CC BY
111
СНИЖЕНИЕ ВИБРОАКТИВНОСТИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ
ДИАГНОСТИКА И РЕМОНТ
УДК625.768.1
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ЩЕТОЧНОГО ВОРСА КОММУНАЛЬНОЙ УБОРОЧНОЙ ТЕХНИКИ
А.Г. Лепеш1, Г.В. Лепеш2, И.И. Воронцов1 Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики (СПбГУСЭ),
191015, Санкт-Петербург, ул. Кавалергардская, 7
Аннотация - Разработана методика и проведены экспериментальные исследования механических характеристик щеточного ворса коммунальной уборочной техники изготовленного методом гидроэкструзии из полипропилена, полученного от различных поставщиков. Определены значения интенсивностей изнашивания, которые можно использовать для оценки ресурса щеток коммунальных машин.
Ключевые слова: щетки коммунальных машин, трение, абразивный износ, полипропиленовый ворс, условия трения.
THE EXPERIMENTAL TECHNIQUE FOR DEFINITION THE WEAR RESISTANCE OF HAIR BRUSHES FOR THE MUNICIPAL CLEANING TECHNICS
A.G. Lepesh, G.V. Lepesh, I.I. Vorontsov
The St.-Petersburg state university of service and economy (SPbSUSE), 191015, St.-Petersburg, streetKavalergardsky, 7
The summary - The technique and experimental researches of the municipal cleaning technics hair brushes mechanical characteristics, made by a hydrostatic extrusion method from the polypropylene received from various provider is developed. The abrasion process characteristics that can be used for an estimation of a resource of brushes of municipal cars are defined.
Keywords: brushes of municipal cars, a friction, abrasive deterioration, polypropylene hair, friction conditions.
Полипропиленовый ворс различного диаметра (от 1,5 до 3,0 мм) применяют для изготовления различных конструкций щеток коммунальных машин, применяемых для летнего и зимнего подметания дорог и улиц [1]. Сам полипропилен (1111) представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, которое получают полимеризацией мономера пропилена. При этом его исходные физические свойства характеризуются при температ^уре I =20 0С: плотностью р=(0,9 ^1,1) 10 кг/м ; разрушающим напряжением при растяжении ст=(20 -^38) МПа; относительным удлинением 5 = 50 ^ 100 %; модулем упругости 1200 -Н400, МПа.
Широкое применение 1111 ворса для изготовления щеток (более 90% всех
коммунальных машин) обусловлено тем, что 11 является весьма устойчивым почти во всех отношениях полимером, что обеспечивается следующими его свойствами:
-устойчивость к высоким температурам (I плавления = 175°С);
-высокая ударная прочность (по сравнению с другими полимерами, например, полиэтилен, полиамиды и др. );
-высокая стойкость к многократным изгибам;
-низкая паро- и газопроницаемость;
-высокая износостойкость (даже по сравнению с полиамидами);
-стойкость к действию химикалий и водных растворов неорганических со-
единений - солей, щелочей и др. химически агрессивных сред.
1111 ворс изготавливается, как правило, из морозостойкого полипропилена различных марок методом экструзии. В процессе гидроэкструзии регулируется диаметр получаемой лески, из которой, впоследствии, нарезают щеточный ворс. Процесс гидроэкструзии придает материалу 11 лески анизотропную структуру, характеризующуюся наличием продольных волокон, что изменяет механические свойства материала, которые в значительной мере обеспечивают ее срок службы [1].
В процессе уборки дорог и тротуаров ворс щеток истирается и при износе на две трети от первоначальной массы щетки они становятся непригодными для эксплуатации. Поскольку стоимость материала щеток, как правило, относительно велика, то от продолжительности срока эксплуатации щеток коммунальных машин в большой степени зависит стоимость уборки территорий, дорог и тро-
туаров. Продолжительность срока эксплуатации определяется скоростью изнашивания щёток 5, которая зависит от нескольких факторов, определяемых как конструкцией щетки и физическими свойствами материала ее волокон (механическими, теплофизическими и др.), так и условиями силового и скоростного взаимодействия с очищаемой поверхностью и некоторыми факторами окружающей среды и др.
В данной статье обобщается опыт определения механических характеристик и удельных величин износа щеточного ворса, изготовленного из ПП различных марок, для целей прогнозирования ресурса щеток коммунальных машин.
