Повышение долговечности швейных машин на основе совершенствования узлов трения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Гусейнов, Гидаят Гамид оглы

• Гусейнов, Гидаят Гамид оглы
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гусейнов, Гидаят Гамид оглы

Введение. Общая характеристика работы.

Глава 1. Состояние вопроса. Основные задачи исследования.

1.1. Определение объекта исследований,

1.2.Изучение факторов влияющих на долговечность деталей машин.

1.3. Исследование способов и режимов подачи масла в зону трения.

1.4. Определение температуры в узлах трения и способы ее снижения.

1.5. Изучение влияния загрязненности смазочного материала на износ деталей.

1.6. Изучение методов определения показателей долговечности деталей швейных машин.

Глава 2. Исследование динамики маятниковой схемы для определения моментов трения в подшипниках скольжения.

2.1. Обоснование динамической расчетной схемы.

2.2. Исследование свободных колебаний маятника.

2.3. Колебания маятника в переходных режимах.

2.4. Вынужденные колебания маятника.

Глава 3. Исследование динамики стенда "мотор-весы".

3.1. Выбор расчетной схемы и формулировка задачи исследования.

3.2. Исходные дифференциальные уравнения движения.

3.3. Решение уравнений движения для случаев моментов постоянного и с периодическим возмущением.

Глава 4. Исследование динамики стенда обращенного движения.

4.1. Особенности стенда обращенного движения.

4.2. Полные дифференциальные уравнения движения вала-маятника.

4.3. Упрощенные уравнения движения вала-маятника.

4.4. Решение упрощенной системы уравнений движения вала-маятника.

Глава 5. Экспериментальное исследование характера трения в подшипниках скольжения швейных машин.

5.1. Изучение влияния геометрических параметров узла трения и скоростного режима работы (п) на характер трения.

5.2. Влияние геометрических параметров узла трения и способа подачи масла в зону контакта на их температурный режим.

5.3. Исследование влияния способа подачи масло в зону трения масла в системе смазки на температурный режим работы.

5.4. Влияние на скорость изнашивания деталей швейных машин продуктов загрязнения в масле.

5.5. Прогнозирование долговечности швейных машин по износу кинематических пар (пар трения).

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение долговечности швейных машин на основе совершенствования узлов трения»

Актуальность работы. Эффективность и долговечность технологических машин в значительной степени определяется ею надежностью. К общим задачам, которые приходится решать для повышения безотказности и долговечности технологических машин относится обеспечение рациональной смазки узлов трения (кинематических пар). Это может быть достигнуто рациональным выбором смазочных материалов и совершенствованием способов и систем смазки машин с учетом специфики их конструкции и режимов работы. Решение вопросов смазки определяет одно из важнейших направлений развития конструкции промышленных швейных машин, актуальность которых повышается из-за несовершенства их систем смазки, использования в основном, смазочных масел общего назначения при больших скоростях и нестабильных режимах работы, характерных для группы машин.

Цель и задачи работы. Целью работы является повышение безотказности и долговечности промышленных швейных машин на основе совершенствования узлов трения.

Для достижения поставленной цели в работе были сформулированы следующие задачи:

1 .Разработать методику и выявить основные факторы, определяющие работоспособность пар трения промышленных швейных машин.

2. Исследовать изменение параметров смазочных масел в условиях работы промышленных швейных машин.

3. Разработать динамические модели систем «вал-подшипник», позволяющие с необходимой точностью описывать реальные особенности работы подшипниковых узлов швейных машин.

4. Определить основные параметры, характеризующие долговечность узлов и деталей швейных машин, и разработать стенд для проведения испытаний по этим параметрам.

5. Исследовать температурный режим работы кинематических пар швейных машин в зависимости от способа подачи масла в зону трения, геометрических параметров пары трения, скоростного режима машины и режима «пуск-останов».

6. Определить влияние на скорость изнашивания деталей швейных машин, продуктов загрязнения и разработать систему мероприятий по снижению количества технических примесей в масле и устранению абразивного износа.

7. Разработать рекомендации по повышению долговечности кинематических пар швейных машин.

