автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Технологическое обеспечение долговечности роликовых узлов картофелеуборочных машин применением подшипников скольжения из полимерных материалов

На нрава^укюриси

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ РОЛИКОВЫХ УЗЛОВ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ МАШИН ПРИМЕНЕНИЕМ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ ИЗ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА

Специальность 05.20.03 - технологии и средства технического

обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

7 ДПР 2011

Рязань 2011

4842227

Работа выполнена на кафедре « Технологии металлов п ремонта машин » ФГОУ ВПО « Рязанский государственный агротехнологический университет имени H.A. Костычева»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Борисов Геннадий Александрович.

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор

Власов Павел Андреевич; доктор технических наук, профессор Подчинок Василий Михайлович;

Ведущая организация: Центральное опытное проектио-

конструкторское технологическое бюро ГОСНИТИ (г. Рязань)

Защита состоится « 27 » апреля 2011 года в 09.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.057.02 при ФГОУ ВПО « Рязанский государственный агротехнологический университет им. П.А.Костычева ».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО « Рязанский государственный агротехнологический университет им. П.А.Костычева » и на сайте ФГОУ ВПО РГАТУ www.rgatu.ru Объявления о защите и автореферат размещены на сайте ФГОУ ВПО РГАТУ « /О» марта 2011 года

Автореферат разослан « 2.У »марта 2011 года. Отзывы на автореферат в двух

экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу:

390044 г. Рязань, ул. Костычева, д.1. Ученому секретарю диссертационного

совета.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность те]иы Одной из главных пищевых культур является картофель. По производству картофеля Россия занимает одно из первых мест в мире.

Одной из трудоемких операций при возделывании картофеля является его уборка, которая производится с помощью картофелеуборочных машин. Для реализации операций применяются подвижные механизмы, нормальное функционирование которых обеспечивается ведущими и поддерживающими роликами.

На картофелекопателях в существующих роликовых узлах используются подшипники качения, ресурс которых ограничивается работой в условиях абразивного износа. Особенно на песчаных и супесчаных почвах. Основной задачей исследования является повышение долговечности роликовых узлов путем применения подшипника скольжения из антифрикционных полимеров и улучшенной герметизации подшипникового узла.

Снижение удельной материалоёмкости и стоимости изделий возможно осуществить путём замены металлов более легкими и дешевыми полимерными материалами. По данным ГОСНИТИ полимеры позволяют снизить трудоёмкость ремонта машин на 20-30%, себестоимость работ на 15-20%, сократить расход черных и цветных металлов на 40-50%.

Изыскание новых проектно-конструкгорских решений, подбор новых материалов, обеспечивающих повышение ресурса подшипниковых узлов сельскохозяйственных машин, является актуальной задачей. Целью работы является повышение эффективности уборки картофеля за счет повышения долговечности подшипникового узла поддерживающего ролика применением подшипника скольжения из полимерного материала, обладающего низким коэффициентом трения, высокой способностью сопротивляться износу и высокой коррозионной стойкостью. Объект исследования. Объектом исследования является подшипниковый узел поддерживающего ролика картофелекопателя КТН-2В и процессы износа и трения в исследуемой паре.

Предмет исследования. Исследование зависимости взаимодействия между подшипником скольжения из полимерного материала и осью в подшипниковом узле трения скольжения поддерживающего ролика.

Методика исследования. Износные испытания проводились на машине СМЦ-2М; исследования шероховатости поверхности проводились профилометром 170621; контроль и показания испытаний фиксировались потенциометром КСП-2-005-Т4 и термометром-регулятором микропроцессорным ТРМ-1; взвешивание образцов для определения массового износа производились на электронных весах КЕ1ШЕО. Научная новизна. Научную новизну составляют:

- теоретические положения по обоснованию конструктивных, технологических и режимных параметров подшипника скольжения и полимерного материала;

- физические процессы изнашивания выбранного полимерного материала, происходящие в подшипниковом узле поддерживающего ролика в условиях

• абразивного износа, возникающих динамических нагрузок и температур;

- усовершенствованный подшипниковый узел поддерживающего ролика с подшипником скольжения из полиформальдегида СТД и герметизирующим уплотнением из полиуретана;

Практическая ценность На основании проведенных исследований антифрикционных полимерных материалов предложен конкретный полимер, удовлетворяющий условиям эксплуатации, даны математические расчеты основных параметров сопряжения «подшипник - вал» и «подшипник - стальная втулка». Разработан технологический процесс изготовления и сборки подшипникового узла поддерживающего ролика картофелекопателя КТН-2В с использованием подшипника скольжения, изготовленного из полиформальдегида СТД. Показана возможность прогнозирования долговечности работы подшипников скольжения, на основе результатов исследований, удалось повысить ресурс до 200 часов, что превышает работу подшипника качения в 1,8-2 раза при работе на песчаных и супесчаных почвах. Реализация работы. Результаты полевых испытаний подтвердили целесообразность использования подшипников скольжения из полимеров в узлах трения роликов картофелекопателя Разработанный подшипниковый узел прошел полевые испытания при уборке картофеля в фермерском хозяйстве с.Черная речка, Сапожковского района Рязанской области в 2010году.. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях: Рязанского ГАТУ (2010г.) «Актуальные проблемы и их инновационные решения в АПК»; РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева (2010г.) «Адаптация сельского хозяйства России к меняющимся погодно-климатическим условиям»; на международной научно-практической конференции Пермской ГСХА (2010г.) «Инновационному развитию АПК - научное обеспечение »; на VII международной научно-практической конференции «Научные проблемы развития ремонта, технического обслуживания машин, восстановления и упрочнения деталей » ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии (2010г.); на расширенном заседании кафедры «Технологии металлов и ремонта машин» ФГОУ ВПО РГАТУ (2011г.).

На защиту выносится;

1. Теоретическое обоснование возможности использования подшипника скольжения из полимерного материала для роликового узла картофелекопателя КТН-2В.

2. Результаты экспериментальных исследований свойств полимерных материалов в различных режимах испытаний.

3. Обоснование режимов работы подшипникового узла с помощью результатов математической обработки многофакторного эксперимента.

4. Технология изготовления и сборки подшипникового узла с деталями из полимерных материалов.

5. Обоснование экономического эффекта от разработанной конструкции и практические рекомендации к использованию разработанного роликового узла.

Публикации По материалам диссертации опубликовано 8 научных статей, из них 4 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК для защиты диссертаций, получен патент на полезную модель РФ (№97459 от 05.02.2010г.). Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из реферата, введения, пяти разделов, выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего 130 наименований и приложений. Работа изложена на 177 листах машинописного текста, из которых основной текст содержит 159 страниц и иллюстрирован 85 рисунками и 36 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, научная новизна и ее практическая значимость.

В первой главе « Состояние вопроса и задачи исследования » дается анализ существующих картофелеуборочных машин, для которых вопрос повышения долговечности является аюуальной задачей. Важным узлом, обеспечивающим надежность работы основного элеватора, являются подшипниковые узлы поддерживающих роликов, в которых в настоящее время устанавливаются однорядные подшипники качения, ресурс которых составляет около 100 часов на песчаных и супесчаных почвах, что явно недостаточно.

Дан обзор литературных источников, посвященных анализу антифрикционных полимерных материалов в отечественном и зарубежном машиностроении, применяемых для подшипников скольжения.

Ранее других полимерных материалов для подшипников скольжения стали применять текстолиты, позднее в отдельных отраслях промышленности стали использовать материалы на основе древесины: древеснослоистые пластики (ДСП), прессованную древесину, композиционные древесные пластики -древпресскрошку. В 60-х годах XX века широкое распространение в подшипниковых узлах получил капрон - литьевой термопластичный материал полиамидной группы. Он является ценным подшипниковым материалом при использовании в узлах, работающих в условиях абразивного трения. За рубежом налажен крупнотоннажный выпуск аналогов капрона, таких как Миранил (Великобритания, фирма «Ай - Си - Ай»), Цител (США, фирма «Дюпон»); Ультрамид (Германия, фирма БАСФ), Технил (Франция, фирма «Радиацетат») и т.д. Однако капрону свойственны недостатки, к которым в первую очередь относиться низкий модуль упругости, (1,4 ГПа), малая теплостойкость, недостаточная стабильность размеров, поэтому были

разработаны материалы, которые не уступали капрону по антифрикционным свойствам, но превосходили по указанным характеристикам. Такими материалами стали термопластичные материалы полиамидной группы, такие как литьевой полиамид П-68, П-68СВ, П-610 ( ГОСТ 10589-73), П-АК-80/20 и П-АК-85/15.Аналогами полиамидов являются Рильсан А (Франция), Вестамид (Германия) и другие. Повышенная по сравнению с другими термопластами гидрофильность полиамидов усложняет их Переработку и применение,

Наряду с материалами полиамидной группы были разработаны и нашли широкое применение в узлах трения ацетальные смолы. Ацетальные смолы выпускают 2-х видов в виде гомополимера формальдегида (ПФА) или в виде сополимера формальдегида с диоксаланом (СФД), либо сополимера триоксана с диоксаланом (СТД), существует зарубежный аналог Хостаформ(Германия), Дельрин(США). Полиформальдегид характеризуется высоким сопротивлением усталости при динамических и знакопеременных нагрузках, стабильностью размеров и низкой ползучестью при повышенных температурах, стабильностью сохранять достаточно высокие прочность и жесткость при температуре до +100°С, высокими износостойкостью и антифрикционными свойствами, способностью самосмазывания, морозостойкостью и незначительной гигроскопичностью, высокой коррозионной стойкостью.

