Совершенствование технического обслуживания опорных катков гусеничного ходового устройства на примере одноковшового экскаватора ЭО-5126 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.04, кандидат технических наук Голощапов, Георгий Алексеевич

• Голощапов, Георгий Алексеевич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Голощапов, Георгий Алексеевич

введение.

глава 1 анализ работы подшипников скольжения гусеничных ходовых устройств экскаваторов

1.1 Условия работы узлов трения гусеничного ходового устройства экдкратдррв.

1.2 Рро^енности эксплуатации опорных катков экскаваторов.

1.3 Влияние факторов эксплуатации на ресурс катков.

1.4 Характеристики пластичных смазок и их компонентов.

1.5 Влияние добавок на смазочные характеристики пластичных смазок.А

1.6 Экспериментальные методы исследования и оценки эксплуатационных свойств смазочных материалов.

1.7 Выводы по главе 1, цель и задачи исследования.

глава 2 теоретические предпосылки совершенствования технического обслуживания за счет улучшения эксплуатационных свойств смазочных материалов

2.1 Общая методика исследования.

2.2 Вероятностно-математическая модель долговечности сопряжения шарнира опорного катка.

2.3 Теоретическое обоснование критерия предельного состояния смазочного материала.

2.4 Обоснование выбора метода оценки свойств смазочных материалов в условиях присутствия абразива.

2.£> Именование принципа и конструкции установки для моделирования работы триботехнических узлов.

2.6 Выводы по главе

глава з. исследование; возможности повышения ресурса шарнира опорного катка путем изменения эксплуатационных свойств смазочных материалов

3.1 Отработка метода испытания смазочных материалов на установке для моделирования работы триботехнических узлов.

3.1.1 Оценка точности и чувствительности метода испытания.

3.1.2 Влияние нагрузки и скорости скольжения на эксплуатационные свойства пластичных смазок. ' > >

3.1.3 Модельные смазочные системы.

3.1.4 Приборы для оценки свойств смазок.

3.2 Влияние состава и добавок разной природы на эксплуатационные свойства пластичных смазок.

3.2.1 Оценка влияния природы и состава загустителей на свойства пластичных смазок.

3.2.2 Влияние органических соединений различной природы на свойства пластичных смазок.

3.2.3 Оценка влияния порошков слоистой структуры на свойства пластичных смазок.

3.2.4 Влияние металлических порошков на свойства пластичных смазок.

3.3 Факторный анализ результатов проведенных экспериментов.

3.4 Выводы по главе 3.

глава 4 исследование влияния пластичных смазок с композициями добавок на изнашивание шарнира опорного катка

4.1 Влияние добавок на свойства пластичных смазок.

4.1.1 Влияние способа введения этиленгликоля на свойства пластичных смазок.

4.1.2 Исследование свойств пластичных смазок с добавками порошков и кремнийорганического соединения МК.

4.1.3 Оценка„ свойств пластичных смазок с .композициями добавок порошков и органических соединений ТКФ, хлорэф-40, ДФ-11, ЛЗ-Э18.

4.2 Влияние шероховатости поверхностей шарнира опорного катка на эффективность действия добавок.

4.3 Рентгеноструктурный и металлографический анализ поверхностей

4.4 Исследование работоспособности пары сталь-бронза шарнира катка при смазывании пластичной смазкой Литол-24 с добавками.

4.4.1 Оценка влияния пластичной смазки с добавками на износостойкость пары сталь-бронза шарнира катка.

4.4.2 Оценка влияния эксплуатационных свойств пластичных смазок на их трибологические характеристики.

4.5 Разработка регрессионных моделей оценки ресурса деталей шарнира опорного катка экскаватора.

4.6 Выводы по главе 4.

глава 5 эксплуатационные испытания модифицированной пласти 4ной смазки литол-24 в шарнирах катков экскаватора эо

5.1 Методика проведения эксплуатационных испытаний

5.2 результаты эксплуатационных испытаний смазки Литол-24 в шарнирах опорных катков.

5.3 Статистическая обработка величин износа деталей ось, втулка шарнира опорного катка.

5.4 Методика прогнозирования ресурса деталей шарнира опорного катка экскаватора.

5.5 Определение периодичности замены модифицированной пластичной смазки Литол-24 в опорных катках экскаватора ЭО

5.5.1 Определение периодичности замены модифицированной смазки по технико-экономическим показателям.

