Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

СТЕНДОВОЕ ИСПЫТАНИЕ КОНИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКОВ ДЛЯ ПЛАНЕТАРНЫХ ПЕРЕДАЧ

Пивоваров А.О. 1 Шевчук В.П. 1
1 ФГБОУ ВПО «Волгоградский Государственный Технический Университет»
К наиболее прогрессивным передачам относятся планетарные зубчатые механизмы. Они позволяют значительно снизить габаритные размеры и массу машин. Одним слабых мест в известных планетарных передачах является игольчатые подшипники сателлитов, так как при высоких нагрузках, которые возникают при работе трансмиссии гусеничных тракторов, иголки на концах деформируются и приходят в негодность, зачастую быстрее, чем заданный ресурс планетарной передачи. Для решения данной проблемы вместо игольчатого подшипника был спроектирован в данный узел, сдвоенный конический. Было проведено стендовое испытание на долговечность подшипника 7804, что позволило выявить трех кратный необходимый ресурс работы. Исходя из этого, можно рекомендовать данный подшипник для использования в опорах сателлитов известных планетарных передач.
динамическая грузоподъемность.
долговечность
стендовое испытание
конический подшипник
гусеничный трактор
Планетарная передача
1. Пивоваров, А.О. Повышение долговечности планетарного механизма поворота: монография / А.О. Пивоваров, Вл.П. Шевчук. - Saarbrucken (Germany) : LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 2012. - 105 с.
2. Пивоваров, А.О. Разработка конструкции планетарной передачи без избыточных связей / А.О. Пивоваров // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 6 (ч. 3). - C. 556-560.
3. Пивоваров, А.О. Разработка конструкции планетарной передачи для механизма поворота сельскохозяйственного трактора Четра-6 / А.О. Пивоваров, Вл.П. Шевчук // Известия Волгоградского государственного технического университета. – 2011. – Т.4. – № 12 (85). – C. 38-41.
4. Пивоваров, А.О. Разработка методики компьютерного анализа и устранения избыточных связей в планетарных передачах гусеничных тракторов/ А.О. Пивоваров // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 6 - C. 137.
5. Пивоваров, А.О. Разработка рациональных конструкций планетарных механизмов, применяемых в трансмиссии гусеничных тракторов / А.О. Пивоваров, Вл.П. Шевчук // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2014. - № 11 (ч. 4). – С. 577-580.
6. Пивоваров А.О. Совершенствование планетарной передачи механизма поворота сельскохозяйственного трактора Четра-6 /А.О. Пивоваров, Вл.П. Шевчук // Международный студенческий научный вестник. – 2014. – № 4 – C. 13.
7. Рогудеев А.Б. Выделение и подсчёт избыточных связей при построении моделей в Autodesk Inventor / А.Б. Рогудеев, В.В. Сомов, В.М. Константинов, А.О. Пивоваров, А.В. Малолетов // Известия Волгоградского государственного технического университета. – 2013. – Т. 19. – № 24 (127). – C. 74-79.
8. Специальное рабочее оборудование наземных транспортных средств для трубопроводного транспорта / Вл.П. Шевчук, М.В. Ляшенко, В.В. Шеховцов, А.В. Победин, К.О. Долгов, А.О. Пивоваров, Н.В. Кривошеев // Учебное пособие для студентов, обучающихся по специальности «Автомобиль и тракторостроение»: [в 2 ч.] / Волгоградский государственный технический университет. – Волгоград, 2009. – Том Ч.1.
9. Шевчук Вл.П., Пивоваров А.О., Редькин И.В., Шеховцов В.В., Ляшенко М.В., Морозов А.В. Планетарная передача // Патент на полезную модель RUS 132514. 22.04.2013.
10. Шеховцов В.В., Ляшенко М.В., Шевчук Вл.П., Соколов-Добрев Н.С., Калмыков А.В., Пивоваров А.О. Устройство для управления жесткостью трансмиссии транспортного средства // Патент на полезную модель RUS 116411. 26.12.2011.

