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

пуса, изготовленные из цветных металлов, натяг должен быть большим.

Так, рекомендуется уменьшать отверстие на 0,05% для корпу­ сов из сплавов на основе меди (латунь, бронза), на 0,10% для кор­ пусов из сплавов на основе алюминия и на 0,15%— на основе цинка.

Подшипники из металлофторопластовой ленты выбирают по до­ пустимому значению несущей способности (табл. 13).

Т а б л и ц а 13

риалов при температуре менее 120° С. При повышении температуры наблюдается постепенное ухудшение антифрикционных свойств. При ^ = 280° С несущая способность уменьшается примерно в два раза.

Подшипники скольжения из металлофторопластовой ленты об­ ладают хорошими антифрикционными свойствами при работе без смазки, высокой механической прочностью, способностью погло­ щать удары и вибрации, высокой химической стойкостью, способ­

в узлах трения машин легкой и текстильной промышленности, где смазка невозможна или нежелательна. К таким машинам отно­ сятся ткацкие станки, ленточные, прядильные, чесальные и др.

Ограниченное применение металлофторопластовых подшипников из ленточного материала объясняется недостаточной изученностью эксплуатационных условий их раббты, а также трудностями, с ко­ торыми приходится встречаться при ремонте оборудования, из-за ограниченности размеров свертных втулок. Поэтому в настоящее время широкое применение находят пористые подшипники, пропи-

70

тайные фторопластом. За рубежом получил распространение ме­ таллопластовый антифрикционный материал, называемый полислип. Он представляет собой пористую бронзу, поры которой за­ полняются фторопластом-4.

Пористые подшипники, пропитанные фторопластом-4, применяемые в узлах трения

скольжения текстильных машин

В Украинском научно-исследовательском институте текстильной промышленности (УкрНИИТП) разработана технология получения пористых спеченных подшипников, пропитанных фторопластом-4

заготовки с большей пористостью (404-50%)- Лучшие результаты получаются при пропитке втулок, изготовленных из крупных желез­ ных порошков ПЖ1К и ПЖ2К-

В УкрНИИТП разработана установка для пропитки пористых спеченных втулок фторопластом из водной суспензии. Исследова­ ния показали, что наиболее эффективным методом заполнения по­ ристой основы фторопластом является метод пропитки путем приложения избыточного давления. При этом методе водная сус­ пензия фторопласта продавливается через пористую перегородку,, которая отфильтровывает твердую составляющую (фторопласт).

На рис. 41 представлена схема установки для пропитки пори­ стых втулок фторопластом-4. Она состоит из пневмоцилиндра, ра­ ботающего от сети сжатого воздуха, давление которого регули­ руется с помощью блока фильтра со стабилизатором давления..

71

Давление сжатого воздуха через поршень и шток-поршень создает давление в гидроцилиндре, где находится суспензия. Благодаря разнице диаметров пневмо- и гидроцилиндров давление пропитки может достичь 150 кгс/см2 при давлении сжатого воздуха 2 кгс/см2. Пропитываемую втулку зажимают винтом в кювете. Уплотнение достигается применением прокладок. При высоком давлении (20-^25 кгс/см2) целесообразно применять свинцовые прокладки.

Суспензия заливается или в сосуд и оттуда передавливается сжатым воздухом в гидроцилиндр, или непосредственно в гидроци­ линдр над поршнем.

Пропитку следует проводить только с рабочей стороны детали, так как фторопласт получается там более плотным, а это, в свою очередь, улучшает антифрикционные свойства подшипников. Опти­ мальные параметры пропитки следующие: давление 15-^20 кгс/см2 и время приложения давления Ю-т-20 с.

Пропитанные суспензией фторопласта детали сушат при 90—95° С и подвергают термообработке при 380° С. Спекание лучше производить в нейтральной или в восстановительной среде, чтобы предотвратить окисление металлического каркаса. Для получения точных размеров пропитанных втулок их подвергают калибровке одновременно по наружному и внутреннему диаметрам.

Технологический процесс пропитки исключительно прост и мо­ жет быть успешно применен в условиях ремонтных мастерских текстильных предприятий. В лаборатории металлокерамики УкрНИИТП проведена работа по подбору номенклатуры деталей текстильного оборудования, которые могут быть заменены спечен­ ными на предприятиях шелковой промышленности Украины {35].

