Трение, смазка и износ в текстильных машинах

Проектирование машин трикотажного производства

Проектирование состоит из нескольких этапов:

1. Составление технического задания

2. Разработка эскизного проекта

3. Разработка технического проекта

4. Разработка рабочего проекта машины

Техническое задание является основным исходным техническим документом при разработке проекта машины. Оно устанавливает назначение, техническую характеристику и технико-экономические требования к проектируемой машине. Задание должно содержать только основные требования, чтобы не ограничивать инициативу конструкторов при разработке узлов и механизмов машины.

На 2 этапе разрабатываются только схематически общие виды, дающие представление о машине, принципе ее работы и размерах. Эскизный проект машины в большинстве случаев разрабатывается только тогда, когда создается совершенно новая машина.

При разработке технического проекта конструируются механизмы и узлы машины, окончательно устанавливается кинематическая схема и компоновка машины в целом, производится силовой анализ механизмов и деталей машины, устанавливаются предварительные размеры и материал деталей.

Разработка рабочего проекта машины включает: конструирование и вычерчивание деталей, разработку сборочных чертежей, сборку узлов и машины и техническое испытания в производственных условиях.

 

Основные требования, предъявляемые к кинематическим схемам большинства текстильных машин, следующие:

1) Возможность получение всех требуемых технологических заправочных величин (скорости выпуска, толщины вырабатываемого продукта и т.д.);

2) Независимость изменения каждого отдельного технологического параметра;

3) Неизменность заправки машины во время ее работы;

4) Меньшее количество передач в машине; их простота, компактность и дешевизна изготовления и сборки;

5) Удобство, быстрота и безопасность настройки машины.

Кинематические схемы бывают:

   - плоские (звенья вращаются в одной плоскости или в нескольких параллельных, на них поставляются размеры звеньев).

   - пространственные (если 1 не дает полного представление о работе машины).

   - смешанные.

 

Материалы, применяемые в текстильном машиностроении.

 

В текстильных машинах применяют черные и цветные металлы их сплавы, дерево твердых и мягких пород и различные синтетические материалы.

Наиболее распространены чугунные литые детали, которые составляют 67% в общей норме расхода материалов в различных типах машин, ≈ 15% составляют стальные детали, остальные составляют детали из цветных металлов, дерева и других неметаллических материалов.

 Чугуны

В зависимости от марки чугуна определено его применение

Серый чугун СЧ (Fe +C₂>2%) тяжелые детали:

СЧ 21-40 – станины, рамы, брусья

СЧ 15-32 – муфты и полумуфты

СЧ 32-52 – зуб. Колеса, звездочки, кронштейны, гитары

СЧ 12-28 – предел прочности при растяжении – 12 кгс ⁄мм²

                                                       при изгибе      - 28 кгс ⁄ мм²

 

Ковкий чугун КЧ – для легких деталей сложной формы:

                              - рычаги

                              - собачки

                              - веретено боевого механизма

КЧ- 30-6, КЧ- 60-3, КЧ-45-6 (Относительное удлинение 6%, Предел прочности при растяжении – 45 кгс ⁄ мм²).

 

Высоко прочный чугун ВЧ – (СЧ+Mg или Мn + термообработка)

ВЧ-38-17                             - изготавливаются ответственные тяжелонагруженные     

                                             детали: - коленчатые валы

                                                            - шестерни

                                                            - эксцентрики

                                                            - храповики       

Редко применяют белый чугун, антифрикционный и др., например, антифрикционный чугун применяется для изготовления втулок подшипники скольжения.

 

Стали:

 по назначения стали разделяются на три класса:

 

Конструктивные стали (углеродистые и легированные стали) наибольшее применение.

Ст. 1 и 2 – болты, гайки, шайбы

Ст. 3 и 4 – рукоятки, оси, тяги, шатуны – неответственные детали

Ст. 5 – червяки, ролики

Ст. 6 – шпонки, зубчатые колеса, валы

Ст. 40-45 – для деталей, несущих ударные нагрузки (валы, звездочки, коленчатые валы, цилиндры)

       Хромистые стали:

       Ст. 20Х – для деталей, работающих при больших скоростях, при ударах – замковые клинья

       Ст. 40Х – для деталей высокой прочности и износостойкости – ролики, посадки подшипников качения

       Ст. 45Х – кулачковые муфты, червяки, валы

       Ст. 65, 70, 60Г, 65Г – витые пружины

 

 

Инструментальная стали

ШХ-9 – кольца шарикоподшипников

У8 – У13 – прядильные веретена

У7А – У13А – трикотажные иглы

ХВГ – замковые клинья сложного профиля

 

 

Стали с особыми физическими и химическими свойствами

- нержавеющая – влага (12Х13, 12Х18Н9, Х18Н9Т) – детали машин мокрого кручения

- жаропрочные – большие t° (40Х9С2) – детали машин отделочного производства Тк.

- износостойкие – ТВЧ, напыление

 

Цветные металлы и их сплавы

В ограниченном количестве т.к. дорого, если применяются, то в условиях агрессивной среды, где недопустимо искрение, в парах трения (износ-замена) Cu – медь.

