ОЦЕНКА АКТИВНОСТИ АБРАЗИВНЫХ ЧАСТИЦ В МАСЛЕ АГРЕГАТОВ МАШИН, С ЗУБЧАТЫМИ ПЕРЕДАЧАМИ

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрен вопросы расчета активности абразивных частиц в масле агрегатов трансмиссии машин. Предложена методика расчета, с учетом дробления и поступления свежей порции абра­зивных частиц из окружающей среды, соответствующим экс­плуатационным условиям работы зубчатой передачи в агрегате.

ABSTRACT

The article considers the issues of calculating the activity of abrasive particles in the oil of machine transmission units. A calculation method is proposed, taking into account the crushing and receipt of a fresh portion of abrasive particles from the environment corresponding to the operating conditions of the gear train in the unit.

Ключевые слова: активные и пассивные абразивные частицы, масло, агрегаты машин, зубчатая передача, дробление.

Keywords: active and passive abrasive particles, oil, machine assemblies, gear transmission, crushing.

В процессе трения в каждом цикле нагружения зубьев шестерен, кон­центрация абразивных частиц в масле агрегатов трансмиссии тракторов, участвующих в процессе изнашивания постоянно меняет­ся. Это происходит в результате измельчения при замкнутой циркуляции масла и поступления в картер агрегата из окружающего машины воздуха [1]. Поэтому при оценке износо­стойкости зубьев шестерен необходимо учитывать закономерности измене­ния измельчения абразивных частиц в процессе замкнутой циркуляции масла в агрегате. Ана­лиз состояние, данного вопроса показал, что в литературных источниках данный вопрос недостаточно освещен, в основном ограничиваются изуче­нием процесса дробления абразивных частиц [2, 3].

В зубчатых передачах агрегатов машин, нормальная нагрузка, приходящаяся на абразивные частицы, находящихся в клиновидном зазоре зубьев шестерен, превышает их прочности на сжатие, в результате чего эти частицы подвер­гаются дроблению [3]. Из-за того, что коэффициент дроб­ления абразивных частиц равен 7 [3], то фракционный состав раздробленных частиц равен:

                                            ,                                 (1)

где  R_z- наибольшая высота шероховатости поверхностей трения зубьев шестерен, м; h₀- толщина масляной пленки между контактирующими поверхностями зубьев зацепляемых шестерен, м.

В процессе изнашивания зубьев шестерен абразивные частицы, имею­щих размер соответствующие выражению (1) не имеющие силовое взаимодействие с поверхностями трения, износ от их воздействия не происходит. В зависимости от условия эксплуатации машин концентрация абразивных частиц в масле агрегатов трансмиссии может быть постоян­ной и увеличивающейся по времени. Рассмотрим изменение активности абразивных частиц для этих случаев.

1. Общая концентрация абразивных частиц в масле постоянна, она оста­ется неизменной по времени, т.е. в масло извне не поступают свежие порции абразивных частиц. Этот случай характерен для испытания образцов на из­носостойкость на машине трения, когда средний размер абразивных частиц, больше чем суммы высот шероховатостей поверхностей трения и толщины масляной пленки, начальную концентрацию абразив­ных частиц в масле агрегата участвующих в процессе изнашивания приняты равной общей их концентрации.

При измельчении в результате дроблении абразивных частиц, участвующих в процессе изнашивания, в зависимости от количе­ства циклов нагружения поверхностей контакта, происходит снижение их концентрации. Рассмотрим степень участия абразивных частиц в про­цессе изнашивания образцов изготовленных из материала зубчатых колес, после каждого их цикла нагружения. Циклом принят один полный оборот образца, контактирующего с маслом, находящегося в ванночке машины трения.

После первого цикла нагружения: концентрация измельчённых абразивных частиц,

,

где  А₁ - коэффициент, учитывающий долю измельчённых абразивных час­тиц за один полный оборот образца, контактирующего с маслом [1],

,

здесь R - радиус кривизны образца, контактирующего с маслом машины трения, мм; a_cp- средний размер абразивных частиц, участвующих в процессе изнаши­вания испытуемых образцов, мм; 1 - длина контакта испытуемых образцов, мм; _м - плотность масла, гр/мм³; G_тt- масса масла, заливаемого в ванночку машины трения, гр,

Концентрация абразивных частиц, участвующих в процессе изнашивания,

.

