книги из ГПНТБ / Мизери, А. А. Эксплуатация текстильного оборудования с деталями из пористых спеченных материалов

Т а б л и ц а 17

Проницаемость втулок перед установкой их в корпуса подшип­ ников не контролировали, но по данным работы [48] она состав­ ляла 0,24 ■10~2-1-2,0 • ІО-2 дарси.

Чистота рабочей поверхности отверстия составляла в попереч­ ном направлении V 7, в продольном Ѵ9.

После пропитки машинным индустриальным маслом 20 поса­ дочные отверстия были тщательно замерены. Замеры показали, что размеры отверстий не выходят за пределы поля допуска на диа­ метр 10А3 (+ одюо)-

Высота микронеровностей штанги составляла Ra = 1,1-4-1,2 мк, что соответствует седьмому классу чистоты (V7).

Нужно отметить, что пористые железографитовые подшипнико­ вые втулки работали в режиме самосмазывания, т. е. за счет за­ паса масла в порах пористого железографитового материала.

Сравнительные испытания бронзовых и железографитовых са­ мосмазывающихся подшипниковых опор позволяют сделать вывод, что использование пористого железографита взамен бронзы в узлах трения скольжения механизма раскладки нити на крутильно-этаж­ ной машине КЭ1-250-ЗИ вполне целесообразно.

Это объясняется более высокой износостойкостью железогра­ фита. Так, например, максимальный линейный износ бронзовых направляющих втулок после 610 ч работы в среднем составил 0,163 мм, а линейный износ железографитовых втулок, работаю­ щих в условиях самосмазывания — 0,016 мм.

Учитывая, что толщина стенки направляющей’ подшипниковой втулки составляет 2 мм, т. е. количество масла, находящегося в по­ рах материала, недостаточно для продолжительной и непрерывной работы сопряжения в режиме самосмазывания, рекомендуется в конструкции подшипникового узла предусмотреть наличие спе­ циального компенсационного резервуара. Резервуар вытачивают или в корпусе подшипника, или на наружной поверхности втулки.

110

Ресурс работы пористых самосмазывающихся подшипников с компенсационными резервуарами

При внедрении пористых самосмазывающихся подшипников в узлах трения скольжения автоматических ткацких станков важ­ ным вопросом является установление ресурса работы этих подшип­ ников при наличии компенсационных резервуаров. В имеющейся отечественной и зарубежной литературе данных об этом нет.

Вместе с тем высокая износостойкость пористых материалов при наличии продолжительной работы без пополнения смазкой от-.

Продолжительность работы станка, ч

Рис. 69. Зависимость расхода смазки от времени работы

крывает значительные перспективы применения самосмазываю­ щихся подшипников в узлах трения различных машин. Определе­ ние ресурса работы подшипника проводилось в производственных условиях.

Производственное испытание подшипников, оснащенных желе­ зографитовыми втулками с пористостью 22—25%, было впервые осуществлено на 16 станках АТТ-120 на Новоткацкой фабрике Глуховского хлопчатобумажного комбината имени В. И. Ленина [50].

На всех станках вырабатывали кирзу 414 из основы и утка № 54/2. Частота вращения коленчатого вала составляла 168 об/мин. Во время испытаний все станки работали в три смены. В качестве смазки использовали индустриальное масло 20, которое применяли без дополнительного фильтрования. Емкости компенсационных ре­ зервуаров почти во всех корпусах подшипников были различные.

111

За время испытания некоторые станки проработали более 9000 ч. Все данные о расходе масла и о пополнении резервуаров заноси­ лись в специальные сводные протоколы для каждого станка в от­ дельности. На основании этих данных были построены графики зависимости расхода смазки от продолжительности работы. Зави­ симость расхода смазки от времени работы на одном станке пока­ зана на рис. 69. На рисунке цифрами 1 я 2 обозначен расход смазки левого подшипника коленчатого вала с резервуарами I и II, цифрами 3 и 4 — расход смазки левого подшипника среднего вала с резервуарами I и II, цифрами 5 и 6 — расход смазки подшипни­ ков левого веретена, а цифрой 7 ■— расход смазки левого подшип­ ника поводка.

Продолжительность работы с т а н к а ; ч

Рис. 70. Зависимость расхода смазки в правом под­ шипнике коленчатого вала от продолжительности работы

Левый подшипник коленчатого вала за 2000 ч работы израсхо­ довал из первого резервуара немного более 11 см3, а из второго резервуара около 7 см3 смазки.