В качестве образцов для проведения сравнительных испытаний (табл.1) был изготовлен штатным методом (методом гидроэкструзии) щеточный ворс из различных материалов и имеющий различную толщину.
Таблица 1 - Марки и свойства исходных мате
риалов
№ п/ п Сорт (марка) Изготовитель Показатель текучести расплава (230 oC/216 raOFSTM D1238, г/10 мин. Пл от- нос ть ISO 118 3, г/с м3 Модуль упругости при растяжении (23 0С, У=1 мм/мин) , МПа Модуль упругости при изгибе (23 0С, у=2 мм/мин), МПа Пре- дел теку- чести на образ раз- цах типа 1,Мпа Относи- тельное удлинение, % Удар- ная вяз- кость по Изоду при 0оС, Дж/м
1 Hosta-len PP H 2464 Europe 0,3 0,9 1350 1450 29 10,0
2 Бален 01003 РФ, Республика Башкортостан, г. Уфа 0,4 0,9 1325 28,4 19,3 >70
3 РР 8300G РФ, Республика Татарстан., г. Нижнекамск 1,4 1300 28 12,0 604
4- 5 BP 2000/ 40j 362 Korea Petrochemical IND. CO.,LTD 0,31 0,8 г/3 0 pel- lets
Характеристики пяти вариантов лись в нескольких поперечных сечениях
щеточного ворса, изготовленного из (рис.2) и сведены в табл. 2.
данных материалов тщательно измеря-
Таблица 2 - Размеры поперечных сечений образцов
№ варианта Ширина, (1 , мм Доверительный интервал, мм Высота,}г + (1, мм Доверительный интервал, мм I
-■ С-\^\ +
1. 2,25 0,09 3,19 0,08
2. 2,07 0,02 3,16 0,04
3. 2,20 0,05 3,36 0,04
4. 2,03 0,04 3,00 0,04 Рисунок 1 - Поперечное
5. 1,44 0,02 1,80 0,05 сечение ворса
На первом этапе работы проводились механические испытания прочности ворса на разрыв на испытательной машине ИММ-5 (рис.3). Испытательная машина непосредственно связана с пере-
дачей данных в программный комплекс на ПЭВМ, что обеспечило отображение на дисплее компьютера диаграммы в координатах “усилие-деформация” (рис.3).
Рисунок 2 - Гистограммы измерения поперечных размеров
Опытные образцы (рис.3 в) изготавливались путем нарезания щеточного ворса. Для обеспечения надежного закрепления (отсутствия проскальзывания и исключения концентраторов в зоне закрепления) концы образцов обматывались медной тонкой проволокой (0,3 мм).
Результаты испытаний (рис.4) за-щитывались только в случае разрыва образцов в их рабочей части (рис.3 г). Ос-
мотр образцов после разрыва выявил их однонаправленное волокнистое строение, которое приводит к разъединению волокон (продольному расслоению) в процессе их разрыва (рис.3 г). Характер разрыва всех образцов примерно одинаков.
Механические характеристики материалов (см. табл. 3) определялись статистическим путем - результаты обрабатывались в паке программ Біаіівііса.
На рис. 5 приведены гистограммы распределения, характеризующие рассеяние получаемых в эксперименте результатов. Из гистограмм следует, что наиболее стабильные результаты в испытаниях получены
у второго варианта образца. Наибольшие разбросы получены при определении характеристик первого и пятого образцов.
Рисунок 3 - Испытания образцов на разрыв: а) - экспериментальная установка; б) - образец в захватах испытательной машины; в) - образцы до испытания; г) - образцы после испытаний.
Рисунок 4 - Диаграммы разрыва образцов (с интерфейса программы регистрации измерений)
в)
Рисунок 5 - Гистограммы механических свойств: а) - предел прочности ст (Sigma), Мпа; б) -относительное удлинение 5, (дельта) %; в) - модуль упругости Е (е), Мпа.
