Кавитационный износ резин в агрессивных жидкостях тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

Государственный комитет Российской фздерации по еьзсе25*у образованию • КУРСКИЙ ГОЖГЕХШЧПСШ ИНС1ШУГ

на лразах рукописи

Альрахеб Али КАБШШОНШЛ ИЗНЭС РЕЗИН В АГРЕССЖНЫХ ЖДКОСГЛХ

0i.02.0S - динамика. прочность маиин. приборов и аппаратуры

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

КУРСК 1994

Работа выполнена в Курском политехтого. .ком институте.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор ЛУК/ШЮВ Ю.М.

Официальное оппонента:

заслуженный изобретатель России доктор технических наук, профессор КОТЕЛЬШКОВ B.SL кандидат технических наук, доцент СОКОЛОВ B.C.

Вадуцзя организация:

Ю "Курскрезинотехника".

Зааита состоится ? " 1994 г. в /¿2£' часов

на заседании специализированного совете К 064.50.02 Курского политехнического института по адресу:

г.Курск, ул. 50лет Октября, 84.

С диссертацией южно озна}шыиться в библиотеке института. Баш отзь» в двух зкззггплярах. гагерекшгэ печатью» проешя направлять по адресу: 305039,г.Курск.ул.50дет Октября 94 гаи. 216, ученому секретарю специализированного совета.

Автореферат разослан Ш^ТС^ 1СШ г.

Ученый с екретарь специализированного Совета, доктор технических наук, профессор

. :-„:т£кФ.Яцун

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Развитие техники и совершенствование технолагиических процессов производства ведет к повышении интенсивности работы машин и механизмов. В результате этого они под- . вергаются значительному изнашивания в процесе эксплуатации- Прочность асе узлов и деталей машин в большая степени определяется износостойкостью материалов, из которых они изготовлены.

Нарушение режима работы или выход из строя» например» центробежного насоса в . системе соврешннык холодильных установок, приводит к снижению основных ее экономических показателей,а предприятие несет значительные убытки.

Приведенный автором чализ работа центробежных насосов и компрессоров таких систем, а теюке теоретических и экспериментальных исследования в данной области, показывает, что они работают в таких напряженных условиях, для которых традициочное сочетание материалов часто оказывается непригодным.

В зтоп связи исследование прочности новых материалов, обладают« высокой стойкостью к изнашиванию в агрессивных средах при интенсивных механических и. кавиташонных нагружениях,. является актуальной проблемой.

Цель работа - повышение надежности и износостойкости гидравлических машн холодильных установок путем замены металлических де'юлеп на композиционные.

Для достижения поставленной цели решаются следующие основные задачи:

- создание экспериментальна установки для исследования процессов износа резин в жидкостях с различными физика-химическими свойствами:

- исследование закономерностей износа образцов резин а воде к рассоле СаС1г а режима гидродинамической кавитации:

- исследование закономерностей износа экспериментальных резин в среде жидкого аммиака при отрицательных темпер .тург : а динамических условиях:

- исследование влияние типа каучука и физико-химических свойств резин на их кавитационную износостойкость:

- выполнение теоретического исследования механизма разруыения резин с использованием математической шдели и расчетов на ЭВМ:

- на основании литературных и полученных автором экспериментальных данных обоснование целесообразности изменения марок резин для изготовления деталей гидравлических ыашн промышленных холодильных установок:

- разработка рекомендаций по выбору конкретных марок резин, обладагздт наибольшая износостойкостью к жидкому а\£ииаку и рассо-

«как*

- проверка. зтик рекомендаций при испытании деталей изготовленных кз экспериментальных резин в гидравлических машинах, пере-ьег^авд« ^адоносители и кподоагенты а рабочих условиях промышленных холодильных установок.

Ката дика исследования. Экспериментальные исследования выпол- . нялись в лабораторный и промышленных условиях. Для лабораторных испытании разработана и изготовлена установка, позволяющая значительно сократить время испытаний. Принцип ее работы основан на известном методе моделирования гидродинашческоп кавитации с по-ашв вращшаргсся диска. Кахакизы разрушения резин исследовался теоретически путем построения ызтеизтической ькэдэли и расчетов с покэцаэ ЗВМ. Зксперишнтальныэ данные обрабатывались штодом ма-чъматичзскор. статистаки.