После пополнения резервуаров расход смазки был неравномер­ ным. После 3100 ч работы во втором резервуаре была израсходо­ вана почти вся смазка. В первом резервуаре даже после 7200 ч ра­ боты сохранилось около 10 см3 смазки, т. е. было израсходовано не более 13 см3. Левый подшипник среднего вала за время работы примерно 2000 ч израсходовал из первого и второго резервуаров по 11 см3 смазки. После 3700 ч работы было израсходовано из пер­ вого резервуара 16 см3, а из второго лишь 5 см3 смазки. Расход масла в резервуаре левого подшипника поводка был незначитель­ ным. Количество масла, находящегося в нем (8 см3), обеспечивало нормальную работу подшипникового узла в течение 3000—4000 ч. Расход масла в подшипниках веретен был неравномерным. Про­ должительность нормальной работы этого подшипникового узла ко­ лебалась от 1500 до 5000 ч.

Зависимость расхода смазки в правом подшипнике коленчатого вала от продолжительности работы представлена на рис. 70. Циф­

112

смазку не добавляли в течение 6300 ч работы.

Таким образом, анализ зависимости расхода смазки от продол­ жительности работы позволяет сделать вывод об эффективности применения пористых железографитовых подшипников с компенса­ ционными резервуарами.

Подшипники ткацких станков ATT-120'C железографитовыми пористыми втулками за 9200 ч работы пополняли смазкой не бо­ лее 4 раз, а в некоторых случаях лишь 2—3 раза.

Даже наиболее ответственный узел станка коленчатый вал— подшипник пополняли смазкой не более четырех раз.

Режимы смазки узла трения скольжения автоматического ткац­ кого станка коленчатый вал—подшипник приведены в-табл. 18.

стых самосмазывающихся подшипников с компенсационными ре­ зервуарами в различных автоматических станках ATT-120 пока­ зали, что применение пористых железографитовых подшипников является эффективным средством повышения эксплуатационной надежности узлов трения скольжения.

Испытания также показали, что целый ряд узлов трения сколь­ жения может работать без пополнения смазки в период от одного среднего ремонта до другого и более.

Средний расход масла на автоматических ткацких станках при обычной смазке (по данным фабрик) и при Применении пористых железографитовых самосмазывающихся подшипников (по данным Московского текстильного института) приведен ниже.

Неравномерность расхода масла в однотипных узлах разных компенсационных резервуаров объясняется следующим:

неоднородностью самого пористого железографитового мате­ риала, неравномерным распределением пор по размерам, а также влиянием механической обработки на проницаемость поверхностей трения;

различной точностью геометрической формы и размеров сопря­ гаемых деталей (конусностью, овальностью), а также разной мик­ рогеометрией рабочих поверхностей;

неодинаковой величиной действительного зазора в узлах тре­ ния скольжения;

неодинаковой жесткостью валов (коленчатого, нижнего и сред­ него), а следовательно, и неодинаковыми условиями работы шейки

предприятиях текстильной промышленности показывает преимуще­ ство пористых самосмазывающихся подшипников по сравнению с обычными бронзовыми или чугунными подшипниками: сокра­ щается расход смазки, уменьшается износ сопряженной пары, исключается брак пряжи и ткани в результате загрязнения маслом. Кроме того, сокращаются простои оборудования, связанные с про­ цессом смазки, и производительность оборудования в этом случае возрастает. Перевод оборудования на пористые подшипниковые опоры успешно осуществляется на заводах-изготовителях, а также в условиях ремонтно-механических мастерских текстильных пред­ приятий.

Новоткацкая фабрика Глуховского хлопчатобумажного комби­ ната имени В. И. Ленина — одна из первых в текстильной промыш­ ленности в содружестве с Московским текстильным институтом приступила к исследованию и внедрению пористых спеченных ма­ териалов в опорах ткацких станков.

Более 500 станков ATT-120, оснащенных пористыми самосмазы­ вающимися подшипниками коленчатого, среднего и нижнего ва­ лов, работают с I960 г.