5.5.2 Определение периодичности замены модифицированной смазки по критерию предельного состояния смазочного материала. 173 5.6 Расчет экономической эффективнати применения модифицированной смазки Литол-24 в шарнирах опорных катков экскаватора.

5.7 Разработка рекомендаций по приготовлению и применению модифицированной смазки Литол-24.

5.8 Выводы по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технического обслуживания опорных катков гусеничного ходового устройства на примере одноковшового экскаватора ЭО-5126»

г

Актуальность работы. Переход к рьщочным отношениям обострил проблему повышения качества в сфере строительного производства. Особое значение приобрели задачи комплексной механизации, интенсификации использования строительной техники, повышения надежности и долговечности парка машин при минимизации эксплуатационных затрат.

Эффективность использования одноковшовых экскаваторов, выполняющих около 40 % объема земляных работ в строительстве, в значительной степени обусловлена техни веским состоянием основных систем, в том числе состоянием гусеничного ходового устройства, на долю которого приходится от 25 до 48 % всех затрат на^ эксплуатационные материалы и

1 * л « запасные части. Значительная доля простоев возникает из-за необходимости устранения отказов и мероприятий технического обслуживания шарнирных соединений опорных катков ходовых устройств гусеничных экскаваторов. Значительные средства расходуются на смазочные материалы. Проникновение загрязнений и воды в узлы трения вызывает абразивное изнашивание трущихся поверхностей деталей опорных катков, что в условиях высоких удельных давлений и динамических знакопеременНо1х нагрузок, свойственных рабочему режиму экскаватора, вызывает износ уплотнительных устройств, раскрытие стыка уплотнений, и как следствие, происходит утечка смазочных материалов из полости катка. Дозаправка катков жидкими смазочными материалами не останавливает абразивный износ поверхностей трения деталей подшипникового узла, а ведет лишь к перерасходу смазочного материала. Ресурс опорных катков заметно снижается, увеличивается поток отказов катков, снижается производительность экскаватора из-за вынужденных простоев на ремонт ходовой части.

Повышение ресурса пар трения шарниров опорных катков экскаватора с гусеничным ходовым устройством связано, прежде всего, с качеством применяемых смазочных материалов, их способностью не вытекать из полости ка^ка даже в случае отказа уплотнительного устройства, обеспечивать *»?, \ IV, ^ ^ V ^ *» " 4 'I » 5 ^ ' I!* '<Ц ^ V ' * V»'«, Т; > ' * ' С ' приемлемую периодичность их замены, снижать абразивное изнашивание деталей подшипников.

Указанным требованиям отвечают пластичные смазочные материалы. Однако подбор пластичных смазок для конкретных условий работы узлов трения требует исследования их противоизносных свойств и режимов использования. Возможность улучшения противоизносных свойств смазочных материалов качества смазок при абразивном износе производят по результатам исследований, проводимых преимущественно на четырехшариковых машинах трения (ЧШМ). Однако, исследования в этой области ограничены сведения о влиянии состава смазок и практические рекомендации по снижению абразивного износа не нашли широкого применения. В немалой степени это обусловлено отсутствием объективных методов и средств оценки противоизносных свойств пластичных ^ смазок в условиях абразивного изнашивания. Машины трения (ЧШМ) не моделируют условия работы большинства реальных узлов трения, в том числе и пары трения ось-втулка в условиях граничного трения при скольжении. Поэтому полученные с их помощью данные по оценке противоизносных свойств смазочных материалов в значительной мере условны и требуют уточнения.

Недостаточно исследований, в которых даны рекомендации по подбопу добавок, способных эффективно снижать износ поверхностей трения в условиях граничного трения при абразивном изнашивании.

Слабо разработана теоретическая база, позволяющая установить связь между периодичностью проведения операций по замене смазок и противоизносными свойствами смазочных материалов способных снижать абразивный износ деталей гусеничного ходового устройства экскаваторов.

Отсутствует эффективный метод и оборудование для изучения влияния добавок различной природы на противоизносные свойства смазочных материалов в условиях граничного трения при абразивном изнашивании поверхностей. На основании вышеизложенного были поставлены цель и задачи исследования.

Объектом исследования является процесс технического обслуживания опорных катков гусеничного ходового устройства при переходе на пластичные смазки.

