Аналитическо-экспериментальное определение параметров ЭГД-смазки в подшипниках качения опор рабочих валков стана 2000 горячей прокатки

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 621. 822. 6- 621. 892. 09 Жиркин Ю. В., Пузик Е. А.
АНАЛИТИЧЕСКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭГД-СМАЗКП В ПОДШИПНИКАХ КАЧЕНИЯ ОПОР РАБОЧИХ ВАЛКОВ СТАНА 2000 ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ
Известно, что в неконформных парах трения, к которым относятся подшипники качения, возможна реализация эластогидродинамического режима смазки [1].
Целью экспериментального исследования являлось изучение области реализации ЭГД-смазки в подшипниках качения опор рабочих валков стана 2000 горячей прокатки ОАО «ММК».
Исследования проводились на экспериментальной установке (ЭУ), моделирующей процессы, протекающие в реальных объектах, в качестве которых рассматривались подшипники рабочих валков клетей № 5, 6 стана 2000 горячей прокатки ЛИЦ-10 ОАО «ММК» [2].
Схема нагружения роликов экспериментальной установки (ЭУ), моделирующих нагружение подшипников качениярабочих валков, представлена на рис. 1.
На Э У во вращение приводился один вал, на который установлен подшипник качения второго ролика. Это позволило фиксировать момент сопротивления в подшипнике от действия смазочного материала при вращении вала, на котором он установлен. Таким образом, была обеспечена идентичность условий нагружения натуры и модели.
В качестве смазочных материалов были использованы масла, применяемые на стане: И100РС и ТНК 460.
На установке имитировалась система смазывания «масло-воздух» за счёт порционной подачи смазочного материала через определённые интервалы времени.
В ходе эксперимента фиксировался момент сопротивления в подшипнике качения вращающегося вала, температура в зоне контакта и уровень вибрации подшипников (виброускорение).
Полученные данные были обработаны посредством Microsoft Excel и представлены в виде графиков на рис. 2−9.
На рис. 2 приведен график изменения момента со -противления от действия смазочного материала.
На графике прямыми линиями обозначены моменты подачи смазочного материала.
На рис. 3 представлено изменение температуры в области контакта за то же время.
В соответствии с графиком изменения температуры (см. рис. 3) для масла ТНК 460 при температуре приблизительно 110 °C наблюдается установившийся температурный режим.
На рис. 4 и 5 приведены графики изменения момента сопротивления от действия смазочного материала и температуры для масла И100РС от длительности эксперимента.
Из графиков видно, что подача очередной порции масла И 100Р не оказывает существенного влияния на момент сопротивления и характер изменения темпе-
ратуры на контакте в подшипнике качения в отличие от масла ТНК 460, это связано с условиями реализации ЭГД-смазки.
Основной характеристикой реализации режима ЭГД-смазки является толщина масляной плёнки.
Для определения толщины масляной плёнки при работе на смазочном материале ТНК 460 и И100 РС воспользуемся формулой И. Д. Ратнера [3]
1 о і і/ т т, 75 0,6 0,4 -0,15
h0 _ 3,17(M)UI) а Рпр Чн
(1)
где Д) — кинематическая вязкость масла при атмосферном давлении и рабочей температуре, Па-с- Ц — суммарная скорость качения в контакте, м/с- р4 — приведённый радиус кривизны поверхностей трения, м- дн- нагрузка на единицу длины линии контакта, Н/м- а — пьезокоэффициент вязкости смазочного материала, Па-1, который для данныхмасел неизвестен.
Для определения величины пьезокоэффициента вязкости предлагается следующая методика:
— Принимается расчётная формула [4] по определению момента трения от действия смазочного материала
М и = 10−7 f0 (и")2/3 д3
(2)
где Ц0 — средний диаметр подшипника- /0 — коэффициент, зависящий от типа подшипника и условий смазки- п — частота вращения подшипника, мин-1- V -кинематическая вязкость масла (при пластичной смазке — вязкость базового масла), мм /с.
Іподйшник иё npuOUOHQU
2подш0
ПрибодиШ
ГЫ-2
Рис. 1. Схема экспериментальной установки для проведения экспериментов:
Твз2−1 и Твз1−2 — силы взаимодействия роликов- Мс — момент со противления- Мер — момент вращения- А — величина отклонения тензометрической пластины от исходного положения- - сила упругости
тензометрической пластины- к — коэффициент упругости
— Подставляя в формулу (2) значения измеренного момента МИ, находим значение фактической вязкости конкретного масла:
где к = (Ь10−7 • /0 • п*Ц)& quot-
Фактическая вязкость расчётная
ар
= г"2″ + 40'-
«1
Ги1
о2
(5)
(3)
где п = 0,75 + 0,83^г (- и1 и и2 — вязкости масел при
температуре 40 °C.
— Определяется пьезокоэффициент вязкости более вязкого масла по зависимости
(4)
где — вязкость смазочного материала при р = 0, Па-с- а — пьезокоэффициент вязкости смазочного материала, МПа-1- р — давление на контакте, МПа.
— Задаваясь температурой /2 для масла с более высокой вязкостью, находится температура t1 менее вязкого масла, при которой их взкости равны, по зависимости
«2 =
1,51п Ыи1 + 1п^
Р
(6)
— Определяется пьезокоэффициент вязкости для менее вязкого масла
а, =а2 +1,5
1п М. , — 1п Ы»
Р
(7)
О
10
15
20
25
30
35
40
45
Время, мин
Рис. 2. Изменение моменгасопротивления для ТНК 460 от длительности проведения эксперимента
о
10
15
20
25
30
35
40
45
Время, мин
Рис. 3. Изменение температуры в смазочном слое для ТНК 460 от длительности проведения эксперимента
Параметр Л Температура,°С 5 Момент, Н*мм
Время, мин
4. Изменение момента сопротивления в подшипнике качения вращающегося вала от длительности
эксперимента для масла И100Р
Время, мин
Рис. 5. Изменение температуры в смазочном слое для масла И 100Р
Температура, °С
Рис. 6. Изменение параметра Л в зависимости от температуры для масла ТНК 460
Виброускорение, м/t1 Виброускорение, м/с2 Параметр А
20 30 40 50 60 70 80 90 100
Температура, °С
Рис. 7. Изменение параметра Л в зависимости от температуры для масла И100РС