114

Выходящие из строя бронзовые подшипниковые втулки заме­ няют пористыми железографитовыми. По состоянию на конец 1972 г. около 1500 автоматических ткацких станков, вырабатываю­ щих миткаль, малистин, саржу и другие ткани, оснащены самосма­ зывающимися подшипниками. Заполнение компенсационных резер­ вуаров смазкой осуществляется один раз в три месяца, причем за это время подшипником веретена расходуется 9—12 г смазки, под­ шипниками коленчатого, среднего и нижнего валов по 18—20 г масла МС-20.

Производственные испытания пористых подшипников, изготовленных из железографита и пропитанных фторопластом-4

Испытания пористых подшипников проводились на ленточной машине ЛНС-51-2 в экспериментальном цехе Киевской опытно-тех­ нической текстильной фабрики и на ткацких станках АТ-120-ШЛ5 и АТ2-120-ШЛ5 на Черкасском шелковом комбинате.

Для проведения испытаний была изготовлена партия подшипни­ ковых втулок из железного порошка ПЖ2К Броварского завода. Состав шихты: графит—-1,2%, сера молотая — 0,8%, остальное — железо. Втулки прессовали в ручных опытных пресс-формах и спе­ кали в среде водорода. Температура спекания достигала 1050±20°С, продолжительность — 2 ч, исходная пористость — 40%.

Затем втулки пропитывали фторопластом-4, действуя избыточ­ ным давлением (давление— 15 кгс/см2, продолжительность— 15 с) и подвергали термообработке для спекания полимера (температура

фторопласта в порах. После допрессовки пористостьсоставляла 23—28%, а степень заполнения пор фторопластом 75—85%.

Готовая втулка для установки на ленточной машине имела сле­ дующие размеры: наружный диаметр ЗОПр13, внутренний диа­ метр — 17Шз.

На ленточных машинах ЛНС-51-2 втулки устанавливали в опо­ рах рифленых цилиндров второй и третьей линии вытяжного при­ бора. Такой выбор места установки подшипников обусловлен тем, что подшипники в опорах рифленых цилиндров имеют низкую на­ дежность, заклиниваются из-за попадания пуха, часто происходит схватывание. В результате цилиндр выходит из строя и без рестав­ рации непригоден для дальнейшей эксплуатации. Как известно, ме­ таллофторопластовые подшипники малочувствительны к загрязне­ нию. Подшипниковый узел достаточно нагружен, скорость сколь­ жения составляет в среднем 1,4 м/с, а средняя удельная нагрузка

15 кгс/см2.

При установке подшипниковые втулки смазывали смазкой УСі-2 для улучшения прирабатываемое™. В дальнейшем смазка осу­ ществлялась во время плановых остановов.

В табл. 19 приведены результаты замеров внутренних диамет­ ров металлофторопластовых подшипников, установленных на лен­ точной машине ЛНС-51-2, во время испытаний.

Кроме того, во время испытаний контролировали износ шеек рифленых цилиндров. При контрольных замерах заметного износа не было обнаружено.

На ткацких станках втулки были установлены в опорах глав­ ного и среднего валов. В каждый подшипник устанавливали по две втулки. Подшипниковые опоры шелкоткацких станков АТ-120-ШЛ5 и АТ2-120-ШЛ5 работают со скоростью скольжения 0,38-4-0,42 м/с и ударной нагрузкой 3,5-1-4,5 кгс/см2. Длительная работа пористых втулок, пропитанных фторопластом-4, позволяет сделать вывод об их высокой надежности.

Влияние механической обработки на эксплуатационную надежность пористых подшипников

Износостойкость и эксплуатационная надежность деталей ма­ шин зависят, как уже отмечалось, от конструктивных, технологиче­ ских и эксплуатационных факторов.

Физическое состояние поверхностного слоя деталей машин, ко­ торый формируется в процессе механической обработки, характе­ ризуется микрогеометрией, структурой и остаточным напряжением.

Физико-механические свойства поверхностного слоя деталей машин изменяются под влиянием комплексного воздействия сило­ вых и температурных фадторов в процессе обработки. Превалирую­ щее воздействие того или иного фактора в значительной степени определяется характером обработки и типом применяемого режу­ щего инструмента. В настоящее время считается абсолютно бес­ спорным тот факт, что качество обработанной поверхности, степень наклепа материала определяют прочность посадок, износостойкость и усталостную прочность деталей машины.

П 6

Теория и практика обработки металлов резанием на данном этапе развития достигла такого уровня, который позволяет обеспе­ чить необходимое качество поверхностей, а следовательно, и тре­ буемые эксплуатационные свойства деталей машин. Совсем иначе

верхности с параметрами режима резания и основными свойствами обрабатываемого материала. Кроме того, в работе дается анализ результатов исследования влияния скорости резания, подачи и дру­ гих параметров на состояние поверхности пористых материалов.

По данным, приведенным в работе, пригодными для обработки

117

ходимого качества обработанной поверхности, характеризующейся высокой износостойкостью по сравнению с необработанной по­

верхностью.

Анализ результатов исследований рекомендуется распростра­ нить на другие виды пористых материалов и на другие условия механической обработки.

Исследования процессов точения, развертывания и зенкерования, проведенные в МТИ [52], показали, что при этих видах обра­ ботки происходит значительное уплотнение поверхностного слоя. Так, например, в результате обработки отверстий разверткой с оп­ тимальными параметрами режима резания и геометрии режущей части проницаемость заготовки снижается в 3—5 раз, а по мере износа инструмента — в 20—25 раз. Все исследования проводились с применением стандартного мерного инструмента. Было установ­ лено, что уплотнение поверхностного слоя в результате обработки тем больше, чем меньше исходная газопроницаемость заготовки. Для снижения уплотняющего воздействия инструмента в работе рекомендуется применять подачи в диапазоне s = 0,574-0,75 мм/об при развертывании (рис. 71) и s = 0,44-0,75 мм/об при зенкеровании (рис. 72).

В лаборатории резания Белорусского политехнического инсти­ тута [53] были проведены стойкостные испытания, а также исследо­ вано влияние геометрических параметров разверток на чистоту поверхности при механической обработке пористых материалов.

Для обработки железографитовых композиций в работе реко­

=0,24-0,3 мм.

Вработе предложены аналитические выражения для определе­ ния скорости резания, имеющие следующий вид:

у0 ,44^,55^0,15

Вэтой же работе показано, что при рекомендуемых режимах резания s = 0,l—0,2 мм/об и п= 4—7 м/мин.

Исследование влияния геометрических параметров режущей

118

допустимым критерием износа можно принять h3, равное не более 0,14-0,2 мм, то стойкость разверток будет еще ниже.

Происходящее в результате пластической деформации измене­ ние пористости в поверхностных слоях материала, т. е. уплотнение поверхностного слоя, приводит к значительному снижению прони­ цаемости материала.

При определенных условиях это может вызвать нарушение нор­ мального масловыделения и резко снизить эксплуатационные свой­ ства пористых самосмазывающихся подшипников.

Опыт внедрения самосмазывающихся подшипников в узлах тре­ ния ткацких станков, выпускаемых Климовским машиностроитель­ ным заводом, и крутильно-тростильных машин, изготовляемых Московским машиностроительным заводом имени 1 Мая, показы­ вает, что даже при легких и средних режимах эксплуатации под­ шипники, имеющие после обработки низкую проницаемость тру­ щихся поверхностей, быстро выходят из строя и не могут быть использованы в качестве самосмазывающихся.

Следовательно, обработка таких материалов не должна сни­ жать их эксплуатационные качества, а наоборот, способствовать их улучшению или, по крайней мере, сохранять те структурные осо­ бенности материала, которые сформировались в процессе получе­ ния заготовок.

Попытки некоторых исследователей перенести режимы резания, применявшиеся для обработки компактных материалов, на пори­ стые спеченные материалы не увенчались успехом. Пористые спе­ ченные материалы можно отнести к числу труднообрабатываемых.

В настоящее время механизм износа режущего инструмента при обработке пористых спеченных материалов во всем диапазоне применяемых скоростей изучен недостаточно.

В ряде работ приводятся данные, которые показывают, что уве­ личение пористости спеченного материала способствует уменьше­ нию стойкости режущего инструмента. Несколько противополож­ ные высказывания приводятся в работах других авторов. Наличие пор в материале вызывает циклический характер нагрузки на от­ дельных участках режущей кромки, что способствует интенсифика­ ции усталостных напряжений в инструменте. Одной из причин низкой стойкости резцов при обработке пористых спеченных мате­

меньше, чем у стали), причем с увеличением пористости теплопро­ водность уменьшается.

Пониженную стойкость инструмента при обработке спеченных материалов можно объяснить высокой истирающей способностью этих материалов.

119