Рисунок 6 - Зависимость нормальных напряжений а, Мпа от линейной деформации §, % образцов
Из графиков (рис.4, 6) видно, что построенные по средним значениям зависимости нормальных напряжений а от линейной деформации 5 образцов не имеют участка пропорциональности и могут быть апроксимированы с большой достоверностью (г - коэффициент корреляции) полиномами второй степени:
^ = 2,077 + 3077 ■ 8 - 11440 ■ 82,
г2 =0,9712;
<г2 = 6,064 + 1764 • 8 - 4206 • 82,
г2 =0,9866;
<т3 = 10,60 + 1402 • S - 2767 • S2, г2 =0,9821; (1)
о-4 = 5,000 + 1984 • 8 - 4671 ■ 82,
г2 =0,9803;
а5 = 7,405 + 1448 ■ 8 - 2622 ■ 82, г2 =0,9804.
При определении подходов к разработке методики экспериментального исследования процесса высокоскоростного трения и изнашивания ворса щеток
подметально-уборочных машин исходили из подобия процесса по временным и температурным условиям взаимодействия.
Таблица 3 - Результаты определения механических свойств
№ п/ п Предел прочности, Мпа Доверительный интервал, Мпа Относительное удлинение, % Доверительный интервал, % Секущий модуль продольной упругости, Мпа Доверительный интервал, Мпа
1. 191,9 18,9 20,5 5,0 1133,9 89,1
2. 216,0 2,4 17,8 0,9 1191,5 35,2
3. 186,9 6,2 20,7 1,8 909,7 51,1
4. 188,5 6,5 18,3 2,3 1159,7 52,5
5. 185,8 19,7 14,4 2,1 1499,3 107,2
Исходя из уравнения теплового баланса в зоне трения необходимо соблюдение следующего условия [3]:
X'tt At , ч
77----= -гг— = idem, (2)
lrfrpivcl lfpvc где: A - коэффициент теплопроводности; t - время взаимодействия; /- коэффициент трения; р - давление в контакте; vc -скорость скольжения; I - характерный размер.
Так исходя из эмпирических значений скоростей движения коммунальных уборочных машин vaBT в зимнее и летнее время, которые в среднем составляют 13 и 6 км/час соответственно и учитывая, что частота вращения вала щетки современных машин, достигает n = 270 ^ 300 об\мин, несложно определить, что линейная скорость скольжения ворса будет достигать величины vc =11,8 м/с зимой и vc =9,8 м\с в летнее время при значении ее наружного диаметра D=550 мм. В среднем, щетка может износиться на AD =240 мм от своего первоначального диметра, тогда получим vc =10,2 м\с зимой и vc =6,2 м\с в летнее время. Ширину пятна контакта ворса с дорожным покрытием рекомендуется [2] выбирать в интервале от 60 до 110 мм (максимальное значение - для новой щетки, минимальное - для наиболее истертой), что составляет 15,3 % от длины окружности. Исхо-
дя из параболического закона распределения радиального взаимодействия, средне значение усилия взаимодействия рср приближенно определим через значение наибольшего рм зависимостью 2
Рср з^м.
С учетом средних значений усилия взаимодействия прерывистое контактное взаимодействие ворсины и дорожного покрытия, соблюдая условие (2), можно заменить постоянным контактом со скоростью v'c = 0,153i?c при условии подобия теплофизических характеристик пары трения, т.е. v'c * 1,8 м/с.
Для проведения экспериментальных исследований разработан испытательный стенд И-1, позволяющий моделировать силовые и скоростные условия взаимодействия реального ворса щеток с различными абразивными материалами (рис. 7).
Стенд состоит из частотнорегулируемого электропривода, на валу которого устанавливается абразивный диск 12 (рис.7) во фрикционном контакте с которым находится пучок щеточного ворса. Стенд позволяет в широком диапазоне изменять скорость скольжения путем частотного регулирования частоты вращения электродвигателя 14 привода стенда, а также усилие прижатия пучка щеточного ворса или отдельной ворсины
(грузами 2), а также вылет пучка путем регулирования положения держателя 3, установленного на верхнем 4 и нижнем 6 кронштейнах фиксирующими винтами 5. Т.о. решена задача регулирования частоты вращения (скорости скольжения),
времени взаимодеиствия и контактного давления для соблюдения условий подобия (2) и моделирования иных условий взаимодействия.