Научная новизна работа

- апзрвке раскрыты закономерности износа резин в жидком аымиасе в дкнауичзскнн ус..овнях при отрицательных температурах:

- получены данные по новому раскрааалгдае износ резин в водэ и рассола СаС1гпри кавиташонноа нагруясении:

- усовершенствована агзтеыатическая шдель кавитационного разрушения образца разини ударгш ыикроотруек жидкости:

- установлена взеавгосвязь еззнёни инкубационного периода от та- ■ па каучука, на основе которого изготовлена конкретнэд марка рези на.

Из зшиту выносится следующие положения: .

- на интенсивность износа резин резко есраженное влияние ока-зь'^аэг на только скорость врзиэния диска, но ихшшческая активность кздкости, в которой возникает явление кавитации:

- пои каактацирннои ваздейств;-л износостойкость разин определяется вредней инкубационного периода, величина которого зависит от -пша каучука и физико-хишческих свойств воэдейсгвугтай на рездку '¿здкости: . ' ' ■

- интенсивность поверхностного разрушения различных «грек резин в рассоле СаС1з и в воде имеют тенденцию сближения с увеличением времени воздействия кавитации:

- зависимость интенсивности износа исследованный резин а жидком аммиаке от времени испытания исеет четко выраженный максимум, после которого интенсивность разрушения плавно узг2нъшгется.

Практическая ценность работа состоит з том, что на основании результатов промышленных и лабораторных исследования установлены марки резин и типы каучуков. обладавшие наибольшей износостойкостью в жидком аммиаке, воде и рассоле хлорида кальция.

Разработанны практические рекомендации по вьйору хонкретаьк парок резин и конструированию уплотни.эльных. деталей гидравлических машин, способных надг -но работать в агрессивных средах при отрицательных температурах.

Апробация работа. Основные положения диссертационной работа докладывались на:

- республиканской научно-технической конференции "Композиционные мять✓налы в гидромеханизации" г .Курск, 1091 год;

- научно-техническом семинаре "Сбережение материальных и энергетических ресурсов в системах ТТВ и кондиционирования воздуха" г.Ростов-на-Дону, 1992 г.:

- Курском городском семинаре по прикладной и теоретической механике. Курск. 1993-1994 гг.:

- научном семинаре кафедры "Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна "Курского политехнического института. г.Курск, 1992-1994 гг;

Научно-технических конференциях Курского политехнического института 1992. 1993 гг.

Публикации. Основные положения, защищаемые в диссертации, изложены в материалах 4 публикация в сборниках научно-технических трудов, тезисах докладов республиканских и региональных конференция.

Структура и объем диссертации. Диссертация сс ~гои~ из введения, четырех глав, основных вьеодов, списка используемой литературы из 110 наименования и приложения.

Работа изложена на 154 страницах основного машинописного текста, содержит 53 рисунка, 7 таблиц, и приложения.

- 6 -

ОСНЗВШЕ ООДЕРЕАМЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертации, сформулира-

ванны цели, научная новизна, положения, выносимые на защиту, и практическая значи^асть работы.

В первой главе на основании выполненного анализа известных литературных данных изложено современное состояние проблеш повышения износостойкости рабочих узлов и деталей гидравлических пасла-:. Оценены закономерности и характер разрушения зластокаров при казитацис*:-юи негружении. Сдзлан вывод о тоы, что износостойкость материалов зависит глазным образом от их бизико-ыеханических сбояств, аг ессивности Боздекствуш&й среды, ее температуры, топа и степени развития кавитации.

Критический анализ исследований, выполненных Кзреленым В.Я., Панкиным Н.С., Коноваловым В.М., Ковалевым П.А., Козыревым С.П., Кнеппом Р., /¡3iir.it /к., Хеь&этоы Ф., ГТрисом К., Ко лядиной Н.Г., Алышвам Ю.Г. и другими показал, что зластошры является перспек-ЛЕнг^ конструкционными материалами. Более того, сравнительные испытания центробежных насосов с резинотаанеьаки и шталлически-и.1 KQ.4ecas.ai показали, что напор, КПД и мощность для первого, оказывается выжа таковых во всем диапазоне подач, чем для второго.. Однако результаты производственных и лабораторных испытания резин значительно расходятся. Отсюда шгеквэт целесообразность дальнай-пзго кс-следования износостойкости резин при комплексном воздействии вз них разрупавдих факторов и, в частности, жидких сред с различными &шико-хкьмческ1й21 члокствемк.