Введение

Развитие современной техники ставит перед инженерами задачи связанные с расчетами, проектированием, производством и эксплуатацией различных машин и механизмов. Во всех машинах передача движения от двигателя к исполнительному устройству осуществляется передаточным механизмом. К наиболее прогрессивным передачам относятся планетарные зубчатые механизмы. Они позволяют значительно снизить габаритные размеры и массу машин.

Одним слабых мест в известных планетарных передачах является игольчатые подшипники сателлитов, так как при высоких нагрузках, которые возникают при работе трансмиссии гусеничных тракторов, иголки на концах деформируются и приходят в негодность, зачастую быстрее, чем заданный ресурс планетарной передачи. На рисунке 1 представлена планетарная передача трактора ВТ-100.

Рисунок 1 – Планетарная передача с игольчатым подшипником сателлита

Для решения данной проблемы вместо игольчатого подшипника был спроектирован в данный узел, сдвоенный конический (рисунок 2).

Рисунок 2 – Планетарная передача со сдвоенным коническим подшипником сателлита

Конические подшипники отличаются высокой грузоподъемностью, а так же возможностью воспринимать осевые и горизонтальные нагрузки. Для проектирования был выбран подшипник 6–7804У ГОСТ520, который соответствует по габаритам и может быть реализован в данном узле.

Рисунок 3 – Габаритные размеры конического подшипника 6–7804У ГОСТ520

Для проверки адекватности и подтверждения необходимого ресурса подшипника 6–7804У ГОСТ520 в узле сателлита планетарной передачи было проведено испытание на долговечность в испытательной лаборатории Европейской подшипниковой корпорации в г. Волжском.

Цель исследования:

Подтверждение соответствия динамической грузоподъемности (Сr) и скорректированного расчетного ресурса подшипника, при 90% - ной надежности, (L10a) нормам, рассчитанным по ГОСТ 18855. (Сr=19700Н; L10a=155час).

Методы исследования

Испытанию подвергают 20 образцов подшипников, отобран­ных в соответствии с правилами отбора и идентификации образцов, до выхода из строя в зависимости от схемы испытаний от 8-ми до 4-х образцов по усталостному разрушению. Если в процессе испытаний вышли из строя по усталостному разрушению более восьми образцов, то статистическую обработку сле­дует проводить по первым восьми отказам. Если в процессе испытаний вышли из строя по усталостному разрушению менее восьми образцов, то статистическую обработку сле­дует проводить по восьми образцам, включая все вышедшие из строя образцы и образцы, не вышедшие из строя, но имеющих наименьшую, в порядке возрастания, наработку.

Испытания производятся по комбинированной схеме, т.е. при одновременном сообщении нагрузки на образец, как в радиальном, так и осевом направлении (рисунок 4).

Рисунок 4 – Схема испытательного стенда

Таблица 1 – Пояснение к испытательному стенду

Поз

Наименование

Поз

Наименование

2

Корпус узла осевого нагружения

20

Стакан правый

3

Диафрагма

21

Кольцо съемное

4

Крышка

22

Фланец корпуса правый

5

Нажимной диск

23

Корпус нагружения

6

Корпус упора шарового

25

Фланец корпуса левый

7

Шпилька

26

Стакан левый

8

Толкатель

27

Упор

9

Упор шаровый

28,29

Прокладки

10

Штуцер

33,34,

36,37

Болты

12

Шайба

42

Шайба

13

Гайка

45

Штифт

18

Вал

46

Испытуемый подшипник

19

Фланец стакана

 

 

Диагностирование разрушений образцов в процессе испытаний осуществляется автоматически, по критериям повышения установленных порогов температуры и вибрации: установившаяся температура наружного кольца испытуемого образца подшипника при жидком смазочном материале не должна превышать 900С, увеличение уровня вибрации образца подшипника в процессе испытания более чем на 5 дБ.

