Transcript
Page 1: ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ УПЛОТНЕНИЙ ОПОРНЫХ КАТКОВ БАЗОВЫХ МАШИН С ГУСЕНИЧНЫМ ДВИЖИТЕЛЕМ

ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СЕРВИСА №2(12) 2010 21

УДК 621.002.3

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ УПЛОТНЕНИЙ ОПОРНЫХ

КАТКОВ БАЗОВЫХ МАШИН С ГУСЕНИЧНЫМ ДВИЖИТЕЛЕМ

А.В.Стукач Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики

192171, Санкт - Петербург, ул. Седова 55/1

Рассмотрена возможность применения тонкослойных покрытий из полиамида для повышения износо-

стойкости уплотнений опорных катков техники выполненной на базе гусеничных тракторов. Предла-

гаются составы для нанесения износостойких покрытий и даются рекомендации технологии их изго-

товления.

Ключевые слова: износостойкость, полиамидные покрытия, надежность, уплотнения.

Успешное использование техники

возможно только при правильно органи-

зованном техническом обслуживании и

проведении на современном уровне те-

кущих и капитальных ремонтов.

Наибольшее распространение при

строительстве автомобильных дорог в

виду своей высокой универсальности по-

лучили бульдозеры. Они используются

для перемещения грунта на расстояние

до 100 метров, возведения дамб и насы-

пей высотой до 3 метров, планировки го-

ризонтальных и наклонных участков

грунтовой поверхности и выполнения ря-

да других работ. Особенность эксплуата-

ции машин для земляных работ заклю-

чаются в том, что им приходится разра-

батывать грунты высокой прочности –

мерзлые и скальные, мореные, несвязные

гравийно-песчаные, в которых могут

встречаться крупные включения из твер-

дых пород. При разработке таких грунтов

на машину передаются большие динами-

ческие нагрузки. Естественно такие на-

грузки и специфические условия экс-

плуатации значительно сокращают дол-

говечность отдельных механизмов ма-

шин. В первую очередь это относится к

узлам гусеничного хода. Так, для наибо-

лее распространенных тракторов, выпус-

каемых Челябинским тракторным заво-

дом, служащих базовой машиной для

бульдозеров, ресурс работы механизмов

гусеничного хода составляет всего 2/3 от

длительности работы двигателя и транс-

миссии. В тоже время трудозатраты при

ремонте ходового устройства трактора

могут доходить до 80% от трудозатрат

необходимых для ремонта всей машины.

Поэтому, увеличение ресурса работы ме-

ханизма передвижения машины, является

очень актуальным вопросом.

Надежность работы гусеничного

движителя в первую очередь определяет-

ся безотказной работой опорных и под-

держивающих катков. Конструкция

опорного катка представляет собой

сложную сборочную конструкцию, пока-

занную на рис. 1 и состоящей из непод-

вижной оси 1, на которую устанавлива-

ются роликовые подшипники 2. С боко-

вых поверхностей каток закрывается

крышками 3 и фиксируется цилиндриче-

скими штифтами 4. крышки закрепляют-

ся с помощью винтов 5 к корпусу катка 6.

Между роликовыми подшипниками и

внутренней поверхностью крышек уста-

навливаются на оси упорные диски 7. С

наружной стороны крышки закрепляется

кольцо 8, являющееся подвижной частью

уплотнительного устройства. Неподвиж-

ная часть уплотнения выполнена в виде

шайбы 9 с лысками по внутреннему диа-

метру, препятствующими проворачива-

нию их на оси. Неподвижная шайба при-

жимается к подвижному кольцу при по-

мощи манжеты 10. снаружи устанавлива-

ется металлический пыльник 11.

Герметизация роликовых подшип-

ников и упорных шайб обеспечивается

элементами металлического уплотнения.

Оно выполнено таким образом, что два

стальных кольца проскальзывают друг

относительно друга при осевом поджа-

тии с удельным давлением 0,7 МПа.

Этим и обеспечивается уплотнение.

