Перспективные материалы для узлов трения деревоперерабатывающего оборудования

УДК

DOI:

Аннотация

Современные машины и оборудование лесного комплекса, в том числе деревоперерабатывающая техника, имеют существенный недостаток — повышенный износ деталей узлов скольжения. Отличительными эксплуатационными особенностями этих узлов, помимо широкого диапазона и уровня прилагаемых нагрузок, являются работа при действии вибраций, абразивных и химически активных сред, недостаточной смазке, существенное влияние оказывают также тепловые процессы, возникающие в результате реализации достаточно высоких давлений и скоростей трения, а также протекания ряда физико-химических процессов под действием триботехнической среды. Для улучшения характеристик опор скольжения во многих случаях для их изготовления можно рекомендовать гетерогенные полимерно-металлические материалы, в которых суммируются положительные свойства пластмасс (самосмазываемость, задиростойкость, отсутствие шаржирования, коррозионная стойкость, пластичность) и металлов (механическая прочность, жесткость, теплостойкость). Достаточно перспективным является предложенный нами новый теплоаккумулирующий материал, который может быть выполнен на основе как искусственных, так и растительных полимеров, в частности древесины. Использование теплоаккумулирующего эффекта применяемых наполнителей способствует дополнительному улучшению теплофизических свойств создаваемых композиционных материалов. Такой эффект достигается как за счет увеличения количества теплоотводящих металлических компонентов, так и за счет обеспечения возможности аккумулирования тепловой энергии структурными составляющими вследствие теплопоглощения, происходящего при фазовых превращениях эвтектоидного или эвтектического характера. В этом случае выделяющееся при трении тепло отводится металлическими включениями вследствие их высокой теплопроводности и расходуется на плавление легкоплавкого содержимого металлических элементов. При этом дальнейшего увеличения температуры деталей, выполненных из теплоаккумулирующего материала, не происходит. Таким образом, размещение в модифицированной древесине теплоаккумулирующих элементов из легкоплавкого сплава не только повышает эффективность отвода тепла из зоны трения, но и понижает температуру работы детали. Реализация указанных в статье рекомендаций при проектировании и модернизации оборудования и оснастки предприятий лесного комплекса может обеспечить существенное повышение надежности используемой техники.

Сведения об авторах

• © Е.А. Памфилов, д-р техн. наук, проф.
• Е.В. Алексеева, ассист.
  
  Брянская государственная инженерно-технологическая академия,
  пр-т Станке Димитрова, д. 3, г. Брянск, Россия, 241037;
  е-mail: pamfilov@bgita.ru

Ключевые слова

Литература

1. Белый В.А., Плескачевский Ю.М. Металлополимерные системы. М.: Знание, 1982. 64 с.
2. Белый В.А., Свириденок А.И., Петроковец М.И., Савкин В.Г. Трение и износ материалов на основе полимеров. Минск: Наука и техника, 1976. 432 с.
3. Воскресенский В.А., Дьяков В.И. Расчет и проектирование опор скольжения (жидкостная смазка). М.: Машиностроение, 1980. 224 с.
4. Жариков В.В. Технологический процесс и оборудование получения композиционных металлополимерных материалов: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Тамбов, 2000. 25 с.
5. Машков Ю.К. Полимерные композиционные материалы в триботехнике. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2004. 262 с.
6. Памфилов Е.А., Пилюшина Г.А., Прусс Б.Н., Алексеева Е.В. Новые антифрикционные материалы на основе модифицированной древесины // Материаловедение. 2009. № 4. С. 36–39.
7. Памфилов Е.А., Шевелева Е.В., Муратов Д.И. Создание новых композиционных древесно-металлических материалов // Лесн. журн. 2006. № 2. С. 60–66. (Изв. высш. учеб. заведений).
8. Пат. 108519 РФ, U1 F 16 C 33/04 F 16 C 33/24. Подшипник скольжения / Памфилов Е.А., Лукаш А.А., Прусс Б.Н., Пилюшина Г.А.; заявитель и патентообладатель Брянская гос. инж.-техн. акад. № 2011113560/11; заявл. 07.04.2011; опубл. 20.09.2011.
9. Пат. 2432508 РФ, МПК F 16 C 33/04 F 16 C 33/24. Подшипник скольжения / Памфилов Е.А., Сидоров О.В., Шевелева Е.В., Алексеева Е.В., Пилюшина Г.А.; заявитель и патентообладатель Брянская гос. инж.-техн. акад. № 2007143028/11; заявл. 20.11.2007; опубл. 27.10.2011.
10. Пошарников Ф.В., Усиков А.В., Серебрянский А.И. Применение компо-зиционного материала на основе полимера в узлах трения деревообрабатывающего оборудования // Лесн. журн. 2012. № 4. С. 104–111. (Изв. высш. учеб. заведений).
11. Теплорассеивающие пластмассы // ООО «СПЕЦПЛАСТ-М». URL: http://teplostok.dax.ru/index.html (дата обращения 10.05.2013).
12. Lawrowski Z. Polymers in the construction of serviceless sliding bearings // Archives of Civil And Mechanical Engineering. 2007. Vol. VII, N. 4. Р. 139 — 150.
13. Metal/Polymer Composite Plain Bearings // Schaeffler Technologies AG & Co. KG. 2012. URL: http://www.ina.com (дата обращения 19.04.2013).
14. Metal-Polymer Sliding Bearings // CLI Industrial Co., Ltd. URL: http://www.cli-industrial.com (дата обращения 20.04.2013).