В качестве смазывающего материала применяется минеральное масло индустриальной марки И-20А, соответствующее ГОСТ 20799. Смазка испытуемых образцов производится циркуляционным методом. Расчетная долговечность в часах определяется по формуле:

;

где Pr – эквивалентная динамическая радиальная нагрузка;

Сr – базовая динамическая грузоподъемность;

а23–модифицированный коэффициент (для роликовых конических подшипников – 0.55).

Испытания проводились в соответствии с методикой М НИЦ ЕПК.005–10, подшипники 6–7804У (рисунок 5.1) в количестве 20 штук испытывались на испытательной машине ЦКБ-72 (рисунок 5.2) при Fr=6555 Н; Fa=1971 Н; n=6000 об/мин, где Fr – радиальная нагрузка; Fa – осевая нагрузка; n – частота вращения внутреннего кольца.

Рисунок 5.1 – Подшипник 6–7804У

Рисунок 5.2 – Испытательная машина ЦКБ-72

Результаты исследования

Испытание подшипника 6–7804У на долговечность началось 31.01.2013 и закончилось 19.08.2013, показав следующие результаты:

Таблица 2 – Результаты испытания

п/ш

Долговечность подшипника

Разрушения

Состояние

смазки

 

Средняя температура, 0С

Натяг на валу,

мкм

 

час

в % к L10a

н.к

в.к.

т.к.

сеп.

tвозд

tн.к

1

237

153

+

+

+

 

удовл.

29

65

31

2

292

188

+

 

 

 

удовл.

29

59

29.5

3

775

500

 

 

 

 

удовл.

29

52

27.5

4

775

500

 

 

 

 

удовл.

29

58

27

5

775

500

+

+

+

 

удовл.

29

49

34

6

775

500

 

 

 

 

удовл.

29

59

25.5

7

775

500

+

 

+

 

удовл.

29

57

34

8

775

500

 

 

 

 

удовл.

29

62

27.5

9

775

500

 

 

 

 

удовл.

29

57

28.5

10

775

500

+

 

+

 

удовл.

29

44

22

11

775

500

 

 

 

 

удовл.

29

60

26

12

775

500

 

 

 

 

удовл.

29

46

21

13

775

500

 

 

 

 

удовл.

29

64

29.5

14

775

500

+

+

+

 

удовл.

29

47

19

15

775

500

 

 

 

 

удовл.

29

62

29

16

775

500

 

 

 

 

удовл.

29

46

19

17

775

500

 

 

 

 

удовл.

29

61

26.5

18

775

500

 

 

 

 

удовл.

29

61

31

19

775

500

+

 

+

 

удовл.

29

56

21.5

20

775

500

 

 

 

 

удовл.

29

57

22

По результатам стендового испытания подшипников 6–7804У установлено:

– фактическое значение динамической грузоподъемности Сr факт=41248 Н, что составляет 139% от Сr;

– фактическое значение скорректированного ресурса подшипников при 90% - ной надежности L10факт=463 час, что составляет 299% от L10a.

Заключение

Подшипники 6-7804У по ресурсу, метрологическим и металлографическим характеристикам соответствуют требованиям ГОСТ 520 и согласованного с ОАО «АВТОВАЗ» габаритного чертежа.

Из 20 испытуемых подшипников, только 2 подшипника вышли из строя и еще 5 имели незначительные повреждения. Испытание подшипника можно считать успешным, т. к. ресурс 2-ух вышедших из строя подшипников 15 и 18 тыс. моточасов соответственно, а 18 остальных – 50 тыс. моточасов, при необходимом ресурсе планетарной передачи в 12-15 тыс. моточасов. Исходя из этого, можно рекомендовать подшипник 6–7804У для использования в опорах сателлитов известных планетарных передач.


Библиографическая ссылка

Пивоваров А.О., Шевчук В.П. СТЕНДОВОЕ ИСПЫТАНИЕ КОНИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКОВ ДЛЯ ПЛАНЕТАРНЫХ ПЕРЕДАЧ // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 6.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=13388 (дата обращения: 07.03.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074