Повышение долговечности деталей швейных машин на основе совершенствования узлов трения тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

^^МИНИСТЕРСТВО НАРОДНОГО ОБРАЗОВАНИЯ J „ „.(АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

' "'Азербайджанский технический университет

На правах рукописи

гусейнов гидаят гамид оглы

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ШВЕЙНЫХ МАШИН НА ОСНОВЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ УЗЛОВ

ТРЕНИЯ

01.02.06—динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Баку—1993 г.

Работа выполнена в Московском Ордена Красного знамени технологический институт легкой промышленности

Научные руководитель:

к. т. н., профессор Андреенков Е. в.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук., профессор Самидов X. С.

доктор технических наук Фарзалиев М. Г.

Ведушее предприятие—Концерн «Подольск» (Подольский механический завод).

Защита состоится & Цф> 14

в ^--^асов на заседании специализированного Совета К 054.04.02 поприсуждению ученой степени кандидата технических паук в АЗГУ по адресу: 370602 Баку, пр. М. Азизбе-кова, 25. ауд. 415(1). С диссертацией можно ознокомнться и научной библиотеке АЗГУ.

Автореферат разослан «Д^» л1 0? ,<?1993 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, доцент

Р. А. ЮЗБЕКОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕР РАГОта

Актуальность работы. Нормализация потребительского рынка,' обеспечение объема товаров легко!! промышленности, предпологает увеличение эффективности швейного оборудования, которое зависит от ПОШ1ШУНИЯ производительности и надежности ма.иин. При повышении производительности ишоЛных мгшии возникают трудности с ПОБНШОИИСМ ила'хотя бы сохранением показателей надобности. Значительную роль в решении этих вопросов играет рациональная'смазка шво/ного оборудования.

По данном зарубежных фирм, скоростные характеристики швейных мааин зависит только от построении рациональной системы смазки и достигается до 15;? /1,Ъ/. Это обеспечивается путем конструктивного совершенствования системы смазки: подбором смазочных материалов с соответствующими присадками я поддержанием оптимальных режимов эксплуатации мааин. Одним из важнейших факторов создания современных высокоскоростных иио;(лых малин в условиях все более усложнявших конструкций механизмов, повышения частоты вращения главного вала', и требование.к надежности и долговечности деталей и узлов является рациональный выбор смазочных материалов и совершенствование систем и способов смазки.

Известны специальнне смазки по химическому составу отлигап-ш;:еоя противозазерники, антифрикционными, прогивоокислительными и друг-имл пп::сядка.'.и!, учигинрл-ыуд условия работы трущихся пар в .¡¡ве"них [планах, нап;:2:лар: масла '{«¡м "Дхуки" /Япония/, "Зингер" /СТА/ и другие. Б отечественном авейном машиностроении используются масла оиииго назначения, которые применяются в других отраслях, например в автомобилестроении. Поэтому более актуальной задачей является гоиЬр л разработка систем смазки применительно к промышленным аве/н»'м машина;,!, '

Актуальность диссертационной работы определяется соверлен-етвования эксплуатируемых швейных машин на базе усовершенствования их Сн(;тро;:зно1::в:.".\'.;;»'х /злеп лугом улучжШя услоьт работы, смазки, уделышк те:,л:и т.п.

'!ПЛЬ РА~"'1и. является уточнения основных Викторов влияющих на долговечность и работо ; способность узлов трения промышленных ивеДных машин и разработка систем смазки. Для достижения указанно? цели, в работе были постанленны следующие задачи: - исследование характера трения, в зависимости от геометрических размеров подшипников скольжения скоростного и нагрузоч-

ного режима работы р^, величины зазора в сопряжений и давления масла в системе смазки Р^ ;

- исследование температурного режима работы детален швейных машин, в зависимости от способа иодачи масла в зону трения, геометрических параметров пары трения, скоростного режима и режима "пуск-остановка";

-. определить влияние на скорость изнашивания деталь;1, швейных машин, продуктов загрязионм и разработать систему мероприятия по синдешпо количества технических примосеи в маме устранение об-разивного износа;

- определить наиболее основных параметры, характеризующие надежность узлов и деталей шве ¿них мшит:, и разработать стенд для проведения испытаний по этим параметрам;

-разработать теоретические, динамические модели системы" вал подшипник", позволявшие, с необходимый точности описывать реальные особенности работы подшипниковых узлов швейных ьшин.

'/ЕТОГЬ' ИЗС-ТРЛОРАЧ:?!. Работа вклячает экспериментальных и теоретических исследовании. Теоретические исследования провсдилис] с использованием основных положений теории колебаний, динамики механических систем и методов математической статистики. Экспериментальные исследования велись в производственных условиях непосредственно на проишаленннх • швейных калинах, а также на специальш разработанных экспериментальных стендах с применением современных методов и средств регистрации и контроля измеряемых параметров. Обсчеты результатов экспериментов проводились на электронно-вычислительной малине марки "Электроника 0581", ДКВ-3',(. Все научные полевения, выдвинутые в работе, в необходимой мере теоретически и экспериментально подтверждена.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА: В работе впервые исследованы различные -динамические услови; работы промышленной швейной малины и основные параметры узлы трения, .определены пути и методы улучшения и совершенствования пдд-шипников скольжения.

Итогами проведенной работы является следующее:

1, Разработана методика выбора наиболее существенных Факторов вляюащх на долговечность работы лодипшш'ов скольжения промкшга-ных швелнкх машан. Значительными факторами определяепимк является геометрические параметра•подлинников скольжения / / их услошш работы /PV; Ре cD /; параметры подаваемой смазки /вязкое температура, наличке продуктов-загрязнения присадки и ДР-/

2. Впервые теоретически исследован характер /моментов/ трепля в подташниках сколькенал, предложено использование для исследования д1'шг.га"Л! маятниковой систолы , коделиоухгле:: реалыше условия работч и нптоумпдя". системы " чал-ссудашшк".

Теоретически обосновано и аналитически описана мололирушая система стенда "мотор-весы".