По прочности при растяжении и изгибе, по сопротивлению усталости полиформальдегид превосходит все другие термопласты. Полиформальдегид обладает наиболее высоким динамическим модулем упругости. Теплостойкость при изгибе при высоких нагрузках для образцов полиформальдегида выше, чем у других термопластов.

Фторопластовая группа антифрикционных термопластичных материалов -политетрафторэтилен (ПТФЭ), известный под маркой фторопласт-4, отличается относительно высокой теплостойкостью и стабильностью свойств при повышении температуры. Однако из-за сравнительно низкой механической прочности .и хладотекучести фторопласт в чистом виде практически не применяют в нагруженных антифрикционных узлах.

Существуют современные разработки антифрикционных материалов, имеющих высокие показатели по прочности с низким коэффициентом трения - это материалы УКН-5000, СИНТЕК-УМ (Россия), ГУР, Целанекс, Импет (Германия), но из-за высокой стоимости эти материалы для сельского хозяйства скорее материалы будущего.

На основании анализа полимерных материалов был выбран для подшипника скольжения полиформальдегид СТД, для герметизирующего уплотнения полиуретан СКУ-ПФЛ-100. Определены следующие задачи:

1) теоретически обосновать возможность использования полимерного материала в качестве подшипника скольжения;

2) разработать математическую модель с целью определения теплопроводности материала при граничных условиях;

3) выявить на основе экспериментальных исследований закономерность трения и изнашивания полимеров в паре с металлом;

4) оптимизировать результаты экспериментальных исследований;

5) разработать технологию изготовления и сборки роликового узла с применением полимерных деталей;

6) испытать в полевых условиях разработанный узел для оценки экономического »эффекта его применения и выдать рекомендации к использованию.

Во второй главе «Теоретическое обоснование возможности применения подшипника скольжения из полиформальдегида СТД(Хостаформа) в роликовом узле» были рассмотрены факторы, влияющие на работоспособность подшипника скольжения из полиформальдегида СТД с учетом реалогических свойств материала. На основании анализа схемы нагружения подшипников скольжения и эпюры радиальных напряжений (рисунки 1 и 2), используя общее уравнение теории упругости (1) в полярных координатах, преобразовав это уравнение с учетом смещения вала (2), получаем уравнение (3),-с помощью которого определяются радиальные и угловые смещения и деформации, а также нормальные и касательные напряжения в полимерном подшипнике

«мА^И-*)*~v] uM+v•прМ*«;

I 0 яри|р| > а.

О)

где V - коэффициент Пуссона;

Е- модуль упругости полимера; игг(<р)н г/^Др) - радиальная и нормальная к ней компоненты тензора деформации;

ив =о,- продольная компонента тензора деформаций; а - угол полуохвата (половина угла контакта).

Ад

-1

1 +

cosa

где Ад - радиальный зазор

(2)

I и Н-зоны соответственно растяжения и сжатия; а) разрезной вкладыш;

б)неразрезной вкладыш; 2а\ - внутренний угол; 1 - вкладыш; 2 - корпус;

3 - вал.

Рисунок 1. - Схемы нагружения подшипников скольжения,

Рисунок 2. - Эпюры радиальных деформаций при статическом нагружении вкладыша с осевым разрезом (а) и неразрезного (б).

Е АдГсскр Л у V2 (#а-а) \-у2 £ ^ава ) п

при\<р\ < а;

(3)

Радиальные смещения иг[г,(р)

(4)

5 '

(Иг-г

Угловые смещения

(5)

Деформации радиальные IIгг

\2 _ Г г .. N2

Деформации угловые и и^

^ 1-у 5 ^.ссюа ) к и-У./ я

1-у 5 л

Нормальное напряжение:

5 иова J и-У^ к

-1

(8)

Касательное напряженияе а общее для обеих зон:

-I

Напряжения:

От(г,Ч>)=с"тМ= 0.

(9)

(10)

- уЕ м

-У2 5 I- .. 1 +

у Г Ца-.l-vJ ' я

\.«иа 1-у

„Л. V

1_ ^соЭф ^ | у 0?а - а ^

тс

г л п-1

£ Дд tga-a

1 +

( у 1 tga-a — ' л:

(П)

(1-у)'рХ)' 5 ' >г

Важным моментом при исследовании работы подшипника скольжения является расчет рабочей температуры в зоне, скольжения, которая необходима для определения эксплуатационного зазора при выборе посадки подшипника на ось.

Рисунок 3. — Схема к расчету температуры в зоне трения.

Распределение теплоты q на поверхности контакта: q = Cluarr-f; (12)

где:

П =—!—Ддж/г. 1787,8

v - скорость скольжения вала в подшипнике; / - коэффициент трения (из эксперимента), / = 0,1. Тепловой поток через подшипник и ось:

<?„ = /?„• г-F(i>)i ?„=(!-P„)-r-FM здесь r= n nvJP ,

Л) - Да -cosasina)

рп - коэффициент разделения теплоты его значение определяется в зависимости от к0 графически, где к0 определяется как отношение Rl/ R2, R1-внутренний диаметр, Я2-внешний диаметр подшипника скольжения. Поскольку толщина металлической втулки (корпуса) и полимерного подшипника одного порядка, то в первом приближении температура корпуса в каждой точке постоянна и совпадает с температурой внешней поверхности подшипника:

((2)=ЫлК (13)

пЩ

На основании формул для расчета радиальных и угловых смещений, радиальных и угловых деформаций, нормальных и касательных напряжений, а также формулы для расчета температуры в зоне скольжения (уравнения 4-13), был проведен расчет с помощью программы MATLAB на языке пропзаммирования Object Pascal и значение температуры в зоне контакта подшипник-ось составляет 36-38 ° С.

Распределение температуры внутри полимерного слоя в зависимости от условий работы является очень важным фактором для определения температуры в любой точке в любой момент времени, то есть, задаваясь граничными условиями распределения температуры на границе полимерного слоя, используя метод Ньютона, можно составить дифференциальное уравнение теплопроводности подшипника скольжения с учетом граничных условий.

Функция распределения температуры на оси: /л —+ 0 < i < 43200; (14)

«Ч (ОН 1600 у J

45, 432005/ £ 115200, <p2(i)=18; 15 <' <зо;(температура на оси)

где f,=12"icc-43200сек; t2 = 320 час = 1152000сек.

Уравнение граничных условий:

+ 0. (15)

Дифференциальное уравнение теплопроводности в декартовой системе координат:

ат

Эг

а1т а т а2?-! „2т

дх2 ду2 д!2

'д2Т(г,т) | 1 ¿7-(г,г)"| (т>0,Л!<Г<Л2). (16)

дг2 г дг Г

где а - коэффициент температуропроводности, м2/с;

о

V -операторЛапласа. .........................

Дифференциальное уравнение теплопроводности полого цилиндра (подшипника скольжения) с учетом граничных условий:

дт

Поставленная задача решается численным методом конечных разностей. Метод конечных разностей основан на замене производных их приближенным, значением, выраженным через разности, значения функции в отдельных дискретных точках - узлах сетки. Дифференциальное уравнение в результате таких преобразований заменяется эквивалентным соотношением в конечных разностях, решение которого сводится к выполнению несложных алгебраических операций. Происходит замена области решения сеточными аналогами.

Для аппроксимации производных воспользуемся интерполяционной формулой Ньютона:

/ о

+л7оя(г-1Хг-2)0г-з)..,

(17)

й и ' Д/, -/м -Л.

Математическая модель задачи имеет вид: ^ * г1, , . (т>0,Л1<г<Я2) (18)

дт(г,г)(а2т(г,г)1 1 гг(г.т)| дт \ Вт2 г дт )

После проведенных преобразований, используя метод прогонки решения пятидиагональных систем линейных уравнений, проводится расчет с помощью программы МАТЬАВ.

Результатом решения задачи теплопроводности полимерного подшипника является график изменения температуры внутри полимерного подшипника с течением времени и с изменением нагрузки.

Материал нагревается, затем идет период приработки Т° - const, а затем падение температуры и дальнейшая устойчивая работа.

Таким образом, зная закон распределения на границе полимерного подшипника, можно найти значение температуры внутри подшипника в любой момент времени.

/0 = 25'; Iо -/1 =42'; -/2 =10'; 12 = со/и/-+10 *12чяс.

Рисунок 4. - График изменения температуры полиформальдегида СТД от времени при изменении нагрузки.

