Сетевое издание

Международный студенческий научный вестник

ISSN 2409-529X

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

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

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.