а)
Рисунок 7 - Стенд для исследования абразивной стойкости ворса щеток коммунальных машин: а) - конструктивная схема; б) - внешний вид. 1 - кронштейн; 2 - нагрузка; 3 - держатель; 4, 6 - верхний и нижний кронштейны; - шток; 5 - фиксирующие винты;7 - стойка; 8 - реле времени; 9 - инвертор; 10 - устройство управления; 11 - направляющая трубка; 12 - абразивный диск; 13 -
стол; 14 - электродвигатель.
При установке контакта на диаметре 0=160 мм необходимая скорость скольжения (у'с » 1,8 м/с) достигается при частоте вращения абразивного круга
п * у 108 °^/мин , при значении у » 2 ,
связанном с изменением скорости скольжения при переходе к меньшей скорости в условиях моделирования, имеем
п * 216 0^/мин-
В таб. 4 приведены результаты моделирования изнашивания пучка щеточного ворса. Пучок зажимался в специальном приспособлении и приводился к контакту с постоянным давлением, определяемым массой нагрузки, равной 3,133 Н и временем взаимодействия £вз. = 11,1 мин. Число ворсин в пучке определялось из условия их закрепления в устройстве (от 8 до 20 шт.). При этих условиях обеспечивалось давление в контакте 0,061 -
0,087 МПа, что адекватно реальным условиям взаимодействия [3]. Большее давление при данных условиях взаимодействия приводит к значительному изгибу образцов и как следствие к трению по их боковой поверхности.
При анализе результатов табл. 4 можно сделать вывод, что полученные величины износа находятся в пределах доверительного интервала, определяемого точностью измерения и воспроизводимостью условий эксперимента. С целью повышения точности результатов и возможности увеличения контактной нагрузки была проведена модернизация стенда (рис. 7) обеспечивающая более равномерное торцевое взаимодействие ворса с абразивной поверхностью контртела (рис. 8). Для контроля частоты вращения абразивного диска здесь применялся стробоскоп и виброизмерительный
комплекс ВК-5.
а)
Рисунок 8 - Стенд модернизированный: а) - конструктивная схема; б) - внешний вид. 1 - кронштейн; 2 - образец; 3 - абразивный диск; 4 - нагрузка; 5 - направляющая трубка образца; 6 - направляющая трубка нагрузки; 7 - стробоскоп; 8 - вибродиагностический комплекс ВК-5; 9 - вибродатчик; А - фрикционный контакт; Б - полипропиленовый порошок.
В таб. 5 приведены результаты моделирования изнашивания образцов щеточного ворса. Образец 2 свободно перемещался внутри направляющей трубки 5, установленной неподвижно с зазором 2 мм от абразивной поверхности 3 под действием нагрузки 4 к контакту с постоянным давлением, определяемым массой нагрузки, равной 1,070 Н и временем взаимодействия Свз. = 11,1 мин. Для варианта 5, имеющего значительно меньшую поперечную площадь, в опыте устанавливались одновременно две ворсины, так
чтобы обеспечить близкое по величине контактное давление. При этих условиях обеспечивалось давление в контакте 0,16 - 0,22 МПа, примерно в 2,3 раза большее, чем в предыдущем случае.
Из таблицы следует, что, не смотря на увеличение контактного давления износ щеточного ворса уменьшился благодаря изменению условий контакта, т.е. за счет обеспечения равномерного торцевого трения.
Таблица 4 - Результаты сравнительных испытаний износа щеточного ворса (пучок).
№ вар Площадь контакта, 2 мм Давление в контакте, МПа Износ, мм
21. 02 25. 02 28.02 2.03 2.03 среднее стандарт
1. 10х6,8 0,06078 1,5 2,0 1,8
1. 8 х 6,8 0,07597 - - 2,0 1,0 2,0 2,0 2,0 1,0 1,0 1,0 1,5 0,29
2. 8 х 6,4 0,08073 1,0 1,0 0,5 1,0 2,0 2,0 0,1 2,0 1,0 0,5 1,57 0,46
3. 8 х 7,38 0,06998 1,0 2,0 2,5 1,0 1,0 1,0 3,0 3,0 2,0 3,0 1,95 0,80
4. 8 х 6,1 0,08469 2,0 2,0 1,5 3,0 3,0 3,0 4,0 2,0 2,5 2,0 2,5 0,56
5. 20 х 2,38 0,08683 1,0 1,0 2,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,5 1,0 1,15 0,11
Методика экспериментального определения износостойкости щеточного ворса
коммунальной уборочной техники Таблица 5 - Результаты сравнительных испытаний износа щеточного ворса (отдельные ворсины).