Методы исследования. Работа включает экспериментальные и теоретические исследования. Теоретические исследования проводились с использованием основных положений теории колебаний, динамики механических систем и методов математической статистики.

Экспериментальные исследования велись в производственных условиях непосредственно на промышленных швейных машинах, а также на специально разработанных экспериментальных стендах с применением современных методов и средств регистрации и контроля измеряемых параметров.

Обработка результатов экспериментов проводилась на электронно-вычислительных машинах. Все научные положения, выдвинутые в работе, в необходимой мере теоретически и экспериментально подтверждены.

Научная новизна: В работе впервые исследованы динамические условия работы и основные параметры узлов трения промышленных швейных машин. Определены пути и методы совершенствования подшипников скольжения.

Итогом проведения работы является следующее:

1. Разработана методика и выявлены факторы, определяющие безотказность и долговечность узлов трения промышленных швейных машин, из которых наиболее существенными является: геометрические параметры подшипников скольжения ОАДОих условия работы параметры подаваемой смазки (вязкость, температура, наличие продуктов загрязнения, присадки).

2. Впервые проведено теоретическое исследование характера (моментов) трения в подшипниках скольжения, исследована динамика маятниковой системы, моделирующей реальные условия работы и нагружения пары «вал-подшипник». Теоретически обоснована и аналитически описана моделирующая система стенда «мотор-весы».

3. Проведено теоретическое исследование различных режимов работы (пуск-останов, установившееся движение). Разработаны варианты динамических моделей маятниковой системы, стенда «мотор-весы», стенда обращенного движения. Составлены и решены дифференциальные уравнения движения главного вала машины с учетом свободных колебаний, колебаний в переходных режимах, вынужденных колебаний. Для практических целей разработана упрощенная система уравнений движения вала-маятника.

4. Рекомендована оптимальная величина относительного зазора в подшипниках скольжения, при котором обеспечиваются благоприятные условия работы с минимальной температурой и износом. Эти результаты рекомендованы при проектировании узлов и деталей трущихся пар со смазкой и допуски посадок сопрягающихся поверхностей.

5. Определена номинальная величина давления масла в системах смазки. Установлены границы режимов применения отдельных марок масел в узлах трения промышленных швейных машин. Определена необходимая производительность системы смазки в зависимости от расположения масляной ванны относительно плоскости пар трения. Рекомендованы фильтрующие элементы для систем смазки и сроки замены масла в узлах трения промышленных швейных машин. Выполнено прогнозирование долговечности по износу пар трения швейных машин, которое показало, что использование в системе смазки фильтрующих элементов повышает ресурс (наработку) пар трения в 1,5-2 раза.

Практическая значимость и реализация результатов работы .Результаты исследований приняты к использованию на производственном швейном объединении им Мехсети Гянджеви г. Гянджа, на Бакинской швейной фабрике, в молодежном производственном объединении «Гюнель» при Бакинском промышленно-торговом швейном объединении им. Володарского и включены в комплекс мероприятий, направленных на улучшение эксплуатации промышленных швейных машин, увеличение срока службы подшипниковых узлов и повышение культуры производства. Результаты исследования использованы в учебном процессе - на кафедре «Прикладная механика» МГУДТ и на кафедре «Машин, аппаратов текстильной легкой промышленности и бытового обслуживания» АзТИ (г. Гянджа). Методика теоретических и экспериментальных исследований может быть использована и для изучения работы подшипниковых узлов других машин легкой промышленности. Фактический годовой экономический эффект от использования результатов работ составил 23500 рублей в год на одну швейную фабрику республики Азербайджан. Эффект достигается за счет применения улучшенной системы смазки промышленных швейных машин.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и получили положительную оценку: на заседании кафедры «Прикладная механика» МГУДТ, на заседании кафедры «Машины и аппараты текстильной, легкой промышленности и бытового обслуживания» АзТИ, на швейном произ. Объединении им. М.Гянджеви, конференции профессорско-преподавательского АзТИ 1992 года .Республиканской научной конференции АзТИ, 1999г.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в девятнадцати печатных работах.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего £2 наименований, приложения и содержит-120 страниц, в том числе-fog страниц текста, Ао^ рисунков и ft таблиц.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Гусейнов, Гидаят Гамид оглы

Основные выводы.

