ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ИЗНОСОВ И ПОВРЕЖДЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН РОТАЦИОННОГО ТИПА
Машины ротационного типа (МРТ) находят применение в различных сферах народного хозяйства для таких процессов, как сушка, транспортировка, привод станочного оборудования и другие. Наибольшее распространение среди них получили вакуумные насосы пластинчатого типа, водокольцевые, шиберные, двухроторные насосы, затворы шарнирного типа. Их отличают простота конструкции, равномерность в работе, доступность технического обслуживания и небольшая стоимость по сравнению с другими аналогичными устройствами. Вместе с тем МРТ имеют ряд недостатков, вызванных различными факторами, такими как трение, износ и высокая скорость относительно перемещения рабочих поверхностей [1]. Следствием этого являются низкий межремонтный ресурс и снижение производительности в результате непрерывной длительной эксплуатации [2].
Восстановление работоспособности МРТ при рядовой эксплуатации чаще всего осуществляется заменой изношенных деталей и узлов новыми, что экономически нецелесообразно. Существующие же способы ремонта [3, 4] в условиях специализированных ремонтных предприятий не обеспечивают восстановления рабочих параметров деталей до номинальных значений, что приводит к снижению межремонтного ресурса МРТ с увеличением количества циклов восстановления. Поэтому первоочередной задачей на данный момент является снижение износа деталей за счет совершенствования конструкций МРТ и условий их эксплуатации, а второстепенной – разработка технологий и способов восстановления, которые обеспечат увеличение срока их службы.
Износ отдельных деталей МРТ происходит в основном из-за постепенного поверхностного разрушения материала деталей, сопровождающегося отделением частиц, изменением размеров, геометрической формы и свойств поверхностных слоев материала. Износ возникает в результате трения соприкасающихся поверхностей. В зависимости от характера относительного движения деталей насоса можно выделить трение скольжения и трения качения.
Трение скольжения в зависимости от наличия на трущихся по-верхностях смазочного слоя в свою очередь можно подразделить на сле-дующие виды: сухое, граничное, жидкостное и полужидкостное.
При сухом трении, когда полностью отсутствует смазка, происходит наиболее интенсивный износ соприкасающихся поверхностей. При существующих системах смазки и правильной эксплуатации МРТ сухое трение между их деталями практически не наблюдается. При недостатке смазки возникает граничное трение, когда на поверхности возникает тончайшая (0,1 мкм и менее) смазочная пленка. Однако чаще всего у контактирующих поверхностей деталей МРТ присутствует полужидкостное трение. Жидкий масляный слой местами вытесняется, и отдельные частицы трущихся поверхностей соприкасаются между собой. Так, например, во время работы пластинчатого вакуумного насоса происходит сдвиг масляного слоя в месте контакта лопатки и цилиндрической поверхности корпуса, особенно в месте наибольшего сближения ротора и корпуса [5]. При значительном вытеснении смазки происходит резкое увеличение коэффициента трения, что приводит к износу контактирующих поверхностей.
В начале работы большинства МРТ наблюдается разделение слоя смазки на участки. Это вызывает полусухое трение поверхностей. Износ в данном случае достаточно велик. Минимальный износ обеспечивает жидкостное трение, при котором происходит полное разделение трущихся поверхностей деталей слоем смазки. В ротационных вакуумных насосах и водокольцевых насосах данный вид трения может наблюдаться в подшипниках скольжения крышек.
Износ деталей МРТ происходит не только из-за недостаточной толщины масляной пленки, но и из-за попадания между трущимися по-верхностями абразивных материалов (пыль, продукты изнашивания). В этом случае на поверхностях зеркала цилиндра насосов, шарнирных затворов и боковых крышек наблюдаются риски и задиры.
Определенное влияние на ин тенсивность износа оказывают и окислительные процессы. Под воздействием окружающей среды происходит образование окисных пленок, которые легко разрушаются в процессе трения, а затем возникают вновь.
Наряду с трением износ деталей МРТ может быть вызван механическими повреждениями. К ним относятся трещины в корпусах и крышках, пробоины, выкрашивание деталей, обломы лапок крепления и кромок плоскостей крепления крышек, срыв резьбы, прогиб валов ротора и другие.
Причиной механических повреждений служат различные факторы. Пробоины, трещины корпуса и крышек могут образовываться в результате сильных ударов или резких температурных колебаний. Обломы лапок крепления чаще всего становятся следствием неравномерной толщины прокладок, которая при затягивании болтов приводит к появлению напряжений.
Однако одним из наиболее значимых факторов, влияющих как на работоспособность, так и на износ отдельных деталей ротационного пластинчатого компрессора, является вибрация. Она вызывается такими факторами, как неравномерность загрузки МРТ, неравномерность работы их привода, биение самого ротора и других деталей вращения в результате изгиба или несбалансированности, радиальный зазор в подшипниках, колебания в шпоночном соединении.
Все вышеперечисленные факторы приводят к износу рабочих поверхностей, в результате чего значительно снижаются эксплуатационные характеристики МРТ. Поэтому для повышения эффективности их работы необходимо более детально рассмотреть их конструктивные особенности и разработать рекомендации по изменению конструкции с возможностью осуществления на этапе ремонта, что позволит повысить качественные характеристики МРТ, уже находящихся в эксплуатации.
ЛИТЕРАТУРА
- Захарин А. В. Повышение эффективности работы вакуумного насоса пластинчатого типа // Техника в сельском хозяйстве. – 2011. – № 6. – С. 16–18.
- Лебедев А. Т., Захарин А. В. Длительность непрерывной работы вакуумного насоса пластинчатого типа и его производительность // Тракторы и сельхозмашины. – 2011. – № 10. – С. 36–38.
- Лебедев А. Т., Захарин А. В., Красников М. А. Конструктивные методы повышения долговечности пар трения ротационных вакуумных насосов пластинчатого типа // Вестник Российского государственного аграрного заочного университета. – 2007. – № 2. – С. 76–78.
- Захарин А. В. Анализ износов деталей модернизированного вакуумного насоса пластинчатого типа // Вестник АПК Ставрополья. – 2012. – № 2(6). – С. 40–41.
- Совершенствование технологии ремонта вакуумного насоса пластинчатого типа / А. Т. Лебедев, А. В. Захарин, А. Н. Кобылко, П. А. Ле бедев // Совершенствова ние технологий и технических средств в АПК. – Ставрополь, 2005. – С. 159–163.
Метки: Транспорт