В процессе эксплуатации происходит уменьшение зазора между подшипником и осью за счет деформаций температурного характера, чтобы это учесть при выборе посадки вводятся поправочные коэффициенты: д, - величина компенсации температурной деформации; да -погрешность размера за счет нестабильности коэффициента линейного расширения; ¿^погрешность размера за счет нестабильности вызванные водо- и маслопоглощением; д„- погрешность размера за счет ползучести материала; &Е- погрешность размера за счет изменения величины натяга и модуля упругости. Произведен расчет и выбор параметров подшипника скольжения с учетом схемы нагружения, уменьшения зазора при эксплуатации, температурной и пластической деформации сопряжения подшипник

скольжения-ось, который выполняется по посадкелзо™*( +0'084 \ Подшипник

МО 4 -0,084 *

скольжения с одной стороны с зазором размещается на оси, с другой -

запрессовывается в стальную втулку с натягом по посадке Н9

'"жП

+ 0.062 +0.840 ,+ 0,650)

В третьей главе « Результаты экспериментальных исследований» рассмотрена методика испытаний полимерных образцов на трение и износ. Исследования на трение и износ проводились с помощью машины СМЦ-2М согласно схемы испытаний. '

Материалы: полиформальдегид СТД (Хостаформ), полиамид 68СВ, углепластик УКН-5000 исследовались при режимах работы и нагрузках, близких к реально существующим:

частота вращения п=312,6об! мин; нагрузка Рот 1,5 МПадо 4,0 МПа. Применительно к подшипникам скольжения коэффициент трения вычисляется как отношение момента трения Мтр к произведению внешней нагрузки на

радиус трения:

у_мтр _а)-/?1 _а>. (29)

р-Щ р'

После проведенных испытаний был построен график зависимости силы трения от нагрузки (рисунок 5), из анализа графика можно сделать вывод о том, что наиболее предпочтительным материалом для подшипника скольжения является полиформальдегид СТД, хотя материал УКН-5000 имеет лучшие показатели, но как ранее отмечалось, он слишком дорог.

1 - полиформальдегид СТД (Хостаформ); 2 - полиамид - 68 ВС; 3 — УКН -5000.

Рисунок 5. - График изменения силы трения в зависимости от нагрузки, действующей на подшипник в условиях работы без смазки.

После выбора материала испытания проводились в 3-х режимах:

- без смазки;

- со смазкой;

- с абразивом.

Согласно формулы (19) были рассчитаны и построены трафики изменения коэффициента трения в зависимости от условий работы для полиформальдегида СТД, изображенные на рисунке 6.

1 - со смазкой; 2 - без смазки; 3-е абразивом.

Рисунок 6. - Изменение коэффициента трения в зависимости от условий работы.

Из графика рисунок 6. видно, что в зависимости от условий трения идет значительное увеличение коэффициента трения при работе с абразивом, а при работе со смазкой и без смазки коэффициент трения изменяется незначительно, что является показателем хороших антифрикционных свойств материала.

Исследование шероховатости показали, что при нагрузке Р = АМПа и времени работы 100 часов без смазки изменение шероховатости образцов составляет А = 0,04л«см (я^ = 0,62;«,, =0,68), МаССОВЫЙ ИЗНОС составляет Д,=0,013г; со смазкой д=о,оо5лки (/г, =0,5;^ =0,505), массовый износ составляет Д2 = 0,005г; где цг -шероховатость образа до испытаний; яг - шероховатость образа после

испытаний. Такое незначительное изменение шероховатости подтверждает высокие эксплуатационные свойства полиформальдегида СТД. В четвертой главе «Математическая обработка результатов экспериментальных исследований» выявлены оптимальные режимы работы роликового узла с подшипником скольжения из полиформальдегида СТД, для этого после проведения многофакторного эксперимента были определены зависимые и независимые параметры, с составлением уравнения регрессии и степени адекватности математической модели (степень объясненной дисперсии). При проведении математической обработки получена математическая модель зависимости температуры нагрева и величины износа подшипника скольжения в зависимости от нагрузки и времени испытаний:

/

0.20

г

10' 10' 10'

10' гг

У,=Ь0+Х1*Ь+Х2*Ь2+Х1* 0+ х2*0+Ь5* XI* х2

(20)

где: зависимая переменная: у, - температура нагрева подшипника

' скольжения, °С;

независимые переменные: х, -нагрузка на подшипник скольжения, МПа;

х2 - продолжительность испытаний, ч.

Функция остатков: у = (а-Ь)2, (21)

где: а - наблюдаемое значение зависимой переменной,

Ь - предсказанное значение зависимой переменной. На основании проведенных расчетов при различных условиях испытаний получены графики зависимости температуры нагрева и величины износа подшипника скольжения в зависимости от нагрузки и времени испытаний. Наиболее критичным при испытаниях является режим испытаний с абразивом

Рисунок 7. - Графическое представление математической модели зависимости температуры нагрева подшипника скольжения от нагрузки и времени испытаний при условии присутствия абразива в трущемся сопряжении.

■ 0,26 № 0.24 □ 0,22

Рисунок 8. - Графическое представление математической модели зависимости величины износа подшипника скольжения от нагрузки и времени испытаний при условии присутствия абразива в трущемся сопряжении. В выбранных пределах варьирования факторов в присутствии абразива оптимальным режимом может быть выбран режим при нагрузке до 2,4 МПа и времени испытаний до 3 часов износ составляет 0,18г, температура нагрева 65700, если при менять смазку, то при нагрузке 3,6 МПа, температура составляет 36-40° С при продолжительности испытаний в течение 3-х часов износ подшипникового узла минимальный.

В пятой главе « Технологический процесс изготовления и сборки деталей из полимерных материалов. Расчет экономического эффекта » была предложена технология изготовления подшипника из полиформальдегида СТД на литьевой машине ТЭЕМАС ег§о!есЬ 110/470-600 литьем под давлением (рис.9).Для этого были разработаны рабочие чертежи на изготовление подшипника и полиуретанового уплотнения.

% Щ щ «г

Р

Рисунок 9. - Типичные условия переработки полиформальдегида СТД (Хостаформа) литьем под давлением.

Максимальное время нахождения в цилиндре 10 мин при им = 230°С.

Давление впрыска р8р = 60 -120 МПа (тип. значения от 80 до 100 МПа).

Противодавлениеры = 60 -120МПа (тип. значения от 80 до 100 МПа).

Давление выдержки р31 = о - 40 МПа (тип. Значения от 1 до 2 МПа).

Число оборотов шнека Пз = .

й-п

(объемная скорость шнека) = ОД - 0,3 м/сек. Время впрыска (,$•)=от 0,5 до 1 толщина стенки ^ (мм).

о

Время противодавления (5) = от 2 до 3 толщина стенки л (мм). Время остаточного охлаждения ($) = от 2 до 3 толщина стенки 5 (мм).

На литьевой машине КМ 110-600 КЯАШЗ - МАРБЕ! были изготовлены герметизирующие уплотнения из полиуретана. После изготовления полимерных деталей был разработан технологический процесс сборки роликового узла с полимерными деталями с учетом особенностей свойств полимерных деталей.

Испытания разработанных роликовых узлов проводились в фермерском хозяйстве Рязанской области при уборке картофеля картофелекопателем КТН-2В.

Помимо технологического процесса изготовления полимерных деталей был проведен расчет экономического эффекта от внедрения в эксплуатацию подшипникового узла с полимерными деталями. Расчет экономического эффекта был произведен для одного картофелекопателя КТН-2В, на котором имеется 18 подшипниковых узлов. Экономический эффект составил 2268 рублей. Проведенные расчеты свидетельствуют об экономической целесообразности предложенной технологии.

Общие выводы

1. На основе анализа условий работы картофелеуборочной техники было установлено, что наиболее подвержены абразивному изнашиванию поддерживающие ролики основного элеватора, которые воспринимают наибольшую нагрузку от почвы и растительной массы. Решена актуальная задача повышения долговечности роликовых узлов применением подшипника скольжения из полимерного материала. Анализ отечественных и зарубежных антифрикционных материалов, применяемых для подшипников скольжения, позволяет сделать вывод о том, что для этой цели наиболее предпочтителен термопластичный полимерный материал полиформальдегид СТД (зарубежный аналог- Хостаформ), которыйимеет высокие антифрикционные свойства скольжения (коэффициент трения / = 0,095-0,1; модуль упругости Е=3 ГПа),

диапазон рабочих температур от - 60°С до + 100°С, легко перерабатывается и обрабатывается, имеет невысокую стоимость.

Обосновано применение полимерных подшипников в роликовых узлах картофелекопателя путем проведенных расчетов на основе решения контактной задачи теории упругости с определением радиальных и угловых смещений и деформаций, нормальных и касательных напряжений. Была рассчитана температура в зоне контакта полимер-металл, которая составила 36-38 °С. Установлены посадочные зазоры и натяги в подшипниковом узле для обеспечения устойчивой работы с учетом нестабильности физико-механических и теплофизических свойств полимера

2. Разработана математическая модель с целью определения температурного поля материала подшипника скольжения полиформальдегида СТД с граничными условиями, соответствующими реальным значениям температуры и параметров подшипника скольжения. Расчеты показали, что при нагрузке 4 МПа температура внутри подшипника не превышает (40-45)°С, независимо от приложенной нагрузки характер изменения температуры с течением времени следующий: нагрев материала до определенной температуры, период приработки (Т0=соп50, падение температуры на (3-5) "С, далее идет устойчивая работа без изменения температуры. Расчеты проведены с помощью программы МАТЬАВ.

