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 23 500 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, 1999 г.

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.

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 замереразработана 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.