CC BY
17Таблица
Характеристики исследуемых материалов и число циклов до задира
№ Материал колодки/ ХТО/ покрытие Примечание Число ЦИКЛОВ Нагрузка до схватывания, Н . (МПа)
1 СЧПФ/сульфоцианирование технология ОАО «Завод Нижегородский Теплоход» 36700 800 (5,7)
2 Сг (гальванический) технология ОАО «РУМО» 46030 оо 8
3 ПН73Х16СЗРЗ плазменное напыление 71000 1000 (7,1)
4 60С2 + Бр.КМц-3-1 «псевдосплав», метод элек-тродуговой металлизации 101670 1600 (11,4)
5 12Х18Н10Т + Бр.КМц-3-I 79740 1200 (8,6)
6 30ХГСА + Бр.КМц-3-1 41100 800 (5,7)
7 51ХФА + Бр.КМц-3-l 64940 800 (5,7)
Список литературы
[1] Буше H.A. Трение, износ и усталость в машинах. - М.: Транспорт, 1987.-223 с.
[2] Дроздов Ю.Н., Павлов В.Г., Пучков В.Н. Трение и износ в экстремальных условиях. - М.: Машиностроение, 1986. - 224 с.
[3] Матвеев Ю.И. Повышение ресурса цилиндровых втулок и поршневых колец судовых среднеоборотных двигателей износостойкими покрытиями и лазерной обработкой. - Дисс. ... канд. техн. наук. -Н. Новгород, 1995. -230 с.
RESISTANCE TO SOLIDIFICATION MATERIALS AND COATING OF PISTON RINGS FOR SHIP DIESEL ENGINES
S. U. Efremov
The paper investigates the resistance lo solidification of materials and coating of piston rings in ship diesel engines. Large resistance to solidification has been demonstrated, by plasma spraying and electroarc metallization. Maximum resistance to scoring with the material of the cartridge has been demonstrated by the coating, received by electroarc metallization «highcarbon steel + spring bronze» (fig. !) shows, ft is possible to explain the fact by presence of a carge number of oxide layers between particles of the coating, the formation of in-termetal connections in the spraying process, and also the heterogeneous structure of a pseudo-alloy (fig. 2).
УДК 628.162.82.002.5
A. С. Курников, д. т. н., профессор.
B. Н. Власов, аспирант, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ОПТИМИЗАЦИЯ ЧАСТОТЫ ЭЛЕКТРОТОКА ПИТАНИЯ В ОЗОНАТОРАХ
Показан один из наиболее перспективных способов повышения производительности озонатора, обеспечивающий снижение его массо-габаритных показателей. Подучена формула частоты электротока питания озонатора, при которой достигается максимальная концентрация озона на выходе озонирующих элементов.
Одним из наиболее перспективных путей повышения производительности озонатора и снижения его массо-габаритных показателей является повышение частоты электротока. Однако по экспериментальным данным рост концентрации озона в зависимости от повышения частоты происходит до определённого предела. Одной из актуальных задач является выбор оптимальных частот для различных конструкций озонирующих элементов озонатора.
Основной характеристикой озонатора является его производительность по озону при заданной концентрации.
G = V - С (1)
где v - объёмная скорость газа, м3/с;
С - концентрация озона в озоно-воздушной смеси, г/м3.
Концентрация озона на выходе озонатора определена С.С. Васильевым, Н.И. Кобозевым и Е.Н. Ерёминым [1] как:
С = С,
( N
~К] --
1-е у
(2)
где Са - стационарная концентрация озона, г/м3;
к, - сумма констант скоростей образования и разложения озона, отнесенной к единице удельной мощности разряда, м3/(Вт с);
N - активная мощность разряда, Вт.
Как было определено в работе [4], мощность разряда зависит от давления газа в озонаторе:
Н = ^{1-крг) (3)
где Щ - активная мощность разряда при атмосферном давлении, Вт; к - коэффициент, учитывающий давление газа, 1/кПа; р, - давление газа в озонаторе. кПа.
В этой же работе автором был определён коэффициент к, который для судовых озонаторов равен 0,0078.
При атмосферном давлении газа в озонаторе мощность определяется по выражению, полученному Я.И. Герасимовым [3]:
М0=4иг/[(и0-иг)сб-игсп], (4)
где 11г - напряжение горения, В;
1/0 - рабочее напряжение на озонаторе, В; сб - ёмкость диэлектрического барьера, Ф; с„ - ёмкость разрядного промежутка, Ф;
/ - частота электрического тока, Гц.
Как видно из этого выражения мощность в основном зависит от частоты и ёмкостей разрядного промежутка и диэлектрика. Влияние величины разрядного промежутка на концентрацию озона связано с ростом перепада температуры газа АТ,. Из
работы [6] видно, что с увеличением разрядного промежутка резко увеличивается температурный перепад газа, что в свою очередь приводит к снижению эффективности озонатора.
Минимальная величина разрядного промежутка принимается из условия получения гарантированного воздушного зазора по всей длине электрода. Для чего нужно принять во внимание допуски на отклонения от оси стальных и стеклянных труб, из которых изготавливаются озонирующие элементы.
С другой стороны в работах [7, 8] показано, что величина разрядного промежутка зависит от приложенного к озонатору напряжения (/0, Н. А. Матвеевым в работе [5] была определена оптимальная величина разрядного промежутка:
^ 0.5-1 (Г3 -(/0 -0.5
\Ь.5(рг +100) ’
где рг - давление газа, кПа.
Ограничением процесса синтеза озона, возникающим из-за термохимического пробоя диэлектрического барьера, связано с ростом температуры в разрядной зоне озонирующих элементов и увеличении мощности. Это явление можно учесть с помощью определённого в работе [3] уравнения теплового баланса среды в озонирующих элементах, из которого определяется максимально допустимая по условию обеспечения надежности диэлектрического барьера активная мощность:
ТКР _ т’
/V р
* Л+Л_ рз-’ <«>
т-Ср
где ТКЛР - максимально возможная температура поверхности диэлектрического барьера, при которой еще сохраняется высокая надежность диэлектрика, К;
Тж - температура охлаждающей среды на входе озонирующих элементов, К;
Л — полное термическое сопротивление теплопередачи в озонирующих элементах, (Км2)/Вт;
т - удельный, приходящийся на единицу площади, расход охлаждающей среды, кг/(м2-с);
ср ~ удельная изобарная теплоемкость охлаждающей среды, Дж/(кг-К);
Рр , - средняя площадь разрядной зоны озонирующего элемента, м2.
Температура диэлектрического барьера, изготовленного из отечественных материалов, не превышает 335 К. В качестве охлаждающей среды озонирующих электродов на судах используется забортная (пресная) вода с температурой Тж < 298 К. Удельный массовый расход охлаждающей задаётся при проектировании.
Полное термическое сопротивление Л зависит от конструкции озонирующих элементов и определяется по формуле:
Лд Лг Лс а’
где Лд, Л., Ас - толщина диэлектрического барьера, разрядного промежутка и низкопотенциального электрода, м;
Лд, А,, Лс - коэффициенты теплопроводности материала диэлектрического барьера, газа и материала низкопотенциального электрода, Вт/(м К);
а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К).
Последний член уравнения (6) — площадь разрядной зоны , высчитывается по формуле, приведенной в работе [4]:
где ег, ед - диэлектрические постоянные газа и диэлектрического барьера, Ф/м.
Данное уравнение отражает обратно пропорциональную зависимость площади разрядной зоны от частоты электротока. Это значит, что повышая частоту /можно в несколько раз снизить массогабаритные параметры озонирующих элементов и, как следствие, всего озонатора. Но увеличивать частоту электротока возможно только до допустимого уровня, при котором выполняется условие N < .
Остальные члены выражения (8) не оказывают значительного влияния на метрические параметры озонирующих элементов. Так, увеличение напряжения Ц0 ограничивается появлением так называемых «скользящих» разрядов по краям электродов, исключающих нормальную работу озонатора. Увеличение диэлектрической постоянной материала диэлектрика ед не обеспечит значительного сокращения площади разрядной зоны, а уменьшение толщины барьера Д(, нежелательно из-за снижения механической прочности.
Таким образом, единственным реальным способом уменьшения массогабаритных параметров и увеличения производительности озонатора является повышение частоты питающего тока, что подтверждается автором работы [4].
Из выражений (3), (4) и (6) можно получить формулу максимально допустимой частоты преобразователя, которая для озонатора является оптимальной.
Полученная формула, исходя из соображений термохимической прочности, позволяет рассчитать частоту электротока питания озонатора при которой достигается максимальная концентрация озона на выходе озонирующих элементов.
Список литературы
[1] Васильев С.С., Кобозев Н.И., Еремин Е.Н. Кинетика реакций в электрических разрядах. -ЖФХ., 1936, Т. 7.-е. 619-644
[2] Баранов С.С., Горохов М.В., Семёнов В.И. Мощные промышленные озонаторы на повышенных частотах. Всесоюзный семинар по химии озона (Тбилиси, 1981 г.): Тез. докл. - Тбилиси, 1981.-39 с.
[3] Герасимов Я.И. Современные проблемы физической химии. - М.: МГУ, 1968. -211 с.
[4] Курников Л.С. Исследование и разработка методики проектирования судовых систем приготовления озона. Автореферат диссертации канд. техн. наук. - Л.: ЛКИ, 1984. - 20 с.
[5] Матвеев Н.А. Некоторые вопросы расчёта и конструирования озонаторов промышленного типа. Автореферат диссертации канд. хим. наук. - М.: МИХИ, 1957. - 23 с.
[6] Филиппов Ю.В., Кобозев Н.И. Влияние температуры электродов озонатора на синтез озона. -Ж.ФХ., 1961. Т. 35.-С. 2078-2082
[7] Филиппов Ю.В.. Емельянов Ю.М. Влияние мощности разряда. - Ж.ФХ., 1962, Т. 36. С. 181-188
[8] Филиппов Ю.В., Вендилло В.И. Влияние величины разрядного промежутка на электрические характеристики озонаторов. - Ж.ФХ., 1959, Т. 33. - С. 2358-2364
(8)
(9)
OPTIMIZATION OF SUPPLY ELECTROCURRENT FREQUENCY
IN OZONIZERS
A. S. Kurnikov, V. N. Vlasov
One of the most advanced ways of increasing ozonizer productivity, which ensures the decrease of its weight-dimensional parameters is shown. A formula of the frequency of supply current in an ozonizer has been derived, which provides the maximal concentration of ozone at the output of ozonizing elements.
УДК 669.14.018 298: 539.375.5620.186
Т, В. Молочная, к. т. н„ доцент, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СТАЛЕЙ ФЕРРИТО-ПЕРЛИТНОГО КЛАССА ПО СТРУКТУРНЫМ СОСТАВЛЯЮЩИМ ПОСЛЕ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
В работе проанализированы структурные изменения в сталях 20.09Г2С и ¡7ПС. находящихся в длительной эксплуатации в течении 20-30 лет. Показано, что « данных сталях наблюдается распад перлита на структурно-свободный цементит. Располо-женный в ряде случаев по границам зерен, что сказывается на понижении ряда механических свойств. Указывается на необходимость введения комплексной оценки структурных параметров стали, свидетельствующих о деградации материала и его предразрушении.
В последнее время в связи с длительной эксплуатацией деталей и механизмов (иногда без капремонта) остро встают вопросы о степени деградации материала и о прогнозировании его ресурса. Это касается, в первую очередь, объектов, подведомственных Госгортехнадзору России, Морскому и вечному Регистрам.
Существующие неразрушающие способы контроля (ультразвуковые, методы акустической эмиссии и т.д.), направлены на обнаружение недопустимых дефектов в виде трещин, пор и т.д. и не способны решить вышеуказанную задачу.
Вместе с тем, это можно осуществить с помощью использования металлографических методов контроля, которые в некоторых случаях могут быть использованы как неразрушающие.
Известно, что при металлографическом анализе качества металла контролируют составляющие макроструктуры, которые задаются условиями получения сталей и не меняются в процессе их эксплуатации. Однако, составляющие микроструктуры при этом могут существенно меняться. Это относится ко всем структурным составляющим, параметры которых приведены в ГОСТ 5640 - 82 «Сталь. Металлографический метод оценки микроструктуры листов и ленты», и ГОСТ 8639 - 82 «Стали и сплава. Методы выявления и определения величины действительного зерна». Величина действительного зерна может изменяться в процессе эксплуатации. При нарушении условий эксплуатации может также наблюдаться появление структуры металла, ориентированной на Видманштетт (например, при перегреве металла и одновременно упуске воды в котельных установках).
Практика экспертной работы оценки металла при его длительной эксплуатации показала, что у большинства сталей происходит распад перлита на структурно-