3. Установлена закономерность трения и изнашивания полимеров: полиамида П-68СВ, полиформальдегида СТД, углепластика УКН-5000 в паре с металлом в условиях, приближенных к реальным. Анализ построенного графика зависимости изменения силы трения от нагрузки, действующей на подшипник в условиях трения без смазки, позволил сделать вывод о целесообразности применения полиформальдегида СТД для дальнейших исследований. После испытаний полиформальдегида в различных условиях трения: без смазки, со смазкой и с абразивом на основании полученных данных был рассчитан коэффициент трения, было выявлено, что присутствие абразива приводит к значительному увеличению коэффициента трения до

/ = 0,18. При работе со смазкой (/ = 0,07) и без смазки (/ = 0,1) он изменяется незначительно, что является показателем хороших антифрикционных свойств. Изменение шероховатости составило: без смазки - 0,04мкм, со смазкой -0,005мкм, с абразивом - 0,28мкм.

4. Выявлены рациональные режимы работы роликового узла с полимерным подшипником скольжения. Получена математическая модель зависимости температуры нагрева и величины износа подшипника скольжения в зависимости от нагрузки и времени испытаний. В выбранных пределах варьирования факторов в присутствии абразива рациональным режимом может бьггь выбран режим при нагрузке до 2,4 МПа и времени испытаний до 3 часов, где массовый износ составляет 0,18г, температура нагрева

(65-70) °С. Со смазкой оптимальный режим - при нагрузке 3,6 МПа в течение 3-х часов массовый износ минимален и составляет 0,0002г, температура нагрева (36-40)° С.

/

5. Разработана технология изготовления и сборки роликового узла с полимерными деталями с учетом особенностей полимерных материалов при изготовлении и эксплуатации. Разработаны технологические чертежи на изготовление подшипника из полиформальдегида СТД и уплотнения из полиуретана СКУ-ПФЛ-100.

6. Подтверждены результаты лабораторных исследований при эксплуатационных испытаниях. Экономический расчет показывает, что использование роликовых узлов с подшипником скольжения из полиформальдегида и уплотнения из полиуретана составляет для одного картофелекопателя 2268 рублей, при этом ресурс подшипникового узла увеличивается в 1,8-2 раза.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

в изданиях, указанных в «Перечне...ВАК».

1. Борисов, Г. А.. Подшипниковый узел КТН-2В прослужит дольше / Г. А. Борисов, И. Н.Колодяжная, М. М. Слугин // Сельский механизатор. - 2010. - № З.-С. 9.

2. Повышение долговечности подшипникового соединения поддерживающего ролика картофелекопателя / Г. А.Борисов, А. Н. Колодяжный, И. Н. Колодяжная, М. М. Слугин / Механизация и электрификация сельского хозяйства.-2011.-№ 1.-С.31.

3. Современные неметаллические материалы и возможности их применения при производстве и восстановлении сельскохозяйственных машин / Г. А. Борисов, А. Н. Колодяжный, И. Н. Колодяжная, М. М. Слугин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2011. - № 2. - С. 25-26.

4. Колодяжная, И. Н. Высокоэффективные материалы для инновационных применений в сельскохозяйственной технике / И. Н. Колодяжная // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2011. - № 2. - С. 8-10.

в других изданиях.

1. Пат. 97459 Российская Федерация. Роликовый узел / И. Н. Колодяжная, М. М. Слугин, М. Б. Угланов, Г. А. Борисов ; заявитель и патентообладатель РГАТУ. - № 2010103981/22, заявл. 05.02.2010 ; опубл. 10.09.2010, Бюл. № 25. -3. с.

2. Борисов, Г. А. Повышение долговечности поддерживающего ролика картофелекопателя заменой подшипника качения подшипником скольжения / Г. А. Борисов, И. Н. Колодяжная // Инновационному развитию АПК - научное обеспечение : сб. науч. статей Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию ПГСХА им. Д.Н.Прянишникова. - Пермь : ФГОУ ВПО Пермская ГСХА. - С. 3.

3. Борисов, Г. А. Перспективные конструкционные материалы на основе полимеров для применения в сельскохозяйственной технике / Г. А. Борисов, И. Н. Колодяжная // Вестник РГАТУ. - 2010. - № 4. - С. 66-68.

4. Колодяжная, И. Н. Расчет температурного поля подшипника скольжения из полиформальдегида поддерживающего ролика основного элеватора картофелекопателя / И. Н. Колодяжная // Вестник РГАТУ. - 2011. - № 1. -

С. 48-50

f

Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать лазерная Усл. печ. л.1 Тираж ЮОэкз. Заказ № 565 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П. А. Костычева» 390044 г. Рязань, ул. Костычева, 1 Отпечатано в издательстве учебной литературы и учебно-методических пособий ФГОУВПО РГАТУ 390044 г. Рязань, ул. Костычева, I

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1 Способы уборки картофеля и картофелеуборочная техника.

1.2 Условия работы роликового узла картофелекопателя КТН-2В.

1.3 Антифрикционные полимеры в отечественном и зарубежном машиностроении.

1.3.1 Материалы полиамидной группы.

1.3.2.Ацетальные смолы.

1.3.3.Свойства полиформальдегидов.

1.3.4. Ацетальные смолы с наполнением.

1.3.5 .Фторопласты.

1.3.6.Современные инновационные полимерные материалы.

1.3.7. Термопластичные полиуретановые эластомеры.

1.4. Цель и задачи исследования.

Глава 2. Теоретическое обоснование возможности применения подшипника скольжения из полиформальдегида СТД (Хостаформа) в роликовом узле.

2.1 Математическая модель расчета контактных напряжений.

2.2 Анализ схемы нагружения подшипника.

2.3. Расчет установочных деформаций.

2.4. Определение рабочей температуры в зоне скольжения.

2.5. Исследование и расчет температурного поля термопластичного полимерного подшипника скольжения.

2.5.1 Аналитическое решение задачи.

2.5.2 Численная модель решения задачи.

2.5.3. Метод прогонки решения пятидиагональных систем линейных уравнений.

2.6 Расчет и выбор параметров полимерного подшипника скольжения.

2.6.1. Расчет соединения подшипник - ось.

2.6.2. Расчет уменьшения зазора при эксплуатации.

2.6.3. Расчет соединения подшипник — стальная втулка.

Глава 3. Результаты экспериментальных исследований.

3.1. Испытания на трение и износ.

3.2. Обработка результатов экспериментальных измерений.

Глава 4. Математическая обработка результатов экспериментальных исследований.

4.1 Исследование зависимости температуры нагрева подшипника скольжения от нагрузки и времени испытания при условии отсутствия смазки в трущемся сопряжении.

4.2 Исследование зависимости температуры нагрева подшипника скольжения от нагрузки и времени испытания при условии присутствия абразива в трущемся сопряжении.

4.3 Исследование зависимости температуры нагрева подшипника скольжения от нагрузки и времени испытаний при условии присутствия смазки в трущемся сопряжении.

4.4 Исследование зависимости величины износа подшипника скольжения от нагрузки и времени испытаний при условии отсутствия смазки в трущемся сопряжении.1.

4.5 Исследование зависимости величины износа подшипника скольжения от нагрузки и времени испытаний при условии присутствия абразива в трущемся сопряжении.

4.6 Исследование зависимости величины износа подшипника скольжения от нагрузки и времени испытаний при условии присутствия смазки в трущемся сопряжении.

Глава 5.Технологический процесс изготовления и сборки подшипникового узла из полимерных материалов. Расчет экономического эффекта.

5.1 Оборудование и процесс изготовления деталей.

5.2 Условия переработки полиформальдегида.

5.3 Общие меры безопасности при переработке полиформальдегида.

5.4 Технология сборки роликового узла.1.

5.5 Эксплуатационные испытания. Производственные рекомендации.

5.6 Расчет экономического эффекта.

По масштабам производства картофель занимает четвертое место среди главных пищевых сельскохозяйственных культур после риса, пшеницы и кукурузы. Уровень механизации производства этой культуры составляет примерно 50%, причем трудозатраты на уборку самые существенные.

Уборка производится картофелекопателями и картофелеуборочными комбайнами, надежность которых является недостаточной, поскольку эти машины работают в сложных условиях и их узлы и детали подвержены износам и различным динамическим нагрузкам. Производство картофеля остается пока еще трудоемким процессом, причем 40-60 % затрат труда приходятся на уборочные работы. В настоящее время в целом по стране уровень производства картофеля не может быть признан удовлетворительным, особенно на уборке картофеля и послеуборочной обработке. В связи с переходом на рыночные отношения в стране резко сократились площади под посадку картофеля в общественном секторе. Картофель возделывается в фермерских и личных подсобных хозяйствах. Кроме того, резко сократилось производство картофелеуборочной техники. Поэтому возникла необходимость дальнейшего совершенствования простейшей уборочной техники и модернизации её рабочих органов. В настоящее время уборка картофеля осуществляется картофелеуборочными комбайнами ККУ-2А, КПК-2-01, КПК-3, КСК-4-1 и картофелекопателями КТН-2В и КСТ-1,4. При уборке картофеля на тяжелых почвах основная проблема - это повышенные динамические нагрузки и абразивный износ, которые не позволяют выработать полный ресурс всей «нижней» части картофелеуборочной техники (элеваторов, поддерживающих и ведущих роликов, встряхивателей).

