Обработка деталей системы, базирующейся на двух подшипниках скольжения.

Д.т.н., проф.Бондаренко Ю.А.

К.т.н., доц. Санина Т.М.

Аспирант Маркова О.В.

Введение

Для производства различной продукции применяется крупногабаритное оборудование массой до 1800 тонн в зависимости от его назначения.

При производстве цемента используют вращающиеся печи, помольные мельницы, холодильники и т.д. масса которых колеблются от 300 до 1800 тонн.

Крупные промышленные предприятия, имеющие дорогостоящее крупногабаритное оборудование не имеют средств на его восстановление работоспособности этого оборудования, и поэтому возникает необходимость восстановления и эксплуатации его до накопления средств на приобретение нового.

Постановка задачи

При восстановлении входных и выходных цапф опорных узлов помольных и сырьевых мельниц, без демонтажа в условиях эксплуатации, возникает необходимость, в применении переносного станочного оборудования. Цапфы опорных узлов находятся в подшипниках скольжения, таким образом, переносной станок можно базировать на корпусе подшипника скольжения опорного узла.

Результаты

Восстановление работоспособности цапф опорных мельниц может рассматриваться как обработка деталей системы, базирующейся на двух подшипниках скольжения. В этом случае необходимо учитывать влияние слоя масла на смещение цапф опорных узлов, т.к. им приходится преодолевать сопротивление масла и в результате чего ось вращения мельничного агрегата может сместиться и статическая настройка переносного станка нарушиться.

По принципу формирования поля давления подшипники скольжения при предлагаемом способе восстановления цапф шаровых трубных мельниц можно отнести к гидродинамическим, т.к. несущий смазочный слой создаётся свободно поступающим маслом за счёт относительного движения цапфы мельницы и цапфового подшипника. Смазочный слой подшипника скольжения оказывает значительное влияние на динамику цапфы, несмотря на его малую толщину.

При проведении анализа вращения длинномерных валов (шаровых трубных мельниц) опирающихся на подшипники скольжения, необходимо решить совместную задачу теории колебаний и гидродинамики. Необходимость решать аналитические и динамические характеристики возникает в связи с неустановившемся течением смазки.

К статическим характеристикам относятся такие параметры как кривая стационарных положений цапфы мельницы, расход смазки, потеря мощности на преодоление сил трения. Динамические характеристики определяют действующие на цапфу дополнительные силы, возникающие при перемещениях цапфы из стационарного положения и выражаются в коэффициентах. Значение этих коэффициентов позволяет определить устойчивость колебания при возникновении внешних нагрузок, возникающих от сил резания, которые малы по сравнению со статической нагрузкой.

Давление в масляном слое будет удерживать цапфу в определённом положении в состоянии покоя на опорном подшипнике относительно режущего инструмента. Таким образом, резец можно выставить относительно горизонтальной оси цапфы без погрешности, т.е. режущая кромка призматического резца будет выставлена по оси обрабатываемой цапфы мельничного агрегата.

Давление в пограничном смазочном слое при условии того, что зазоры между цапфой и подшипником при совпадении осей значительно меньше, чем радиус обрабатываемой цапфы мельничного агрегата R, т.е. для обычной гидродинамической теории смазки и без учёта сил инерции смазки, можно определить по известному уравнению - уравнению Рейнольдса. В рассматриваемом случае масса обрабатываемой детали - цапфы шаровой трубной мельницы очень велика относительно этих сил, и они влияние на колебание цапфы (вала) не оказывают.

Это уравнение справедливо для любых типов подшипников. Для расчетов принимают, что R – радиус цапфы, Q – статическая нагрузка, l – длина опорной части подшипника, на которую опирается цапфа, - зазоры между цапфой и подшипником при совпадении осей. Различия возникают из-за различного характера зависимости плотности от давления и вязкости от скорости, роли внешнего давления P_S, конфигурации граничных условий, а так же вида зависимостей толщины слоя .

Крупногабаритные валы, при обработке, имеют небольшие частоты вращения, поэтому течение в подшипниках ламинарное. При ламинарном течении уравнение будет линейным относительно давления P [4,5].

Уравнение решается при известных давлениях на входе и выходе. Цапфа вращается равномерно, нагрузка Q не изменяется, следовательно, считаем, что толщина слоя смазки не изменяется и тогда для определения давления P₀ используем известное уравнение [4,5]

Условия равновесия цапфы:

где F – рабочая область подшипника.

При совместном решении этих уравнений находим кривую подвижного равновесия в виде зависимости эксцентриситета е от угла подъёма . Имея зависимость движения эксцентриситета, можно внести корректировку в установку инструмента, которая необходима для уменьшения погрешности при обработке.

Выводы

Следовательно, решение задачи зависимости эксцентриситета е от угла подъёма . позволит при обработке постоянно корректировать положение режущего инструмента относительно центра цапфы, или создать копир для обработки. Таким образом это даст возможность применить для восстановления работоспособности цапф переносное станочное оборудование.

Литература

1. Бездемонтажное восста-новление крупногабарит-ных агрегатов Ремонт, восстановление, модернизация, №11, 2009. с. 11-13

Бондаренко Ю.А., Федоренко М.А., Санина Т.М., Погонин А.А.Схиртладзе А.Г

2. Восстановление работо-способности цапф помоль-ных мельниц с приме-нением переносного станка Технология машино-строения, № 3, 2009. с. 20-21Бондаренко Ю.А., Федоренко Т.М., Федоренко М.А.

3. Энергосберегающие методы восстановления работоспособности обору-дования промышленности строительных материалов (монография) печатная Белгород: Изд-во БГТУ, 2011 г., 162 с. ФедоренкоМ.А., Санина Т.М. Бондаренко ю.А.

4. Бурганц А.Г. Устойчивость движения валов в подшипниках жидкостного трения / А.Г. Бурганц, Г.А. Завьянов. - М.: Машиностроение, 1964.

5. Трение, изнашивание и смазка. Справочник в 2-х кн. / Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Анисина. - М.: Машиностроение, 1978. Кн. I . - 400с.