3. Проведено теоретическое исследование для различиях случаев двикрнии / пуск-останов, установившееся движение, вктог.../. Разработчики варианты динамических моделей маятниковой системы, стенда "мотор-весы", стенда обращенного движения.

Составлены и решены дтМеринциальнна уравнения движения главного вале с учетом свободных колебаний, колебаний" в переходных режимах вынужденных колебаний. Для практических целой разработана упрашенная система уравнений движения'вала-маятника.

4. Рекомендуется оптимальная величина относительного зазора в подшипниках скольжения, при которой обеспечиваются блогопри-ятнне условия работы с минимальной температурой и износом. Эти результаты рекоглекдованы при проектировании узлов и деталей тру-

щилСм Пир СО О^аЗКО¡1 а ДОи/СКл ПССиДСК ПС~СрХИОСТО.!,

5. Определена номинальна-! величина давления масла в системе смазки. Установлены границы режимов применения отдельных марок масел в узлах трения промышленных швейных малыш. Определена необходимая производительность система,!, смазки в зависимости от расположения масляной ванны относительно опасности трущихся узлов, Рекомендованы «¡"ильтрукете элементы для систем« смазки и сроки замены масла в узлах трения проплаченных. швейных малин..

ПРЛ1С?/Члс:КОЛ ИР

Результаты лсследованя.1 приняты к использованию на производственном швейном объединения им. Махсетг Гянджеви г. Гянджа, на Бакинской двойной фабрике, в молодежном производственном объединении "Гюнель" при Бакинском промп&ленно-торговом швейном объединении им. Володарского и включены в комплекс мероприятий, направленных на улучиенпе эксплуатации промышленных шволшх мааин, увеличение срока службы подшиникових узлов и повышении культуры производства. Результата исследовании использованы в учебном процессе - на кафедре "Прикладная мех,аника" МТИЛЛ и на кафедре "Мааин,аппараты текстильно! легкой промышленности и бытового обсужи-вания" АзТИ /г.Гянджа/. Методика теоретических и экспериментальных исследовании монет быть использована и для изучения работы 'подшипниковых узлов других машин легкой промышленности.

зконсшчаскил ЭВДЗСТ'ЛННОСТЬ. Фактически!! годовой экономический эффект от использования результаты работы составил 235С0 рублей в год на одну швзинув фабрику. Оф{«кт достигается за счет применения улучшенной системы смазки промышленных швеШшх макин.

АПРОГ.-АЦ'/Л РАБОТ! 1. Матееиалн диссертации докладывались :1 получили положительную оценку: на заседаний кафедры "Прикладная механика" МИЛИ, на заседании каредри "¡/.ааинн и аппарата тексгиль-ноЛ, легкой промышленности и бытового обслуживания" АзТЛ, на швейном произ!объединении им. М.Гяндтсви. Конференции профессор-препо-дават.состава АзХИ 1ЭЭ2 года Республиканской научно.! конференции АзТ'Л, 19Я0г.

ИУБЛТКА'.И"!, Основное сслорхчнле работы опубликовано в "девяти печатных работах.

Стт'тктура и ооТ'Ик габо'ш. Диссертация состоит из введения, пять глав, выводов,список литературы, включающего / / наименования, приложения и содерчат / / страницы, в том числе / / страниц текста, / / рисунков и / / табл..

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТ Ы.

3 первой главе дан анализ состояния вопроса: Конструктивные особенности узлов авеишх ?/.ал1.:н, их внешние формы и габариты, обусловленные спецификой работы механизмов, отличающихся большим разнообразием. Рассмотрение подшипниковые узлы главного валов современных швейных малин отечественного к зарубежного производства показывает широкое использование подшипников скольжения различных конструкций. Из проведенного анализа работы следует, что подшипникам скольжения отдается предпочтение в более нагруженных опорах- главного вала, расположенных блике к основным источникам возмущающих см - механизма;,: иглы и подача нити.

Анализ показывав"1, что для исследования значительный интерес ■ представляют подшипника скольжения главного в,зла, как весьма нагруженные и подверженные большим износа.!.

Б качестве смазочных материалов дл.н подшипников скольжения применяются минеральные жидкие масла с вязкостью от 4 сСт до 31,6 сСт. ■

В отечественных швейных машшах рекомендуется применять масла А/велоси/, Т/вазелиновнке/ и индустриальные типов И-1И, И-20 и другие. За рубеяом количество марок, рекомендованных масел ддч швейных мадкн велико, так как каждая фирма - производитель авей-ного оборудования стремиться создать и рекомендовать свою смазку, применительно даже к определенному классу или группе швейных малин.

В настоящее время методика выбора смазочных масел для подлинников ЕгоеШшх мазглн отсутствует но продолжительные наблюдения, в промышленных условиях, за работой швейных машин подсказали, что оптимальны." для подачи иасла наиболее распространенным способом яьдкется пол яавлеишд. В скоростных шве&шх машинах наиболее

блогоприятным считаются применение смазки вязкостью 653 сСт, что к определило в дальнейшей использование ее при проведении наших исследований.

Решающим вопросом, определявшим высокую работоспособность пари при соответствующих режимах является способ смазки. В зависимости от способа смазки, различают конструктивные решения опорных узлов:

1/ подшипники с периодической смазкой от ручной масленка;

2/ подшипник с непрерывной подачей смазки под давлении;

3/ подояпникл с непрерывной фитильной сказкой.

Анализ конструкций промышленных шве/лих маипн отечестпеннох-о и зарубежного производства позволил установить, что авепном м.гзинострое-ниа применлотси два. основных способа подачи яидкоИ скааял к узлам трения: индивидуальная и централизованная. Индивидуальный способ ирудлологйст подячу "я?™ к nrucr/r плячмпа t;r».w y.<jrу. Цонтрялизован-nu;l cixcoo ооисночг.наит одновременную подачу масла к нескольким узла:." .как б из дг-илоная, так л под давлением.