Page 2: ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ УПЛОТНЕНИЙ ОПОРНЫХ КАТКОВ БАЗОВЫХ МАШИН С ГУСЕНИЧНЫМ ДВИЖИТЕЛЕМ

А.В. Стукач

22 НИИТТС

Рисунок 1 – Конструкция опорного катка трактора

Хотя кольца и шайбы подвергаются

специальной химико-термической обра-

ботке и имеют высокую твердость и чис-

тоту поверхности, они все же изнашива-

ются. Нарушается первоначальный кон-

такт трущихся деталей, происходит раз-

герметизация узла и вытекание смазки.

Попадание абразивных частиц в ролико-

вые подшипники происходит из-за не-

удовлетворительной работы торцевого

металлического уплотнения.

При высоких температурах, осо-

бенно в летнее время, за счет недостаточ-

ного охлаждения и при наличии абразива

наблюдается значительный износ тру-

щихся поверхностей уплотнения. На рис.

2 и 3 показаны изношенные кольцо и не-

подвижная шайба уплотнительного уст-

ройства.

Каток не проворачивается и на бе-

говых дорожках, в результате скольжения

по звеньям гусениц образовываются

площадки износа. Дальнейшая эксплуа-

тация опорного катка с таким дефектом

невозможна.

Рисунок 2 – Подвижное уплотнительное

кольцо

Рисунок 3 – Неподвижная шайба метал-

лического уплотнения

Максимальная величина износа ра-

бочих поверхностей не превышает 1мм.

Однако такого износа достаточно чтобы

смазка вытекла из опорного катка. При

Page 3: ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ УПЛОТНЕНИЙ ОПОРНЫХ КАТКОВ БАЗОВЫХ МАШИН С ГУСЕНИЧНЫМ ДВИЖИТЕЛЕМ

Повышение надежности уплотнений опорных катков базовых строительных машин с

гусеничным движителем

ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СЕРВИСА №2(12) 2010 23

перебоях в подаче смазки и наличии аб-

разивных частиц возможно схватывание

и заклинивание роликового подшипника.

Для восстановления изношенных

поверхностей деталей металлического

уплотнения целесообразно использовать

тонкослойные антифрикционные покры-

тия из полиамидов. Технология восста-

новления и необходимое оборудование

для нанесения антифрикционного слоя

подробно описана в работе [1].

С целью определения составов, об-

ладающих наименьшим коэффициентом

трения и соответственно наибольшей из-

носостойкостью были проведены трибо-

технические испытания антифрикцион-

ных покрытий. В качестве упрочнителя

полимерной матрицы из полиамида П -

6/66, который в исходном состоянии

представлял собой гранулированный по-

рошок со средним размером частиц

(60 52) мкм. Применялись мелкодис-

персные порошки.

Испытывались композиционные ма-

териалы, содержащие 5, 10, 15 и 20 весо-

вых процентов наполнителя. В качестве

наполнителей употреблялись материалы

различного кристаллического строения,

степени дисперсности и с разной приро-

дой химической связи. Список исследо-

ванных наполнителей применяемых для

упрочнения и трибологические свойства

композиций на их основе приведены в

табл. 1.

Таблица 1 – Наполнители для полиамида П – 6/66 и трибологические свойства композиций

Частицы

наполнителя

Давление,

МПа

Коэффициент

трения

Износ

за 10 мин

Al, ~ 1000 мкм 16,8 0,23 1

Al, ~ 1000 мкм 16,8 0,23 3

Al, < 100 мкм 16,8 0,2 1

Al, < 100 мкм 16,8 0,2 1

медь окисленная 16,8 0,19 1,3

Al, < 100 мкм 15,6 0,23 6

Al, < 100 мкм 14,5 0,18 6

Al, < 100 мкм 13,3 0,24 1,2

Al, < 100 мкм 13,3 0,18 1

Бронза 13,3 0,24 1,9

медь окисленная 13,3 0,24 1

Al, окисленный 13,3 0,18 1,5

Бронза 13,3 0,24 17,4

Бронза 9,8 0,3 7,7

Никель 7,5 0,26 7,3

Полиамид П 6/66 7,5 0,08 2,8

Серпентин 7,5 0,26 0,6

Серпентин 7,5 0,31 <0,3

Железо 5,2 0,6 <0,3

Медь 5,2 0,11 <0,3

Al, ~ 1000 мкм 2,9 0,48 <0,3

Al, < 100 мкм 2,9 0,07 <0,3

5% графитовых волокон 7 0,09 <0,3

Технология приготовления образ-

цов для исследования триботехнических

свойств металлополимерных антифрик-

ционных композитов выдерживалась в

Page 4: ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ УПЛОТНЕНИЙ ОПОРНЫХ КАТКОВ БАЗОВЫХ МАШИН С ГУСЕНИЧНЫМ ДВИЖИТЕЛЕМ