№ ва р Пло- щадь контак- 2 та, мм Давление в контакте ^ МПа Износ, мм
23. 03 25. 03 сред- нее 30.03 с водой 31.03 Вода соле- ная 6.04 Вода соле- ная 6.04 Вода соле- ная сред- нее
1. 6,8 0,1574 о, С'Т о, С'Г о, сч' 1,875 о, о, о, о, о, о, о" о, 0,9375
2. 6,4 0,1671 о, о, о, о, 1,0 о4 о" о" о" о" о" о" о4 0,5
3. 7,38 0,1450 сТ о4 о4 о, 0,625 о" о4 о" о" о4 о" о" о" 0,5
4. 6,1 0,1754 о4 о4 о" о" 0,5 о" о" о" о" о" о4 о" о" 0,5
5. 2,38 0,4496 о, с*3 о, с*3 3,0
5. 2Х2,38 0,2248 о, сч' 1,75 о, о" о4 о, о, о, о, о, 0,875
к = (0,5993 + 2,516 • 1(Гбак ) • 1(Г3 /г = (0,113 + 3,159 • 10“6ок) • 10“3
а) б)
Рисунок 9 - Зависимость износа (Ь, мм) от контактных давлений (з1§, Мпа): а) - сухое трение;
б) - при смачивании водой.
На рис. 9 приведены зависимости (построенные в ПП 81ай811са), характеризующие зависимость величины износа от контактных давлений для совокупности исследуемых образцов. Из графиков видно, что при сухом трении наблюдается тенденция к росту износа с увеличением контактных напряжений. При смачивании образцов (пресной и соленой) водой износ снижается практически в два и более раз, однако данная тенденция также просматривается.
Для установления зависимости из-
носа щеточного ворса от скорости скольжения опыты проводились на различных частотах вращения регулируемого привода (табл.6, рис. 10).
Из полученных результатов (табл.6, рис. 10) следует, что с увеличением скорости скольжения, определяемой частотой вращения абразивного круга изнашивание щеточного ворса практически не изменяется до определенных критических величин скорости скольжения при которых начинается плавление материала ворса.
0,1450
0.4496
0.1754
Таблица 6 - Зависимость износа от частоты вращения абразивного круга
№ вар Площадь контакта 2 г, мм Давление в контакте МПа Износ, мм
13. 04 8 Гц (25,89 с-1) 13. 04 12 Гц (37,75 с-1) 18.04 14 Гц (43,55 с-1) 18.04 16 Гц (49,77с-1) 22.04 20 Гц (62,21 с-1)
1. 6,8 0,1724 2,0 2,5 1,0 6,1 89
2. 6,4 0,1831 1,0 1,0 0,5 7,2 113
3. 7,38 0,1588 1,0 1,5 0,5 17,3 124
4. 6,1 0,1921 1,0 1,0 12,5 19,3 130
5. 2х2,38 0,2462 2,0 1,5 25,3 77,2 200
Рисунок 10 - Зависимость износа в мм от частоты вращения абразивного круга в с-1
С увеличением скорости выше критической интенсивность изнашивания возрастает в десятки и сотни раз от докритических значений. Следовательно, имеем два механизма изнашивания:
1. На докритическом участке - абразивный износ, определяемый механическим характером разрушения трущихся элементов. Здесь происходит срезание частичек полипропилена и образование полипропиленового порошка (рис. 10).
2. На закритическом участке - термический, связанный с плавлением и обляцией материала щеточного ворса (рис. 11).
Наличие плавления и абляции материала ворса подтверждает внешний вид ворсин, полученных при трении в данных условиях, которые, как видно из рис.11, имеют оплавленные поверхности контакта и частично не расплавившиеся волокна и поверхностные пленки.