В одном из наиболее распространенных картофелекопателей КТН-2В наиболее нагруженной частью является элеватор, работа которого связана с нормальным функционированием поддерживающих роликов. Узел I поддерживающего ролика в своей конструкции имеет подшипник качения, ресурс которого составляет не более 100 часов, согласно испытаниям, проведенным ГСКБ (г. Рязань) [21, с.292] более 90 % подшипников качения при ремонте выбраковываются из-за чрезмерного износа [7]. Поэтому изыскание новых проектных решений, подбор новых конструкционных материалов, обеспечивающих повышение ресурса, является актуальной задачей. Вопросами разработки, модернизации и повышения надежности картофелеуборочной техники занимались Вопросами разработки, модернизации и повышения надежности картофелеуборочной техники занимались такие ученые как Н.И.Верещагин, С.А.Герасимов, Бышов Н.В., Борычев С.Н., Г.Д.Петров; Сорокин А.А.,Пшеченков К.А., М.Б.Угланов, Успенский И.А., ученые МГАУ -Селиванов А.И., Артемьев Ю.Н., Пучин Е.А.,Ерохин М.Н.Дурчаткин В.М. и другие ученые.

В последние годы в машинах общего назначения, в том числе и сельскохозяйственной техники, стали широко применяться композиционные полимерные материалы.

Полимерные материалы характеризуются высокими технологическими свойствами, коррозионной стойкостью, хорошей адгезионной способностью с различными по своей природе материалами, хорошей обрабатываемостью и демпфирующей способностью. По данным ГОСНИТИ полимеры позволяют снизить трудоемкость ремонта машин на 20 30%, себестоимость работ на 15 20%, сократить расходы черных и цветных металлов на 40 50%.

Вопрос повышения долговечности подшипникового узла из полимерных материалов решался различными способами: разработкой новых материалов с заранее заданными свойствами, нанесением полимерных покрытий с использованием ультразвуковой и электромагнитной энергии и другими способами. Этому вопросу посвятили свои работы Р.Г.Мирзоев, Д.Д.Ремизов, С.Б.Ратнер, А.В.Чичинадзе и другие.

В настоящей работе предлагается в роликовом узле картофелекопателя КТН-2В установить подшипник скольжения из полиформальдегида СТД взамен серийного однорядного подшипника качения. Основная причина разрушения подшипника качения - это контактная усталость металла, проявляющаяся в выкрашивании частиц и отслаивания тонких пластин с рабочих поверхностей деталей, при этом на поверхностях сопряжения возникают дефекты в виде мелких «язв»[35]. Также при попадании влаги в процессе эксплуатации и во время хранения происходит окисление рабочих поверхностей, что в конечном итоге приводит к коррозии и заклиниванию подшипника.

Выбор полимерного материала производился исследованием его свойств методом испытаний на износ, которые проводились на машине СМЦ-2М. Наряду с полиформальдегидом СТД рассматривались и другие полимерные материалы, такие как полиамид 68-СВ, полиуретан СКУ - ПФЛ 100, а также композиционный материал УКН-5000 на основе углепластика в соединении с фторопластом Ф-4 и дисульфидом молибдена. При рассмотрении характеристик, свойств и стоимости материала и изготовления подшипника скольжения, выбран материал СТД (полиформальдегид), так как по его свойствам и стоимости изготовления он наиболее подходит для сельскохозяйственной техники. Полиформальдегид СТД термопластичный полимер, обладающий наибольшей стабильностью размеров, имеет коэффициент трения / = 0,03 -ь 0,1; допустимая температура на рабочей поверхности до 190°С, сопротивление влаге и коррозии хорошие, не теряет механических свойств в диапазоне температур от - 60°С до + 100°С, стоимость изготовления подшипника скольжения по сравнению, например, с последним в перечне исследуемых материалов (углепластик +МОБ2 + Ф4) примерно в 10 раз ниже.

Работа проводилась согласно научному направлению кафедры «Технологии металлов и ремонта машин» Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А.Костычева по разработке повышения уровня технического обслуживания, ремонта и восстановления изношенных деталей тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин с целью повышения их долговечности

Цель исследования - повышение эффективности уборки картофеля за счет повышения долговечности подшипникового узла поддерживающего ролика применением подшипника скольжения из полимерного материала, обладающего низким коэффициентом трения, высокой способностью сопротивляться износу и высокой коррозионной стойкостью.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1) теоретически обосновать возможность использования полимерного материала в качестве подшипника скольжения;

2) разработать математическую модель с целью определения теплопроводности материала при граничных условиях;

3) выявить на основе экспериментальных исследований закономерность трения и изнашивание полимеров в паре с металлом;

4) оптимизировать результаты экспериментальных исследований;

5) разработать технологию изготовления и сборки роликового узла с применением полимерных деталей;

6) испытать в полевых условиях разработанный узел для оценки экономического эффекта от его применения и выдать рекомендации к использованию.

Объект исследования. Объектом исследования является подшипниковый узел поддерживающего ролика картофелекопателя КТН-2В и процессы износа и трения в исследуемой паре.

Предмет исследования. Исследование зависимости взаимодействия между подшипником скольжения из полимерного материала и осью в подшипниковом узле трения скольжения поддерживающего ролика.

Методика исследования. Износные испытания проводились на машине СМЦ-2М; измерения шероховатости поверхности проводились с помощью профилометра 170621; контроль и показания испытаний фиксировались потенциометром КСП-2-005-Т4 и термометром-регулятором микропроцессорным ТРМ-1; взвешивание образцов для определения массового износа производились на электронных весах ЮШКЕО.

Научная новизна. Научную новизну составляют:

- теоретические положения по обоснованию конструктивных, технологических и режимных параметров подшипника скольжения из полимерного материала;

- физические процессы изнашивания выбранного полимерного материала, происходящие в подшипниковом узле поддерживающего ролика в условиях абразивного износа, высоких динамических нагрузок и температур;

- усовершенствованный подшипниковый узел поддерживающего ролика с подшипником скольжения из полиформальдегида СТД и герметизирующим уплотнением из полиуретана;

Практическая ценность и реализация работы. На основании проведенных исследований антифрикционных полимерных материалов предложен конкретный полимер, удовлетворяющий условиям эксплуатации, даны математические расчеты основных параметров сопряжения «подшипник -ось» и «подшипник-стальная втулка». Разработан технологический процесс изготовления и сборки подшипникового узла поддерживающего ролика картофелекопателя КТН-2В с использованием подшипника скольжения, изготовленного из полиформальдегида СТД, который позволяет повысить долговечность поддерживающих роликов в 1,8-2 раза.

На защиту выносится: 1 .Теоретическое обоснование возможности использования подшипника скольжения из полимерного материала для роликового узла картофелекопателя КТН-2В.

2.Результаты экспериментальных исследований свойств полимерных материалов в различных режимах испытаний.

3.Обоснование режимов работы подшипникового узла с помощью результатов математической обработки многофакторного эксперимента. 4.Технология изготовления и сборки подшипникового узла с деталями из полимерных материалов.

5.Обоснование экономического эффекта разработанной конструкции и практические рекомендации к использованию разработанного роликового узла.

Разработанный подшипниковый узел пошел полевые испытания при уборке урожая картофеля в фермерском хозяйстве с.Черная речка, Сапожковского района Рязанской области в 2010году.

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях Рязанского ГАТУ (2010г., 2011г.), РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева (2010г.), Пермской ГСХА (2010г.), ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии (2010г.), на расширенном заседании кафедры «Технологии металлов и ремонта машин» Рязанского ГАТУ (2011г.). По материалам диссертации опубликовано 8 статей, из них 4 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК для защиты диссертации, получен патент на полезную модель.

11

Выводы

В результате математической обработки полученных экспериментальных значений с целью выявления оптимальных режимов работы роликового узла с подшипником скольжения из полиформальдегида СТД установлены:

1. Зависимости температуры нагрева и величины износа подшипника от величины нагрузки и времени работы при отсутствии смазки.

2. Зависимости температуры нагрева и величины износа подшипника от величины давления и времени работы в присутствии абразива.

3. Зависимости температуры нагрева и величины износа подшипника от величины давления и времени работы в условиях наличия смазки.

4. Оптимальные значения нагрузки - 3,6 МПа, температура 36-40° С в условиях смазки ЦИАТИМ-221, при продолжительности испытаний в течение 3-х часов износ подшипникового узла минимален.

ГЛАВА 5.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СБОРКИ ПОДШИПНИКОВОГО УЗЛА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА.

5.1 Оборудование и процесс изготовления деталей.