Предметом исследования являются закономерности влияния добавок различной природы на эксплуатационные свойства смазки шарнира опорного катка экскаватора при абразивной природе изнашивания поверхностей.

Цель диссертационной работы: Повышение ресурса шарнира опорных катков гусеничного ходового устройства одноковшовых экскаваторов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи

1. Разработать модель технического обслуживания шарнира опорных катков экскаватора.

2. Разработать метод оценки эксплуатационных свойств смазочных материалов в условиях абразивного изнашивания.

3. Изучить влияние на эксплуатационные свойства пластичных смазок добавок различной физико-химической природы.

4. На основе теории планирования эксперимента и регрессионного анализа оценить степень влияния исследуемых факторов на свойства пластичных смазок.

5. Исследовать влияние состава смазочных материалов на скорость и интенсивность изнашивания деталей шарнира опорного катка экскаватора при абразивной природе изнашивания поверхностей и разработать модель прогнозирования ресурса шарнира катка.

6. Проверить на адекватность результаты теоретических и лабораторных исследований в реальных условиях эксплуатации экскаваторов

Методика исследований представляет собой комплекс теоретических и экспериментальных методов. Решение задач базируется на ранее полученных экспериментальных данных, известных теоретических положениях триботехники, методах статической обработки экспериментальных данных.

Научная новизна диссертационной работы:

1. Разработан ускоренный метод и прибор оценки свойств смазочных материалов в условиях граничного трения при скольжении. При изучении абразивного изнашивания показана более высокая чувствительность метода в сравнении с методами испытаний на ЧШМ.

2. Изучено влияние состава пластичных смазок на их эксплуатационные свойства в присутствии абразива в условиях граничного трения.

3. Определена зависимость износа от микрогеометрии поверхности деталей шарнира катка, от используемого в смазках загустителя и добавок различной физико-химической природы и агрегатного состояния.

4. Определена рецептура пластичных смазок с добавками, обладающая высокими эксплуатационными свойствами на основе синергетических эффектов. Уточнен механизм их действия применительно к шарниру опорного катка.

5. Разработана математическая модель прогнозирования ресурса узла трения опорного катка экскаватора ЭО-5126 при применении смазки Литол-24 с модификаторами.

Достоверность полученных результатов подтверждена: адекватностью математических моделей и результатами экспериментальных исследований, техническим и экономическим показателями работы шарнира опорного катка экскаватора ЭО-5126, достаточным объемом экспериментов и сходимостью теоретических расчетов с экспериментальными данными.

Практическая значимость результатов работы. Разработан метод и прибор оценки эксплуатационных свойств смазочных материалов в условиях абразивного изнашивания, при граничном трении с ошибкой измерения не превышающей 5-6 % /Патент №2386945. Опубликован 20.04.2010. Бюл. №11). Найдены добавки, эффективно улучшающие эксплуатационные свойства пластичных смазок на основе синергетических эффектов. Разработан метод расчёта предельных взносов деталей шарнира катка в зависимости от состава пластичной смазки и наработки экскаватора.

Автор выносит на защиту: '

1. Метод оценки эксплуатационных свойств смазочных материалов в условиях абразивного изнашивания.

2. Результаты лабораторных исследований по определению состава и концентрации добавок различной физико-химической природы к пластичным смазкам с целью улучшения их эксплуатационных свойств.

3. Результаты эксплуатационных испытаний пластичной смазки Литол-24 в шарнирах опорного катка экскаватора ЭО-5126.

4. Рекомендации по определению периодичности ТО катка ходовой части экскаватора при работе на пластичной смазке Литол-24.

5. Методика расчета изменения технического состояния сопряжения шарнира опорного катка экскаватора с целью прогнозирования ресурса.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на IV и V Всесоюзных конференциях по пластичным смазкам (1991 г. Бердянск), на Всесоюзной конференции «Теория и практика рационального использования ГСМ» (1989 г. Челябинск), на V Всесоюзной научно-технической конференции (1991 г. Нижний Новгород), на 59-й, 69-й Международных научно-технических конференциях Ассоциации автомобильных инженеров (2007, 2010 г. Омск).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 22 печатных работ, в том числе 3 работы в изданиях, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем работы. Состоит из введения, пяти глав, выводов , библиографического списка из 161 наименования. Общий объём работы 217 страниц, включая 45 таблиц и 51 рисунок, 4 приложения.