После второго цикла нагружения: концентрация измельчённых абразивных частиц,

концентрация абразивных частиц, участвующих в процессе изнашивания,

.

Аналогично, после k0 циклов нагружения: концентрация измельченных абразивных частиц,

  ,

концентрация абразивных частиц, участвующих в процессе изнашивания,

.                                          (2)

Полученные расчетные зависимости показывает, что при постоян­ной концентрации абразивных частиц, находящихся в масле, увели­чение размера абразивных частиц, радиуса кривизны и длины контакта образца, окунающегося в масло машины трения, приводит к повышению интенсивности их измельчения. Так как, с повышением радиуса кривизны и длины контакта образцов приводит к увеличению площади их контакта с маслом, приводящие к увеличению количества прилипших абразивных частиц на поверхность их трения.

2. В начале испытания в масле агрегата абразивных частиц отсутствуют, и они накапливаются по мере увеличения количества циклов контакта ве­домой шестерни. Данный метод испытания соответствует экс­плуатационным условиям работы зубчатой передачи агрегатов трансмиссии тракторов.

Для данного случая испытания принято, что герметичность картера агрегата и запыленность окружающего воздуха в процессе эксплуатации трактора не изменяется. При этом проникновение абразивных частиц из окружающей среды и их измельчения, концентрация абразивных частиц в масле агрегата участвующих в процессе изнашивания зубьев шестерен за каждый цик­л повышается. После первого оборота зубчатого колеса концентрация абразивных частиц составляют:

измельчённых,

,

участвующих в процессе изнашивания,

,

где   - количество  абразивных частиц поступающих в масло аг­регата и участвующих в процессе изнашивания, за один оборот ведомой шестерни, %/об.

После второго оборота зубчатого колеса концентрация абразивных частиц составляют:

измельчённых,

,

где  B - коэффициент, учитывающий долю измельченных абразивных частиц, поступающих из окружающей среды,

,

здесь - количество пар шестерен в агрегате, разбрызгивающих масла в агрегате; L - длина контакта зубьев ведущей и ведомой шестерен, мм; k_р- коэффициент, учитывающий неоднородность размера абразивных частиц, проникающих в картер агрегата; G_m- масса масла, в агрегате, кг;

участвующих в процессе изнашивания, .

После k1 количества оборотов зубчатого колеса концентрация абразивных частиц составляют:

измельчённых,

,                             (3)

 участвующих в процессе изнашивания,

 .                       (4)

Зависимости, полученные из выражения (4), показывают, что, если начальная количества абразивных частиц в масле равна нулю, с увеличением количества оборотов ведомого зубчатого колеса концентрация измельченных абразивных частиц, не участвующих в процессе изнашивания зубьев шестерен постепенно повышаются, когда количества измельченных абразивных частиц перевешает абразивных частиц, поступающих из окружающего воздуха, она несколько снижается. Таким образом, результаты расчета показывает, что концентрация абразивных частиц в масле аг­регата, участвующих, а процессе изнашивания, зависит от герметичности агрегата, коли­честву циклов нагружения и модуля зацепления зубчатого зацепления.

Список литературы:

1. Икрамов У.А., Иргашев А. Расчет активности абразивных частиц. - Совершенствование машин для хлопководства. Сб. научных трудов ТашПИ. - Ташкент, 1990 С. 91 -96.
2. Ямпольский Г.Я., Натаров А.П. Расчет абразивного износа зубьев зубчатых передач. В кн.: Расчетные методы оценки трения и износа. - Брянск: Приокское книжное издательство. 1975. С. 189-204.
3. Крагельский И.В. и др. Основы расчетов на трение, износ. - М.: Ма­шиностроение. 1977. - 526 с.
4. А. Иргашев, Хамроев Р.K. Экспериментальная оценка концентрации продуктов износа в масле агрегатов машин. UNIVERSUM: ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ №11 (80), Москва 2020, С 66-68.