Полная версия

Главная arrow Прочие arrow Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика: Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции, 2015, №9, (20-2) -

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

СЕКЦИЯ «ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ОБОРУДОВАНИЕ»

УДК 674.812.2

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОДИФИЦИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОДШИПНИКОВ

PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF MODIFIED WOOD USED FOR THE MANUFACTURE OF BEARINGS

Аксенов A.A., к.т.н., доцент Малюков С.В., к.т.н., доцент ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова» г. Воронеж, Россия DOI: 10Л2737/16419

Аннотация: проведен анализ свойств модифицированной древесины, пропитанной различными наполнителями. Анализ показал, что наиболее перспективными являются способы модифицирования древесины пластичными смазками и расплавами сухих смазок.

Summary: the analysis of the properties of the modified wood, impregnated with various fillings. The analysis showed that the most promising ways of modifying the timber melts greases and dry lubricants.

Ключевые слова: модифицированная древесина, наполнитель, подшипник. Keywords: modified wood, filler, bearing.

Антифрикционные свойства модифицированной древесины (МД) в настоящее время улучшают путем наполнения ее жидкими, пластичными, сухими и твердыми смазками, а также составами, обеспечивающими фрикционный перенос при трении.

Денисенко В.В. разработал технологию получения самосмазывающейся МД путем пропитки древесины жидкими минеральными маслами с последующим прессованием под давлением 15-20 МПа. Полученные после прессования заготовки содержат до 20 % минерального масла, что позволяет изготовлять из

них детали трения, способные работать на самосмазке [1].

10

Один из недостатков подшипников из МД, пропитанных жидкими минеральными маслами, заключается в том, что они не могут продолжительно работать на самосмазке при повышенных температурах вследствие низкой вязкости и термостабильности минеральных масел. При трении древесины масло, находящееся в ее микрообъемах, резко снижает вязкость при температуре выше 70° С и интенсивно выделяется в контактную зону, из которой легко выносится. Увеличение нагрузки или скорости, сопровождающееся дальнейшим ростом температуры, приводит к испарению и окислению смазки до смолистых веществ, ухудшающих антифрикционные свойства МД.

Долговечность работы самосмазывающихся подшипников из МД значительно увеличивается при модифицировании прессованной древесины пластичными смазками, в состав которых входят моторные масла, кремнийоргани- ческие жидкости, термопластичные полимеры и соли поливалентных металлов жирных кислот [2].

Многие авторы улучшили антифрикционные свойства МД путем наполнения ее минеральным маслом, загущенным полиэтиленом. Способ получения самосмазывающейся МД заключается в том, что заготовки из натуральной древесины пропитывают под давлением раствором полиэтилена в минеральном масле. Затем пропитанные заготовки прессуют при температуре 100-110 °С и охлаждают. Испытания показали, что долговечность работы на самосмазке таких подшипников значительно больше по сравнению с подшипниками, пропитанными жидкими минеральными маслами.

Для обеспечения стабильных коэффициентов трения в достаточно широком диапазоне температур в качестве наполнителей для МД использовались моторные масла, загущенные стеаратом цинка или кальция [3]. Стеараты, аналогично жирным кислотам, образуют граничные слои, которые обладают высокой упругостью на сжатие и низким сопротивлением сдвигу, что и обеспечивает низкий коэффициент трения МД. Свойства такого материала характеризуются следующими показателями: предел прочности при сжатии вдоль волокон 100-115 МПа, влагопоглощение 12-16 % , допустимая температура эксплуатации до 100 °С, коэффициент трения при работе на самосмазке 0,08-0,12.

Наполнение МД под давлением парафинами, а также смесью парафинов и солей поливалентных металлов карбоновых кислот, значительно улучшает ее антифрикционные свойства и снижает влагопоглощение.

С целью повышения теплофизических свойств и снижения водо- влаго-

поглощения самосмазывающейся МД в состав пластичных смазок дополни-

11

тельно вводят перекись дикумила, борную кислоту, мочевину и другие компоненты. Однако содержание в древесине химически агрессивных веществ (мочевины, борной кислоты) способствует износу вала.

Общим недостатком антифрикционных материалов, получаемых на основе МД, жидких и пластичных смазок, является их сравнительно невысокая прочность на сжатие и твердость, что отрицательно сказывается на износостойкости материала, особенно при применении его в условиях повышенных нагрузок и абразивной среды.

Одним из направлений в области улучшения антифрикционных свойств МД является модифицирование ее сухими и твердыми смазками. В качестве сухих и твердых смазок используют полимеры, графит, дисульфид молибдена, йодистый кадмий и другие материалы.