Ировсдоннно исследования а аналпа кзвостшх работ показали, что условия Tp'oi-i.in' и износа детало!! машин, в том число и авепннх во многом определяется количеством смазыпагсмего масла проходящего через сопрялениио norc-pxnopi и деталей. Способ подачи, заложенный в коастру' цню то.! или иной ме.Чной мгмны предопределяет количество смазочного масл? в зоне контакта и с учетом скоростного и нагрузочного режима либо обеспечивает нормальные условия трения, либо нет. Это тлеет важное значение для выбора подачи масла, однако, при проектировании иве..них малин оти соображения не учитываются. Так например, для швейных маилн Подольского механического завода, скоростной и нагрузочный режим работ;; весьма близок, в одном случае масло в зоне трения перед-аой опоры главного вала подается под давлением /852 кл/, в другом случае без давления /87G кл/.

Анализ выхода из строя маыин показывает, что около 70% олучаев ' происходит из-за износа деталей или варукения режима смазки.

Среди эксплуатационных факторовj оказывающих значительное влияние на надежность и долговечность машин в том, числе и швейных следует отметить: нагрузочные характеристики работы механизмов, эффективность системы планово- предупредительного ремонта; качество всех видов ремонтных работ; сбор информации о надежности машины в целом, а также ' гдельннгс узлов, деталей и корректировка сроков службы деталей и механизмов с учетом их реального ресурса.

Несмотря на особое влияние на износ, а следовательно, и долговечность детален маинн способа подачи-масла в зону трен-ля и разработки

в

мероприятий по созданию условий жидкого трения для трущихся поверхностей деталей,'до настоящего времени отсутствует как универсальные рекомендации по лроктпрованию таки униворсачьные методи расиста. Исследованию температурных режимов работы различных тнпоьых пар тронмн посва'пено значительное количество работ однако результаты этих исследований ига практические рекомендации на могут охватить многообразие условий работы ре-льных узлов, и дэтале;': швейных мазин, скоростной и нагрузочной диапо-зон, которых весьма специфичен. Температурный режим тщательно но изучен.

Б работах Гурокича В.А. исследовано влияние способа подачи масла в зону трена« на температурный режим работы деталей, однако но было определено вдинние других-не менее значимых факторов таких как: геометрические параметры валов и опор: конструктивные вариант': оформления поверхностей трения; место подвода смазки в зону трения и т.д.

■ Отсутствие данных о характере изменения температуры деталей в зоне трения для швейного оборудования затрудняет поиск конструктивна*. реленаЯ и разработку мероприятий по сшгкенпю температуры в зоно трения. Опыт ведущих зарубежных машиностроительных фирм, спвапапч.'пругалхся* на щтзподство зРе.люго оОотуяоча-азл покпзывьот, что для обеспечения безприбоЛн/й работу высокоскоростных малин Сел специальной систем: смазки л охлочдекня невозможно. Так капржер, фирма."Унион СпеЦиаль" разработали машину класса Н . 6Г2 К 213 где для охлаждения в системе смазки предусмотрен радиатор с принудительным воздушным охлаждением.

Повышенная загрязненность масла в 'системе смазки шве/лм ма^кн оказывает значительное влияние на его смазочные свойства и вязкость. По данным Подольского: .механического завода вязкость масла л-12А после 4-х месяцев работы снячэнтсч на 2В--34Я, « то время как в системе смазки станочного оберудо.ччкпл аналогичное изменения происходят через 10 * 12 месяцев работа. При этом необходимо клеть ввиду, что изменение вязкости на 25? согласно известных рекомендаций, является предельным качественным показателем. ' •

В результате анализа, следует выделить следуюапе факторы

и

влияние на долговечность деталей щвойннх машин но не исследованные значительно до настоящего времени:

- способа подачи масла в зону трения;

- температура в узлах'трения и пути,ее снижения;

- наличие гн отсутствие обраэивного износа .л пути его лпк-вздации; .;■•'.■•',-■;• . . .

?

- ротам смазывания;

- Возможность управления качеством роионтных работ швейных ышлин путем получения информации о по'казательях надежности отдельных узлов, деталей ивенных и;аин в ходо испытаний.

Анализ показал, что именно эти вопроси для швейного машиностроения до настоящего времени недостаточно исследованы, а принимаемые констпуктивныа решения при оформлении узлов трения швейных мааин носят необъенонанный характер и зависият; главным образом от опыта,и квалификации конструкторов.

Анализ литературных источников показал, .что определение расхода емчзочпого масла для подшипников скольжения промыален-них ивеиных мажп, является необходимым условием для обеспечения рег-'има работы сопряженных поверхностей соотвотствущел жидкостной или полуяидкостно;': сказки. Критерием этих условий яв-ля.'Тп ^..чктичг'сгпя плпччииа уоя'ТЛшПйНта т кия.

Первая задача исследования ягляется исследовать характер трения и его величину в зависимости от геометрических размеров подшипников скольжения / ¿'.(I/ : скоростного и нагрузочного рет.има работы РУ; величины зазора в сопряжении V и давления масла в системе смазки Р . и обкем виде эту зависимость можно записать: /■ . , £ ,

г; Ре)-

•1а!«е экспериментальным путам определить эффективность действия применяемая в цветном машиностроении систем смазки по температурному критерии, т.е. по способности удаления тепла из зоны тре.пш.

При атом необходимо учитывать реким "пуск-останов", который является наиболео тяжелым для работы любых механизмов, в том, числе и швейных мапвдах.

Второй задаче." исследования является изучение влияния температурный •.ею.", работы деталей авешых машин способа подачи масла в зону трения /Р /, геометрических параметров пары трения /¿.:({ / и скоростного режима "пуск-останов". Трущиеся поверхности деталей швойшх малин' в начадьниД момент работы из-за некоторой инерционности системы смазки ка чикают поремзшатьед, когда достаточное количество масла в зоне трения еще отсутствует. Такие условия работы поверхностей деталей соответствуют граничьл;у трения, когда скорость цзн/тваяия зависит от состава масла.

г

С целью уменьшения вредного влияния абрачипных частиц на износ деталей в системах смазки используются различные филтрую-щяс устройства." Применение фильтров тонкой очистки позволило увеличить росурс работы деталей на 25 - 30&, В швейном машиностроении в системах смазки отдельных классов махин /напри.-,ер: 876 кл и 852 кл/ применяются пассивный сродства очистки масел от механических прпмзеей: металачсскио сетки, магнитные пробки. .