Рисунок 11 - Внешний вид образцов по- № 1
сле трения на закритических скоростях: б)
а) - 0)= 49,77 с-1; б) - ш= 62,21 с-1
Для получения численной оценки интенсивности изнашивания исследуемых образцов были рассчитаны основные
его характеристики: интенсивность ли-
„ г й1 нейного изнашивания и = —; интенсив-
п йБ
ность объемного изнашивания /„ = —;
йБ
интенсивность массового изнашивания Т йв
!с = —; интенсивность энергетического
<Ху
изнашивания = — [4]. Здесь: 1,У,С -
линейный, объемный, массовый износ, соответственно; Б - путь трения (5 = 1320,0 м); А - работа сил трения, которая может быть выражена на основании [5] зависимостью А = /тр • .Р vaк (И . При постоянной скорости скольжения в условиях эксперимента имеем А = =
1547 /ф при Р =1,723 Н
В табл. 7 приведены результаты расчета интенсивностей изнашивания на основании данных эксперимента для опытных образцов, которые интерпретированы их зависимостями от контактных напряжений (рис. 12 - 14). Из результатов следует:
1. Интенсивность линейного изнашивания увеличивается с ростом контактных напряжений (рис.12).
2. Интенсивности объемного 1У и массового 1С изнашивания практически не зависят от контактных напряжений, величина которых в опыте, как
и данные характеристики, пропорциональна площади контакта. При этом наблюдается полная корреляция между /„ и вследствие примерного равенства плотности материалов испытываемых образцов.
3. Интенсивность энергетического изнашивания /„у также практически не зависит от контактных напряжений и коррелирует с двумя последующими, поскольку скорость скольжения в сравниваемых случаях задавалась одинаковой.
Наиболее независимая от условий взаимодействия является характеристика /и, . Она наиболее полно учитывает особенности износостойкости самого материала, что подтверждается ее независимостью от отношения к/ст (рис. 12). Полученные в опыте значения интенсивностей изнашивания можно использовать для оценки ресурса щеток коммунальных машин при условии, если известны граничные силовые и температурные условия контактного взаимодействия ее ворса с дорожным покрытием. Наиболее универсальной характеристикой изнашивания, характеризующей абразивную стойкость щеточного ворса, проявила себя интенсивность энергетического изнашивания 1Ю, поскольку ее величина определяется по отношению к работе трения, которая является интегральной характеристикой силовых и температурных граничных условий.
Таблица 7 - Интенсивности изнашивания опытных образцов
№ вар Площадь контакта, мм2 Давление в контакте ою МПа /ф=0,48; А=743 Дж /ф=0,36; А=557 Дж
Износ, мм 4, х106 X 2 " 1с ,кг/м Х1011 Л* Х1011, м3/ Дж Износ к, х106, X 2 " а /е,кг/м Х1011 4 Х1011, м3/ Дж
1. 6,8 0,1724 1,875 1,42 9,66 8,69 1,72 0,94 0,71 4,84 4,40 1,15
2. 6,4 0,1831 1,0 0,75 4,85 4,36 0,86 0,5 0,39 2,42 2,18 0,57
3. 7,38 0,1588 0,625 0,47 3,49 2,32 2,19 0,5 0,39 2,80 2,55 0,66
4. 6,1 0,1921 0,5 0,37 2,31 2,10 0,41 0,5 0,39 2,31 2,08 0,55
5. 2,38 0,4914 3,0 2,30 5,41 4,87 0,96 1,96 1,48 3,53 3,18 0,84
5. 2х2,38 0,2462 1,65 1,25 5,95 5,36 1,02 0,88 0,67 3,17 2,85 0,75
*1 = Й-2 =
= (-0,0647 + 6,259 • 10“3 стк) • 10“3; (0,1342 + 3,043 • 10_3ок) • 10_3;
^ ^ > X ч N У
"Ч - "
,
5 6
4 '* ^ "
4 ’ - " ^
• ! ^ I ^ 1—Ц—
2 3 -
0,10 0 5 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 |д |д2 0,10 0, 5 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 045 0,50 0,55^ |у |У2
1С = (4,272 + 1,434 • 10_6стк) • 10-11 = (5,119 + 0,661 • Ю-6ок) • 10“14
1С2 = (2,640 + 0,969 • 10_бстк ) • 10“11, кг/м , = (2,903 + 1,446 • 10-6ок) • 10“14, м2
