CC BY
70
2. Электродинамическая левитация и линейные синхронные двигатели транспортных систем / З. К. Сика, И. И. Куркалов, Б. А. Петров. - Рига : Зинатне, 1988. - 320 с.
3. Электрические машины / А. И. Важнов. - Л. : Энергия, 1968. - 768 с.
4. Моделирование электромагнитных процессов в синхронном линейном двигателе при питании от тиристорного преобразователя частоты: автореферат. Сохор Ю.Н. Дис. на соиск. Учен. степ. к.т.н.: М., 1997. - 23 с.
5. Системы электродвижения с использованием магнитного подвеса и сверхпроводимости / К. К. Ким. - М. :ГОУ «УМЦ» по образованию на ж.д. транспорте, 2007. - 360 с.
Статья поступила в редакцию 18.05.2009;
представлена к публикации членом редколлегии А. И. Хожаиновым.
УДК 621.89.017 Е. В. Самойлова
ПРИБОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИХ ПОДВОДА В ЗОНУ ТРЕНИЯ
В статье приводятся описание нового экспресс-метода и прибора для контроля качества пластичных смазочных материалов, примеры компьютерной обработки данных экспериментов, а также даётся информация об успешной разработке устройства стабильного подвода смазки в зоны подвижных сопряжений.
смазочные материалы, прибор, испытание, качество смазочных материалов, зона трения.
Введение
Для лиц, не связанных с вопросом производства, реализации и применения пластичных смазок, как и развитие данного направления могут показаться недостаточно значимыми. Однако, требования к смазкам всё более и более ужесточаются. Кроме того, в настоящее время большое внимание отводится вопросам долговечности (сохранения свойств в процессе эксплуатации) и охраны окружающей среды.
Состав смазочных материалов оказывает существенное влияние на их свойства. Но практика показывает, что на рынке продажа смазок часто фальсифицируема и, следовательно, рекламируемые смазочные материалы не отвечают своему функциональному назначению.
Пластичные смазки представляют собой пастообразные смазочные материалы. Основной причиной применения пластичных смазок являются
условия, при которых смазывание обычными жидкими маслами невозможно, либо нецелесообразно.
Суть смазывания пластичными смазками заключается в том, что благодаря своей структуре они обладают прекрасными адгезионными свойствами, постепенно выделяют для смазывания трущихся поверхностей масло, входящее в их состав, и длительное время удерживаются в узлах, в которых обычные жидкие масла не способны сохраняться. Неправильно подобранная смазка ухудшает работу пар трения и даже приводит к заметному снижению ресурса работы объекта. Например, при определённой частоте вращения вала смазка начнёт отрываться и вскоре разлетится в стороны полностью, оставляя детали пар трения работать всухую.
Это приводит к повышенному износу с появлением задиров и протеканием нежелательных химических окислительных реакций в зоне трения, росту температуры в области контакта и даже свариванию.
Учитывая все вышеперечисленные факты, был разработан новый прибор для контроля качества смазочных материалов.
1 О приборе для контроля качества смазочных материалов
Общая схема прибора для контроля качества различных по вязкости смазочных материалов приведена на рис. 1. В его конструкции использован высокооборотный электрический двигатель 1, скорость вращения выходного вала которого может плавно регулироваться (от 0 до 15000 об/мин). Выходной вал через муфту 3 соединён с пустотелым цилиндрическим образцом 4, на наружную поверхность которого наносится определённое количество смазочного материала. Сам образец находится внутри стакана 6, выполненного из лёгкого, прозрачного материала. Сверху стакан закрыт крышкой 5, чтобы смазочный материал не вылетал из зоны вращения образца. Стакан с крышкой установлен на точных электрических весах 7, размещённых на основании 8.
До опыта весы показывают массу пустого стакана с надетой на него крышкой. Затем включается высокооборотный электрический двигатель. Экспериментатор плавно увеличивает и контролирует число оборотов выходного вала с прикреплённым к нему через муфту образцом по датчику Холла. При этом в определённый момент времени смазочный материал начинает отрываться от поверхности образца и за счёт центробежной силы попадать на внутренние стенки стакана, увеличивая его исходную массу. Это непрерывно фиксируется электронными весами. Таким образом, экспериментатор может зафиксировать момент, когда даже первая частица смазочного материала окажется на внутренних стенках стакана.
Рис. 1. Принципиальная схема прибора для контроля качества смазочных материалов:
1 - электрический двигатель; 2 - рама; 3 - муфта; 4 - пустотелый цилиндрический образец; 5 - крышка; 6 - стакан; 7 - весы; 8 - основание
Когда будет установлен момент, при котором прекращается увеличение массы стакана от попадания на него смазки с образца, то наблюдение прекращается. При этом устанавливаются как начальная скорость отрыва части смазочного материала, так и предельное её значение, когда вся смазка отлетит с вращающегося образца. Прибор также может выявить по этому показателю, что какая-то смазка имеет низкие адгезионные показатели, а, следовательно, является бракованной или фальсифицированной.
Такие экспресс-оценки свойств смазки делаются впервые. Они по такому показателю (как отрыв смазки от вращающейся поверхности, на которую она была нанесена) никогда ранее не определялись и не сравнивались.
Были определены скорости вращения образца с нанесёнными на него смазочными материалами разных марок.
Для эксперимента были взяты шесть марок смазочных материалов (Unirex №3, ВНИИНП-207Е, ЛЗ-ЦНИИ (У) - паспорт качества № 359, ЛЗ-ЦНИИ (У) - паспорт качества № 505, Литол-24 и ШРУС). Каждый раз на образец с помощью специального приспособления равномерно наносилось
мерное количество каждого вида смазочного материала. Ниже представлены результаты, полученные в процессе испытаний.
1. Unirex №3 ISO L-XADHB 3 DIN 51825 - K 3 N-10 NLGI 3 (Esso). Первая частица смазочного материала появилась на стенке стакана, когда цилиндрический образец достиг частоты вращения, равной 3280 об/мин. Этот смазочный материал применяется для шарниров и подшипников при температуре от -40 до +135 °С.
2. ВНИИНП-207Е. Начало отрыва смазки от образца, а, следовательно, её первое появление на внутренней стенке стакана произошло при частоте вращения, равной 2480 об/мин. Этот смазочный материал может быть использован в подшипниках, шарнирах, канатах и т.д. Рабочая температура колеблется в пределах от -40 до +140 °С.
3. ЛЗ-ЦНИИ (У) (ТУ 0254-013-00148820-99), паспорт качества № 359. Первая частица смазочного материала появилась на стенке стакана, когда цилиндрический образец достиг частоты вращения, равной 2100 об/мин. Этот смазочный материал применяется в роликовых подшипниках железнодорожных вагонов при температуре от -60 до +100 °С, предупреждает заедание трущихся поверхностей торцов роликов и бортов колец.
4. ЛЗ-ЦНИИ (У) (ТУ 0254-013-00148820-99), паспорт качества № 505. Первоначальный отрыв смазки от образца произошёл при частоте вращения, равной 1600 об/мин. Этот смазочный материал используется в роликовых подшипниках железнодорожных вагонов при температуре от -60 до +100 °С, предупреждает заедание трущихся поверхностей торцов роликов и бортов колец.
5. Литол-24 (ГОСТ 21150-87). Начало отрыва смазки от образца, а, следовательно, её первое появление на внутренней стенке стакана произошло при частоте вращения, равной 1610 об/мин. Это многофункциональный антифрикционный смазочный материал, который может быть использован для подшипников, шарниров и т.д. Рабочая температура колеблется в пределах от -35 до +120 °С (рис. 2).
6. ШРУС, Cупер-4МЛ (Luxoil). Первая частица смазочного материала появилась на стенке стакана, когда цилиндрический образец достиг частоты вращения, равной 1430 об/мин (рис. 3).
Практически полное исчезновение смазки по отношению к начальному моменту её отрыва от вращающегося образца во всех случаях было в среднем на 100-250 оборотов больше, чем скорость, при которой отрывались первые капли смазки. Это зависит от вязкостных свойств смазочных материалов.
j := і.. 26
4 :~
15.20
16.34
17.00
15.25
16.05
15.80
15.52
16.90
16.44
15.64
15.79
16.66
16.32
16.21
16.02
15.97
15.63
15.55
15.62
15.71
16.10
16.39
16.61
16.49
16.26
15.99
bin := 7
n := length (t) n = 27 m := mean(t) m = 15.461
s := s,dev(,)./-^ S = 3.125 тесііш(0 = l602
lower := floor (min (t)) upper := ceil(max(t)) upper = 17
h :=
upper - lower bin
h = 2.429
і := о., bin
intj:= lower + h-i
f := hist(int ,t)
F(x) := n-h-dnorm(x,m ,s)
inti
0
2.429
4.857
7.286
9.714
12.143
14.571
17
f
Рис. 2. Распределение скорости вращения цилиндрического образца tj (х100), об/мин, c нанесённой на него смазкой «Литол-24» (ГОСТ 21150-87)
С помощью компьютерной программы MathCad построены два графика распределения скорости вращения цилиндрического образца для смазок ШРУС и Литол-24 соответственно. Расчётные показатели для взятого к обработке статистических данных нормального закона стандартные, но записанные в оболочке MathCad, позволяющей их быстро рассчитывать.
J := і - 34
bin := 7
VJ:=
13.10
15.20
14.45
14. 38
13.25
13.20
13.66
13.70
14.20
14.05
14.00
13.80
13.20
12.98
12.84
13.14
14.66
14.70
14.32
14.29
14.55
13.97
13.83
13.86
14.33
14.43
14.46
14.06
14.00
14.05
13.82
13.52
13.31
13.10
n := length (v) n = 35 m := mean(v) m = із.497
I й
s := stdev(v)- ----- s = 2.416 median (v) = 13.97
n - 1
upper := ceil(max(v)) upper = 16 lower := floor (min (v))
upper - lower
h := --------------- h = 2.286
bin
і := о., bin
inti:= lower + hi f := hist(int ,v) F(x) := n-h-dnorm(x,m,s)
intxi := int + o.5-h
inti
0
2.286
4.571
6.857
9.143
11.429
13.714
16
Рис. 3. Распределение скорости вращения цилиндрического образца tj (х100), об/мин, c нанесённой на него смазкой «ШРУС, Супер-4МЛ» (Luxoil)
Из графиков видно, что максимальное количество смазочного материала отрывается при меньшей скорости вращения, а оставшееся малое количество отлетает при несколько больших скоростях вращения цилиндрического образца, что определяется не вязкостными
характеристиками самой смазки, а её адгезией к материалу образца, на который она была нанесена.
Очень многие механические системы работают в условиях периодического изменения температур от плюса к минусу. Данное устройство позволит нам исследовать поведение смазочного материала в различных условиях, которые воспроизводят реальные ситуации (например, сезонное колебание температуры). Итак, разработанное и изготовленное устройство для контроля качества смазочных материалов является эффективным способом для проведения экспресс-контроля смазок на производственных предприятиях при входном выборочном контроле и даже на самих предприятиях-изготовителях в процессе изготовления различных объёмов партий смазочных материалов, чтобы не допускать в продажу на рынок бракованную продукцию.
2 О способе постоянного подвода смазочных материалов в зону трения
Разработанный способ подвода смазочных материалов предназначен для низкооборотных зубчатых колёс, способы смазывания которых основан на нанесении консистентных смазок на элемент, вступающий в контакт с нагружаемым зубчатым колесом - цепь, рейка или другое колесо. Недостатком этих способов является вытеснение твёрдых смазок в связи с высокими удельными нагрузками, непосредственно из зоны контакта, результатом чего является работа зубьев колеса в условиях сухого трения, что приводит к повышенному износу зубьев и увеличивает вероятность схватывания.
В связи с этим были проведены успешные эксперименты по обеспечению постоянного подвода смазочных материалов в зону сопряжения низкооборотных зубчатых колёс. При этом полностью исключается возможность появления сухого трения в зонах трения из-за выдавливания смазочного материала из подвижного сопряжения. На устройство для постоянного удерживания смазочного материала в зонах трения зубчатых колёс, кулачковых механизмов и иных подобных систем оформлена заявка на получение патента. Устройство успешно апробировано как на зубчатых передачах, так и на кулачковых механизмах. Постоянное присутствие смазочного материала в зоне подвижных сопряжений позволяет по сделанным оценкам повысить износостойкость от 3 до 5 раз. В разработанном варианте обеспечивается устойчивое смазывание пар трения без применения дорогого дополнительного оборудования или сложных специальных устройств, надёжность работы которых относительно не высока.
Заключение
1. Чем более жидкая консистенция смазочного материала, тем меньше частота вращения, при которой смазка начинает отрываться от вращающегося цилиндрического образца.
2. Разработанный прибор позволяет осуществлять контроль качества смазочных материалов быстро и эффективно для различных материалов и условий их работы.
3. Прибор является компактным, выполнен из стандартизованных ответственных встроенных в общую конструкцию систем, а потому гарантирует высокую точность и достоверность результатов контроля.
4. Разработанный способ постоянного подвода смазочного материала в зону подвижного механического сопряжения гарантирует высокую надёжность работы различных пар трения в эксплуатации.
Библиографический список
1. Трансмиссионные масла. Пластичные смазки / Р. Балтенас, А. С. Сафонов, А. И. Ушаков, В. Шергалис. - СПб. : Издательство ДНК, 2001. - 208 с. - ISBN 5-76240056-5.
2. О приборе для контроля качества смазочных материалов и о спобобе их постоянного подвода в зону трения / К. Н. Войнов, Е. В. Самойлова // Трибология и надёжность: сб. научн.тр. VIII Междунар. конф. - СПб. : ПГУПС, 2008. - С. 144-149.
Статья поступила в редакцию 07.05.2009;
представлена к публикации членом редколлегии И. А. Ивановым.
УДК 69.003.13 К. С. Сергин
ОПТИМИЗАЦИЯ ИНВЕСТИЦИЙ ПРИ АНТИСЕЙСМИЧЕСКОМ УСИЛЕНИИ НЕСКОЛЬКИХ ОБЪЕКТОВ
Рассмотрена возможность управления сейсмическим риском за счет выбора инвестиционной политики. Рассмотрена задача оптимизации инвестиций в сейсмостойкое строительство для группы объектов. Для решения указанных задач предложен метод оценки эффективности инвестиций в сейсмостойкое строительство.
сейсмостойкое строительство, экономическая эффективность, рентабельность, инвестиции, страхование, ценообразование.
Введение
Антисейсмическое усиление зданий и сооружений осуществляется в соответствии с нормами проектирования в сейсмических районах и