Во второй главе выполнен анализ теория Грийфита А., Бартенева Г.М. и других, положенных в основу расчетов-прочности твердых ютаркалоЕ, и полмиров. С гаиавдо математической модели процесс^ кештеаианного ыикроудэдного негрузаения исследованы закономерности разрувзния резин сферической частицей.

Кзмьчениа упругой энергии А Щ в образца в виде тонкой пластинки. имзее^й трещину длиной С , расположенной перпендикулярно направленна рсстпжэкия. шяио определить как:

С другой стороны, полная зкзргия тасого образца выражается

зависимостью:

2 2

К-^ХЁ > (2)

где - упругая энергия образца без трекины;

~ уиэньсение упругой энергии образца, вызванное

образовавиелся трещиной, а последнее слагезыое в (2) 2$С<£по§ -- увеличение энергии в результате образования новых поверхностей.

Поскольку условием разрушения образца является — О ,

то максимальная техническая прочност: его (критическое разрывное напряжение) равна:

^ УЗГУ у/С • С3)

Если як образец выполнен из резины, то применимость теории Гриффита с .иественно облегчается, и тогда:

. (4)

2Е &по& ХСо

где • сС^ - свободная поверхностная энергия.

Математическая шдель процесса разруикния резины основывается на гипотезе о той, что частацы-шкроструйки ш.еэт £еричеекуз форму радиусом /5^ . ударяют перпендикулярно Свдолъ осиЗ) по поверхности резины с начальной скоростью и постепенно пе; зм2!да-ются в толщму резины в процег ее разрушения.

Приняв за начало отсчета греыени < - О ) шиент касания частицей индектора, запишем дифференциальное уравнение ее движения вдоль оси ^ С по Ковалеву П. А.):

р

~7Г2

^-С.-З1'5, (5)

где Сг - постоянная, зависящая от массы частицы и упругих своясте контактирующих тел. Приняв краевые условия: ^^ . 3(0) = 0 : /сИ-Ц0. введя переменнуа У — ^^г и

подставив в С5), получим: У• (6)

с начальным условием У^ —^г^21 - 0 . Интегрируя (6),

dt

находим У__

y~^ = ÍV¿-0,8C2S2>s', С7)

*

откуда находим максимальную глубину внедрения Sm„Y частицы, которая пропорциональна tfa •

Выразив tXÍO через S^^x и после ряда преобразования получим:

кли ¿/х¡dt « c¿ U-X2,!r\

/

где - относительное заглубление :

Vjo/S^OJ,.

Рекение получанных выражения в квадратурах дает текущее Т и максимальное время '^яда.внедрания частицу в образец"

Используя табличные значения гамма-функция , выразим

/ / /F r(J/2,S~) , /47/

СЮ) в вида w= X ДЗ""'ГW2S+a,S) 11 получим Г^*

Рассчитанные величина силы /^сопротивления упругого эластичного подупрсстралстаз го. урсшненияы Герца и Ньгаона, ш сравнивали со значениями F, найденными по эмпирической зависимости Скотта. Зкая F к определив радиус Z2 контактного круга при внедрении частицы в образец, рассчитиваеы мгновенные значения напряжений сжатая <эс полупространства образца в точке контакта частицы с поверхнос-тыз резины и максимальна текущие напряжения растяжения Результаты выполненных нами расчетов подтверждается работами Бартенева Г.М., в соотьггстаии с классификацией которого для эластичных полишров наблвдается усталостный механизм разрушения. Полу "»иные данные о текуп^й скорости и иассе частицы позволили нам определить ее кине-гаческуэ энергию в момент удара по образцу. Результата теоретического исследования процесса каактационного раз-руЕениг резины выполнены с применением ЭВМ. хорош согласуется с ■даньйй Ковалева П. А. и представлены в работе в виде семейства •'-^аяеских зааиаишстей. •