А.В. Стукач

24 НИИТТС

строгом соответствии с процессами изго-

товления реальных деталей подшипников

скольжения принятыми на многих отече-

ственных заводах. Все подготовительные

операции и температурно-временные ре-

жимы изготовления композита и техно-

логия нанесения антифрикционного слоя

точно соответствовала условиям изготов-

ления подшипников принятых на ре-

монтных заводах и при производстве

вновь изготавливаемых деталей.

Испытания на износ проводились

по методике и на оборудовании, подроб-

но описанной в работе [2].

Для исследования был принят диа-

пазон нагрузок и скоростей, соответст-

вующих работе не только уплотнений, но

и подшипников скольжения.

Износ определялся по убыванию

массы. Для этого образец взвешивался до

и после испытаний на трение на весах

АДВ-200. Результаты исследования изно-

са приведены в табл. 1.

В результате испытаний необходи-

мо было сделать анализ влияния напол-

нителей, представленных в таблице на

антифрикционные свойства покрытий. В

первую очередь требовалось определить

влияние размера частиц наполнителя, так

как они существенным образом могут

влиять на процессы кристаллизации и

аморфизации полимеров. Размер частиц

наполнителя может быть существенным

фактором зародышеобразования кри-

сталлитов. В нашем случае, добавка на-

полнителей при высокой температуре пе-

регрева, может осложнить процесс амор-

физации структуры и вызвать дополни-

тельную кристаллизацию полимера.

Тепловых свойства используемых

наполнителей приведены в табл. 2.

Удельные теплоемкости подсчитывались

по формуле :

M

cTbTaCp

253 10101868.4

где: a, b, c – постоянные, взятые из спра-

вочника; Т – температура в градусах

Кельвина; М – масса одного грамм-моля

вещества.

Таблица 2. – Теплоемкости наполнителей

используемых для упрочнения полиамида

Наполнитель

Теплоемкость Дж/ (кг

град)10-2

Al 8,8-9

Cu 3,8

Fe 4,6

Ni 4,4

SiO2 7,4

C 7,3

Тщательный анализ результатов ис-

пытаний, приведенных в табл.1., показы-

вает, что размеры частиц наполнителя

практически не оказывают существенно-

го влияния на величину коэффициента

трения. Проведенные испытания под-

твердили возможность использования

антифрикционных покрытий в уплотни-

тельных устройства опорных катков ба-

зовых тракторов строительных машин.

Практически все наполнители по-

вышают коэффициент трения исходного

полиамида. Однако оказывается, что

лучшие наполнители отличаются от всех

остальных своей высокой теплоемко-

стью. Теплоемкость алюминия и угле-

родных волокон в 2 - 3 раза превосходит

теплоемкость всех остальных материа-

лов.

Литература 1. Стукач А.В. Ремонт упорных подшипников

скольжения покрытиями на основе композитов.

Научно-техническое издание НИИТТС, СПбГУ-

СЭ «Технико-технологические проблемы серви-

са». №1. 2008. –с. 8 – 11

2. Стукач А.В. Трибометрический комплекс тор-

цевого трения. Повышение износостойкости и

долговечнсти машин и механизмов на транспорте.

Сборник трудов Третьего Международного сим-

позиума по транспортной триботехнике «Транс-

трибо – 2005». СПб, Изд-во СПбГПУ, 2005, -с.273

– 276

Стукач Александр Васильевич, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры "Техниче-

ская механика" СПбГУСЭ, тел.: 248-71-18, моб. 8-904-552-97-15


Recommended