Опыт эксплуатации швейного оборудования показал, что сотки предохраняют зеркало поверхности- масляной волчн только от ниток и мелких кусочков перерабатываемых тканей, попадавших во внутреннюю область' мазшнн, а магнитные пробки улавливают только около 10-1551 продуктов износа деталей из стали дли чугуна.

Третьей задачей исследования является:- исследование влияния на скорость изнашивания деталей швейных машин примесей загрязнения и разработка мероприятий по снижению в масле количества механических прамосой.1ешение такого рода задач в настоящее время базируется на эксплуатационных испытаниях технологического оборудования или па лабораторных стенда модельных испытаниях. Проведенный анализ известных работ позволил разработать классификация требований и условий предъявляемых к лабораторным, стендовым и эксплуатационным испытаниям. Эта классификация охватывает больаой диапозон условий работы деталей и мэяет быть использована для испытания конструкционных материалов на трение; изнашивание и заедание. . -. *

Габариты швейных :лашш, юг масса и сравнительная простота монтажа, позьаляк.т без больших трудностей проводить лабораторные и эксплуатационные испытания мазган. При'этом необходимо иметь ввиду что при этих испытаниях"приходиться.считаться с действием многочисленных неконтролируемых'и нерегулируемых Факторов, связанных с качеством изготовления и техническим состоянием отдельных экземпляров машин, а тачке индивидуальными особенностями операторов и специфическими условиями эксплуатации. Поэтому целесообразно проведение лабораторных испытании смазывающих способностей масел. ' -

В ряде случаев следует проводить' наряду с лабораторными испытаниями и эксплуатационные. По нашему мнению второе направление предпочтительные т.к. позволяет сопоставлять результаты испытаний, исключает возможную ошибку при выборе модели испытаний.

В настоящее врем в отечественной и зарубежной практике для. проведения испытаний смазочш)х масел применяется разнообразное

оборудование. Наиболее распространение получили малин трения:- че-тырехшарикоьая 4 IÍLM-3 /ССЗР/; малина [ирмы "калеке"; машина фирмы "Тимкен"; машина Оирмы "Олмед -Виланд"•и др. Использование этих машин для подбора смазочных масел к реальным механизмам маиин нецелесообразно, т.к. на h.ix ни воспроизводится условия трения, характерные для работы основных типичных пар трения ывойных машин,

. Наиболее части для определения коэ^ицента /момента/ трения применяют стенды, в основе которых используется устройство ввиде сбалансированного электродвигателя. Профессором Зайцевым А.К.,разработан прибор - стенд для определения момента трения гдо в конструкции измерительного узла заложен плавахший подшипник скольжения. Анализ моделирующих установку показал, что их использование для моделирования условий работы узлов и деталей промышленных швейных маинн невозможен, т.к. воспроизводимые скоростные и нагрузочные режимы работы имеют большое расхождение с "нтерисутошимся диапазонами Uappy.iOii и úKOijOO'TüS » щЬепКыл wuiiihttX.

. Вторая глава иоспеиюиа исследованию динамики маятниковой схемы для аш^пнтнчоекого определения моментов трения в подшипниках-скольусния. При постоянной скорости вращения валачасто используется схема маятника, предложенная профессорос Зайцевым А.К. Ока была использована и нами в инстояда;; работе.'

Необходимо отмстить, что при малом.смазочном слое, когда.в подшипнике будет полусухоо или даа сухое трение, могут возникнуть автоколебания маятника.

Ото объясняется том, что сила сухого трения не постоянна как обычно принимаете.: в спсчотчх, а несколько подает' с увеличением скоро'п л 'Л'.а-п,-- --или. Значит, когда направление вала и качания'маятника ccB.'i.'tx-r-JT, то сулы гроши больше, чем при обратном движении. Следовательно, но с.рцм.л каждого цикла сила.трения совершают полота-тельиул р.<:оту, что приводит к попдержанли или даже возрастанию колебаний каггника. Такие еамовоэбундякуцие механические колебания были экспериментально яоказоии Фроудом.

Вообще, в условиях обильной смазки вследстнии вязкости масла неизбежно будут возникать затухающие колебаний маятника. Поэтому трудно окидчть неподвижного положения маятника.

При эксплуата ,ия, швейные яашкнн работают в старт-чтопном режиме к пои остановке, в ряде подшипников скольжения произвол, но-посредст енный контактваяа с подшипником. Момент трения в подшипнике в. условиях,эксплуатации является переменно;, величиной.

Мы предполагаем измерять момент трении Нтр в заданных парах вращения в маятниковой схеме в условиях затухающих и вынужденных коле- ■

оаний маятника. Ясно, что прл этом будет проиходить изменение величая реакций и относительных угловых скоростей в паре и это позволит качественно учесть изменение величины Мтр в реальных условиях.

Необходимо и обязательно надо учесть рассеяние энергии, которое будет происходить в самой паре при колебании маятника. Для проведения аналитической качественной оценки динамики явлений и рассматриваемой маятниковой схеме ограничимся линейным подходоми введем в рассмотрение некоторое эквивалентное вязкое трение. Конечно, жидкостное трение, вообще может оказаться зависящим от дробных степеней относительной скорости скольжилия, а в системе механической индексации будет сухое трение, но все они проводятся к эквивалентному вязкому трению.

Покэтвм как это делается на примере сухого трения для случая линойных колебаний в системе с одной степенью свосодн. Пусть ' Р- $ти?1 -некоторая возмуза.гаая сала, тогда вынужденные колебания будут происходить по закону:

Х=-А-йп(и>*-«0 А/

где Р - амплитуда возбужда»здсй силы, ■ круговая частота возбуждения,' А - амплитуд?! шшуадешкх колебаний, ^ - сдвиг фазы.