Для изготовления разработанного подшипникового узла необходимо было изготовить из полимерного материала не только подшипник скольжения из полиформальдегида СТД ( Хостаформа), но и герметизирующее уплотнение из полиуретана СКУ-ПФЛ-100. служащее для предотвращения попадания абразива в рабочую зону подшипникового узла. Для этого были разработаны рабочие чертежи подшипника скольжения (приложение Т) и герметизирующего уплотнения из полиуретана (приложение V).

Изготовление этих деталей производится методом литья под давлением. Подшипник скольжения из полиформальдегида СТД изготавливают на литьевой машине DEMAG ergotech 110/470-600 concept, уплотнение из полиуретана СКУ-ПФЛ-100 отливают на литьевой установке КМ 110-600 KRAUSS- MAFFEI.

Рисунок 5.1 - Левая часть литьевой машины DEMAG ergotech 110/470600 concept

Рисунок 5.2 - Центральная часть литьевой машины DEMAG ergotech 110/470-600 concept

Рисунок 5.3 - Загрузочный бункер литьевой машины DEMAG ergotech 110/470-600 concept

Рисунок 5.4 -Литьевая установка КМ 110-600 К11АШ8- МАРТЕ1 (левая часть).

Рисунок 5.5 -Литьевая установка КМ 110-600 КЯАШЗ- МАРРЕ1 (правая часть).

Рисунок 5.6 - Сушка гранул СТД (Хостаформа)

Перерабатываемый материал из загрузочного бункера 8 (рисунок 5.7.) подается дозатором 9 в рабочий цилиндр 6 с электронагревателем 4. При движении поршня 7 определенная доза материала поступает в зону обогрева, а уже расплавленный материал через сопло 3 и литниковый канал - в полость пресс-формы 1, в которой формируется изготовляемая деталь 2. В рабочем (нагревательном) цилиндре на пути потока расплава установлен рассекатель 5, который заставляет расплав протекать тонким слоем у стенок цилиндра. Это ускоряет прогрев и обеспечивает более равномерную температуру расплава. При движении поршня в исходное положение с помощью дозатора 9 очередная порция материала подается в рабочий цилиндр. Для предотвращения перегрева выше 50.70°С в процессе литья пресс-форма охлаждается проточной водой. После охлаждения материала пресс-форма размыкается, и готовая деталь с помощью выталкивателей извлекается из нее.

Рисунок 5.7 - Схема литья под давлением.

5.2 Условия переработки полиформальдегида

Переработка полиформальдегида СТД (Хостаформа) на горячеканальных пресс-формах соответствует сегодняшнему уровню техники. Но необходимо отметить, что не все существующие на рынке системы одинаково хорошо для этого подходят.

Диапазон температуры расплава составляет от 190 до 230 °С. Наиболее благоприятной является температура от 190 до 210 °С. При работе с модифицированными по ударной вязкости материалами реальная температура расплава не должна превышать 210 °С.

Эта температура может замеряться в преддверии шнека вручную с помощью специальных термометров. При отклонениях от необходимого значения должны быть скорректированы температурные значения обогрева цилиндра и сопла. Принципиальным требованием является контроль над температурой расплава; встроенные в литьевую машину датчики не всегда показывают истинную температуру расплава.

Необходимая температура расплава достигается, с одной стороны, посредством обогрева цилиндра (приток тепла извне), с другой стороны, за счет трения (приток тепла за счет внутреннего и внешнего трения, обусловленного вращением шнека и противодавлением).

Доля теплоты, получаемой за счет трения и сдвига, в общей подаче тепла при переработке полиформальдегида (Хостаформа) должна быть по возможности на самом низком уровне, что требует контроля над числом оборотов шнека и температурным; режимом. Для стандартных шнеков не рекомендуется превышать объемную скорость от 0,1 до 0,3 (0,5) м/сек. 1

Возможный температурный режим указан на рис. 5.8. I I b t>4 V3 V2 l>i ns pSt ps

PN

Рис. 5.8 - Типичные условия переработки полиформальдегида СТД (Хостаформа) литьем под давлением.

Максимальное время нахождения в цилиндре 10 мин при им = 230°С. Давление впрыска р5р = 60 -120 МПа (тип. значения от 80 до 100 МПа). Противодавление р^ = 60 -120 МПа (тип. значения от 80 до 100 МПа). Давление выдержки р$( = 0 - 40 МПа (тип. Значения от 1 до 2 МПа).

Число оборотов шнека п$ = —. с1 ■ 7Г объемная скорость шнека) = 0,1- 0,3 м/сек. Время впрыска (5) = от 0,5 до 1 толщина стенки 5 (мм). 2

Время противодавления (5) = от 2 до 3 толщина стенки 5 (мм). 2

Время остаточного охлаждения (5) = от 2 до 3 толщина стенки 5 (мм). иРП>иРГ2 = 60-120°С. ■ '.' . ■ ' 134- ■'.':.' • ' Вид-сопла: открытое сопло или-запирающее сопло. ;

1. Бышов, Н. В. Научно-методические основы расчета сепарирующих рабочих органов и повышение эффективности картофелеуборочных машин : дис. . д-ра техн. наук : 05.20.04, 05.20.01 / Бышов Николай Владимирович. -Рязань, 2000.

2. Верещагин, Н. И. Рабочие органы машин для возделывания, уборки и сорбирования картофеля / Н. И. Верещагин, К. А. Пшеченков. М. : Машиностроение, 1965. - 388 с.

3. Верещагин, Н. И. Исследование и обоснование путей уменьшения механических повреждений клубней картофеля при побочной уборке : дис. . канд. техн. наук / Н. И. Верещагин. М., 1972. - 160 с.

4. Гаджиев, П. И. О расширении возможности применения картофелеуборочных машин на тяжелых и каменистых почвах / П. И. Гаджиев, Т. М. Коркин. М.: УНИИТЭИ, 1986.

5. Герасимов, А. А. Требования к машинам для картофелеводства на основе физико-механических свойств клубней / А. А. Герасимов // Основные направления усовершенствования конструкций машин для возделывания и уборки картофеля. М., 1974. - С. 112, 117.

6. Герасимов, С.А. Особенности развития технологии уборки картофеля и конструкции картофелеуборочных машин / С. А. Герасимов, М. Ф. Прохорова // Труды ВИМ. Т. 80. - М., 1978. - С. 41-52.

7. Горячкин, В. П. Собрание сочинений в 3 томах. Т. 1 / В. П. Горячкин. — М. .-Колос, 1968.-720 с.

8. Желиговский, В. А. Элементы теории почвообрабатывающих машин и механической технологии с/х материалов / В. А.Желиговский. — Тбилиси-■: Изд-во Грузинского ордена Трудового Красного Знамени,с.-х. института, 1960.

9. Маценуро, М. Е. Творческое применение «учений академика В. II: Горячкина в научных исследованиях по механизации сел. хоз-ва / М. Е. Маценуро. -М. : АНБССР, 1956. С. 71-80.

10. Маценуро, М. , Е. Вопросы земледельческой механики. Т. 1. / М. Е. Маценуро.-Минск, 1959; С. 34-81.15: Маценуро, М. Е. Технологические основы механизации уборки картофеля / М; Е. Маценуро,-Минск, 1954. С. 117-239:

11. Петров, Г. Д. Теоретические и: экспериментальные основы создания и совершенствования картофелеуборочных комбайнов ,/ Г. Д Петров //

12. Исследование технологических процессов и рабочих органов? машин для-уборки с.-х. культур / Тр. ВИСХОМ. М., 1978; - С. 80,102.

13. Петров, Г. Д. Состояние и тенденции развития конструкций картофелеуборочных машин в СССР и за рубежом; Вып. 9. / Г. Д. Петров, В. И. Максимов. - М.: ЦИИИТЭИ, 1979. - 54 с.

14. Петров, Г. Д. Картофелеуборочные машины / Г. Д. Петров. — ,М. : Машиностроение, 1984. 320 с. . ' .

15. Сорокин, А. А. Теоретические и экспериментальные основы создания картофелеуборочного комбайна расширенного диапазона применения : дис. доктора тех. наук / А. А. Сорокин. М., 1973.

16. Сорокин, А. А. Теория и расчет картофелеуборочных машин! : монография / А. А. Сорокин. М. : Издательство ВИМ, 2006.

17. Угланов М. Б. Разработка комплекса машин для уборки картофеля на основе совершенствования рабочих органов и рационального их сочетания : дис. . д-ра техн.наук /М. Б. Угланов. Рязань, 1989 - 408 с.: ил.

18. Угланов, М. Б. Справочник механизатора-картофелевода / М. Б. Угланов. -М.; Агропромиздат, 1986. 207 с.

19. Фирсов, Н. В. Проектирование и расчет рабочих органов картофелеуборочных машин / Н. В. Фирсов // Теория, конструкция и производство с.-х. машин : сб. науч. тр. Т. 5. - М.: Машгиз, 1940. - С. 43-47.

20. Чаус, В. М. Рабочие органы картофелеуборочных машин / В. М. Чаус. -М. : Машиностроение, 1966. 84 с.

21. Савченко, В. А. Основы теории надежности и диагностика / В. А. Савченко. Рязань : РВАИ, 2005 - 410 с.

22. Мельников, С. В. Планирование эксперимента в исследовании с.-х. процессов / С. В. Мельников. Л.: Колос, 1972. - 200 с.