/
«*4 Ar 1 ь ** • •ж IM- -¦ ¦ч 4 ш
¦ *



25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125
Температура, °С
Рис. 8. Изменение уровня вибрации подшипников качения на масле ТНК 460 в зависимости от температуры на контакте
3 III,
1. 5
1
0.5 — ¦
0
20 30 ?10 50 60 70 80 30 100
Температура, X
Рис. 9. Изменение уровня вибрации подшипников качения на масле И100РС в зависимости от температуры на контакте
Используя вышеприведенные зависимости, находится величина коэффициента толщины смазочной о К
пленки Л = ______0____ в зависимости от темпера-
¦^Ка12 + Ка22
туры на контакте в подшипнике качения.
На рис. 6 и 7 представлено изменение параметра Л использованием исследуемых масел И100РС и ТНК 460.
Согласно [1] при Х& lt-3 реализуется режим ЭГД-смазки, плёнка называется тонкой и исследуется в основном её состояние, потому что в данном случае существенно влияние шерожватости на характер происждящих в плёнке явлений. Такая плёнка встречается наиболее часто.
Таким образом, при использовании смазочного материала с меньшей вязкостью на контакте не происходит реализации режима ЭГД-смазки, а скорее наблюдается граничный режим смазывания. Это связано с малой вязкостью И100РС. Образующаяся плёнка под действием созданных нагрузок разрушается, не обеспечивая полное разделение трущихся поверхностей в контакте.
При использовании смазочного материала с более высокой вязкостью при установившемся температурном режиме на контакте реализуется режим ЭГД-смазки. Это является подтверждением того, что смазочный материал с более высокой вязкость способен создавать масляную плёнку на контакте, выдерживающую нагрузки и обеспечивающую разделение трущихся поверхностей.
Для определения уровня напряжений на контакте виброметром фиксировалось виброускорение.
На рис. 9 представлено изменение уровня вибрации подшипников качения в эксперименте с использованием менее вязкого масла И100РС.
Сравнение уровня значений виброускорения с величиной Л показывает, что они могут являться характеристикой реализации режима ЭГД смазки. Этот факт
характеризует наличие установившегося режима ЭГД-смазки при использовании более высоковязкого смазочного материала и его отсутствие при использовании менее вязкого.
Одновременно по температуре на контакте в подшипнике качения при известном значении пьезокоэффициента вязкости можно устанавливать возможность реализации на контакте режима ЭГД-смазки.
Список литературы
1. Справочник по триботехнике: в 3 т. Т. 2: Смазочные материалы, техника смазки, опоры скольжения и качения / под общ. ред. М. Хебты, А. В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 1990. 416 с.: ил.
2. Мироненков Е. И., Жиркин Ю. В., Дудоров Е. А. // Тяжёлое машиностроение. 2007. № 2.
3. Коднир Д. С., Жильников Е. П., Байбородов Ю. И. Эластогидро-динамический расчёт деталей машин. М.: Машиностроение, 1988. 160 с.: ил.
4. Перель Л. Я., Филатов А. А. Подшипники качения: Расчёт, проектирование и обслуживание опор: справочник. 2-е изд., пе-рераб. и доп. М.: Машиностроение, 1992. 608 с.: ил.
Bibliography
1. Reference book of tri bo-engineering. T. 2: Oil lubricant, technology of lubrication, sliding and rolling bearing / M. Hebda, Chichi-nadze. M.: Mechanical engineering, 1990. 416 p.
2. Rolling mill physical modeling of work roll guide bearing selflubrication regime Zhirkin Yu.V., Mironenkov E. I, Dudorov E.A. // News of highest educational institution. Iron-and-steel industry. 2007. № 4.
3. Kodnir D.S., Zhilnikov E.P., Biborodov Yu.I. Elastodynamics calculation of machine element. M.: Mechanical engineering, 1988. 160 p.
4. Perel L. Ya. Philatov A.A. Rolling bearing: Calculation, designin and maintenance of suppor: reference book. 2th publication, re-maked and augmented. M.: Mechanical engineering, 1992. 608 p.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой