Электронный научно-практический журнал «Современные научные исследования и инновации» » смазка

Жидкостная смазка открытых цепных передач

Киприянов Федор Александович — Sun, 27 Mar 2016 15:22:42 +0000

Открытые цепные передачи в процессе эксплуатации смазываются, как правило, с помощью пластической смазки. Такая система смазки, имеет ряд преимуществ: относительно низкая трудоемкость проведения операций смазки, невысокая стоимость смазочных материалов и т.д. Однако, производственные исследования применения пластической смазки в открытых цепных передачах показали, что такой тип смазки неэффективен в условиях большой запыленности при наличии в пылевой среде волокнистых включений. Так в условиях деревообрабатывающего производства ООО «Харовсклеспром», где размерность частиц варьируется в довольно большом интервале и может составлять от 5,5 мм до 0,63 и менее [1, с. 160] пластическая смазка показала свою неэффективность. В процессе эксплуатации цепной передачи происходило насыщение смазки частицами дерева, что приводило к потере эффективности.

Использование жидкой смазки с подачей через жиклеры, расположенные под ветвями цепной передачи так же оказалось неэффективно, жиклеры засорялись, смазка не поступала, поскольку прочистка жиклеров мастерами-наладчиками не представлялась возможной, приходилось увеличивать давление смазывающей жидкости, увеличение давления неизбежно привело к перерасходу смазывающей жидкости на 70%.

Инжиниринговой компанией «ВолИнжКомпани» предложено решение жидкостной смазки открытых цепных передач с пневматическим механизмом управления (рисунок 1)

Рисунок 1. Станция смазки

1 – регулятор давления, 2 – клапан схемы обдува, 3 – пилотный клапан, 4 – клапан включения подачи масла и воздуха, 5 – пневмодроссель, 6 – манометр, 7 – фильтр, 8 – диафрагма, 9 – клапан-смаситель, 10 – винт регулировки расхода воздуха, 11 – винт регулировки расхода масла, 12 – рукав с соплом, 13 – уровнемер, 14 – пробка.

Блок управления (рисунок 2а), через заданные промежутки времени подает давление на емкость со смазывающей жидкостью (рисунок 2б), откуда смазка поступает на рукав с соплом (рисунок 2в), обеспечивая необходимое качество смазки цепи.

Рисунок 2. Элементы системы управления смазкой

а – блок управления, б – емкость со смазывающей жидкостью, в – рукав с соплом

Использование данной системы на производственных мощностях ООО «Харовсклеспром» позволило снизить расход смазочных материалов и продлить межремонтный ресурс открытых цепных передач.

Стоит отметить, что использование пневматического оборудования в условиях различных предприятий [2]становится довольно популярным, так этой же компанией был предложен параметрический регулятор, обеспечивающий высокоточное дозирование жидкости [3], в качестве управляющего механизма в котором используется сжатый воздух.

Свободное колебание частиц меди во впадине шероховатой поверхности при отсутствии смазки и в вязкой среде. Оптимальное решение колебаний

Шорин Владимир Алексеевич — Thu, 12 Oct 2017 10:18:27 +0000

Металлоплакирующие смазки, реализующие эффект избирательного переноса широко используются в текстильном технологическом оборудовании. Данный тип смазок получают путем введения в смазочные материалы порошка или соединений низкомодульных металлов, которые в процессе трения осаждаются на рабочие поверхности, образуя плакирующий слой.
В связи с этим, решение задачи о свободном колебании частиц меди во впадине шероховатой поверхности при отсутствии смазки и в вязкой среде очень важно при моделировании и создании металлоплакирующих смазок.
Представим частицу меди в виде шара, а впадину микронеровности имеющей сферический вид. Определим частоты колебания шарика на внутренней поверхности шарового сегмента.
1. Рассмотрим колебания шарика, катящегося по внутренней поверхности шарового сегмента, причем F_тр= 0. Эта задача аналогична задаче свободного колебания частиц из антифрикционного металла во впадине шероховатой поверхности, смоделированной как шаровой сегмент при отсутствии смазки (рисунок 1).

