникозого узла 16 ц

меояется прибором К

он" Ю, который запит

ется от прибора "Агат

Для определения Мк :;с

льзуется два теязодат

ка 3. Показания прибо

"Морион" регистрируют

самописцем 5. Лля из

нения В создаваемой ииит; иа.мишюец; и— аильтмет,р; латр; "—

амперметр; 9- Агат; Ю- Мошон; II- охл. камера; эл. магнитнон катушко катупка; 13- тахометр;;«- реостат; 15- иУ; 12 ИСП0дьзуется ав 16- подш. узел; 17- диодный мост. ■

трансформатор "Латр"

Постоянная температура Ш - Т°С С 20°С ) поддерживается с помощью к говой охландающей камеры II.

Определение Мк= Ыт на установке проводилось следующим образом: I Включалась система водяного охлаждения; 2. Устанавливался ток в эл. магнитной катушке, соответствующий В = 0,4 Тл, которая увеличивалас до 1,0 Тл с нагом 0,2 Тл; 3. Подшипниковый узел заполнялся НЕ; 4.8ц чался эл.двигатель,П которого устанавливалась на уровне 400 мин""*, затем увеличивалась до 2X0 мин"1 с сагом 400 мин ; 5. Включался " ряон" и на его цифровом табло,-выдавался интегральный Мк. Заменяла Ш, после чего испытания повторялись.

2. Динамическая вязкость С £ ) исоледовалась на реовискозикетре лера (рис.2), Охлаждённые Мй 7,11 наливались в цилиндра 13. Темпера МЬ. ( Т°С ) измерялась термометром 10 и изменялась от -5°С до 95°С с гом 20 С. С помощью кулачка 3 устанавливалась глубина погрукения/)» = 40 ш, контролируемая индикатором 4. Набором грузов 8 устанавлива шарик 12 в нижнем положении. Поворотом коромыслового механизма 14

для определения

эл. двигатель; ¿-му;)та* ---------

мост; 5- самописец; о

в 11:7: I-э-тензедатчик; 4- полувольтметр: 7- Латр; 3-

Рис.2 Реоаискозиметр Хёпплера.1- ¡пта-тив; 2- индикатор; 3- кулачёк; 4- вентили; 5- корпус; охл. камера; 7,11-15.., 8- грузы: 9- патрубки: 10- термометр;12- перимент варик; 13- и или тары; й- коронно, механизм.^ ?акторов отна5еаа следус_

иарик 12 поднимался в крайнее верхнее положение, а затем опускался в крайнее нижнее. Время погружения определялось секундомером. Динамическая вязкость ¡¿Ж рассчитывалась, исходя из глубины к времени погружения, температура а геомзтпиаесккх размеров саряко.

3. Определение оптимальных условий работы МЬУ про- . зодили с использованием планирования мяогофактеркого эксперимента. Для этого бил реализован полный Факторный оке-

23.

К числу основ-отнзееги слег индукция магнитного поля В

шарик;

щие: частота вранения вала П С мин"1

( Тд ), и вязкость магнитной жидкости ^ ( Па-с ). За критерий оптимизации при проведении экспериментов принималась величина момента трения М С Н«м ).

4.Герметизирующая способность трёх тапоз уплотнений определялась

^ I — --<1 на установке С рис.3 ).Для

исследования герметизирующей способности з подшипниковый узел 3 устанавливалось комбинированное М2У. В баке 6 находилось моторное масло М-ЮГ, 1°0 которого изменялась посредством нагревателя 10 и поддерживалась постоянной терморегулятором II. Контроль

О _

Т С осуществлялся термометром 7. Давление внутри бака 6 изменялось в результате работы

_насосной станции, состоящей

с.3.Установка для определения герметичности из порсневого вакуумного 1зх типов уплотнений:!- эл.двигатель;2-муй- насоса 14 и эл.двигателя 16 ;3-подшип.узел; 4-шК;5-майяета;б-бак:7-тер-

иетр;8-манометр;9-вал;10-нагреватель|11- с магнитным пускателем 20 и Р«оР?РУЛятор;12,18-вольтаетры;13-ПУ;14-вак. контролировалось о помощью

,сос;15-пере дача ;16-эл. двигатель ;17-'ильтр; *

|-ампер1етр;20-пускатель;21-сланг манометра 8. Исследование

проводилось по следующей методике: I. Подшипниковый узел заполнялся выбранной МЖ; 2. Бак б установки заполнялся моторным маслом М10Г; 3 Включался нагреватель, Г "с масла устанавливалась на уровне 20 "С и з тем увеличивалась до 120 °С с шагом 20°С; Включался эл. дзигатель Частота^ращения вала подшипникового узла устанавливалась на уровне 600 мин и затем увеличивалась до 2400 ши" с иагом 600 мин . 5. Включался насос. Давление внутри бака постепенно увеличивалось до пробоя уплотнения. Аналогичные исследования по определению герыетиз рующей способности проводилиоь отдельно о установкой манжеты и ШУ.

