Модифицирование древесины для создания подшипников скольжения лесопромышленных машин
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-5-155-165Ключевые слова:
триботехнические параметры, материалы на основе древесины, электролитическое меднение, износостойкость, теплопроводность, напряженное состояниеАннотация
Использование модифицированной древесины в различных парах трения лесопромышленных машин и технологического оборудования во многом обусловлено высокими показателями ее износостойкости, низким коэффициентом трения и хорошими диссипативными характеристиками. Положительные свойства композиционных материалов достигаются при использовании технологий объемного модифицирования и имплантирования антифрикционных и теплопроводящих элементов, а также путем формирования композита из измельченной древесины с добавлением модифицирующих присадок и объемного армирования. Расширение сферы использования композиционных материалов в конструкциях узлов с фрикционными парами скольжения делает необходимым проведение исследований их работоспособности и условий формирования высокого уровня триботехнических параметров: износостойкости, антифрикционности, теплостойкости и т.д. Недостаточность информации о влиянии факторов, обеспечивающих функциональные характеристики материалов на основе древесины, в том числе теплопроводности и вибропоглощения, существенно осложняет решение ряда конструкторских и технологических задач при разработке и изготовлении подшипниковых узлов. Поэтому целью работы являлось исследование условий контактного взаимодействия подшипников скольжения из древесно-металлических композиционных материалов с учетом реологических эффектов, а также выработка путей управления их триботехническими параметрами за счет изменения структуры, состава и фазового наполнителя. Для этого разработаны модели подшипников разных типов, позволяющие создавать во втулках и вкладышах регламентированное напряженно-деформационное состояние. Исследования работоспособности подшипников позволили отметить существенное проявление виброгасящих свойств при использовании в составе композита измельченных фракций, находящихся во взвешенном состоянии. Повышенные антифрикционные свойства достигаются при модифицировании древесины электролитической медью, а технологичность изготовления втулки подшипника – при формировании непосредственно на месте установки опоры. В отличие от большинства применяемых антифрикционных материалов древесина втулок сохраняет стабильность структуры в условиях объемного сжатия при отрицательных и положительных температурах, а процессы износа, протекающие на контактных поверхностях древесно-металлических подшипников, сопровождаются уплотнением материала втулки. Последующее разрушение носит преимущественно усталостный характер, инициируемый динамикой колебаний и возмущений системы, поэтому важной частью дальнейших исследований является оценка релаксационной способности древесно-металлических композитов при ударно-вибрационном нагружении с оптимизацией их состава по данному критерию.
Для цитирования: Пилюшина Г.А., Пыриков П.Г., Памфилов Е.А., Данилюк А.Я., Капустин В.В. Модифицирование древесины для создания подшипников скольжения лесопромышленных машин // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 5. С. 155–165. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-5-155-165
Финансирование: Проект «Исследование и создание подшипников скольжения повышенной износостойкости на основе древесно-металлических композиционных материалов» в рамках государственного задания Минобрнауки РФ (проект № 9.10677.2018/11.12).
Скачивания
Библиографические ссылки
Аксенов А.А., Малюков С.В. Исследования зависимости триботехнических свойств сильно нагруженных подшипников из модифицированной древесины // Лесотехн. журн. 2016. № 1. С. 168–184. [Aksenov A.A., Malyukov S.V. Research of Dependence of Tribological Properties of Highly Loaded Bearings Made of Modified Wood. Lesotekhnicheskiy zhurnal [Forestry Engineering Journal], 2016, no. 1, pp. 168–184]. DOI: 10.12737/18740
Буренин В.В. Самосмазывающиеся подшипники скольжения // Приводная техника. 2002. № 6. С. 45–56. [Burenin V.V. Self-Lubricating Plain Bearings. Privodnayatekhnika, 2002, no. 6, pp. 45–56].
Геккер Ф.Р. Динамическая модель узлов трения, работающих без смазочных материалов // Трение и износ. 1993. № 6. С. 1051–1058. [Gekker F.R. Generalized Dynamic Model of ‘Dry’ Friction Units. Treniye i iznos [Journal of Friction and Wear], 1993, no. 6, pp. 1051–1058].
Купчинов Б.И., Белый В.А., Нешин А.И. Антифрикционный самосмазывающийся материал повышенной теплостойкости на основе древесины // Фрикционные и антифрикционные пластмассы. М.: МЛНТП, 1975. С. 62–66. [Kupchinov B.I., Belyy V.A., Neshin A.I. Antifriction Self-Lubricating Material of Increased Heat Resistance Based on Wood. Friction and Antifriction Plastic Materials. Moscow, MLNTP Publ., 1975, pp. 62–66].