. В третьей главе с использованием опыта предыдущих экспериментаторов выбран метод исследования износа резин - моделирование гидродинамической кавитации. Рассматривается созданная экспериментальная установка Срис.1). Основной ее узел - вращающийся диск 8 с закрепленными на нем образцами испытуемых материалов- закреплен на валу насоса вместо рабочего колеса и размещен в испытуемой камере 9. Чтобы жидкость не раскручивалась вместе с вращавшимся писком за счет сил трения, на передней крышке и задней стенке камеры 9 установлены демпфирую®® ребра 4, 10. Роль "возбудителей" кавитации выпслняпт отверстия диаметром 10 мм, просверленные в диске перед образцами. Окружая скорость центров образцов относительно жидкости составляла 30 и/с. Одновременно испытызались 16 образцов, которые крепились строго заподлицо с диском.

Рабочими жидкостями служили: водопроводная вода и рассол СаС1г. которые циркулировали по контуру 11. Лавление и температура жидкостей в камере контролировались манометром 6 и термометром 5 и регулировались путем изменения расхода охлаздавдеп жидкости через теплообменник 7. Для наблюдения за процессом кавитации и визуального контроля за состоянием образцов в крыже испытательной камеры предусмотрено окно 12, через которое освещались образцы лучом стробоскопического тахометра 13.

Физико-1еханичаские свойства исследуемых материалов' специально подбирались текини. чтобы в короткое время эксперимента получать 'воспроизводим® результата и исследовать те, которые способны работать длительное время в химически активных жидкостях.

В качестве рабочих жидкостей мы использовали водопроводную воду, жидкий аммиак и рассол СаС1г с пассивирующими добавками. Рассол отбирался непосредственно из охладительной системы комбината АО "Курская пивоваренная кошения" и имел рЧ = 10. Перед проведением опытов рабочие жидкости Свода и рассол СаС1г ) предварительно деаэрировались, чтобы исключить искаяэние результатов за счет влияния воздуха и газов, находятся в зоне кавитации.

Исследование влияния динамических воздействий потока жидкого аммиака на прочность резин выполнялось в производственных условиях АО "Курская пивоваренная компания". Образцы резин насаживались на стальную втулку,^ которая крепилась на валу рабочего колеса центробежного насоса, перемешающего аммиак при -13 °С по системе охлаждения.

Рис. 1.' Принципиальная схема экспериментальной установки с врашаюшимся диском конструкции Курского политехнического института: 1 - эл.двигатель: 2 - муфта: 3 - вал рабочего колеса: 4, 10 - дшпфи;, шие ребра: 5 - термометр: 6 - манометр: ? - теплообменник; 8 - диск; 9 - испытательная камера: 11 - замкнутый контур: 12 - окно; 13 - тахометр

Для изготовления экспериментальных резин подбирались каучуки, рекомендуемые Калядиной Н.Г., Ковачевой З.А. и 1'оссель Г.Ф. Образцы резин изготовлялись на АО "Курскрезинотехника" с последующим определением их физико-механических свойств по соответству»-1еим государственным стандартам. В результате были изготовлены резины: 7В-14М ССКН-18СМ): 52-369/1 СБК-1675Т): 51-1666 (СКН-26); 2-1370 ССКИ-3), КР-265 (СКС-ЗОАРКМ-15).

Специальные опьгга проводились с цель» выбора оптимального расстояния между центрами отверстия-казитатора и цилиндра образца. За окончательное расстояние принималось то/ которое обеспечивало максимальные размеры "кавитационной казерны".

Поскольку износ резин оценивался в основном весовым методом, 7 для всех образцов из композиционных материалов определялись величины их набухания в рабочих жидкостях Сот 1.4 ... 5 % до 20... 24 %).

Работоспособность установки и надежность методики определялись наладочными опытами по'воспроизводимости полученных неъш результатов и согласованию их с йезаэисимыми данными Ковалева П.А., Зуда Г., Кнадсена Л., Хэммита Ф. и других с учетом различия в величинах скоростей вря'дения дисков. В качестве контрольных мы использовали технически чистка амагошя, сталь 45 и разину КР-285.

В данной работе исследовался износ материалов различной структуры и плотности. Поэтому мы определяли не только величину потери массы образца методом взвешивания, ко и рассчитывали величину потери объема, зная платность материала образцов. Имея такие данные, удобно провалить сравнительный анализ полученных нами закономерностей с данная! других независима исследование».