5. Для оценки работоспособности МЖ в одноступенчатом однопол ного исполнения использовалась установка ( рис.4. ). МЖ заправлялас

в зазор между валом 4 и полюсными на конечниками 6 и 7, изготовленными со ветственно с одним и пятью зубцами. Азот для испытания подавался по кан к штуцеру II в пространство между по лесными наконечниками. Перепад давле ний определялся по манометру, устано ленному на линии подачи азота. Визуа но пробой MS наблюдался в верхнем на нечнике 7. В случае утечки через нак нечник б, азот проходил через канал выводился в склянку с водой, где виз; ально фиксировался. Герметизирующая способность М£У исследовалась по сле^ дующей методике: I. Испытуемая Ы& вя Рис.4. Установка для испыта- сидаоь в зазор наконечника 7 в колич ния ЫЖ в одноэубцоЕОМ ШУ: I- ве I сьг; 2. Проверка МНУ на гермет!

пооле ^орки проводилась опр* нечник; 7- онноэубцовый полюс- совкой давлением азота 0,02 ЫПа в Т' ной наконечник; 6- стеклянный чевие х ит, 3 Испытания ffit ocyiei

корпус; 9- штуцер; Ю- магнит; II- штуцер; 12- прорезиненное кольцо; 13- подшипники.

влялись на первом этапе при непреры: ной работе Ш1 без подачи азота; 4. Критический перепад аРк определялся в огатике и динамике по 38 раз в течение Збб ч. После каждого пробоя ШУ давление сбрасывалось и 11ЙУ прокручивалось 10, ..25 мин без дозаправки. Стендовые испытания проводились в лаборатории Ивановской государственной сельскохозяйс. венной академии и на Редкииском опытном заводе Тверской области.

б. Эксплуатационные испытания комбинированных М1У подшшшковнх узлов тракторов кл. 0,5 и 1,4 проводились в хозяйствах Владимирскс

области. В процессе эксплуатационных испытаний фиксировалась нара-

1ткз подсипниковых уз лоз с комбинированный!! ИУ.

7. Статистическую информацию обрабатывали методамитеории зероятнос-г и математической статистики с использованием ЭВМ. Экономическую ¡ктивнооть предлагаемых мероприятий раосчитывали по методике кафедры Экономика п организация сельскохозяйственного производства " И1 АУ !ена В.П.Горячкина.

Результата экспериментальных иооледозаякк комбинаций магнито--яилкостных уплотнений о мзняеташ. I. Лабораторные исследования по определению ЬЦ. в зависимости от

?астоты вращения магнитного зала П < рио.5. ) показали, что при изменении П от О до 2000 мин наблюдается уменьшение Mr;tа 1-ом

0,15 0,Ю

МШ-JÍ

B--Q.6 мто ъ/

-МИМ

О 4 00 Рис.5. Моме

ртапе з средне^ до 0,04 Зм при П. = 400 мин . При дальнейшем увеличении п. до 2000 мин рэстёт Мт в среднем до 0,18 Ни ( 2 этап). Момент трения в К£У на 1-ом этапе характеризуется приработкой МК С выход из состояния покоя ), а на 2-ом этапе увеличение проис-

_______ ходит вследствие изменения струк-

800 Í200 1600л,мин'1 туркой составляющей fXï, а также №с.5. Момент трения при использог.а- сил инепцки, противодействующих нии: I- тЛ^Ыо; L ми». уза„.в частота вращения магнитного вала.

При изменении индукции В магнитного поля от 0,2 до 1,0 Тл, при пос-гоянной частоте вращения 20С мин"1 и I20Q кик"*, влияние па M оказывает вязкость МД. котпг,яя увеличивает Мт от 0,04 до 0,10 Ям (рис.б.).

Как показали исследования, оптимальным для работы МлУ является диапазон частоты вращения магнитного зала от 200 до 1200 мин при индукпии магнитного поля от 0,2 до 0,5 Тл, так как при таких условиях эксплуатации ^ оптимален и ив вызывает ■ измеиений -а структура MS и потерь мощности в уплотнении.

0,2 ОА 0J5 ОД В,Гл

'ис.б, Момент трения при кспользоза-гии: I - U3UI7; 2 - М-20; 3- MI-3I.