1. Работа промышленных швейных машин в характерном для них скоростном режиме «пуск-останов» приводит к повышенному износу кинематических пар механизмов. В то же время работоспособность этих машин значительно зависит от точности взаимодействия их рабочих органов. Это определяет актуальность работы по совершенствованию систем смазки пар трения (кинематических пар) современных промышленных швейных машин для уменьшения их износа.

2.Разработана методика отбора наиболее существенных факторов, влияющих на устойчивость работы подшипников скольжения промышленных швейных машин, использование которой позволило установить, что значительными факторами, определяющими это являются: геометрические параметры подшипников скольжения (1, d, q> ), условия их работы (PV, Ре,0) ); состояние подаваемой смазки (вязкость, температура, наличие продуктов загрязнения).

3. Впервые для теоретического исследования характера (моментов) трения /в подшипниках скольжения предложено использование исследования динамики маятниковой системы, моделирующей реальные условия работы и нагружения системы «вал-подшипник». Теоретически обоснована и достаточно полно аналитически описана моделирующая система стенда «мотор-весы».

4. С учетом специфики режимов промышленных швейных машин, для повышения точности экспериментального исследования трения и износа кинематических пар проведено теоретическое исследование для различных случаев движения (пуск-останов, установившееся движение, выбег.) разработанных вариантов динамических моделей маятниковой системы, стенда «мотор-весы», стенда обращенного движения. Составлены и решены дифференциальные уравнения движения для свободных колебаний, колебаний в переходных режимах, вынужденных колебаний.

Для практических целей разработаны упрощенные системы уравнений движения вала-маятника.

5. Разработаны стенды и методики экспериментального исследования характеристик трения в подшипниках скольжения промышленных швейных машин, максимально приближенных к реальным условиям эксплуатация узлов трения машин: определены методы и средства проведения экспериментальных исследований по установлению износа деталей швейных машин, обеспечивающие высокую чувствительность измерения ± 0,3 мкм при непрерывной регистрации износа + 1 мкм и его периодическом замере; разработана методика определенных температурных режимов работы деталей швейных машин и смазочных масел, основанная на прямых измерениях температуры в зоне контакта деталей с применением искусственных термопар типа «ХК»; для определения эффективности действия смазочных масел разработаны испытательные стенды, что позволяет: моделировать в широком диапазоне скорости (П=2000+8000 1/мин.) и нагрузочного режима (120+2500 Н) работу узлов швейных машин типа «вал-подшипник»; моделировать различные системы смазки и способы подачи масла в зону трения (Q = 0.1000 кПа); измерять суммарный момент трения всех механизмов швейных машин в диапазоне от ОД до 5,0 Нм.

6. Рекомендована оптимальная величина относительно зазора в подшипниках скольжения, при котором обеспечиваются лучшие условия трения и минимальная температура. Рекомендованы для проектирования узлов и деталей трущихся пар со смазкой допуски на размеры сопрягаемых поверхностей.

7. Определена номинальная величина давления масла в системе смазки. Установлены границы режимов применения масел для смазки узлов трения промышленных швейных машин. Определена необходимая производительность систем смазки в зависимости от расположения масляной ванны над поверхностью трущихся деталей. Рекомендованы фильтрующие элементы для системы смазки и сроки замены масла в узлах трения производственных машин. Прогнозирование долговечности кинематических пар швейных машин по износу показало, что использование фильтров в системах смазки повышает ресурс (наработку) кинематических пар в 1,5-2 раза по сравнению с использованием фильтрующих сеток и магнитных пробок.

8. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны конкретные рекомендации для проектировщиков промышленных швейных машин и предприятий их эксплуатирующих по выбору и определению уточненных геометрических, кинематических и динамических характеристик работы подшипников скольжения и оптимальных условий их эксплуатации. Экономический эффект от внедрения проведенных исследований составил 23,5 тыс. руб. в год на одну швейную фабрику.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гусейнов, Гидаят Гамид оглы, 2005 год

1. Бруевич Н.Г. Количественные оценки надежности изделия.- В кн.,: Основные вопросы теории и практики надежности. М., Советское радио, 1971.