23. Веденянин, Г. В. Общая методика экспериментальных исследований и обработки опытных данных / Г. В. Веденякин. М.: Колос, 1973. - 160 с.

24. Курчаткин, В. В. Надежность и ремонт машин / В. В. Курчаткин. М. : Колос, 2000. - 796 с.

25. Ермолов, Л. С. Основы надежности сельскохозяйственной техники / Л. С. Ермолов, В. М. Кряжков, В. Е. Черкун. -М. : Колос, 1985. 270 с.

26. Ремизов, Д. Д. Допуски и посадки полимерных опор / Д. Д. Ремизов, В. С. Бочков, В. А. Брагинский. М. : Машиностроение, 1985. - 207 с.

27. Контактная задача для кольцевого слоя малой толизина / Александров В. М. и др. //Механика твердого тела. 1966. - № 1. - С. 131 - 139.

28. Мирзоев, Р. Г. Пластмассовые детали машин и приборов / Р. Г. Мирзоев. -Л. : Машиностроение, 1987. 137 с.

29. Раевский, А. Н. Полиамидные подшипниковые узлы / А. Н. Раевский. — Харьков : Высшая школа, 1982. 170 с.

30. Лыков, А. В. Теория теплопроводности / А. В. Лыков. — М. : Высшая школа, 1967. 600 с.

31. Технология конструкционных материалов / под общ. ред. А. М. Дальского. М. : Машиностроение, 2004. - 511 с.

32. Машиностроение : Энциклопедия. Неметаллические конструкционные материалы. T. II - 4 / Ю. В. Антипов, П. Г. Бабаевский, Ф. Я. Бородай, и др. ; под ред. А. А. Кулькова. - М. : Машиностроение, 2005. - 464 с.

33. Хостаформ. Пер. ст. - Copyright by Ticona Gmb H. - jule. - 2003.

34. Пат. 2321781 Российская Федерация, RU, Cl. Вкладыши подшипника скольжения и способ его изготовления / заявитель и патентообладатель РГАТУ ; заяв. 2007 104 425/11.05.02. 2007 ; опубл. 10.04.2008, Бюл. 10. 3 с.

35. Каталог продукции. Copynight by Ticona Gmbh. February. - 2006. - 25 с.

36. Мирзоев, 'Р. Г. Основы конструирования деталей из пластмасс и технологической оснастки для их изготовления / Р. Г. Мирзоев, И. Д. Кугушев, В. А. Брагинский. JI. : Машиностроение, 1972. - 416 с.

37. Угланов, М. Б. Краткий справочник по машинам для возделывания и уборки картофеля / М. Б. Угланов, Ф. В. Грищенко, В. Г. Лукин. М. : Колос, 1976. - 143 с.

38. Грищенко, Ф. В. Новые картофелеуборочные машины / Ф. В. Грищенко, М. Б. Угланов. М. : Колос, 19721 - 167 с.

39. Кацнельсон, М. Ю. Пластические массы : справочник / М. Ю. Кацнельсон, Г. А. Балаев. JI. : Химия, Ленинградское отделение, 1987. - 279 с.

40. Композиционные материалы : справочник / под ред. В. В. Васильева, Ю. М. Тарнопольского. М. : Машиностроение, 1990. - 510 с.

41. Семенов, А. П. Металлофторопластовые подшипники / А. П. Семенов, Ю. Э. Савинский. Ml : Машиностроение, 1976. - 97 с.

42. Алыпиц И. Я. Проектирование деталей из пластмасс / И. Я. Алыпиц, Б. Н. Благов. М. : Машиностроение, 1977. - 215 с.

43. Кестельман, В. Н. Пластмассовые шкивы и клиноременные передачи : (расчет и конструирование) / В. Н. Кестельман, А. Д. Короб. М. : Машиностроение, 1968. - 137 с.ц . 48. Конструкционные полимеры. Книга 1 и 2 /П. М. Огибалов, Н;. И.

44. Протасов, В. В. Болотин и др. ; иод ред. В. В. Васильева, Ю.М. Терноиольского. М.: Машиностроение, 1990. - 512 с.

45. Пластинки конструкционного назначения (реактопласты) / под ред. Е. Б., I Тростянского. М.: Химия, 1974. - 304 с.

46. Цыплаков, О. Г. Конструирование изделий из композиционно .-волокнистых материалов; / О. Г. Цыплаков. JI. : Машиностроение, Ленинградское отделение, '1984. - 140 с.

47. Основы конструирования изделий из пластмасс / под ред. Э. Бэра.; пер. с ' англ.-М; : Машиностроение, 1969. 272 с. •

48. Справочник по композиционным материала : в 2 кн. / под ред. Дж.1. V . , '

49. Любина ; пер. с англ. -М.: Машиностроение, 1988.5,5. Конструкционные пластмассы (свойства и применение) / И:. Хуго,. И. Кабелка, И. Кожени и др.;; пер. с чешского. М. : Машиностроение, 1969. — 336 с.

50. Композиционные материалы; / пер с англ. ; под ред. Л. Браутмана, Р. Крока. М. : Машиностроение, 1978. - 300 с. - Пер.изд. : Composite Materials, Нью-Йорк, 1975. Т. 7. Анализ и проектирование конструкций. Ч. 1 / Под ред. К. Чамиса.

51. Композиционные материалы / пер с англ. ; под ред; Л. Браутмана, Л. Крока: М.: Машиностроение; 1978. - 264 с. - Пер. изд.: Composite Materials^• Нью-Йорк, 1975. Т. 8. Анализ и проектирование конструкций: Ч. 2 / Под ред. К.1. Чамиса.

52. Крагельский, И. В. Основы расчетов на трение и износ / И. В. Крагельский, М. Н. Добычин,,В. С. Комбалов. — М.: Машиностроение, 1977. -526 с.

53. Ратнер; С. Б. Износ полимеров как процесс усталостного разрушения / С. Б: Ратнер, Г. С. Клитеник, Е. Г. Лурье // Теория трения и* износа : сборник. — Mi : Наука, 1965. С. 156-159.

54. Хрущов, М. М. Исследование изнашивания металлов / М. М. Хрущов, М. А. Бабичев. М.: Издательство АН СССР, 1960: - 351 с.

55. Ратнер, С. Б. Механизм истирания полимеров и критерий-подобия / С. Б. Ратнер // М.: ДАН СССР. 1960. - Т. 135. - № 2. - С. 294-297.

56. Ратнер, С. Б. Истирание пластических масс / С. Б. Ратнер, И. И. Фарберова // Пластические массы. 1960. - № 9. - С. 61-69.

57. Айнбиндер, С. Б. Введение, в теорию трения полимеров / С. Б. Айнбиндер, Э. Л. Тюнина. Рига : Знание. 1978. - 224с.

58. Бартенев, Г. М. Трение и износ полимеров / Г. М. Бартенев, В. В. Лаврентьев. Л. : Химия, Ленинградское отделение, 1972. — 240 с.

59. Платонов," В. Ф. Подшипники из полиамидов / В. Ф. Платонов. М. : Машгиз, 1961. - 112 с.

60. Крагельский, И. В. Трение и износ / И. В. Крагельский. М. : Машгиз, 1968.-364 с.

61. Трение, изнашивание и смазка : справочник в 2-х кн. Книга 1 / под ред. И. В. Крагельского, В. В. Аггисина. - М.: Машиностроение, 1978. - 400 с.

62. Ахматов, А. С. Молекулярная физика граничного трения / А. С. Ахматов. -М. : Физматгиз, 1963. 472 с.

63. Костецкий, Б. И. Трение, смазка и износ в машинах / Б. И. Костецкий. -Киев: Техника, 1970. 396 с.

64. Гаркунов, Д. Н. Триботехника / Д. Н. Гаркунов. М. : Машиностроение, 1985.-424 с.

65. Демкин, Н. Б. Контактирование шероховатых поверхностей / Н. Б. Демкин. М:: Наука, 1970. - 227 с. 74'. Гаркунов, Д. Н. Триботехника. Износ и безызносностъ. / Д. Н. Гаркунов.4м:: Изд-воМСХА, 2001. 616 с.

66. Щедров, В. С. Температурное поле фрикционной пары, как основной параметр моделирования при испытании-на трение и износ / В. С. Щедров, А.

67. B. Чичинадзе, Г. И. Трояновская // Методы испытания на изнашивание. — М. : Изд. АН СССР, 1962.

68. Rabinowicz Е. Friction and Wear of Materials. J. Willey, N. Y., 1965, p 197.

69. Айнбиндер, С. Б. Трение и износ полимерных материалов / С. Б. Айнбиндер // Теория трения. Износа и проблем стандартизации : сборник. — ,Брянск : Приокское кн. изд-во, 1978.

70. Polzer G. Ein Beitrag zu den Problemen Reibung und Verschleiss. Dissert. Karl-Markx-Stadt, Der Technische Hochschule, 1968.

71. Расчет термоупругих контактных давлений в подшипнике с полимерным покрытием / В. М. Александров, В: А. Бабешко, А. А. Белоконь и др. // Контактные задачи и* их инженерные приложения : сборник. — М., 1969. -С. 214-226.