Ссылка на английскую версию:

UDC 62-233:674.05

The Perspective Materials for Friction Assemblies of Wood Industry Equipment

E.A. Pamfilov, Doctor of Engineering, Professor

E.V. Alekseeva, Assistant

Bryansk State Engineering Technology Academy, Stanke Dimitrova pr., 3, Bryansk, 241037, Russia; e-mail: pamfilov@bgita.ru

The significant disadvantage of modern machines and equipment of forest industry is the increased wear of sliding bearings. The distinctive operating characteristics of these friction units are the vibration, abrasive and chemically active environments, insufficient lubrication, in addition to a wide range and level of the applied loads. Thermal processes due to high pressure and friction velocity, and flow of some physicochemical processes under the action of tribotechnical environment influence on the details of machines. The usage of the heterogeneous polymer-metal materials which combine the positive properties of plastics (self-lubrication, no charging, corrosion resistance, plasticity) and metals (mechanical strength, hardness, heat-resistance) will improve the performance of bearings. The new heat-accumulating material that can be performed on the basis of various polymers, in particular, of wood, is seemed to be perspective. The usage of heat-accumulating fillers helps to improve the thermophysical properties of composite materials. This effect is achieved by increasing the amount of metal components and by the accumulation of thermal energy due to the heat absorption occurring during the phase transformations eutectoid or eutectic nature. In this case, the friction heat is partly diverted by the metallic inclusions due to their high thermal conductivity and partly spent on the melting of the fusible metal content of elements, thus further temperature increasing does not occur. So, the placement of the heat-accumulating elements with the fusible alloy inside in a modified wood increases the efficiency of the heat removal from the contact areas and lowers the temperature of the details. The implementation of mentioned recommendations can provide a significant increase of the reliability of the equipment of the forestry complex enterprises.

Keywords: sliding friction units, metal-polymer materials, heat dissipated plastic materials, heat accumulating materials.

REFERENCES

1. Belyy V.A., Pleskachevskiy Yu.M. Metallopolimernye sistemy [Metal-Polymer Systems]. Moscow, 1982. 64 p.

2. Belyy V.A., Sviridenok A.I., Petrokovets M.I., Savkin V.G. Trenie i iznos materialov na osnove polimerov [Friction and Wear of Materials Based on Polymers]. Minsk, 1976. 432 p.

3. Voskresenskiy V.A., D'yakov V.I. Raschet i proektirovanie opor skol'zheniya (zhidkostnaya smazka) [Calculation and Design of Bearings (Liquid Lubrication)]. Moscow, 1980. 224 p.

4. Zharikov V.V. Tekhnologicheskiy protsess i oborudovanie polucheniya kompozitsionnykh metallopolimernykh materialov: Avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk [Technological Process and Equipment for Production of Composite Metal-Polymer Materials: Cand.Tech.Sci.Diss.Abs]. Materialovedenie, 2009, no. 4, pp. 36–39.

5. Mashkov Yu.K. Polimernye kompozitsionnye materialy v tribotekhnike [The Polymer Composite Materials in Tribology]. Moscow, 2004. 262 p.

6. Pamfilov E.A., Pilyushina G.A., Pruss B.N., Alekseeva E.V. Novye antifriktsionnye materialy na osnove modifitsirovannoy drevesiny [New Antifriction Materials Based on Modification Wood]. Materialovedenie, 2009, no. 4, pp. 36–39.

7. Pamfilov E.A., Sheveleva E.V., Muratov D.I. Sozdanie novykh kompozitsionnykh drevesno-metallicheskikh materialov [The Creation of New Composite Wood-Metal Materials]. Lesnoy zhurnal, 2006, no. 2, pp. 60–66.

8. Patent 108519 RF, Pamfilov E.A., Lukash A.A., Pruss B.N., Pilyushina G.A. Podshipnik skol'zheniya [Slider Bearing]. no. 2011113560/11, 2011.

9. Patent 2432508 RF, Pamfilov E.A., Sidorov O.V., Sheveleva E.V., Alekseeva E.V., Pilyushina G.A. Podshipnik skol'zheniya [Slider Bearing]. no. 2007143028/11, 2011.

10. Posharnikov F.V., Usikov A.V., Serebryanskiy A.I. Primenenie kompozitsionnogo materiala na osnove polimera v uzlakh treniya derevoobrabatyvayushchego oborudovaniya [Use of Polymer-Based Composite Material in Friction Units of Woodworking Equipment]. Lesnoy zhurnal, 2012, no. 4, pp. 104–111.

11. Teplorasseivayushchie plastmassy [Heat Dissipated Plastic Materials]. Available at: http://teplostok.dax.ru/index.html (accessed 10.05.2013).

12. Lawrowski Z. Polymers in the Construction of Serviceless Sliding Bearings. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2007, vol. VII, no. 4, pp. 139–150.

13. Metal/Polymer Composite Plain Bearings. Schaeffler Technologies AG & Co. KG. 2012. Available at: http://www.ina.com (accessed 19.04.2013)

14. Metal-Polymer Sliding Bearings. CLI Industrial Co., Ltd. Available at: http://www.cli-industrial.com (accessed 20.04.2013).

Received on July 30,2014