Комплексное использование спеченных и металлопластмассовых подшипниковых материалов в узлах трения машин текстильной и легкой промышленности позволит значительно улучшить эксплуата­ цию оборудования, сократить штат смазчиков, снизить количество брака из-за загрязнения продукции смазочным материалом, умень­ шить износ сопряженных деталей и увеличить межремонтный период.

Г л а в а III

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕКОТОРЫХ АНТИФРИКЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПОРИСТЫХ СПЕЧЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ,

ПРИМЕНЯЕМЫХ В ТЕКСТИЛЬНЫХ МАШИНАХ

Влияние износа деталей машин и станков на качество технологического процесса текстильного производства

За последние годы состоянию текстильного оборудования и мерам борьбы за высокую производительность посвящены многие работы.

В работах проф. А. Г. Севостьянова [36], проф. А. В. Терюшнова [37], проф. М. И. Худых [38] и др. подробно рассматривается

72

стенки покрытия. Кроме того, возрастает твердость поверхностного слоя и снижается упругость.

Из-за образования седловины на поверхности покрытия прихо­ дится часто протачивать валики по Наружному диаметру, а это обычно приводит к появлению одного из самых серьезных недо­ статков покрытия валиков—эксцентричности, обусловливающей неровноту выпускаемого продукта.

Повышение твердости покрытия также отрицательно влияет на протекание технологического процесса.

Применяемый в настоящее время синтетический маслостойкий нитрильный каучук отвечает требованиям, предъявляемым к по­ крытиям нажимных валиков. Покрытия из нитрильного каучука обладают высокой износостойкостью. Так, после восьми месяцев работы свойства покрытий из нитрильного каучука не изменились.

Наблюдения и многочисленные исследования показывают, что на обрывность пряжи влияет также состояние крутильно-моталь­ ного механизма и его наладка. Так, обрывность пряжи на отдель­ ных веретенах, зависящая от состояния крутильно-мотального ме­ ханизма, обусловливается следующими основными причинами: из­ носом и неправильной установкой нитепроводников, износом втулок веретен, износом колец и др.

Парк текстильных машин оснащен огромным количеством ните­ проводящих деталей, которые являются самыми массовыми дета­ лями этих машин. Так, например, в- прядильной машине ПМ.-88Л насчитывается более 2100 единиц деталей, предназначенных на­ правлять движение нити, в мотальной машине РБ-150—720 единиц, в уточно-перемоточном- автомате УПС — 260 единиц.

Срок службы этих деталей колеблется от 20—40 ч до 3—4 мес. По ориентировочным подсчетам ежегодно производятся десятки миллионов различных нитепроводников. Особенно быстро выходят из строя нитепроводники, применяемые в машинах для производ­ ства химических волокон, а также в машинах для мокрого пряде­ ния льна, где наряду с износом происходят коррозионные процессы.

Износ нитепроводников повышает обрывность пряжи, вызывает большие потери сырья, снижение производительности труда, ухуд­ шает качество продукции и увеличивает количество брака.

В настоящее время во ВНИИЛТекмаш и на кафедре технологии металлов и ремонта Костромского технологического института ус­ пешно проводятся работы по изысканию материалов и методов упрочняющей обработки, обеспечивающей повышение срока службы и высокие эксплуатационные качества нитепроводников.

На обрывность пряжи сильно влияют изношенные кольца. Кольцо и бегунок работают в довольно тяжелых условиях. При массе прядильного бегунка от 0,01 до 0,1 г и скорости скольжения по кольцу от 10 до 30 м/с развивается центробежная сила от 50 до 200 гс, т. е. превосходящая массу бегунка в 500—2000 раз. Эта сила действует на трущуюся поверхность кольца и бегунка, вызы­ вая на них очень большие контактные давления. По мере изнаши­ вания прядильного кольца на полосе износа обнаруживаются регу­

74

лярные волны, которые снижают стабильность движения и срок службы колец.

