УДК 677.058.3(088.8)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИЛУЧШЕГО СОЧЕТАНИЯ
МАТЕРИАЛОВ УЗЛА «КОЛЬЦО – ПОДКОЛЕЧНИК» ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ
НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ ШПАРУТОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ТКАЦКИХ СТАНКОВ
Статья посвящена повышению надежности работы шпаруток путем экспериментального подбора пар трения узла «кольцо – подколечник» из новых прогрессивных материалов.
Ткацкий станок, шпаруточное устройство, пара трения.
При разработке конструкции узлов и деталей шпаруточных устройств ставилось целью создать надежную и технологичную конструкцию дифференциальной шпарутки, обеспечивающую оптимальный процесс ширения применительно к массовому ассортименту вырабатываемых тканей и выдерживающую большие динамические нагрузки на ткацком станке.
Основными направлениями совершенствования шпаруток на современном этапе является применение композиционных и полимерных материалов для изготовления ответственных деталей, в частности колец, втулок и подколечников, имеющее целью повышение их долговечности и снижение трудоемкости изготовления.
В качестве материала при изготовлении шпаруточных колец в основном используют латунь марки ЛС-59-1. Однако мировые лидеры в области текстильного машиностроения широко используют полимерные материалы. В Чехии на предприятии «Minerva» освоено серийное производство игольчатых шпаруточных колец из пластмассы Derlin 500. Некоторые английские фирмы выпускают ткацкие шпарутки с установленными в кольцах перлоновыми втулками. Благодаря таким втулкам срок службы шпаруточных колец во много раз превышает срок службы колец с втулками из бронзы. Такие кольца не нуждаются в регулярной смазке, достаточно их смазать только однажды, при этом они не оставляют масляных пятен на ткани. Опыт, приобретенный зарубежными предприятиями, свидетельствует о перспективности принятых направлений совершенствования шпаруточных колец.
В конструкции дифференциальной шпарутки [1] предусмотрена установка полимерной втулки взамен латунной, которая недолговечна и быстро изнашивается, образуя неблагоприятную со стальным подколечником пару в антифрикционном отношении.
Исходя из условий эксплуатации для изготовления втулки предложен полиамид 66 [2] без наполнителя, т. к. он обладает достаточными антифрикционными и упругими свойствами. Для сравнения определялись модули упругости полиамида, фторопласта и полимера
Derlin-500. Диаграммы сжатия фланца втулок представлены на рис. 1.
Наилучшие упругие свойства обнаружены у полиамида 66 и фторопласта
Е = 28…29 МПа, у Derlin-500 всего Е = 18 МПа.
Высокие упругие свойства полиамида и в то же время достаточная в сравнении с латунью податливость позволяют полиамидной втулке хорошо самоустанавливаться при наличии зазоров в сопряжении «втулка – подколечник» и большей площадью воспринимать усилие ширения.
Для определения наилучшего сочетания материалов, обеспечивающего надежную работу узла «кольцо – подколечник» были проведены испытания материалов на трение. Испытания проводились на специальной установке, имитирующей условия работы шпаруточного кольца на ткацком станке. Кольца и подколечники изготовлены из исследуемых материалов. По результатам испытаний определялся интересующий нас коэффициент трения. Результаты испытаний представлены в табл. 1.