2. Кордонский Х.В.,Фридман Я.Н. Некоторые вопросы вероятностного описания усталостной долговечности.-Заводская лаборатория, 1976, .№7.

3. Методика выбора показателей для оценки надежности сложных технических систем. М., Изд-во стандартов, 1972.

4. Пешее ЛЛ., Степанова М.Д. Основы теории ускоренных испытаний на. надежность.Минск,Наука и техника,1972.

5. Проников А.С. Надежность машин. М. Машиностроение, 1978.

6. Богданов О.И. Расчет опор скольжения.Киев,Техника,1966.

7. Боуден Ф.П., Тейбор Д. Трение и смазки.М.Машгиз,1960.

8. Величикин И.Н. Ускорение испытания дизельных двигателей на износостойкость.М.,Машиностроение,1964.

9. Воинов Н.П. Подбор смазочных масел для обкатки двигателей и механизмов. М. Гостехиздат, 1950.

10. Думчук М.В., Климов И.Т. Определение износа трущихся пар посредством спектрального анализа отработанного масла. В сб. научных трудов Новочеркасского научно-исследовательского института электровозостроения, 1963.

11. Дьяченко П.Е. и др. Изучение износа антифрикционных трактор-, ных материалов при наличии пыли в смазке.- В сб. Изучение износа деталей машин при помощи радиоактивных изотопов. М. Изд-во АН СССР, 1957.

12. Заславский Ю.С., Шор Г.И. Количественное определение износа деталей машин методом радиоактивных индикаторов.-Известия АН СССР, 1954,№ 1.

13. Костецкий В,И. Сопротивление изнашиванию деталей машин. М. Машгиз, 1959.

14. Крагельский И.В. Трение и износ. М., Машиностроение, 1968.

15. Воскресенский В.А., Дьяков В.И. Расчет и проектирование опор скольжения. М., Машиностроение,1979.

16. Коровчинский М.В. Теоретические основы работы подшипников скольжения. М., Машгиз, 1959.

17. Коднир Д.С. Контактная гидродинамика смазки деталей машин. М., Машиностроение, 1976.

18. Розенберг Ю.А. Влияние смазочных масел на надежность и долговечность машин. М., Машиностроение, 1970.

19. Снеговский Ф.П. Опоры скольжения тяжелых машин. М., Машиностроение, 1969.

20. Токарь И.Я. Проектирование и расчет опор скольжения, М., Машиностроение, 1971.

21. Чернавский А.С. Подшипники скольжения. М., Машгиз, 1963.

22. Ямнольский С.Л. О расчете и снижении потерь мощности с упорных гидродинамических подшипниках. Энергомашиностроение, 1970.

23. Крагельский И.В., Михин Н.М. Узлы трения машин.М., Машиностроение, 1984.

24. Бортников А.И. Надежности машин.Машгиз, 1968.

25. Франц В.Я.-Эксплуатация и ремонт швейного оборудования. Лег-промиздат, 1987.26; Гурович В.Д. Исследование влияния смазочных масел на скоростьизноса деталей швейных машин смазных продукций, 1976.

26. Тейбор Д. Износ.Краткий исторический обзор.Пер, с анг. Проблемы трения и смазки. 1977, № 4.

27. Болдин А.П. Исследование возможности использования спектрального анализа картерного масла для диагностики карбюраторного двигателя. Канд. диссертация, 1968.

28. Справочник по применению и нормам расхода смазочных материалов. "Издательство" "Химия",1975.

29. Костецкий Б.И. Трение,смазка и износ в машинах. "Издательство" "Техника", Киев, 1970.

30. Гурович В.А. Износ и смазка швейных машин и изыскание путей увеличения их долговечности.Канд.дисс.,Москва, 19ПЗ.

31. Ясь Д.С., Подмоков В.Б. Испытания на трение и износ. К., Техника, 1971.

32. Розенберг Ю.А. Методы испытания смазочных масел с целью прогнозирования их влияния на износ. В сб.Методы оценки противо-износных свойств смазочных масел. М., Наука, 1969.

33. Розенберг Ю.А. Влияние смазочных масел на надежность и долговечность машин, М., Машиностроение, 1970.