Рис.7. Зависимость 1 ( Па-с УЖ^т Т (°К ; подшипникового узда: I- Ш. 17; 2-Ш 20: 3- "" "

31; 4- Ж 34

2. Динамическая вязкость (1 ) МЕ в зависимости от температуры С Т'к ) в диапазоне от ¿68 до 368°/^ показана на рио.7.

Динамическая вязкость ИЖ-20 и ЫЖ-31 в принятом интервал Т (°К ) изменяется до 15 ра что приводит к быстрому сме шиванио ПАВ с жидкостыо-нос телем и последующей коагуля твёрдой фазы. МЕ-34 находиа ся в зоне малой /¡? и обладае слабым реологическим эффекз Повышение температуры вызш ет уменьшение ^ Ш.-17 от ^ до 8,1 Па-с. При таком уае! шении £ № наблюдается спс собность оохранять термос; бильность и тем самым знач! тельно увеличивать долгове' ность подшипникового узла.

3. Как показали проведе! ные исследования, изменена

момента М в зоне контакта т

ШУ с магнитным валом зави! от ряда факторов.В связи о этим для получения матемаи ческой модели метода и опр| ления уточнённых режимов р

ТЫ МаГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ В 30! контакта ШУ с магнитным в; лом реализован полный фвкп ный эксперимент 2?, уравне. регрессии у=0,09з

4. Для определения крит:

гто перепада давлений "

80на л Рк манжетного уплотнения; 2- зона ( Ша ) во всех возможных ; ШУ^кжей!^ " П0Л6 й?«коиШШ1т пазонах изменения частот п

и температур Т (°К ), полу на номограмма С рис.8. анализе изменения & Рк манжетного уплотнения прослеживается разгермет дня ( скачок ) в момент пуска/г—0 ( зона I ). Зона I совместно о зо

дР 3 МПа

600

/800 п,мин'1

и линией разгерметизации А,В,С,Д,Р,(}, характеризует поле изменения Д Р.. комбинация ШУ о манжетой. Комбинация о «анкетой з момент

пуокз обладает высокой герметичностью к вкдзржваетДРк3 0,07 ± 15? Ш1а, и как следствие кгого, большей долговечностью, чем отдельно установленное ШУ или мзмжега.

5.Результаты исследований трёх тяпоз ME представлены на рис.9. Анализируя подучеяпнз результаты, зозмогшо оделоть вызод, мто MM-I7 обладает более высокой устойчивостью к воздействию зременного кто_____ __ _ ра, что свидетельствует о проч-

б- Ш 31,' ' * ной структуре Ш.

5. Внедрение результатов исследований в производство и их ккономн-ческая »Активность.

На основании проведенных чоследований разработан технологически^ процесс восстановления подшипникового узла BOU трактора клД,4 с использованием комбинированного ШУ. Результаты исследовэ.шй рекомендованы з производство и приняты я внедрению Меленкозским РТЛ Владимир-зкой области.

Сравнительный экономический эффект от внедрения нового технологи-íecKoro процесоа восстановления подшипникового узла вала отбора мощ-еости трактора ¡ЯЗ-80 с использование!.' комбинации магнитонидкостяого 'плогнення о манжетой на Мелеккозском РТЛ Владимирской области, при ■одовой программе ремонта С восстановления ) 800 шт., составит 19,1 1лн. руб. в год С в ценах на I.0I.S7 г. ).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

I. Подшипниковые узлы передних колёс к залов отбора мощности трак-орсв кл. 0,9 и 1,4 изготавлизаютоя с дорогостоящими манжетными уплот-гяиямя. По данным Лухского РТП и Лежяевского РТЛ Ивановской области Меленковокого РТП Владимирской области, отказы подшипниковых узлов казанных тракторов по причине разгерлетизшш уплотнений возникают se при наработках порядка 360 мото - часов.

2. Проведенный анализ уплотнительных устройств подвижных соединений показал, что особый интерес представляет комбинированные маг-нитожидкостные уплотнения ( манжета в сочетании с МЕУ ), которые обладавт значительными преимуществами перед традиционными и магнито-жидкостными уплотнения!® и обеспечиваю : высокую долговечность и герметичность, незначительный момент трения, и устойчивость к перепадам температур и давлений.

3. Комбинированное ыагнитогадкостное уплотнение представляет собой встроенные в корпус подшипникового узла манжету и постоянный магнит с полюсными наконечниками в сочетании с ферромагнитной жидкостью, концентрирующейся в зоне контакта кромки губки манжеты и поверхности вала, а также в местах повышенной напряжённости магнитного поля под упомянутыми выше наконечниками.

