2890

материалы, и, следовательно, полуугол контакта у них больше, чем у сталей и бронз, за счет чего достигается более равномерное распределение и по большему участку нагрузки. Уменьшение удельных давлений приводит к повышению износостойкости материалов, за счет чего достигается более равномерное распределение и по большему участку поверхности нагрузки. Уменьшение удельных давлений приводит к повышению износостойкости материалов за счет того, что в меньшей степени структура поверхностных и приповерхностных слоев. Уменьшается влияние пластических деформаций. Снижается вероятность схватывания трущихся поверхностей и т.д.

Таблица 1. Расчетные давления в шарнирных соединениях с пластиком

ЭСТЕРАН – 29.

183

Продолжение таблицы 2

Литература:

1.Серебрянский А.И. Применение антифрикционных пластиков в тяжелонагруженных подшипниках скольжения. В кн.: Лес и молодежь ВГЛТА – 2000 г. Материалы юбилейной научной конференции молодых ученых посвященные 70 – летию образования Воронежской государственной лесотехнической академии. Том 1. Воронеж 2000. с. 207 – 210.

2.Серебрянский А.И., Смогунов Н.С. О целесообразности изменения смазочного материала в шарнирных соединениях лесных манипуляторов. В кн.: Повышение технического уровня машин лесного комплекса. Материалы Всероссийской научно – практической конференции. Воронеж 1999. с. 83 – 85.

3.Смогунов Н.С., Серебрянский А.И. Повышение износостойкости узлов трения манипуляторного технологического оборудования лесных машин. В кн.: Научно – технические проблемы в развитии ресурсосберегающих технологий и оборудования лесного комплекса. Материалы научно – практической конференции. Воронеж 1998. с. 227 – 229.

4.Добычин М.Н., Алексеев Н.М. Расчет несущей способности подшипников скольжения с вкладышем. «Машиноведение». 1975 г. №1, с. 107 – 114.

5.Трение изнашивание и смазка. справочник. Под ред. И.В. Крагельского и Алисина В.В. Т. 1. М.: «Машиностроение», 1978. 400 с.

6.Трение изнашивание и смазка. справочник. Под ред. Крагельского И.В. и Алисина В.В. Т. 2. М.: «Машиностроение», 1979. 358 с.

184

УДК 630.323.113

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОТЫ ШАРНИРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ МАНИПУЛЯТОРОВ

Гурьев Ю.Т., Калашникова О.С. Серебрянский А.И.

Изложена методика и результаты определения величин нагрузок и удельных давлений в шарнирных соединениях манипуляторов.

В промышленности широко применяются машины манипуляторного типа, слабым местом которых являются шарнирные соединения. При наработке до 3000 моточасов они выходят из строя [1]. Низкая износостойкость этих узлов трения в значительной мере объясняется высокими нагрузочными режимами их работы. Силовой анализ шарниров манипуляторов проводится с целью определения нагрузочных режимов работы этих узлов трения, в число которых входят нагрузка и удельное давление. Их можно определить исходя из кинематических схем работы отдельных шарниров манипуляторов. В качестве примера рассмотрим определение нагрузочных режимов работы шарнира «рукоять – рабочий орган», кинематическая схема которого представлена на рис 1.

На рабочий орган действуют следующие силы и моменты: Qx, Qy и Qz – составляющие пространственного усилия Q взаимодействия рабочего органа с деревом; Gп – сила тяжести рабочего органа; Рг.ц. – реакция от гидроцилиндра привода рабочего

органа в плоскости «уАх»; Ргх.ц. и Ргу.ц. - составляющие усилия на штоке гидроцилиндра; М Ах , М Ау и М Аz - моменты от боковых сил,

действующих на шарнир «А»; - угол наклона оси гидроцилиндра подвески к горизонтали; - угол между осью «У» и вектором пространственного усилия Q; - угол между осью «Х» и вектором пространственного усилия Q; - угол между осью «Z» и вектором пространственного усилия Q.

185

Рис. 1. кинематическая схема шарнира «рукоять – рабочий орган».

Для определения реакций в шарнире «А» составляются шесть уравнений равновесия.

Из полученных уравнений, с учетом уравнений

186

определим реакции связей рабочего органа с рукоятью:

МАу Q cos а

МАх Q cos а

Наибольшая нагрузка на втулку и палец будет равна:

где в - расстояние между серединами втулок в шарнире.

В момент начала подъема дерева на шарнир, кроме указанных выше сил, действуют силы инерции. При этом реакции связей можно определить по формулам:

нагрузка на втулку, кН; l- длинна втулки, м; r-радиус втулки, м. Коэффициент значением 0,2 в знаменателе уравнения (8)

получается исходя из усредненного значения половины угла контакта рабочих поверхностей, шарнирных соединений. Так как 1

187

Па=1Н/м2, то удельное давление Р – это отношение удельной нагрузки R к площади рабочей поверхности в пределах половины угла контакта.

Половина угла контакта определяется по известной зависимости, преобразованной в вид, удобный для расчета

где Е1иЕ2 - модули упругости материала вала и втулки.

Исходя из анализа работы машин манипуляторного типа, для определения максимального давления на краях втулок полученные величины нагрузок и давлений необходимо увеличить в 1,6…1,8 раза, т.е. учитывать коэффициент динамичности [2;3].

При расчете по приведенному алгоритму были получены, в качестве примера, манипуляторов лесных машин, приведенные в таблице 1. Как видно из приведенной таблицы, значения нагрузок и удельных давлений, действующих на шарниры манипуляторов достаточно высоки. Это объясняется реверсивностью трения, спецификой работы и предмета труда, несовершенным подбором конструкционных и смазочных материалов, так как, при пластичной смазке под действием нагрузок она выдавливается из зоны трения, в результате чего проявляются задиры и заедания, что приводит к повышенному износу деталей шарнирных соединений.

188

Продолжение таблицы 1

Исходя из выше изложенного, можно сделать следующие выводы: необходимо изменить конструкцию шарнирных соединений, что бы исключалось влияние отрицательного эффекта реверса, кроме того, необходимо, заменить пластичные смазки на самосмазывающийся антифрикционный материал (можно неметаллический, например, пластики типа АМАН).

Литература:

1.Шевченко В.П. Восстановление шарнирных соединений лесосечных машин электродуговой металлизацией. Автореф. дисс.

…канд. техн. наук. Химки 1986. 20 с.

2.Смогунов Н.С., Серебрянский А.И. Влияние характера трения на износостойкость шарнирных соединений универсальных гидроманипуляторов. ВИНИТИ. № 1417 – И99, 10 с.

3.Герасимов Ю.Ю. и др. Манипуляторные системы лесных машин: проектирование и расчет. Петрозаводск – Йоенсуу, 1994. 95 с.

189