трилология, см. стр. 19 и 22

Если рассматривать в качестве искомого параметра износостойкость

И= I −1

Вэтом случае статистическая модель будет иметь вид

И= (I )−1 (1 +ξθ& )2

υИ =υI

Когда одновременно варьируют несколько коррелированных факторов θ1 , θ2 …,θр задача построения статистической модели существенно усложняется.

В инженерных расчетах скорость изнашивания γ определяется

трибосопряжений m =n = 1

Взависимости γ = γ(Vск , p ) наибольшую трудность

представляет собой определение величины k. Для этого нужно иметь специальную базу данных для разных трибосопряжений, набора материалов элементов ТМС, условий изнашивания, смазок.

Для сопряжения «вал-втулка» получено эмпирическое уравнение для интенсивности изнашивания

где р – удельное давление, кг/см2 или МПа; А, В – коэффициенты регрессии. Величина А и В зависит от

материала вала, втулки и вида смазки (табл.П1).

По особенностям подходов к расчету на износ трибосопряжения делятся на две группы:

I группа – сопряжения, для которых учитывается изменения формы и размеров обоих элементов ТМС (сопряжение «вал-втулка», сопряжения с линейным и точечным контактом).

41

II группа – сопряжения, для которых учитывается износ только одного из элементов ТМС (рабочее колесо насоса, колесо экипажа, исполнительный орган технологической машины и т.п.).

Для этой группы сопряжений основное внимание уделяется материаловедческим аспектам повышения износостойкости элемента ТМС (рациональный выбор материала).

Для химической отрасли характерны сопряжения «вал-втулка». Это опоры скольжения, сальниковые уплотнения, шарниры втулочнороликовых цепей.

«Валвтулка»

3.3. Расчет сопряжения «вал-втулка»

Опоры скольжения сухого и граничного трения встречаются в трибосопряжениях при малых скоростях скольжения. В большинстве случаев в этих опорах используется пластичная смазка (рис.17).

Для нормальной работы опоры необходим технологический

зазор

ε= R1 – R2

ε≈ 0,2 … 0,5 мм

Взаимодействие вала и втулки происходит по некоторой площадке, характеризуемой углом охвата 2φ0. Величина φ0 зависит от размеров опоры, нагрузок и используемых материалов

ϕ0 =ϕ0 (F, R, E1 , μ1 , E2 , μ2 )

42

3.3.2.Расчет ресурса

Воснову расчета срока службы сопряжения «вал-втулка» положен степенной закон изнашивания (24), который применим в таком виде только для такого вида сопряжений.

Интенсивность изнашивания элементов сопряжения (24)

Ih1 = A1PB1 ; Ih2 = A2 PB2

P = P - расчетное удельное давление

Аi, Вi – коэффициенты регрессии, определяются материалом элементов ТМС (табл.П1).

При использовании степенного закона принимается допущение, что коэффициенты А, В и условия контактирования р в течении всего

срока эксплуатации сопряжения остаются стабильными. Скорость изнашивания

γΣ = (Ih1 + Ih2 ) Vск

Проверка ресурса

44

3.3.3.Алгоритм расчета

Расчет опоры сухого трения выполняется методом подбора материала элементов трибосопряжений из имеющейся базы данных. Первоначально материалы выбираются по номинальному давлению Рном в опоре

Рном = dFl ,

где F – нагрузка на опору, известны из предварительных расчетов элементов опоры на прочность; d·l = Апр – проекция опорной поверхности на горизонтальную плоскость.

При выборе материала элементов трибосопряжения следует учитывать

-Рпред –предельное давление;

-технологические возможности реализации методов упрочнения (цементация, азотирование );

-дефицитность материалов (бронза).

Анализ результата расчета состоит в сравнении t с требуемым

ресурсом Т

t n T

45

n = 1,2…1,5 – коэффициент запаса по ресурсу. Учитывает возможные изменения условий контактирования и свойств материалов за время эксплуатации сопряжения.

3.4. Расчет опоры жидкостного трения

Опора жидкостного трения может быть реализована в виде гидродинамической или гидростатической опоры.

Для реализации гидростатической опоры необходима система принудительного создания масляного клина. Конструктивно это сложно. Такие опоры используются в специальной технике.

В химической отрасли получила распространение гидродинамическая опора. Опоры скольжения имеют ряд преимуществ перед опорами качения:

-являются разъемными (важно для подшипников коленчатых валов двигателей и поршневых компрессоров);

-хорошо воспринимают динамические нагрузки (важно для опор двигателей и поршневых компрессоров);

-нет ограничений по габаритам (диаметральный);

практически нет ограничений по частотам вращения (важно для ц/б компрессоров, имеющих n= 10000 – 50000 об/мин);

- нет ограничений по сроку службы (при соблюдении режима жидкостного трения).

3.4.1. Конструкция гидродинамической опоры

46

х = е/δ – относительный эксцентриситет. Применяемы материалы:

Вал – сталь 40, 45 после нормализации.

Вкладыш – биметаллический. Внутренняя поверхность представляет собой антифрикционный слой обычно из баббита БК2,

Б88, Б16, БН.

Различают тонкостенные и толстостенные подшипники. Тонкостенные подшипники (толщина антифрикционного слоя до 0,5 мм) изготавливаются штамповкой из биметаллической полосы.

Толстостенные подшипники (толщина антифрикционного слоя 3 – 10 мм) изготавливают заливкой. Они допускают перезаливку баббитового слоя.

Для опор скольжения с баббитовыми подшипниками опасен нагрев выше Траб > 80ºС. Поэтому в опорах увеличивают зазор ψ.

В этом случае возможна вибрация ротора. Для предотвращения вибрации используют специальную расточку вкладыша или специальную конструкцию опоры (вибростойкие опоры).

3.4.2. Расчет гидродинамической опоры

Расчет опоры состоит в проверке условия реализации режима жидкостного трения

hmin hкр

(25)

hmin - минимальная толщина смазочного слоя (на линии центров); hкр - критическая величина зазора

hкр = RZ/ + RZ// +Y0

(26)

RZ – высота неровностей на поверхности трения вала и вкладыша

режимные (F, ω, X) параметры опоры

48

4.1. Получение статистической зависимости вида «износостойкость – свойство»

по выборке экспериментальных данных

Исследовалась зависимость массового износа сталей 45, 40Х13, Р18 от твердости после термообработки.

Твердость определялась на приборе Виккерса, изнашивание – в условиях скольжения образца по поверхности шлифовального круга. Величину износа определяли по потере массы образца взвешиванием на аналитических весах. В качестве значения твердости и износа принималось среднее арифметическое шести измерений. Получены следующие пары значений (HV, ∆m) (табл.3).

Регрессионный анализ состоит в следующем:

50