При установившихся колебаниях метлу двумл послудудлиа кратными колебаниями, колебавшееся тело перемещается на расстояние А, Так что работа силы сухого трения ^за цикл будет равна 4А.1>р

Пусть Р;=-ЬХ сгла вязкого трения /сопротивление/, где И - некоторый коэ'йицяент. Тогда:

/2/

Умножая ¡2/ на о/к^с/^ и интегрируя за период колебаний Т, для 'рассеиваемой за цикл за счет вязкого трения энеигии выражение

Сравнивая полученные выражения работ, имеем

Откуда' коэфЛацент эквивалентного вязкого трения будет

7Т А^

Запишем уравнение колебаний маятника, как некоторого твердого тела, врашавдегося около неподвижной оси. Расчетная схема приведена на рис. 1 где 0^- центр Шшфн вала, 02 - центр тяжести маятника. Величиной зазора пренебрегаем, /рассматриваем сечение перпендикулярное оси подшипника /. £ а - составляющие роакши

а

за счет колебаний маятника намного меньше' общей нагрузки подшипника. .

Рассмотрим теоретические ахспектн-модельной схемы.

Пусть как в исходной схеме, вал вращается с некоторой постоянной углово.: скоростью . 1 о г да дифференциальное уравнение движения маятника будет.

/4/

/-и С 1.

или -в линейной постановке

где обозначения прежние,как выше, но М ~ а> ,4^- амплитуда возбуждающей силы /момента/, ' Р - частота возбуждения, ЛЬ.

3 —

Со1'ласно общей теории колебаний линейной системы с одной степенью при = /что будет при заданной постоянной ско-

рости вращения вала / общее решение уравнения в наших обозначениях имеет вид.

где: С^, ~ произвольные постоянные,А- амплитуда вынужденных колебании, - сдвиг Фазы вынучаенннх колебаний.

Г

/6/

/7/

^ак принято, естественно преполомть, что время рабочих операций на машинах таково, что собственные колебания успевают затухнуть и монно рассматривать только вынужденные колебания наблюдая ,А и </ . Наличии нэ вносит приниципналышх изменений в картину голебпшй, и в анализе мы его опустим.

Тг'Л'ья глава поснешена исследовании динамики стенда "Мотор-

веси".

Стенд" мотор-весы" предназначен, как сказано ранее, для измерения суммарного момента трения прокшалеиише шнейшх малин раз-

п

личных классов. Стенд представляет собой пространственную упругую конструкцию. Для 'Обеспечения достоверных стабильных показа-тела! должны быть предъявлена вполне определенные требования к яеоткости несущих элементов, в первою очередь к элементам передвижной телекки.

Ограничимся плоской схемой для получения качественных результатов по оценке влияния названных випе факторов. Конечно можно, учесть податливость рукава, крепление машины, крепление двигателя, жесткость конструкции- тележки. Тогда к исследованию будет многомерная система с сосредоточенными и распределенными параметрами.

Мы учтем влияние жесткости ремня, моментную характеристику двигателя и момент инерции статора с.грузом. Определим возможность сушаствования стационарного режима б стенде "мотор-весы", т.е. услиьлг при которых

Ф — VI — С/"»*-/ А;/

тогда следует ..

где угла новпрота статора .двигателя

- ко?']«1;ицент эквивалентного вязкого трения £ - чхело наблвдаемнх амплитуд 52 - угловая скорость электродвигателя пола Нетрудно выделить из /9/, сто решение /8/ возможно лидь при

До/

< Г ® „ 1 ,., (**

чг-тйг" /и/

су, v к г/> v "** гг'ус-

Ясно, что наличие /10/ в случае экспериментов со швейной казино,1 нереально и следует анализировать случай тех ми иж<х / колебаний/ отклонена2 от /10/ для оценки достоверности измерении.

Пря проведении экспериментов данные снимаются на случай установившегося движения, когда собственные колебания уже затухли. ■ "ля нахождения частные реяенкя уравнений для возмущении </'

вытекамлие из сизте;« Гу+гё^ = ^

Используем ревелка уравнения в виде

После простых преобразований а:,тлитуда.вынужденных" колебаний на маятнике: . ^

А = - /12/

2 Уас-т ■ '.'з /12/ видно, что возможно .возникновение резонансных рехикоч,

■ка что следует обратить, внимание пол конструрпровсшин и отладке

л

стенда и при- обработке результатов измерений.

Для представления истиной величины амплитуда возмущения не- ' обходимо состаатсния таблицы или номограммы, соответствующих данному стенду. Постоянная составляющая проходит без изменений. Необходимо отметить так*я, что сравнение амплитуд вынужденных колебаний ятитястся критерием оценки износа подшипников машину в целом.

Четвертая глава посвещена исследованиям динамики стенда обращенного движения.

Экспериментальные и теоретические исследования показывают, что в условиях гидродинамической смазки возможно возникновение самояозбуждаетихся колебаний, обусловленных нелинейностлми упругих характеристик масляной пленки. С таким незатухающими колеба-ними валов человечество столкнулось при испытаниях компрессоров :: труб:*.:; с бнстрспр-ипяюмимся рабочими колесами.

Пусть даже не возникла разрушающие автоколебания, но наличие .табих, хстя а малых колебаний, обусловленных масляным слоем, несомненно ускоряет процесс износа подшипников машины. .

Существенно нелинейная и весьма сложная зависимость сил, действующих со стороны смазочного слоя на вал, затрудняет теоретическое исследование картины колебаний, вызванных гидродинамически!,га силами подшипника, и поэтому в большом количестве работах по этой теме рассматривается равновесное положение шипа на слое смазки.

С целью изучения влияния колебаний вала величину момента 1 трения в подлиннике скольжения ш предлагаем применить схему обращенного движения, при которой условно вращается шип /втулка/, а. вал вследствин трения лонлекяотся в движение. шаятник связывается с валом. Схема регистрации колебаний маятника естественно остается поеяней. Испытуемая-втулка может быть как снаружи так я "внутри",, вала. Второй конец вала' должен опираться на такую же или контроль- ' ную втулку. Вал будем считать достаточно жестким и принебрегать его изгибкныи колебаниями я качаниями.

