XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Перспективнейшим направлением в экономическом развитии нашей страны, в настоящее время является разработка современных решений в сфере материального производства, которые включают в себя: диагностику, трибологию, контроль и испытание, робототехнику, а так же обработку материалов [1].

Таким образом одним из основных факторов повышения ресурса и показателей надежности узлов с взаимным перемещением деталей является решение проблем износа, трения и смазки.

В современном мире, из-за интенсивного развития различных областей мирового машиностроения, включая космическую сферу, проблемы износа трения и смазки стали очень актуальными, а их конкретное решение занимает основопологающие позиции.

Основная часть отказов в работе машин и механизмов связана с износом и разрушением деталей в парах трения, развивающихся по большей части с поверхностного слоя. В связи с этим естественно, что на первый план выходят проблемы, связанные с необходимостью постоянного наблюдения за рабоой пар трения, с целью контроля износа, и в последствии увеличения их долговечности и износостойкости, а так же разработки новых материалов для их производства [2].

Эффективность и долговечность работы машин и механизмов, включающих в себя детали вращения, по большей части зависит от надежности работы пары трения «резиновое уплотнение-вал», т.е. от характеристик поверхностного слоя детали, режима работы, типа и качества применяемых уплотнений, а также состава среды функционирования этих устройств [3].

Разработанное устройство может быть применено на заводах, изготавливающих насосы, манжетные уплотнения валов, а также на предприятиях, занимающихся вопросами совершенствования этих уплотнений.

Оптимизация условий эксплуатации и причин поломок центробежных лопастных насосов серии НФ возникли задачи мониторинга износа пары трения "втулка–сальниковое уплотнение", с целью дальнейшей минимизации износа за счет более рациональных режимов резания при изготовлении втулок в процессе проведения капитального ремонта.

При одновременном действии коррозии (вследствие агрессивного состава стоков) и циклических механических воздействий прочность металлических деталей насоса быстро снижается [4].

Предложено устройство для непрерывного измерения износа вала сальниковым уплотнением. Схема устройства показана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема устройства для измерения износа вала

Устройство состоит из корпуса 7, имеющего внутреннюю полость 10 для смазывающей жидкости. Внутри корпуса размещены основное 5 и вспомогательное 13 сальниковые уплотнения. Сальниковые уплотнения с боков фиксируются шайбами 4, 6, 11, 14. Осевые давления на сальниковые уплотнения 5 и 13 регулируются соответственно прижимными гайками 3 и 15, которые снабжены отверстиями для специального ключа.

Радиальные давления на сальниковые уплотнения 5 и 13 регулируются соответственно болтами 3 и 15 на хомутах. Винт 9 служит для герметизации полости 10. Сальниковые уплотнения 5 и 13 контактируют с валом 1, который выполнен полым для размещения в нем электронной части устройства.

По вращающемуся валу 1 с помощью щеточных контактов 2 и 16 пропускается постоянный ток от генератора тока 8. К внутренней поверхности вала 1 припаяны три проводника, подключенные к дифференциальному усилителю 21. Места контактов проводников К1, К2, К3 выбраны так, чтобы между контактами К1 и К2 находилась зона износа вала основным сальниковым уплотнением, а между контактами К2 и К3 находилась зона вала, не подверженная износу. Напряжения на участках вала между контактами К1 и К2 и контактами К2 и К3 вычитаются дифференциальным усилителем 21, который перед началом испытаний регулируется так, чтобы напряжение на его выходе было равно нулю. В процессе износа вала возрастает электрическое сопротивление вала на участке между контактами К1 и К2, а при постоянном значении тока, протекающего по валу взрастает напряжение между контактами К1 и К2. Это приводит к появлению сигнала на выходе дифференциального усилителя 21. К выходу дифференциального усилителя 21 подключен модулятор 20, который осуществляет частотную модуляцию сигнала. Промодулированный по частоте сигнал усиливается усилителем мощности 19. К выходу усилителя мощности 19 подключен излучатель света 18, размещенный в центре вала.

Промодулированный световой поток 17 поступает на фотоприемник 22, сигнал с выхода которого усиливается усилителем 23. После усилителя сигнал демодулируется демодулятором 24, а затем после усиления усилителем 26 поступает на регистрирующий прибор 26 [5].

Выполняя постоянный мониторинг состояния узла трения «вал-сальник», подшипниковых и иных узлов с трущимися поверхностями, вовремя выполняя работы по увеличению их ресурса, можно на порядок уменьшить затраты на ремонтные работы и простои машин, предупредить аварийные ситуации, таким образом увеличить общий уровень промышленной и экологической безопасности. Контроль фрикционных узлов без их разборки можно проводить, анализируя свойства и состав соответствующих смазок, т.е. осуществляя непрерывный трибомониторинг.

Список литературы:

1. Кукоз Ф. И., Кукоз В. Ф., Хулла В. Д. Проблемные вопросы трибоэлектрохимии Известия ВУЗов. Сев.-Кавк. Регион. Проблемы трибоэлектрохимии. Технические науки. – 2005, Спецвыпуск. С.15-17.

2. Гаркунов, Д.Н. Триботехника : учебное пособие / Д.Н. Гаркунов, Э.Л. Мельников, В.С. Гаврилюк. - Москва : КНОРУС, 2015. - 408 с.

3. Зорин, В.А. Надежность механических систем [Электронный ресурс]: учебник/В.А.Зорин - М.: ИНФРА-М, 2015. - 380 с. - ЭБС «Znanium. com» - Режим доступа: http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=478990.

4. Ременцов А. В. Разработка устройства для измерения износа валов машин и механизмов // Научный потенциал молодёжи – будущему России : материалы и доклады межрег. науч.-практ. конф. 19 апреля 2013 г., г. Волгодонск / редкол. : П.Д. Кравченко [и др.]; Филиал ДГТУ в г. Волгодонске, 2013. С 92-94.

5. Пат. 2270434 RU C2 G 01 N 3/56. Устройство для непрерывного измерения износа вала сальниковым уплотнением.