72. Фесенко, Е.Д. О контактной задаче теории упругости / Е. Д. Фесенко, В.

73. C. Проценко, В. А. Колибабчук // Прикладная механика. — 1979. т. 15. - № 3. — С. 102-103.

74. Александров, В. М. Контактные задачи для тел с тонкими покрытиями и прослойками / В. М: Александров, С. М. Мхитарян. М.: Наука, 1983. - 487 с.

75. Необердин, Ю.А. Метод оценки контактных давлений в специальных пластмассовых подшипниках прямой и обратной пары трения скольжения / Ю.

76. А. Необердин, Л. В; Шевцов // Машины и технология переработки полимеров. : -Т.З.-Л., 1972.-С. 150-157. с

77. Громов, В. Г. Вязкоупругие деформации полимерного подшипника / В. Г. Громов // Пластмассы в машиностроении и на.железнодорожном транспорте.— вып. 69. М. : Транспорт, 1967. - С. 27-32. •!• '

78. Допуски и: посадки деталей из пластмасс/ Е. Ф. Бежелукова, В. А. Брагинский, Ю. А. Воробьев и др.. М. : Изд-во Стандартов, 1971. - 242 с.

79. Допуски и посадки : Справочник. В 2-х ч. Д.: Машиностроение, 1982, ч. 1.-544 е.; 1983.-ч.2.-448 с.

80. Дунаев, П. Ф. Расчет допусков размеров / П. Ф. Дунаев; О. П. Леликов.-М. : Машиностроение, 1981. 188 с.

81. Земляков, И; П. Прочность деталей из пластмасс / И. П. Земляков. М. : Машиностроение, 1972. - 158 с.

82. Карпухин, И1 М., Яхин Б.А. Посадки подшипников качения в системе ОСТ и ЕСДП СЭВ / И. М. Карпухин, Б. А. Яхин // Стандарты и качество. -1982.-№ 1.-С. 35-40. !

83. Необердин, Ю; А. Автореф; дисс. на соиск. учен: степени канд. тех. наук. Л. : ЛТИ, 1973. 14 с.

84. Приборные шариковые подшипники : Справочник / под ред. К. Н.: Явленского и др.. М. : Машиностроение, 1981. - 350 с.94;. Раевский, А. Н. Полиамидные подшипники / А. Н. Раевский. М. : Машиностроение, 1967. - 137 с.

85. Ремизов, Д. Д. Аппараты электрические иа напряжение до 1000 В. Допуски и посадки деталей из пластмасс РТМ / Д. Д. Ремизов, В. С. Бочков, В. А. Брагинский; 16:686:358. - 76 ЕСТГПЬ - 48 с.

86. Усупов, П. 11. Определение зоны контактных напряжений при внутреннем соприкосновении цилиндрических тел / П. ' Усупов; // Машиностроение. 1981. - № 6. - С. 75-81.

87. Добычин, М. Н. Влияние трения на контактные параметры пары вал — втулка / М. Н. Добычин, С. JI. Гафнер // Проблемы трения и изнашивания. — 1976.-№9.- С. 30-36.

88. Ligterink D.T. Frictional Torque Numbers for Ball Cap and Jornal Bearings / LigterinkD.J.-Wear, 1982.-v. 76.-p. 293-298. . '

89. Чичинадзе, А. В. Расчет и исследование внешнего трения при торможении / Л. В. Чичинадзе. М. : Наука, 1967. - 232 с.

90. Полимеры в узлах трения машин и приборов : справочник / под ред. А. В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 1980.-208 с.

91. Бабенко, В. А. К расчету контактных температур, возникающих при вращении вала в подшипнике / В. А. Бабенко, И. И. Ворович // Прикладная механика и техническая физика. 1968 . - № 2. - С. 135 - 137.

92. Беляков, Л. Я. Исследование влияния толщины антифрикционного полиамидного покрытия на тепловой режим подшипников скольжения / Л. Я. Беляков // Применение материалов на основе пластмасс для опор скольжения и уплотнений в машинах. -М., 1968. С. 79-81.

93. Колесников, В. И. К вопросу о теплонапряженности металлонаполненных полимерных подшипников скольжения / В. И. Колесников, С. А. Подрезов, В.

94. A. Алексеев // Трение и износ. 1982. - Т. 3. - № 6. - С. 1009-1015. ПО.Решетов, Д. Н. Детали машин. - 3-е изд. / Д. Н. Решетов. - М. :1. Машиностроение, 1974.

95. Биргер, И. А. Расчет на прочность деталей машин : справочник. — 3-е изд. / И. А. Биргер, Б. Ф. Шорр, Г. Б. Иосилевич. М. : Машиностроение, 1979. - 702 с.

96. Тарг, С. М. Краткий курс теоретической механики / С. M. Тарг. М. : Высшая школа. - 2005. - 415 с.

97. И З.Александров, В. М. К вопросу об изнашивании пары вал-втулка / В. М. Александров, Е. В. Коваленко // Трение и износ. 1982. - Т. 3. — № 6. - С. 10161025.

98. Богатин, О. Б. Основы расчета полимерных узлов трения / О. Б. Богатин,

99. B. А. Моров, И. Н. Черский. Новосибирск : Наука, 1983. - 213 с.

100. Коваленко, Е. В. К расчету изнашивания сопряжения вал — втулка / Е. В. Коваленко // Изв. АН СССР. Сер. «Механика твердого тела». — 1982. - № 6. —1. C. 66-72.

101. Дроздов Ю.Н. Принципиальная схема расчета на износ деталей механизмов // Труды Пермского политехнического института. — № 82 — 1970 — с. 26-33.

102. Дроздов, Ю. Н. К разработке методики расчета на изнашивание и моделирование трения / Ю. Н. Дроздов // Износостойкость М. : Наука, 1975 -С. 120-135.

103. Анилович, Н. Я. Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов : справочное пособие / Н. Я. Анилович, Ю. Т. Водолаженко. М. : Машиностроение, 1976 - 455 с.

104. Барский, И. Б. Конструирование и расчет тракторов / И. Б. Барский. М. : Машиностроение, 1980. - 380 с.

105. Справочник по пластическим массам / под ред. В. Н. Катаева. Т. 1,2. -М. : Химия, 1975. - С. 448, 568.

106. Ениколопян, Н. С. Химия и технология полиформальдегида / Н. С. Ениколопян, С. А. Вольфсон. М.: Химия, 1968.

107. Сиренко, Г. А. Антифрикционные термостойкие полимеры / Г. А. Сиренко, В. П. Свидерский. Киев : Техника, 1973.

108. Семенов, А. П. Металлофторопластовые подшипники / А. П. Семенов, Ю. Э. Савинский. -М. : Машиностроение, 1976. 192 с.

109. Курицина, А. Д. Композиционные материалы и покрытия на базе фторопласта 4 для сухого трения в подшипниках скольжения / А. Д. Курицина, Н. П. Истомин. - М. : НИИМАШ, 1971. - 51с.

110. Разработка антифрикционных покрытий для узлов трения скольжения : отчет о НИР (заключит.) / НИИ ФОХ РГУ; рук. Г. П. Барчан. Ростов-на-Дону, 1985. - 62 с. -№ Гр. 1083, 0079831.

111. Баладинский, В. JI. Производительность и долговечность землеройных мелиоративных машин / В. JI. Баладинский, Ю. В. Пузырев, В. Н. Смирнов. -Киев.: Урожай, 1998. 498 с.

112. Полимерные материалы в сельскохозяйственном машиностроении / под ред. С. К. Абрамова. — М.: Агропромиздат, 1986. 253 с.

113. Елизаветин, М. А. Технологические способы повышения долговечности машин / М. А. Елизаветин, Э. А. Сатель. М. : Машиностроение, 1979. - 438 с.

114. Трение, изнашивание и смазка : справочник в 2-х томах / под ред. И. В. Крагельского, В. В. Алисина. М.: Машиностроение, 1978.

115. И сходные данные alfa= fTÖград.v= |о.43

116. R1= jo. 015 м. R2= ÖÖ2 D0= (ÖÖ3dB= JO.0299 S« ~1. J0.003 E= 281. M. M. M. M. гПа1. Построить!1. Расчитываемые Функции1. Г Ul г Г Uli г UI fi

117. C Ull fi r Ul rr r Ull rr r Ul fifi r Ull fifi C Sigmal rr C Sigmal fifi C Sigmal zz C Sigmall zz1. Температура корпуса

118. Построить j lamd= |o2 bn= jO.OOSt= ¡0.0016 m. V=|0.026 м/сек etta= fá

119. R3= JO.027 m. P= í мПа f= [ÖT1. С ti С (21. Вт/м"3"С1. Исхааные данные alfa» löграя.v— jo 431. R1= jo. 015 m.1. R2= jo. 02 M.1. D0= |0.03 m.de= 10.0299 S= 1 E=0.0032.81. Построить-;1. Расчитываемые Функции-1. Г Ul г Г Uli г Г Ul fi

120. Температура корпуса Р§ Построить1. Г 11 (* i21. F(r,fi)«10'« -0.02-0 .04 • -0.06-0.08-0.1