Расчетная схема нагпужения маятника дана на рис. 1. с указанием углов действия сил. Запишем уравнение клнетостзтическн равно-о

зескя моментов относительно

Мч » г - г & * /1 51 /

I

• где м,^ главный иомент сил инерции с центром проведения О,,

1р момент инерции маятника около оси, проходядей через его центр масс 0о, 1р угловое ускорение маятника при вращении вокруг его центра масс 0о, М- измеряемый момент трения з подтип-

• I р

нике.Мв-^^-^/'^у-момепт сопротивления, учитывающий, в частности, тренио в системе индикации/ - ^^ /, обусловленное силой трзния F , рис.4 и сопротивление в соединении по.чмо проиорцпошшь-ное относительной угловой скорости, ^козфУпценты условного / /эквивалентного/ вязкого трения, £-длина обеих иапТ., (р -- ^ ^

Физически ясно, что///// не мо:кот неограниченно возврастать. Значит, удержание только членов первого порядка в первом уравнения является грубым, недопустимым приближением. Причина в том, что.

$ - очень малая величина, ограниченная величиной радиального г ■ зазора который действительно мал в подлинниках аве.пшх машин.

Это дает основание считать, что в отсутствии автоколебаний резонансных режимов, влияние гидродинамических свойств масляного слоя на колебания маятника проявляеются в малых,- второго порядка уравнениях. В частности, что относится и к величине Ч1- <Г

Значит, предложенная нами схема вполне работоспособна, будет давать стабильные показания. В результате проведения экспериментов

1S

найдутся величины a ¡i М с учетом гидродинамических свойств масляной пленки.

Для избежания противоречия и учета малых второго порядка /малых по отношению к следует брать и виде:

Ff- S^izl^i^-r^sJji)} J14/

Пятая глава посвещена изучению влияния геометрических параметров узла трения /<?;</ '.V/ и скоростного режима работа /ГС/ на интенсивности трения.

Исследования показали, что при увеличении скорости скольжения испытуемого вала, затраты на трение постоянно увеличиваются. Однако такое изменение момента трения не находилось в прчмо-пропорцио-нальном отношения с геометрическими размерами погиипника скольжения Так, например при переходе от 400 до 4500 1/мин момент трения увеличится на 3,2 н'см, а при переходе 50С0 до 5500 1/мин -на 14,В Н'см для подшипника скольжения с соотношением /:d= 0,53.

Еыло установленно, что при работе узла трения ид-низках ступенях скоростного режима затраты на тречиё главного вала с подшипником скольжения при ¿\d- 0,53 были нчжс, чем с подшипником ¿ * 3,3. По мере возврастяния нагрузки разница в затратах на трение уменьшалась, а при скопости П = 6000 1/мин Т у подшипника с ¿\({ = СТ,5 3 превышал на 6,5 Н'см затраты на трение в подшипнико c'¿:¿/= 3,3. ■ .. .

Поиск уравнения регресси, зависимости между моментом трения и частотой вращения вала в паре трения, пвоводился на ЭВМ, методом подбора, при этом считали необходимым, чтобы относительная погрешность не превышала Sí? -го уровня. Этим условиям отвечало степенное уравнение вида. у — е* ее"

-Расчет коэффициентов уравнения проводился по стандартной программе для всего массива значения. Было установленно, что в области скоростных режимов, не превышающих 5500 1/мин при /:</< 3 условия трения в сопряжении наиболее благоприятные.

Исследования показали, что при скоростном режиме ниже 550С 1/мин п8д!пипник скольжения с меньшей опорной поверхностью обеспечивает более низкие коэсИяценты на трекие при условии подачи масла самотеком. ■

При расчете подшипников скольжения, в соответствии с известными рекомендациями, опредяяется относительный зазор по эипчрлчес-ко.1 зависимости:' tya,ot.fí>4f¡F , где ¿ -окружная скорость вала м/с.

а

Дчн раосматришсмого диапазона скоростного pov::.'.'.a¿^-3+4,71 м/с огчюсктельннИ зазор будет принпматся = 0,001 + 0,0012.

Анализ конструкторской документации показал, что ведомственная нормаль по швойннм машинам'рекомендует применять посадки для вала 015Н, а для подшипника скольжения ^IGA^q'^. Тогда максимальный зазор в соедлнении будет составлять:

Ler>= t °»13 = °>144

а минимальный зазор составит;

Д„,„= 0,002 + 0,05 = 0,062 мм. ' Относительный зазор для узда трения "главный вал- передняя опора" будет находится в переделах - 0,01 + С,И'4.

Таким образом, при проектировании опорных узлов трения иыейннх машин известные рркомеидамии по выбору геометрических соотношений подшипников скольжения не принимаются во внимание. В овязи с этим возникает необходимость.экспериментально установить значимость влияния зазора в сопряжении,на величину и характер трения вала в подшипнике скольжения швейных машин, "¿следования позволили ус-, тановить, что относительный зазор оказывает существенное влияние на величину момента трения.•

Полученные:экспериментальные зависимости 7^*= T^f) показали, 'что и уменьшением относительного зазора, величина момента трения асимптотически снижается до некоторого минимального значения и дальне,lace ужесточение-допуска на посадку для сопряжении / т.е. уменьшения зазора/'значительного снижает потерие на трение.

Так например, при П = 6000 1/мин npnVy= 0,006 величина Т = = 23,6 Н'см. Если учесть, что повышение точности обработки деталоП и жесткие допуска определяют и себестоимость обработки, Заметного снижения потерь на трение при переходе от = 0,004 на всех скоростных диапазонах работы испытуемых узлов трения .не отмечалось, а при п = 4500 1/мин не былообнаружоно и существенного отличия в величине момента трения при if = 0,00ü utf= 0,004..

Проведенныйэксперимент позволяет сделать следующий вывод: что наиболее оптимальное соотношение между затратами на трение и относительным зазором в паре'"вал-подшипник" - скольжения, для скоростного диапозона П = 4000 + 6000 1/мин достигается при значениях Н' = 0,005 + 0,0065.,' '

Тт. H

па ркс. представлены графики зависимости величины трения от • отношения Ттр /. Исследования показали, что при

увеличении площади контакта от i\d = 0,5 до 1;5 как при

п - 5000 1/мин; так и при п = 5500 1/мин отмечалась уклонения и снижения тренлн.