Форма непрерывно разрушающейся поверхности исследуемого образца еутдестзенно влияет на геометрии потока жидкости и размере казитационного облака, образуемого отверстйями-кавитаторами.. В этой связи мы провели наладочные опыты и установили влияние начальной шероховатости образцов резины на их кавитационный износ. Результата представлены в виде зависимостей времени инкубационного периода , от иерохоаатости поверхности, которые показывают, что "Т^ возрастает с увеличением шероховатости до некоторого постоянного значения

Количество взвешивания, обеспечивающих среднеквадратичную погрешность среднеарифметического ряда на куггз 3.5 2 определялось

по Адлеру Ю.П., Маркову Е.В. и др. и получилось равным 3.75 ¿принято 4).

Планирование исследования осуществлялось по иатоду полного факторного эксперимента, в результате которого решалось уравнение регрессии и определялись его коэффициенты.

В четвертой главе. представлены результаты экспериментальных исследований износа конкретных марок резин при кавитащ.^нном наг-рухе'"та в воде, рассоле СаС12 и в жидком аммиаке. Установлено, что различные материалы имеетг различную интенсивность износа вследствие различных их физико-ьенаничаских, прочностных свойсгв и структуры. При этом одними из главных воздействующих на образец факторов являются физико-химические свойства рабочей жидкости.

Важнейшим критерием, ' характеризующим казитационную эрозию материала, является время инкубационного периода . Это то время, в течение которого разрушение образца не регистрировалось ни весовым методом, ни визуально. По нашим данным для алюминия ^ составляет лишь 0.5 часа, а для Ст-45 и резины КР-265 - 19 и 20 часов соответственно. Интенсивность их изнашивания также различна. Резина КР-265 обладает низкими физико-механическими свойствами, интенсивность ее износа значительно выше, чем у стали 45. Корреляция наших данных о кавитационном изнашивании этих материалов с данными Ковалева П.А., Вуда, Кнадсена, Хзммита и др.обнаруживает аналогичные закономерности и поюазьеает, как влияет на износ скорость вращэния диска.

Основной частью нашея програь&ш исследовании являлось экспериментальное определение закогамзрностей износа специально изготовленных марок резин, обладающих наибольшей стойкостью к расколам. аммиаку и амшачно-маслянньш сме ш. Это резины на основе синтетических нитрильньи каучуков СКН-18СМ и СКН-26. на основе бутилкаучука БК-1675Т и синтетического изопранового каучука СКИ-3.

Анализ полученных зависимостей (рис.2) показывает, что все резины имеют разное время инкубационного периода и разную интенсивность износа. Однако, изменения потерь объема л V образцов с увеличением вреьсени их испытания, представленные в логарифмических ксг.эдинатвх, выражаются практически прямыми линияш.

Это дало нам возможность обобщить полученные закономерности и предоставить их в виде:

едАУ-А+Вед?, СШ

ЛЧем4 г ?

Пб

• о

8

7 $

с

о

Ый'

3 4 5 3

» 1 М }

1 1 .М 1

1 и 1 !

<!/! Ы ,

I № ? /

1 ; 1

а Л 1 л Г I /Г »

1 ^ V -

. г. г 1 а

- у -1 ! -

/ 1

! / /

!/ 1! /

. 1 7 ■V г

/ / г / Г

%Ч

Рис. 2. Зависимость потерь объема образцов .оезин а? зр^мени испытания Св воде): 1 - резина 7В-14М (СКН-18СМ): 2 - резина 51-1663 ССКН-26): 3 - резина 2-1370 (СКИ-З): 4 - резина

52-369/1 (БК-1675Т) . С V - 30 и/с: Р - 0.14 Ша : I » 35-39 °С )

где А и В - коэффициенты, присущие данной марке резины.

Интенсивность износа резин определялась отношение потери объема образца к отрезку времени, за который эта потеря произэиша: ¿'V^AV/t , af/ч. Анализ полученных зависимостей S V (т) показывает, что форма кривой интенсивности износа зависит главным образом от свойств материала. Тем не ьсанее hohm опыты показали, что агрессивность рабочей жидкости существенно заыетно сказывается на характере износа (рис.3).

