Архив статей журнала
Цель исследования - проведение анализа надежности торцевых уплотнений посредством сравнения эксплуатационных показателей и определение наиболее уязвимых материалов колец пар трения торцевого уплотнения на примере насосов нефтегазовой промышленности. Торцевые уплотнения имеют широкое применение в машиностроительной отрасли и используются в металлообрабатывающем оборудовании, подъемно-транспортных механизмах, двигателестроении, нефтегазовом оборудовании. Статья посвящена исследованию причин выхода из строя торцевых уплотнений, применяемых в машиностроении для герметизации вращающихся элементов агрегатов. Оценивается важность применения торцевых уплотнений и рассматриваются факторы, способствующие преждевременному выходу из строя. Приводится статистика отказов насосных агрегатов, которая позволяет говорить о необходимости поиска методов повышения их надежности и долговечности. Выполнен сравнительный анализ заявленных характеристик и фактических показателей образцов торцевых уплотнений различных моделей, бывших в эксплуатации, что позволило сделать вывод об их износостойкости. Проведен анализ комбинаций применяемых колец пар трения, который показал, что в условиях эксплуатации агрессивных сред под давлением пара графит + карбид кремния сохраняет свою актуальность, однако требует дополнительной обработки поверхностей. Комбинация пары трения уголь + керамика, карбид кремния является более совершенной конструкцией, позволяющей снизить износ от сил трения, возникающих при эксплуатации. Таким образом, применение карбидокремниевой керамики позволяет увеличить межремонтный интервал агрегата в части необходимости замены торцевого уплотнения из-за износа колец трения.
Показано, что сверхвысокомолекулярный полиэтилен применяется в деталях и узлах триботехнического назначения вследствие уникального сочетания прочностных и эластичных свойств. Выявлена проблема гидрофобности такого полиэтилена, инертности, что препятствует пропитке полимерными матрицами и созданию износостойких композитов. Охарактеризованы ограничения традиционных способов химической активации полиэтилена по причине ресурсозатратности процессов. Выявлена перспективность плазменной модификации и поставлена цель создания физической модели композита с повышенным значением показателя прочности связи между тканным сверхвысокомолекулярным полиэтиленом и эпоксидно-диановой матрицей.
Методы исследования: активация холодной плазмой в среде воздуха, оценка смачиваемости методом «сидячей капли», анализ прочности связи с матрицей на разрывной машине до и после активации полиэтилена плазмой, спектроскопия. В результате плазменного воздействия повышено значение показателя смачиваемости поверхности полиэтилена более чем в 3 раза, что позволяет пропитать износостойкий материал матрицей; существенно повышено значение показателя прочности связи исследуемого полиэтилена с эпоксидно-диановым связующим. Установлено, что плазменная модификация способствует формированию азот- и кислород-содержащих групп в поверхностном слое полиэтилена, что повышает его способность к химическому взаимодействию с матрицей, обеспечивает возможность получения устойчивого к нагрузкам композита трибологического назначения на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена.
Износостойкость контактирующих поверхностей различных деталей машин и механизмов является одним из главных эксплуатационных показателей, который определяет работоспособное состояние любой машины и ее безотказность. Авторами был проведен анализ состояния дорожно-строительной техники и выявлены наиболее часто выходящие из строя узлы в различных агрегатах. Основываясь на проведенном анализе, в данной статье авторы рассмотрели вопрос повышения износостойкости валов различного назначения в местах их контакта с другими поверхностями как узлов, наиболее нагруженных и распространенных в большинстве машин и механизмов. При изучении проблемы повышения износостойкости был сделан акцент на упрочнении поверхностно-пластическим деформированием с наложением переменного магнитного поля для валов из углеродистой конструкционной стали 45 как материала, который имеет широкое распространение на отечественном рынке, и при этом простого в обработке и производстве. Помимо описания выбора рациональных режимов обработки, измерения весового износа, микротвердости обработанных и необработанных образцов, авторами был проведен ряд экспериментальных исследований и сделаны выводы о влиянии роста микротвердости на износостойкость после изучаемой обработки поверхностей конструкционных сталей.