В результате работ сил трения на поверхности деталей возникает ' высокие локальные температуры и происходит нагрев смазочного масла. Масла частично или полностью теряют смазочше свойства..

Было установленно, что состоите теплового баланса достигается через 20-24 минуты -работы малины в режиме "пуск-останов". На участке работы.машины.в интервале времени от 0 до 10 + 14 мин. от- . качается медленное увеличение, температуры.

На втором участке, работы: матанн в интервале времени при 12+20 мин скорость нарастания температуры снижается и,затем стабилизируется.

Ллй сопоставления температурных режимдв узлов трения, относительный зазор которых соответствоват заводски?« нормалям, были проводенн испытания сэпряяенийу= 0,002, что соответствовало рекомендациям обагемашиноотроительных нормалей. Эксперименты показялгг, ■ что увеличение точности изготовления пары трения существенного сн:'™.екп^, температуря в зоне трения не дает.' ïaïc, пр"лу= 0,СС2 л !0 температуря сиазб'гного слоя,составля.'га" 3&°С, л-пр::у~ О,CCI к ?„.= С1.- '

Эксперименты показали, что при Р.5= 0 0,002 температура сос-тзгляла В6°С, а приУ= 0,01 - 1С2°С.1"г.е. = 16°С. Следует отметить весьма напряженный температурный речюк работы деталей малины . при подаче масла в зону трения самотеком / Р£= 0 /.

Исследования позволили установить, что одним из наиболее перспективных путей, обеспечивающих снижение температуры в зоне трения является повышенно давления масла в систем смазки. Эксперименты но-каз;аи, что повышения давления масла в системе смазки от 0 до 50 кПа создает возможность снижония температуры смазочного масла на 25+303 С, практически при всех рассмотренных сочетаниях зазоров в сопряжении типа "вал-втулка"._На рис. представлони гр&Тики зависимости тем-ператцрн в узле трения от давления масла в системе смазки.

проведены сравнительные испытания трех вариантов: фитильная подачи масла: циркуляционная подача без давления /Р = 0/; 'подача масла под ■ давлением /Р = 40кЛа/. Испытания проводились в трех скоростных ро-жимах:_ п= 3000;-4000; 5000 1/мин.

Экспериментально было установлений, -что применение автомати -ческой смазки системы смазки и ее подача в зону трения под давлением существенного снижения температуры в узле трения не обеспечивает. Разница в температуре смазочного слоя масла составила всего лиыь 6°0,

Применение в машинах более совершенных систем смазки, продполо-ганцих использование различных.насосов, маслораспределителькых и уп-лотнктелымх устройств' приводит к естественному усложению, а следовательно, ик удорожанию" машин. В проведенном эксперименте при II- ЗООр 1,/мпк 'зфрект улучшения условий узла трения от применения системы сказ-

ки подачей масла в зону трения под давлением на наблюдалось.

Установлено, что фитильная подача иасла в зону трения /масло \\~\',\к! недостаточно э^ектирна. '"асло 1I-20A прохрдчт по фитилям еце в меньшем количестве и также не обеспечивает нормгьиьные условия тренил.

Выявлено также что зона ввода смазки в подшипник скольжения оказывает существенное влияние на температурный режим работы. Обычный вариант ввода масла в зону трения через 24 мин. испытаний дал температуру смазочного слоя в установлемся режиме разную ЗГ.°С а непосредственное введение масла в рабочую зону - 74°С.

¿алее ставилась задача установить характер изнашивания деталей в яаейиых малинах 876 и 852 кл, в условиях реальной эксплуатации и дойствуялей системы обслуживания. Перед началом наблюгвний n мякину заливалось свежее масло, а система смазки тщательно промывалась.

Исследования позволили установить скорость изнашивания дата-лей по двум элементам - индикаторам ¡\ я Си.

Было установленно, что концентрация Я? в масло машины 976 кл за 20 часом машинного времени изменялась с 1,2* 1С"4,1» до B.l'lO"3?, Решение этой задачи возможно линь при моделировании условий работа д деталей-¡з»е.;чых машин При стся.,пог,;.х испытанных, где имеется возможность кзмо'-'г:тьиироком днапозоне скоростные и нагрузочные режимы работы, а также изменять условия смазки, характерные-для тего или иного класса швейной машины.

Исследования позволили установить существенное отличие в изме нении концентрации железа / Fe / ;i меди /Си/ в масле при наличии и отсутствии в системе смазки ф-илътоутаого элемента.

3 процессе исследования скорости изнашивания деталей шлейных малин метод метрометража и метод эмиссионного спектрального аналгзз, било установлено, что присутствие в системе смазки актив- !

1 S

кого элемента очистки масла от продуктов износа значительно стг.о-«: как о--, а следовательно способствует увеличен»."! резурса деталей д?а р$за.

Влияние количества' образнвннх элементов на износ и трение деталей шве йных мажин определялось в процесса ускоренных испытаний: в ходе которых контролировались параметры, характеризующие условия работы: момент трения, температуру в зоне тречия, линейный износ деталей..Использование-в системе смазки швеиных машин фильтров позволит снизать .скорость изнашивания практически в 1,5-разя.

Исследования позволили установить существование критическое зоны, характеризующей наличие в масле предельно допустимого коли-7 честна абразивных частиц £ и?'".

Присутствие в масле.абразивных частиц ь значительной степени определяет скорость изнашивания деталей. Так при испытании деталей в масле И-2СА с-содержанием £ равном и Л'- 0,Г10"%

скорость изнашивания деталей - втулок Е = 1,38 мкм/ч. В условиях действия масла - И-2СА / /г~12,5'1(Г4;2 ; Е50т10~'5;?, скорость ¿знааивгшия Е - 2,52 мкм/ч.

Дальнейшее увеличение в масле Я- и5< сильно ухудшает условия трения. В сшет с этим', количество абразива в масле мочено считать предельным,'если ого процентное содержание превышает .

Нала наблюдения показали, что для машин с автоматической системой смазки при подаче масла в зону трения под давлением и без •давления предельное количество абразивных частиц образуется через 5-6 месяцев эксплуатации в технологическом процессе.