34. Чичинадзе А.В.,Трояновская Г.И. Температурное поле, коэффициент трения. М., Машгиз, 1975.

35. Папертный Е.А., Эйдельштейн И.О. Погрешности контактных методов измерения температур. М., Энергия, 1966.

36. Баграмян А.С. Новый метод измерения температуры на поверхности трения металических и неметалических тел.М.,Вестник машиностроения, N 1, 1982.

37. Матвеевский P.M. Температурный метод оценки предельной смазочной способности швейных масел. М., Наука, 1956.

38. Боуден Ф.П., Тейбор Д. Температура поверхности трущихся тел.

39. В сб. "Трение и граничная смазка", 1953. 40с Гаркунов Д:Н. Триботехника. М., Машиностроение, 1985.

40. Горюнов В.М. Исследование трения при нестационарном высокоскоростном режиме. В сб. Новое в теории трения. М.,Наука,1966.

41. Гильмутдинов Ф.Г. Исследование влияния давления подачи смазки и основных конструктивных характеристик на несущую способность подшипников скольжения.Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд.техн.наук.Пермь, 1971.

42. Зайцев А.К. Основы учения о трении, износе и смазке машин. Ч. 1,2,3,4. Т М. Машгиз, 1957.

43. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле.-М.; Физматгиз, 1959.

44. Пановко Я.Т. Основы прикладной теории упругих колебаний.-М.: Машиностроение, 1957.

45. Электротехника. Под ред. Герасимова В.Г. М.: Высшая школа, 1985.

46. Детали машин. Расчет и конструирование. Справочник. Т.З. Под ред. Ачеркана Н.С.-М: Машиностроение, 1969.

47. Воскресенский В.А., Дьяков В.И. Расчет и проектированиеопор скольжения /жидкостная смазка/. Справочник.-М.:, Машиностроение, 1980.

48. Чернавский С.А. Подшипники скольжения.-М.: Машгиз, 1963.

49. Сапожников В.А. Исследование работы подшипников скольжения швейных машин типа 252 класса ПМЗ. Дисс.канд.техн.наук.- М: МТИЛП 1972.

50. Угинчус А.А. Гидравлика и гидравлические машины.-Харьков: ХГУ, 1970.

51. Лотянский Л.Г. Механика жидкости и газа.-М.: Наука, 1978.

52. Коровчинский М.В. Прикладная теория подшипников жидкостного трения.М.: Машгиз, 1954.

53. Коровчинский М.В. Теоретические основы работы опорных лодшипников скольжения.-М.: Машгиз, 1959.

54. Броншьейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике.-М.: • /»<техиздат, 1954.

55. Решетов Д.Н., Иванов А.С., Фадеев В.З. Надёжность машин. М., Высшая школа, 1985.

56. Хазов В.Ф., Дидусов Б.А. Справочник по расчёту надёжности машин на стадии проектирования. М., Машиностроение, 1986.

57. В.А. Острейсковский, Теория надежности. М., Высшая школа, 2003. щРС Н.П. Косов, А.Н. Исаев, А.Г. Схирткадзе, Технология оснастка: вопросы и j ' ответы, М., 2005.

58. А.В. Чичинадзе, Э.М. Бемекер и др., Трение, износ и смазка, М., . • Машиностроение, 2003.к

59. Д.М. Беленький, М.Г. Ханукаев, Теория надежности машин и металлоконструкций, Ростов-на-Дону, Феникс, 2004.

60. О.Н. Черменский, Н.Н. Федотов, Подшипники качения справочник каталог, М., Машиностроение, 2003.

61. Технология машиностроения. Под ред. профессора С.А. Мурашкина, М., Высшая школа, 2003.

62. А.Г. Суслов, A.M. Дальский. Научный основы технологии машиностроения, М., Машиностроение, 2002.

63. В.В. Клепиков, А.Н. Бодров, Технология машиностроения, М., ФОРУМ-ИНФРА-М, 2004.

64. О.А. Ряховский, А.В. Клыпин, Детали машин, М., 2002.

65. С.И. Тимофеев, Детали машин, Феникс, Ростов-на-Дону, 2005.