Памфилов Е.А., Симин А.П., Шевелева Е.В. Исследование древеснометаллических композиционных материалов на основе модифицированной древесины// Деревообраб. пром-сть. 2004. № 1. С. 12–15. [Pamfilov E.A., Simin A.P., Sheveleva E.V. The Study of Wood-Metal Composite Materials Based on Modified Wood. Derevoobrabatyvayushchaya promyshlennost’, 2004, no. 1, pp. 12–15].
Патент № 2539022 Российская Федерация, МПК F16C 17/12, F16C 33/12, F16C 33/18. Подшипник скольжения и способ изготовления: № 2013131631/11: заявл. 09.07.2013: опубл. 10.01.12015 / Шамаев В.А., Медведев И.Н., Галаворян Р.А., Манаев В.А. [Shamaev V.A., Medvedev I.N., Galavorjan R.A., Manaev V.A. Plain Bearing and Method of Its Manufacture. Patent RF no. RU 2539022 C1, 2015].
Прокофьев Г.Ф., Дундин Н.И., Иванкин И.И., Банников А.А. Применение аэростатических опор при совершенствовании ленточнопильных станков для продольной распиловки древесины // Вестн. машиностроения. 2004. № 8. С. 9–12. [Prokofiev G.F., Dundin N.I., Ivankin I.I., Bannikov A.A. The Use of Aerostatic Bearings in the Improvement of Bandsaw Machines for Longitudinal Sawing of Wood. Vestnik mashinostroyeniya [Russian Engineering Research], 2004, no. 8, pp. 9–12].
Симин А.П. Повышение долговечности вкладышей подшипников скольжения, изготавливаемых из композиционных материалов на основе растительных полимеров: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Брянск, 2003. 20 с. [Simin A.P. Increasing the Durability of Plain Bearing Liners Made of Composite Materials Based on Plant Polymers: Cand. Eng. Sci. Diss. Abs. Bryansk, 2003. 20 p.].
Смольяков И.А., Ясенов В.В., Белокуров В.П. Износостойкость антифрикционных материалов на основе модифицированной древесины // Технология и оборудование деревообработки в XXI веке: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГЛТА, 2003. С. 158–160. [Smol’yakov I.A., Yasenov V.V. Belokurov V.P. Wear Resistance of Antifriction Materials Based on Modified Wood. Technology and Equipment for Woodworking inthe 21st Century: Inter-University Collection of Academic Papers. Voronezh, VGLTA Publ., 2003, pp. 158–160].
Хухрянский П.Н. Прессование древесины. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Лесн. пром-ть, 1964. 351 с. [Khukhryanskiy P.N. Pressing of Wood. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1964. 351 p].
Шамаев В.А., Никулина Н.С., Медведев И.Н. Модифицирование древесины: монография. М.: ФЛИНТА, 2013. 448 с. [Shamaev V.A., Nikulina N.S., Medvedev I.N. Wood Modification: Monograph. Moscow, FLINTA Publ., 2013. 448 p.].
Bos J., Moes H. Frictional Heating of Tribological Contacts. Journal of Tribology, 1995, vol. 117, iss. 1, pp. 171–177. DOI: 10.1115/1.2830596
Bowden F.P., Tabor D. The Friction and Lubrication of Solids. Oxford, Clarendon Press, 1986. 374 p.
Kennedy F.E. Thermal and Thermomechanical Effects in Dry Sliding. Wear, 1984, vol. 100, iss. 1-3, pp. 453–476. DOI: 10.1016/0043-1648(84)90026-7
Komanduri R., Hou Z.B. Analysis of Heat Partition and Temperature Distribution in Sliding Systems. Wear, 2001, vol. 251, iss. 1-12, pp. 925–938. DOI: 10.1016/S0043-1648(01)00707-4
Komanduri R., Hou Z.B. Thermal Analysis of Dry Sleeve Bearings – A Comparison between Analytical, Numerical (Finite Element) and Experimental Results. Tribology International, 2001, vol. 34, iss. 3, pp. 145–160. DOI: 10.1016/S0301-679X(00)00144-4
Szeri A.Z. Fluid Film Lubrication. Cambridge, Cambridge University Press, 2011. 547 p.
Tian X., Kennedy F.E. Contact Surface Temperature Models for Finite Bodies in Dry and Boundary Lubricated Sliding. Journal of Tribology, 1993, vol. 115, iss. 3, pp. 411– 418. DOI: 10.1115/1.2921652
Tian X., Kennedy F.E. Maximum and Average Flash Temperatures in Sliding Contact. Journal of Tribology, 1994, vol. 116, iss. 1, pp. 167–174. DOI: 10.1115/1.2927035