Таким образом можнр считать-целесообразным производить полную .замену смазочного масла в автоматическоЛ системе смазки шьеиных м&аин при их.постоянной эксплуатации через 6 месяцев работы.

ЗУ

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:

1. В результате исследования параметров смазки промышленных швейных машин, установленно.что необходимо совершенствовать существующий системы смазки с целью увеличения долговечности и работоспособности узлон трения.

2. Разработана методика отбора наиболее существенных факторов, влиятгчих на устойчивость работа подшипников скольжения промышленных швейных машин,использование которой позволило установить,что значительными факторами, определяющими это являются:

геометрические параметры подшипников скольжения / cL% ^ / условия их работы //У* и) /; состояние подаваемой смазки /вязкость, температура, наличие продуктов загрязнения/ и другое.

3. Впервые для теоретического исследования характера /моментов/ трения в подшипниках скольжения предложено использование исследования динамики маятниковой системы,моделируючюй реальные условия работы и нагруження систем/ "вал-подшипник". Теоретически обосновано и достато iho полно аналитически описана моделису-тая системе стенда "мотор-вссг".

Л. Проведено теоретическое исследование для различных случаев движения ,/ пуск-остенок, установившиеся движения,выбег.../ разра- . , ботанних вариантов динамических моделей маятниковой системы, стенда "мотор-весы", стенда обращенного движения. Составлены и решены длфферэнциальнне уравнения движения для свободных колебании, колебаний в переходных режимах,вынужденных колебаний. Для практических целей разработаны упрощенные системы уравнений движения вала-маятника.

5. Разработаны стенды и методик! экспериментального исследования характеристик трения в подшипниках скольжения промышленных швейных малин, максимально приближена, к реальным, условиям эксплуатация узлов треяия машин: .

- определены методы и средства проведения экспериментальных исследований по установлению износа деталей швейных машин, обеспечивашгие высокую чувствительность измерения ~ 0,3 мим при непрерывной регистргщии износа и +■ 1 мкм его пер..одичес-t

- ком замере;

- Разработана методика определены температцрнпх режимов работы детален швейных машин и смазочных масел, основанная на прл-кнх измерениях температуры в зоне контакте детале;-: спрпменени-ем искусственных термопар т;па '/ХК";

%%

- дли определения эффективности действия смазочных масел разработаны испытательные стенды, что позволяет: моделировать в широком диапазоне скоростной /П= 2000+0000 1/ыин/ и нагрузочный режим / 120+2500 Н/ работы узлов швейных машин типа "вал-подшипнйк"; моделировать различные системы смазки и спосооь подачи масла в зону трения ■/§= 0 +'100 кра/; измерять момент трения сопряженных деталей в диапазоне от О до 3,0 Им; измерять суммарный момент трения всех механизмов швейных машин в диапазоне от 0,1 до 5,0 Им.. .

6. Рекомендуется оптимальная величина, относительно зазора в подшипнике скольжения, при котором обеспечиваются лучдие условия трения и минимаотная- температура. Эти результаты рекомендованы при проектировании узлов и деталей трущихся пар со смазки и допусков на размеры сопрягоемпх поверхностей.

7. Определена номинальная величина данления масла п системе смазки. Установлении границы режимов применения масел для смазки узлов трении промышленных, швейных машин. Определена необходимая производительность систем смазки в зависимости от распрложыния масленной ванны над поверхностью трущихся деталей. Рекомендованы ' фильтрующие элементы для системы смазки и сроки замены масла в узлах трения производственных машин.

8. На осново теоретических и экспериментальных исследований разработаны конкретные рекомендации для проектировщиков промышленных ивеияых машин и предприятий их эксплуатирующих по выбору и определению уточненных геометрических, кинематических и динамических характеристик работы подшипников скольжения и оптимальных условий их эксплуатации. Экономических э^.ект от внедрения проведенных исследований составил 23;5 тыс. руб, в год.

ОСНОВНОЕ СОДГЗКШМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРЛЗЕЕНО В РЛЬОТЛХ

1. Гусейнов Г.Г., Волиев 'Т'.А. "Псвиаение долговечности дотплей гавейних маиин на базе смазочных спетом"./ / Легкая проми,¡ценность л. за Азн:'.:ж15 гопег.

2. Гусойчон Г.Г., Велнон в.А. "Зависимость расхода смазочного масла н подшипниках скольжения от ц-изических и механических параметров". / / Легкая промышленность * 29 АзНЖНТЛ 19£6г,

3. Гусйенов Г.Г., Сарханов А.'-, "'«ашчны и аппараты обувного производства". / / "'етод.указания на азербайджанском язьке ^зТИ Кировабад,! ЭР6г.

4. Гусейнов Г.Г., "ипродол<.-ние температурных режимов работы деталей узлов трения и счааочнах материалов в апейных м&ниннх"./ / Тезкам докладов иехрвелу&л иканской, студии число/, нау-шой кищи-рошшм.Кирояэбац-ЮКСг.

5. Гусе.;ко> Г.Г. "иаапчу я аппараты обувного производства". / / '¿етодические указания на азербайджанском языке.г.Кировабад-! ЗВ8г.

С. Гусейнов Г.Г.; Ибрагяу.ов АД. "Исследование износостойкости деталей и узлов тренчя швейных машин". Сборник АзТИ- 1369 г.

7. Гусскнов Г.Г. ,а1!дреенков Е.В., "Влияние итильного способа подачи смазки на работоспособность деталей швейных машин". / / Журнал "¡Двойная промиаленность",'.!осква-1990г.

8., Гусейнов Г.Г. .Ибрагимов АД.- /"Влияние окружавшей среды на характер износа деталей швейных машин." / / Тезисы'докладов Юбилейной научно-практической конферешни: "рофессорско-преподава- ■ тельского состава, посвященной десятилетию образования института Гяядча - 19Э0г.

9. "Исследование износостойкости деталей и узлов трения швейных махпГ',- Гусейнов Г.Г'., Ибрагимов А.Х. / / Сборник научных трудов - "''овоэ в технике л-технологии в текстильна! и легкой про-мн'ллс'шостн" - '2-3 выпуск.Баку -1990г., > ■