Для снижения коэффициента трения и повышения износостойкости МД многие предполагают вводить в ее состав графит, аман или дисульфид молибдена. Для этого заготовки древесины, имеющие влажность 12-18 %, наполняют в автоклаве суспензиями графита, амана или дисульфида молибдена. Затем заготовки подсушивают до удаления разбавителя суспензии и прессуют при температуре 110-120 °С и давлении 20-25 МПа. Однако твердые смазки типа графита, амана, дисульфида молибдена проникают в древесину на незначительную глубину и в количествах, недостаточных для того, чтобы существенно улучшить ее антифрикционные свойства.

Некоторыми авторами предлагается с целью повышения качества материала и улучшения антифрикционных свойств древесину после прессования пропитывать расплавленной серой под давлением 5-8 МПа. Основной недостаток данного способа модифицирования заключается в том, что пропитка древесины серой вызывает повышенный износ вала.

Наполнение древесины спиртоводорастворимой сухой смазкой (например, йодистым кадмием), растворенной в фенолоформальдегидной смоле, с последующим прессованием, повышает стабильность размеров и антифрикционные свойства МД [4].

Фрикционные характеристики МД можно улучшить путем модифицирования ее смесью капролактама, высшей жирной кислоты и хлорметил- оксациклобутана. Наполнение древесины осуществляют расплавом капролактама при температуре 130-140 °С под давлением с последующим прессованием. С целью повышения прочности материала древесину перед пропиткой выдерживают в 5-10 % -ном водном растворе перекиси водорода и соединении аммо-

12

ния при 20-30 °С в течение 2-3 часов, а в качестве антифрикционной добавки используют соли высших жирных кислот. Недостатком данного способа является сложность технологического процесса и использование химически агрессивных к металлу веществ, усиливающих износ контртела.

Перспективным направлением в области улучшения фрикционных характеристик МД является модифицирование ее составами, обеспечивающими фрикционный перенос при трении. Наиболее эффективную реализацию малоизносного фрикционного переноса обеспечивает композиция, в состав которой входят сернокислая медь, глицерин и стеараты поливалентных металлов. Способ осуществляют путем пропитки древесины соединениями меди, терморазложения их до окислов, вторичной пропитки под давлением 9-12 МПа расплавом стеарата цинка в глицерине и прессования. Несмотря на значительное повышение износостойкости МД, это направление требует более глубокого изучения.

Повышение антифрикционных и физико-механических свойств МД достигается наполнением ее под давлением расплавами твердых парафиновых углеводородов - церезинами. При этом прочность при сжатии, твердость возрастают в 1,1-1,3 раза, а водопоглощение снижается в 1,8 раза. Коэффициент трения при работе на самосмазке находится в пределах 0,07-0,1. С целью дальнейшего улучшения триботехнических характеристик МД пропиточных состав содержит церезин, стеариновую кислоту и полиэтилен.

Анализ способов улучшения антифрикционных свойств МД показал, что наиболее перспективными являются способы модифицирования МД пластичными смазками и расплавами сухих смазок. Получаемые при этом материалы имеют стабильные коэффициенты трения при работе в режиме самосмазки, в пределах 0,06-0,15 в достаточно широком интервале температур, вследствие сохранения высокой вязкости наполнителя при малых скоростях и снижения ее с увеличением скорости сдвига. Долговременная смазочная способность таких материалов в несколько раз выше, чем у МД, пропитанной жидкими маслами.

Список литературы

  • 1. Денисенко, В. В. Применение в машинах древесных деталей скользящего трения [Текст] / В. В. Денисенко. - М.: Гослесбумиздат, 1962. - 68 с.
  • 2. Аксенов, А. А. Узлы трения с подшипниками из прессованной древесины [Текст] / А. А. Аксенов, Н. И. Винник. - Saarbrucken: LAP LAMBERT, 2013.- 137 с.
  • 3. Аксенов, А. А. Твердость и деформации прессованной древесины при отрицательных температурах [Текст] / А. А. Аксенов, С. В. Малюков // Лесотехнический журнал. - 2014. - Т. 4. -№ 3 (15). - С. 184-192.
  • 4. Шамаев, В. А. Технология и оборудование химико-механического модифицирования древесины карбамидом [Текст] : автореф. дисс. ... док. техн. наук / В. А. Шамаев. - Воронеж, 1995. - 27 с.

УДК 621.763:630*83

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>