4. Установлены основные критерии работоспособности магнитной жидкости по энергетическим показателям ( преодолением энергетичеохих барьеров порядка кУ ) и релаксационным механизмам движения < нее-левехий и броуновский ) составлявших её коллоидных частиц.

5. Рассмотренная теоретическая концепция позволяет в первом приб ликении выявить основные параметры комбинированного ыагитожидкостного уплотнения и целесообразность применения его с точки зрения температурного режима С формула 6,7 ).

6. Выявлены основные преимущества комбинированного магнитожид-костного уплотнения ( высокая герметизирующая способности незначительные потери мощности ) при различных режимах работы: пусковом, номинальном и остановочном.

7. На основе способа интегральных аналогов, исходной созокупност уравнений, граничных условий и условий однозначности, получены форм ( 8,9 ), которые имеют физическое содержание, не только выражающие качественное влияние основных факторов (1 ), но и дающие количественные характеристики, необходимые для проведения расчёта комбинированного ШУ в пусковом упруго гидродинамическом режиме смазки.

8. Исследования показали, что момент трения Мт ( Н-ы ) для всех партий магнитных жидкоотей является оптимальным в диапазоне изменения частот вращения вала подшипникового узла от 200 до 1200 мин"* и индукции магнитного поля от 0,2 до 0,6 Тл. Яри таких условиях экси тации Мт изменяется от 0,02 до 0,15 Н-м и не вызывает значительных изменений структуры Ш и потерь мощности в уплотнении < вы.рае. 5,6 Результаты исследований позволяют установить оптимальные частотные индукционные характеристики №У.

9. Анализируя полученные результаты по определении зависимости динамической вязкости Ш от температурного режима подшипникового узла ( см. рис.7 ) при использовании Ml 17 в отличие от MS 20,

МЯ 31 и UH 34, динамическая вязкость изменяется от 15,2 до 8,1 Па» о. При такой динамической вязкости магнитной жидкости наблюдается способность сохранять термо стабильность в течение длительного времени. При использовании Ш 17 в уплотнении удаетоя увеличить долговечность подшипникового узла в 1,5...2 раза, за счёт повышенной терлостабильности.

10. Применение теории планирования ыногофакторпого эксперимента

2 позволило установить влияние на исследуемые режимы работы магнитной жидкости в МВУ: частоты вращения магнитного вала, индукции магнитного поля, а также вязкости магнитной жидкости ( уравнение регрессии у=0.093+ 0.05АХ<*■ о.ог5Хг* 0.017^.

11. Исследование герметичности трёх типов уплотнений показали, что комбинация манжеты с МИГ, при изменении критического перепада давленийаРКр от 1,1 до 0,07 МПа, обладает высокой герметичностью

( см. рис,8 ). Долговечность такой комбинации, в отличие от отдельно установленных МЕУ или манжеты, увеличивается в 4...б раз.

12. Исследования устойчивости магнитной жидкости к воздействию временного фактора, проводимые в течение Збб ч. ( см,рис.9 ) показали, что экспериментальная ME 17 имеет коэффициент стабильности

35% и кЗбб который соответствует стандартам СКТБ "Полюс"

Яваново. Ml 17 может быть рекомендована для использования её в качестве уплотняющей жидкости в комбинированном ШУ.

13. На основании проведенных исследований разработан технологи-зеский процесо восстановления подшипникового узла ВОН трактора гсл.1,4 с применением комбинированного магнитокидкостного уплотнения.

14. Сравнительный экономический крфект от внедрения нового технологического процесса восотановления подшипникового узла ВОМ трак-гора МГЗ-80 с применением комбинированного магнитокидкостного уплотнения на Меленкозском РТП Владимирской области, при годовой програм-ie восстановления 800 стук, составит 19,1 млн. руб. ( з ценах на £.01.97 г. ).

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

I. Шец С.П., Баусов A.M. Сцепляющие свойства жидкости носителя -зактор повышения долговечности подшипников качения // Надежность и земонт машин: Сб. научя. трудов МГАУ.- М.: 1994._ С. 30 - 33.

2. Баусов A.M., Eeu С.Л. Целесообразность применения магнито-кидкостных уплотнений в подшипниковых узлах тракторов // Актуальные проблем« науки в сельскохозяйственном производстве: Сб. тезисов докладов ИСХИ.- Иваново, 1995.- С. 284.

3. Баусов A.M., Шец С.П. Теоретическое обоснование изменения критического перепада давлений магнитокидкостного уплотнения в зависимости от температуры магнитной жидкости: Сб. научи, трудов ИГСХА,- ПГАУ.- Санкг Петербург, 19Э6,- 75 о.