Теоретико-экспериментальное обоснование повышения износостойкости пары трения кольцо-маслоотражатель турбокомпрессора методом отпуска
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
планировать конкретные объемы восстановления деталей.
В большинстве случаев отказ турбокомпрессора происходит из-за выхода со строя торцевого уплотнения. Материал, из которого изготовлена маслозапорная шайба сталь - 45Х, допускается сталь 40Х, а уплотнительное кольцо изготовлено с специального чугуна твердостью HRC 94…104 [22, 23].
В процессе эксплуатации уплотнения из-за гидроабразивного изнашивания, происходит механическое разрушение поверхностей трущихся деталей. Это приводит к изменению геометрических размеров и снижению работоспособности узла в целом. Профиллографированием поверхностей установлено, что износ кольца может достигать 8…10 мкм. Исследование закономерности износа поверхностей уплотнительного кольца турбокомпрессора показало, что торцовые поверхности одного кольца изнашиваются неравномерно. Основной износ приходится на торцовую поверхность кольца, расположенную со стороны компрессора (в дальнейшем будем ее считать активной, а менее изношенная торцовая поверхность кольца со стороны турбины (будем ее считать пассивной)). В результате такого износа приходится производить замену узла в целом.
Учитывая значительную стоимость деталей и их низкое качество изготовления, целесообразно производить изготовление и восстановление деталей, пригодных для работы в данных условиях.
Износ контактных поверхностей пары трения, происходящих за счет механического трения, усугубляется тем, что смазка (масло) происходит по центральному отверстию, имеет мельчайшие твердые частицы. При вращении, под действием центробежной силы, эти частицы забрасываются на контактирующие поверхности и таким образом вызывают гидрообразивный износ дополнительно.
Разрушение из-за попадания на поверхности деталей мельчайших абразива частиц происходит в результате срезания, выкрашивания, выбивания и многократного пластического деформирования микрообъемов поверхностей. Интенсивность изнашивания определяется скоростью, свойствами и формой абразивных частиц, температурой и степенью запыленности жидкого потока, а также физико-механическими свойствами изнашиваемого материала [14…21].
Одной из причин износа является работа в условиях высоких температур. Поэтому условие теплоотвода из зоны трения имеет существенное значение и в основном зависит от теплопроводности материала и смазки. Чем ниже теплопроводность материала, тем выше температура в контакте пары трения, а также попадания выхлопных газов. Отсюда и режим трения ближе к сухому, так как жидкость в зазоре пары может переходить в газообразное состояние. Кроме того, при значительном повышении температуры в контакте трения возможно появление терморастрескивания. Износ материалов пар трения еще не достаточно изучен. Это явление в настоящее время объясняется усталостью материалов и сводится к следующим основным положениям [18…20].
Контакт твердых тел вследствие неоднородности их физико-химических свойств, шероховатостей, а также попадания мельчайших твердых частиц, дискретен и происходит на весьма малых площадях, образующих в совокупности площадь физического контакта.
В зависимости от условий нагружения, физической природы материалов пары трения и характера микрорельефа сопряженных поверхностей могут наблюдаться различные механические состояния материалов, находящихся в зоне контакта: механическое и молекулярное взаимодействие. Механическое взаимодействие - упругий контакт, пластический контакт и микрорезание. Молекулярное взаимодействие - адгезионное схватывание поверхностных пленок.
При скольжении происходит непрерывная миграция зоны фактического контакта по поверхности каждого из тел. При этом микрообъем материалов, примыкающих к площадям фактического контакта, подвергается многократным силовым воздействиям, в результате чего происходит накопление дефектов, приводящих к образованию микротрещин. А это в свою очередь заканчивается отделением частиц износа. Этот процесс именуют фракционной усталостью. Следует добавить, что в поверхностном слое в период предразрушения могут идти самые различные химические, физико-химические и другие процессы.
В диапазоне скоростей скольжения и удельных давлений, в которых работают кольцо и шайба, действуют два фактора, влияющих на износ: механический и термический, которые действуют одновременно [17…21]. С увеличением контактного давления износ возрастает вследствие активного вытеснения пленки смазки и увеличения площади фактического контакта. Аналогичное увеличение износа происходит и тогда, когда часть тонкой пленки жидкости может быть ускорена из-за больших удельных давлений, скоростей скольжения коэффициента трения и плохого отвода тепла. И, как результат, рост температуры среды, повышение химической активности трущихся поверхностей, возникновение термогальванической коррозии металла, коксование или смолообразование некоторых масел, приводящие к увеличению износа. В реальных условиях эксплуатационный износ трудящихся поверхностей пропорционален скорости скольжения и удельному давлению. Поскольку уплотнение работает в тяжелых условиях, при большом числе одновременно действующих факторов, к выбору материалов предъявляют высокие требования с тем, чтобы они отвечали условиям быстрой прирабатываемости, высоким антифрикационным свойствам и теплопроводностью. Поэтому износостойкость пары трения является одним из важнейших эксплуатационных характеристик и является одним из требований к материалам, исполь