|
|
Рис. 1. Диаграмма сжатия втулки:
1 – полиамид 66; 2 – фторопласт; 3 – Derlin-500
Таблица 1
Результаты испытаний узла «кольцо – подколечник»
№ опыта | Материал пар трения | Нагрузка, действующая на кольцо, Н | Коэффициент трения f | Время приработки, ч | Примечание | ||
кольцо | вкладыш | в начале опыта | после приработки | ||||
1 | СТД | Сталь 45 | 20,58 | 9,80 | 0,10 | 6 | - |
2 | СТД | ЖГр0,5Н4Д2М | 19,95 | 9,60 | 0,09 | 5,5 | - |
3 | ПА66 | Сталь 45 | 29,40 | 9,80 | 0,10 | 10 | - |
4 | Латунь ЛС-59-1 | Сталь 45 | 31,36 | 44,10 | 0,45 | 2 | Происходит избирательный перенос (ИП) |
5 | Латунь ЛС-59-1 | СТД | 19,60 | 17,64 | 0,18 | 10 | Наблюдается перенос латуни на СТД |
6 | Латунь ЛС-59-1 | Фенопласт | 29,40 | - | 0,20 | 1 | Наблюдается взаимный ИП и заклинивание |
7 | Латунь ЛС-59-1 | Фторопласт | 12,74 | 2,94 | 0,03 | 4 | - |
8 | СТД | Фенопласт | 19,60 | 15,68 | 0,16 | 19 | - |
9 | СТД | Никелированная сталь | 24,46 | 16,66 | 0,17 | 0 | Гальванопокрытия способствуют увеличению коэффициента трения |
10 | СТД | Оцинкованная сталь | 21,56 | 11,76 | 0,12 | 0 | |
11 | СТД | СТД | 19,60 | 29,40 | 0,30 | 1 | Увеличение трения за счет молекулярных сил сцепления |
12 | СТД | Фторопласт | 15,68 | 6,86 | 0,07 | 3,9 | - |
Из анализа табл. 1 следует вывод о целесообразности применения в узле «кольцо – подколечник» следующих сочетаний материалов: СТД – Сталь 45; СТД – ЖГр 0,5Н4 2М; ПА 66 – Сталь 45; СТД – Фторопласт; Латунь ЛС-59-1 – Фторопласт [3].
Использование в шпарутках [1] подколечников принципиально новой конструкции потребовало применения новой технологии их изготовления. Наиболее перспективным способом изготовления является прессование из металлических порошков с последующим спеканием. Для изготовления подколечников выбран формовой способ прессования, который обеспечивает получение изделий с высокой плотностью, однородной структурой, гладкой поверхностью, точными размерами.
В процессе изыскания возможности получения подколечников методом порошковой металлургии произведена работа по выбору необходимых материалов. В качестве критериев, положенных в основу создания новых конструкций подколечников, приняты следующие:
· высокая износостойкость материала;
· возможность самосмазывания;
· точность и технологичность;
· низкая стоимость изготовления и недефицитность материалов.
Результаты экспериментальных данных (см. табл. 1) показали, что в наибольшей степени выбранным критериям и условиям эксплуатации соответствуют порошки ЖГр0,5Н4Д2М.
Промышленное производство и применение порошковых подколечников высокой геометрической точности и износостойкости дает весьма значительный экономический эффект за счет полного устранения механической обработки – сверление отверстий в подколечниках под определенным углом наклона и соблюдение эксцентриситета с точностью до сотых долей миллиметра для каждого типоразмера шпарутки. Использование в шпарутках подколечников принципиально новой конструкции из металлических порошков позволило создать множество исполнений шпаруток, применяя подколечники всего трех типоразмеров вместо десяти. Одновременно, изготовление подколечников методом порошковой металлургии позволяет довести коэффициент использования металла до 95–97%.
Выводы
В конструкции шпарутки рекомендуются к применению следующие материалы: стальной подколечник – кольцо и втулка из СТД или прессованный подколечник из металлического порошка марки ЖГр 0,5Н4Д2М – латунное кольцо и втулка из СТД. Использование названных пар трения обеспечивает повышение надежности шпаруточного кольца и позволяет говорить о технологической рациональности его конструкции, вследствие широких технологических свойств, применяемых полимерных и композитных материалов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. А. с.1807121 D03j1/22. Шпарутка ткацкого станка / [и др.]. – 4929396/12; Заявлено 15.03.91; Опубл.07.04.93; Бюл. №13 – 2с.: 6 ил.
2. ОСТ 60060С23–79 Полиамид. – М. 6 изд-во стандартов, 1979.
3. Комаров соединения деталей из пластических масс / . – М. : Химия, 1979.
The article is devoted to reliability increasing of temple work by experimental selection of pairs of ring-subring unit friction made from new progressive materials.
Words: loom, temple unit, friction pair.
S. V. Bukina
EXPERIMENTAL DEFINITION OF THE BEST RING-SUBRING MATERIAL
UNIT MATERIAL COMBINATION FOR LOOM TEMPLE DEVICE WORK RELIABILITY