Сплавы АЛ – кронштейн, стойки, коробы, щетки и др. Наибольшее распространение ДА – брус батана

 

 Неметаллические материалы

 

Эти материалы находят все возрастающее применение в текстильном машиностроении как заменители цветных металлов, в производстве различных мелких деталей и всякого рода арматуры; как новый конструкционный материал для изготовления зубчатых колес и других деталей машин, способных работать в течении длительного времени без смазки, и как материал, обладающий высокой коррозионной стойкостью, при изготовлении машин и аппаратов производства химических волокон и красильно-отделочного производства.

 

• Пластмасса – уплотнители, мотальные барабанчики.
• Текстолит – шестерни (без смазки,) шкивы, направляющие планки
• Капралон – зубчатые колеса, червячные колеса, втулки, ролики.
• Ситаллы – стеклокристаллические материалы – нитепроводники
• Материалы на основе каучука – фильтры, ролики, вентили
• Древесина: батаны, погонялки ткацких станков, склизы, челноки, планочные решетки и др.

 

Трение, смазка и износ в текстильных машинах

Во всех ТМ на соприкасающихся поверхностях подвижных деталей возникает трение.

Сила сопротивления перемещению соприкасающихся твердых тел относительно друг друга или окружающей среды называется Fтр.

По кинематическим признакам различают четыре вида трения:

- трение скольжения (поверхность одного тела перемещается поступательно по поверхности другого)

- трение качения (точки одного тела последовательно соприкасаются с точками другого)

- сложное трение (один вид сопровождается другим)

- трение верчения

По характеру трения различают:

1. чистое трение (между поверхностями соприкасающихся деталей нет других элементов)

2. сухое трение (нет специальной смазки, но могут быть вставки из бронзы, пластмасс)

3. полужидкостное (при пуске и остановки машины, значительных нагрузках, потери вязкости масла, недостаточной смазке)

4. жидкое (поверхности разделены слоем смазки (толщина менее 0,1 мкм.)

При жидкостном трении минимальный износ деталей. Особенность жидкостного трения это то, что между валом и втулкой должен существовать зазор для образования масляной пленки.

 

Как работает: - ввиду текучести масла, оно прилипает к поверхности деталей за счет чего происходит затягивание масла в зону трения и образование пленки при определенной частоте вращения и вязкости масла

При высоких скоростях  - возрастают динамические нагрузки следовательно:

– удары – разрушение слоя.

-увеличивается температура в паре трения падает вязкость масла - разрушение слоя.

Следовательно необходимо новое решение. При частотах вращения больших 240.000-300.000 об/мин применяют аэродинамические подшипники скольжения:

Роль масла выполняет воздух.:

– аэростатические (давление от компрессора)

- аэродинамические (воздух всасывается в зазор между втулкой и валом из атмосферы)

 - аэродинамические с подачей воздуха (смешанное) тот же принцип, что и в жидкостном.

 Износ трущихся деталей

   Под воздействием сил трения контактирующие поверхности деталей машин изнашиваются, т.е. происходит постепенное изменение их геометрической формы и размеров.

Величина износа зависит от:

- характера движения (скольжения, качения, возвратно-поступательного, верчения)

- от характера и величины нагружения (статическое или динамическое)

- от скоростных параметров

- от количества и качества смазки

- от материала деталей и т.д.

Установлено, что существует три этапа износа поверхностей деталей машин:

 

 

 

1-ый – этап начального износа или приработки.

Наблюдается повышенный износ деталей т.к. срезаются все неровности механической обработки. Режим приработки осуществляется при пониженных скоростях и нагрузках. От его проведения во многом зависит дальнейший износ.

2-ой – этап нормальной эксплуатации характеризуемый α чем <, тем меньше износ.

Этот этап может быть увеличен во времени:

- оптимальной подборкой трущихся поверхностей с применением соответствующих смазочных материалов.

- упрочнение трущихся поверхностей - напыление

                                                                                - термообработка

3-ий – этап усиленного износа

На износ деталей оказывает большое влияние качество сборки машины:

- переносы валов – вытекание масло нарушение пленки

- перенос шестерни – износ зубьев

- тугая затяжка подшипников – скольжение – перегрев и пригорание

                                                   - качения – к защемлению шариков и разрушению беговой дорожки колец.      

 

Смазка

Основным назначением смазки следует считать устранение непосредственного контакта трущихся поверхностей между собой.

Масла выполняют в машинах разнообразные и ответственные функции:

· смазка для уменьшения сил трения

· отвод тепла от трущихся поверхностей

· герметизация сопряжений от попадания пыли и грязи

· защита от коррозии и т.д.

применяемые в м/с масла могут быть разделены по их агрегатному состоянию на жидкие, консистентные (густые) и твердые (калоидный графит, двухсерный молибден и др.).

жидкие – растительного, животного и минерального происхождения. Растительные применяются редко т.к. дорого в основном в виде добавок к минеральным, которые получают при перегонки нефти.

Густые – жидкостные + специальные загустители (циатим, сиол, салидол)

по способам смазки различают два вида:

- централизованный (нескольких трущихся пар при помощи одного смазанного устройства (масляного насоса)).

- индивидуальная (каждая пара (трущихся) смазывается индивидуально).

По времени действия смазка может быть:

- периодическая (набивка узлов подшипников через определенные промежутки времени – насосом)

- непрерывная (ванны или разбрызгивание).

Лекция №2