Особенно быстро изнашиваются кольца на машинах мокрого прядения льна. Их срок службы в 10—12 раз меньше, чем срок службы колец на прядильных машинах для хлопка, что объясняется главным образом коррозионным воздействием влажной пряжи. Кольца выходят из строя вследствие коррозионно-механического изнашивания [38].

Износ деталей и узлов ткацкого станка выше предельно допу­ стимой величины влияет на точность работы механизмов, качество ткани и расход энергии. Динамика прибоя уточины к опушке ткани ухудшается, при этом натяжение основных нитей значительно ко­ леблется. В ткани появляется брак — недосеки, неровный бойѵ косой прибой уточины к опушке ткани и др.

Шарнирное сопряжение палец лопасти батана — поводковая го­ ловка шатуна работает в исключительно неблагоприятных ус­ ловиях.

' Нагрузка, передаваемая через палец, изменяется по величине и по направлению (400 и более перемен знака давления в минуту). Возникающее в сопряжении трение вызывает износ трущихся по­ верхностей и увеличение первоначального оптимального зазора. Даже при незначительном увеличении зазора начинаются толчки

75

оси вращения веретена по отношению к среднему валу, вызванный неправильной установкой или износом цапф, сопровождается иска­ жением сопряжения боевого каточка с кулачком, что вредно отра­ жается на работе этой передачи.

Перечисленные выше износы сопряжений вызывают всхлопывание замочного механизма, неправильную вкладку шпули по длине ухватика, отрыв основных нитей, а иногда и поломки деталей (чел­ нока, погонялки шпули и др.).

Подшипники и валы (шипы) красильно-отделочного оборудова­ ния, работающие в различных жидких агрессивных средах в ши­ роком диапазоне концентраций и температур, интенсивно изнаши­ ваются. Это приводит к остановке оборудования, увеличению сроков ремонта, а также к снижению качества продукции из-за пе­ рекоса роликов в связи с неравномерным износом подшипников и цапф.

Особенно сильному износу подвергаются детали шестеренчатых прядильных насосов, подающих прядильную массу к фильерам ма­ шины. Как известно, прядильные насосы играют важную роль в производстве искусственных и синтетических волокон.

Качество получаемого волокна в значительной степени зависит от работы прядильного насоса — от его равномерной подачи. Такие детали насоса, как плитки, шестерни, валики и оси, нужно изготов­ лять из легированной стали с последующей термической обра­ боткой [40]. Материал этих деталей должен обладать высокой жаростойкостью и износостойкостью. Прядение из расплавов (на­ пример, капрона) происходит при температуре 260—280° С, а тем­ пература выжигания застывшей массы, действию которой периоди­ чески подвергаются насосы, достигает 400° С.

Для обеспечения требуемого качества насосов рабочие ше­ стерни, средние плитки, валики и оси нужно изготовлять по 1 классу точности и 9—10 классу чистоты поверхности.

Нарушение межцентрового расстояния на 0,01 мм уменьшает подачу насоса на 0,5%. При уменьшении диаметра окружности выступов рабочей шестерни на 0,01 мм подача насоса умень­ шается на 0,25%. При радиальном биении шестерен увеличивается пульсация. Так, биение на 0,01 мм увеличивает пульсацию на 0,5%. Такое же влияние оказывает неравномерность шага зубьев шестерен.

Наличие торцевого зазора при уменьшении толщины рабочих шестерен может повысить неравномерность подачи на 0,5—3%.

Трение в опорах скольжения

Прежде чем перейти к рассмотрению результатов эксперимен­ тальных исследований некоторых антифрикционных характеристик пористых спеченных материалов, рассмотрим основные виды тре­ ния и смазки трущихся поверхностей в опорах скольжения.

Трение представляет сложный комплекс механических, химиче­ ских и физических (молекулярных) явлений. Главное назначение

76

смазки — это уменьшить или полностью исключить износ и сни­ зить трение.

Различают следующие виды трения: чистое, сухое, граничное, полусухое или полужидкостное, жидкостное или гидродинамиче­ ское.

Чистое трение возможно лишь при полном отсутствии на тру­ щихся поверхностях примесей в виде адсорбированных молекул жидкостей или газов. Чистое трение в технике, вообще говоря, почти не осуществимо.

Сухое трение имеет место там, где поверхности преднамеренно не смазываются, но эти поверхности все же покрыты тончайшими пленками окислов, адсорбированными молекулами газов или жид­ костей.

Граничное трение осуществляется в том случае, когда толщина слоя смазки в самой узкой части зазора становится настолько ма­ лой (порядка 0,1 мк и менее), что ее поведение не определяется объемной вязкостью, а зависит от тех свойств, которые она при­ обретает в узких зазорах под влиянием взаимодействия с поверх­ ностью трения. Основными факторами, способствующими утоне­ нию слоя смазки, являются высокие давления, малые скорости, форма поверхности трения и др. При увеличении толщины слоя смазки и постепенном увеличении влияния объемных свойств смазки трение от граничного постепенно переходит к смешанному полужидкостному, а затем к жидкостному или гидродинамиче­ скому. Несмотря на различную природу чистого, сухого и гранич­ ного трения, общими для них являются следующие внешние зако­ номерности:

1.Влияние материала и состояние трущихся поверхностей.

2.Сила'трения покоя для одной и той же пары трения несколь­ ко больше силы трения движения и зависит от продолжительности контакта.

3.Сила трения Т и нормальное давление N связаны зависимо­

стью:

где f — коэффициент трения скольжения, зависящий от материала и состояния поверхностей.

Обобщенная формула Б. В. Дерягина для того же случая су­

77

Если среднюю удельную силу притяжения обозначить Рт и площадь эффективной поверхности соприкосновения Sa, то

\ ит/

Связь между коэффициентом трения / и величиной fm можно выразить так:

если РтСОт, ТО fm—f-

Несколько иная формула для определения коэффициента тре­ ния предложена И. В. Крагельским:

где / — коэффициент трения; то— константа молекулярной связи, кгс/мм2;

РТ— среднее контактное давление, кгс/мм2; ß — пьезокоэффициент молекулярной связи;

h — внедрение поверхностей под нагрузкой, мк;

R — радиус закругления вершин микронеровностей, мк;

К — коэффициент, зависящий от показателя кривой опорной поверхности.

Первые два члена уравнения определяют молекулярную компо­ ненту коэффициента трения.

Теоретический расчет коэффициентов то и ß на современном этапе развития науки неосуществим, поэтому единственный путь их определения — эксперимент. В лаборатории теории трения Ин-

•ститута машиноведения создан прибор и разработана методика для экспериментального определения коэффициентов т0 и ß.

Третий член уравнения полностью поддается расчету.

Врезультате появилась возможность практического использо­ вания этого уравнения.

Рассмотренные формулы относятся к случаю сухого трения. При скольжении смазанных поверхностей, отделенных друг от

и свойств пленки смазки. При достаточной ее толщине, когда по­ верхности скольжения полностью отделены друг от друга, сопро­ тивление движению определяется силами вязкости жидкости. Эле­ ментарная тангенциальная сила х по закону Ньютона зависит от

78

Процесс изменения коэффициента трения наглядно представлен на кривой Герси — Штрибека (рис. 42).

При малой скорости скольжения порядка 0,1 мм/с и очень тон­ ком слое смазки порядка 0,1 мкм имеет место граничное трение. Коэффициент трения f почти не изме­

няется при возрастании скорости до некоторого значения. Этот период пред­ ставлен на кривой участком /0—1. При дальнейшем возрастании скорости ко­ эффициент трения быстро уменьша­ ется; поверхности скольжения отделя­ ются друг от друга, но не настолько, чтобы исключить возможность сопри­ косновения отдельных выступов шеро­ ховатых поверхностей. Следовательно, граничное трение не полностью ис­ ключено, поэтому такое трение условно

Дальнейшее направление кривой / определяется в зависимости от безразмерной характеристики режима работы:

где Р — радиальная нагрузка на подшипник; d и / — диаметр и длина подшипника.

С возрастанием величины X толщина слоя смазки увеличива­ ется, перекрываются с избытком все неровности поверхностей скольжения и исключается непосредственный контакт их; сопро­ тивление движению определяется всецело внутренними силами вязкой жидкости, поэтому такое трение называется жидкостным (участок 2—3 кривой).

79