Разрушения материалов в химически активных средах вследствие коррозии з результате кавитации се»; по себе представлякгг весьма грозную проблему, и большинство исследователей изучали эта два явления раздельно. Однако, в реальных системах оба разрушительных процесса действуют одновременно. Поэтому исследование износа резин при казитационкаы нагружении в рассоле СаС1г СрН = 10) было одной из глазных задач данной работы.

Результаты предстаалены на рис.З в сравнении с данными, полученными в водопроводной воде.

Нетрудно видеть, что в агрессивной среде рассола СаС1г интенсивность износа BC2X образцов, кроме резины 52-369/1 на основе бу-тшпсаучука СЕК-1675Г), вьше, чем в водэ во всем диапазоне t . Наименьшей интенсивностью износа в обеих средах обладает резина. 52-3S9/1, причем агрессивность рассола практически не влияет на ее ÖV . Начало разрушения всех резин наблюдается в среде СаС1г

".tjeiTliPTO nvtirt netn (hf»r> tf/S«« ГЧ г>л Г>Л Пйл 0<rrr>.-%m tm ЛЛ^т n t im лй» "»ЛЧ

^vuiutu- p nwM» u UUM» • w^voMHb * игдотчхгшс; uunu^y-

jsHHoe сближение зависимостей ¿V . полученных в разных

средах. Это-можно объяснить влиянием наполнителей и их дозировки на эластичность резин: их (наполнителей) взаимодействием с рабочей жидкостью. Причем, в нашем случез процесс разрушения определялся не только ьэканичэскиа (кавитецйя), но и химическим воз-действие«.

Kapacrep разруя ния исследованных нами материалов весьма разнообразный и иллвстрирузгся приведенными в диссертации фотографиями, полученными при различной кратности увеличения. Тек, для алюминия при нагия условиях опытов, в начальный период испытания появляется уэлкие кратеры или изолированные впадины, число которых ушл;г-0!вается с ростом 1" и они перекрывает друг друга. Для ре-гиизвии образцов характерным является образование микротрещин и уззЕг-гзнна кх размеров с ростом времени испытания, что хорош

ГО

см. ~Т

5;

Л

но'

1 ■ ■

¿г и—- 1

/

г- м » \

2 ч '•Г* V

1 У

ГУ / У / 0 а* лЛ

/ г / / » / / / / / 3 - • ■ ¿г 5 * 1 $

/ /

к л —г—

. ......"......

400 500 600 700 860 900 ШО % Ч

Рис.3. Зависимость интенсивности кавитационного разрубания образцов резин з рассоле СзС1£ и в водопроводной воде. 1 и 2 - резина 7В-14М (СКН-18СЮ: 3 и 4 - резина 2-1370 (СКИ-3): 5 и б - резина 52-359/1 СБК-1675Т): 7 и 8 - резина 51-1666 сгкн-26): 1, 3. 5. 7 - в рассоле: 2. 4, 6 и 8 - в воде 5

на&лздать с помощью оптического микроскопа. Более длительные испытания (более 300-400 часов в рассоле и -600 часов в воде) приводят к разрастанию трещин, которые уже южно видеть невооруженным глазом. Следует отметать, что в рассоле поверхность резины покрывается большим количеством трещин, которые увеличиваются быстрее, чем в воде. В целом ив картина кавитационного разрушения резин в наших опытах аналогична описанной Панкиным Н.С. и Ковалевым П.А. Если принять за окончание времени инкубационного периода время ^ . при котором визуально наблздагзтся макротрешны и Фиксируется *:совш изтодом убыль массы образца, то процесс разрушения резин можно разделить на две стадии. Первая - вреш до образования макротреп^н, харастеризуется усталостным механизмом разрушения. Вторая - время интенсивного разрушения, с увеличением размеров трещин вплоть до вырыва кусочков Срезина КР-265). Эта вызоды тодтверждаот результаты натурных испытаний и эксплуа-'тационныя нзблхшения: в начальный период времени резиновые детали гидрезличэсда кааин не обнаруживает следов износа, а затем за короткое вреня образуется трешины, отслоения и наступает разрушение детали.