Б1дк б 1дк/з!д
1„ = (1,554 - 1,325 • 10“6ак)10“11; 1„ = (1,507 + 0,2 • 10“9 °к/а)М_11;
1Ш = (0,685 + 0,284 • 10_б «ОМ"11, м7Дж; ^2 = (0,6815 + 5,685 • Ю~7 о“/о.)10_11 "7дж-
Рисунок 12 - Интенсивности изнашивания полипропиленового ворса (индекс «1» относится к
образцам, смоченным водой)
Используя характеристику ^, можем определить долговечность щеточного ворса исходя из ее зависимости
• (3)
A /Tpps v ’
Откуда получим выражение для пути трения
5 =•
[V]
/тр "P'Iw
_ пНк-р 60 ’
(4)
где: - допустимый объемный износ
щеточного ворса; /гр - коэффициент трения ворса с дорожным покрытием; р -радиальная сила взаимодействия щеточного ворса с дорожным покрытием; п -
частота вращения щетки, 0^/мин; Нк -ширина пятна контакта щетки с дорожным покрытием; Т - долговечность в часах. На основании [2,3]
Р ~ Рщ "I" Рин, (5)
где: рщ - составляющая силы, определяемая изгибом щеточного ворса; рин - составляющая сил инерции при вращении щетки. Определив при этом среднее значение радиальной силы взаимодействия (5) рср, получим выражение для долговечности в виде:
60 [V]
Т =
(6)
^'/тр'Рср'Лу'^к
При значениях п = 300 0^/мин; Нк = 120 мм; /тр = 0,6; рср = 5,0 Н; • Iw • = 1,7 10-11
м
/дж щеточный ворс диаметром
3 мм
износится на длину 100 мм ([V ]=7,035 10" 6 м3 ) за время Т=229 час.
Судя по опытным значениям характеристики /„у (табл.7), наибольшей стойкостью в условиях абразивного изнашивания будут обладать щетки, изго-
товленные из ПП образцов №2 ( 1111 Ба-лен 01003) и №4,5 ( ПП ВР 2000/ 40] 362), а наименьшей №1 (НоБІаІеп РР Н 2464). Однако при изменении условий трения с увеличением скорости скольжения щетки, изготовленные из ПП марки НоБІаІеп РР Н 2464 будут быстрее изнашиваться вследствие действия температурного фактора (см. рис.10).
Полученные в результате эксперимента значения интенсивностей изнашивания и методика их определения могут быть положены в основу эксперимен-тально"теоретического способа определения ресурса щеток коммунальных машин, изготовленных из различных материалов.
Литература
1. Лепеш А.Г. Прогнозирование изнашивания щеток коммунальных машин./Технико-технологические проблемы сервиса. №2(12) 2010 г. стр. 26 - 34
2. Лепеш А.Г., Лепеш Г.В. Математическое моделирование силового взаимодействия щеток коммунальных машин с дорожным покрыти-ем./Технико-технологические проблемы сервиса. № 3(13) 2010 г., стр. 32 - 38.
3. Лепеш А.Г. К определению силового взаимодействия щёток коммунальных машин с дорожным покрытием/ Технико-технологические проблемы сервиса. №1(15), 2011 стр. 21 - 25.
4. Дроздов Ю.Н., Юдин Е.Г. Белов А.И. Прикладная трибология (трение, износ, смазка) / Под ред. Ю.Н. Дроздова. - М.: «Эко-Пресс», 2010. -604 с. ІБВМ 976-5-904301-46-0
5. Лепеш Г.В., Иванова Е.С. Расчет характеристик трения в задачах анализа внутрибаллистиче-ских процессов. /Вторые Окуневские чтения. //Сборник трудов международной научнопрактической конференции. С-Петербург :БГТУ, 2001, -с. 56 - 67
1 Лепеш Алексей Григорьевич, аспирант кафедры «Сервис торгового оборудования и бытовой техники» СПбГУСЭ, тел.: (812) 3684289, моб: +7921 7512829, e-mail: [email protected]
2 Лепеш Григорий Васильевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Сервис торгового оборудования и бытовой техники» СПбГУСЭ, тел.: (812)362-4413; E-mail:alepeshl(a)yandex.ru.
Воронцов Иван Иванович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Сервис торгового оборудования и бытовая техника» СПбГУСЭ, , тел.: (812) 3684289, , е-mail: [email protected]
