Нагрузки на поверхности трения рабочих органов строительной техники

Орехов А.А., Шаклеин Ю.А. Московский государственный строительный университет.

Определение нагрузок на поверхности трения рабочих органов и сопряжений строительной техники.

Нормальная составляющая внешней нагрузки на поверхность трения определяется выражением:
P_n = p_c*A_c     (1)
где p_c*A_c - соответственно контурные давления и площади поверхности трения.
Контурное давление на поверхность трения можно определить по параметрам опорной кривой - гипсограммы - при полюсном сближении ε_p  и соответствующем относительном контурном давлении t_pp:

Гипсограмма поверхности трения.

p_c / p_r = t_pp     (2)
Принимая фактическое давление p_r равным поверхностной микротвердости, т.е. p_r = H_s = K_s*H_o и выражая контурную площадь A_s через номинальную ширину поверхности трения B, максимальную глубину шероховатого слоя R_max и парциальную величину микроизноса D_a, получим (1) в виде:
Pn = K_s*H_o*t_pp*B*R_max*D_a     (3)

где K_s = (0,618 / D_m)D_m/D_a
D_a - парциальный микрометалл.

В качестве опытного образца выбрана дорожно-строительная машина - фрезерный планировщик. Применительно к ножам дорожной фрезы, наплавленным по передней грани различными покрытыми электродами (И - 1, СКБ, ЦН - 16 и др.), получены следующие значения нормальной нагрузки:

Расчетные значения нормальной нагрузки на нож дорожной фрезы

Примечание: ширина поверхностей трения ножей B = 25мм.

Из таблицы 1 следует, что расчётные значения нормальной нагрузки отличаются от экспериментально замеренной тензометрическим методом 47 кгс на величину Δ = 1,5 - 16,3 %. При средней расчетный нагрузке 46,325 кгс расхождения с экспериментальной нагрузкой составляет всего Δ = 1,4%.

Расчёт по (3) выполняли также для определения нормальной нагрузки на поверхности трения модельных шарниров цепи привода драги. В таблице 2 приведены результаты расчёта применительно к модельным пальцам, наплавленным электродами ВСН-12, ОМГ-Н, ВОН-6 и др. Ширина поверхности трения равна B = 5мм; нормальная нагрузка задавалась равной 110 Н.

Расчетные значения нормальной нагрузки на модели шарнирных элементов оборудования:

Из таблицы 2 видно, что расчетные значения нормальной нагрузки в зависимости от свойств наплавленного металла отличаются от заданной нагрузки P_n =110 Н на 7,15 - 55,8 %. При среднем расчётном значении P_n = 114,35 Н расположенные с экспериментальной нагрузкой составляет Δ = 3,95 %.

На основании полученных результатов можно сформулировать основные выводы.
1. Выражение (3) для определения нормальной нагрузки на поверхности трения рабочего органа строительной техники учитывает определяющие параметры исходных и кинетических свойств металла, геометрии и микрогеометрии поверхностей трения, что позволяет с достаточной для практики точностью оценивать уровень нагружения детали.
2. Для обеспечения необходимой точности определения нормальной нагрузки по выражению (3) требуется не менее 7-8 различных по структурному классу материалов. Меньший объём выборки возможен при однотипных металлах.