Рисунок 1. Шарик, катящийся по внутренней поверхности шарового сегмента

Будем рассматривать колебания относительно мгновенной оси О. На шарик действует сила тяжести Р, момент которой равен  (ограничимся углами, для которых , в радианах) Припишем углу направление по правилу правого винта, т.е. навстречу моменту силы.
Уравнение колебаний получим из основного уравнения динамики вращательного движения [1]:  – 2-ой закон Ньютона для вращательного движения, где J – момент инерции масс.
; ; . (1)
;
(2)
По теореме Гьюгенса–Штейнера находим
, (3)
тогда
;
Обозначим величину  через .
Частоту собственных колебаний находим, решив уравнение:
(4)
;
, (5)
где ₀ – круговая частота или частота собственных колебаний

2. Для вязкой среды из уравнения (5) получим
, (6)
где  момент силы трения относительно оси, проходящей через точку О.
, где  − сила вязкого сопротивления, которая должна быть приложена в центре масс шарика и равна . Тогда
. (7)
, (8)
где – сопротивление среды по Стоксу. (9)
; .
, (10)
.
Выразим величину  из (10) через n – коэффициент демпфирования.
Найдем частоту затухающих колебаний, решая дифференциальное уравнение вида
, получаем .
Для нашего случая ,
где d – диаметр шарика; _d – динамическая вязкость среды; m – масса шарика.
Произведем расчет свободных колебаний шарика для поверхностей с различным показателем Rz. , выбираем из условия, что , где Rz – высота микронеровностей по десяти точкам согласно ГОСТ 2789 (таблица 1).

Таблица 1. Свободные колебания шарика для поверхностей с различными показателями Rz

№ п/п	Rz•10^-6 м	R•10^-6 м	_ω0•10³ Гц
1	6,3	3	1,528
2	3,2	1,5	2,161
3	1,6	0,7	3,164
4	0,8	0,35	4,474

Расчет частоты затухающих колебаний медного шарика в вязкой среде (пластичная смазка ЦИАТИМ-201) [2] (таблица 2).
Имеем . Покажем, что для случая n² .
Выше было получено , где – диаметр медного шарика (зависит от величины шероховатости); – динамическая вязкость пластичной смазки ЦИАТИМ-201.
= 1000 кг•с/м² при t = 0 ^oC; m масса медного шарика.
, где – плотность меди, кг/м³, V – объем; .
Тогда .
.
.

Таблица 2. Частоты затухающих колебаний медного шарика в вязкой среде с различными показателями Rz

№ п/п	Rz•10^-6 м	n²•10²² Гц²	Гц²
1	6,3	0,074	2,33
2	3,2	0,64	4,67
3	1,6	13,5	10
4	0,8	216	20

Из того, что n² можно сделать вывод, что колебания медного шарика в вязкой среде апериодичны при данных условиях.
В зависимости от ₀ подбираем вязкость среды, чтобы уменьшить износ, трение и шум.
Оптимальное решение колебаний.
1. Задача состоит в том, чтобы систему привести от заданных начальных условий и до положения равновесия ; . При ограниченном силовом управлении идеальный закон для линейной колебательной системы имеет вид
, где – параметр граничных условий.
Фазовый портрет движения системы показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Фазовые портреты движения линейной колебательной системы при идеальном управлении силой гашения колебаний (Т_min) для двух разных точек 1 и 2

; .
2. Пусть при движении системы из начального состояния ; в конечное в фазовой плоскости можно управлять только одним импульсом S (рисунок 3) .

Рисунок 3. Фазовый портрет линейной колебательной системы ударным импульсом при гашении колебаний

Критерий – максимальная средняя мощность гашения.
, где Э – энергия.
Если , то ; ; .
При 0; , а место приложения импульса (, ₁, ) определяется решением системы
.

.
3. Задача предыдущая, только критерием является максимальная поглощающая энергия .
При решение совпадает с предыдущим, а при ; ; .
Колебательной системой в нашем случае является вся исследуемая машина, т.е. в колебательную систему входят: частицы порошка наполнителя, масляная основа смазки и узлы трения с крутильными колебаниями, которых, например, в крутильной машине до 7000 штук, а в пневмопрядильных машинах параллельно в технологическом процессе участвуют 240 прядильных блоков. Это называется функциональной избыточностью, что является характерной особенностью текстильного оборудования. Вся колебательная система находится под действием вибраций.
Выводы. Из решения вышеуказанных задач можно сделать предположение, что большое множество частиц меди под действием вибраций начинают сами колебаться относительно системы, тем самым, создавая мельчайшие ударные импульсы, которые в совокупности уменьшают амплитуду и частоту колебаний всей системы.
Из вышесказанного следует, что колебания частицы наполнителя апериодичны. А колебания в узле трения наблюдаются с явно выраженным периодом, т.е. они периодичны. Следовательно, эти мельчайшие импульсы частиц меди по фазе не будут совпадать с колебаниями узла, а напротив, будут в противофазе и уменьшать амплитуду и частоту колебаний.
Если удается уменьшить параметры вибрации на 15…20 %, то это дает колоссальный экономический эффект.