Исследование влшшия динамических воздействия потока жидкого, аммиака на износ экспарикзнтальных резин выполнялось в произ-. водстванных условиях. В обтай слохнссти опыты длились около трех месяцев с пгрернвош. во время которых образцы взвешивались.

Зависиетегь ¡«¿вкения ёассы образцов от врезки их испытания показанна ка рис.4, откуда видно, что масса образцов практически не изменялась у резин 2-1370 ССКИ-3) и 52-369/1 СБК-1675Т). Избранная н®!и после испытании твердость образцов значительно повысилась лишь у резин на основе СКВ-18СМ и СИН-26 и стала примерно равноп твердости эбонита.

ГЬдученныэ поте;» массы резин были пересчитаны в потери их обгешв АУ ив величины интенсивности износа ** йУ/р .

Из рис.5 видно, что крив«® интенсивности разрушения резин в жкдхом аммиака, также как и аналогичные зависимости при кавитаци-онноы износе резин в вода и рассоле СаС1г , имеют явно выраженный максимум. При дальнейшем увеличении 2" интенсивность разрушения плавно уменьшается.

ГЪдученныг результата по износу образцов представлены в виде сбабямаеа зависимости Т^ от величин прочности при разрыве &г

ТП.

/Д'

р>

1\ ■ 1. 1 ,

1 х »

!Ч 9 г,

1 ^ ^--•■У.о.,-,, _ .

I . " . "

1 . 1 ;

1

8 23 40. £0 33 % сутки

Рис.4. Зависимость изменения массы образцов экспериментальных резин в гадком аммиаке от Бремени их испытания в динамических условиях С1=-13°С; Р=0.5 МПа: производительность' насоса 40 л/иин.):

1 - резина 52-369/1; 2 - резина 51-1665: 3 - резина 7В-14М: 4 - резина 2-1370

0 ШГ2д0 160$ %ч

Рис.5. Зависимость интенсивности разрушения резин а

яидком аммиаке от времени их испытания (и-13°С: Р» 0.5 МПа; производительность насоса 40 л/мин.): 1 - резина 51-1666: 2 - резина 7В-14М

ч

для различных типов рззин. Обнаруживается прямая зависимость:

для всех марок резин, кроме 52-369/1 СБК-1675Т), что лишь подтверждает специфические свойства бутилкаучука. Более удачной является зависимость от типа каучука, которая обобцаэт не только наши, но и данные Ковалева П. А., полученные при более высокой скорости вравдния- диска.

По результата?.! выполненного исследовании и предложенным рекомендациям разработаны и изготовлены упрощенные конструкции угшот-нителъных сальников для а.\агиачного центробежного насоса и компрессора.

№тодика испытания образцов резин в агрессивных жидкостях при кавитационном нагружении используется в НПО "Композит".

Табличные данные и графические зависимости полученных результатов используются при составлении рецептур резин в ИЗЛ АО "Курскрезинотехника".

В приложении диссертации приведены усредненные табличные данные потерь массы и объема образцов исследованных резин, программа и пример расчета математической шдели разрушения резины при кавитационном нагружении, акты о внедрении результатов работы.

ОСНОБШЕ ВЫВОДЫ

На основании результатов проведенного исследования и предложенных рекомендации обоснованы преимущества и доказана целесообразность применения композиционных материалов при конструировании и изготовлении деталей гидравлических машин промышленных холодильных установок.

1. В результате лабораторных и пр. зводственных исследований установлены закономерности износа рззин при гидродинамическом нагружении в .средах с различными фиэико-кимичесгоши свойствами Свода, рассол СаС1^ и жидкий ошиак):

- процесс разрушения резин протекает в две стадии: первая -характеризуется усталостным механизмом разрушения Сзарождение и рост микротреидан): вторая - интенсивное разрушение с увеличением размеров трешин;

- время инкубационного периода для всех исследованных нами резин в рассоле СгС1% меньше (300-400 часов), чем в воде С400-600 часов):

- штенсивностъ износа всех резин, кроме резины 52-369/1 СБК-1675Т), вьпз в рассола СгС 1г. , чем в воде;

- интенсивность износа резин в воде и в рассоле СгС1£ сбли-жаэтся с ростом времени их испытания.

■ Дзшке об износе резин в жидком аммиаке в динамических условиях при отрицательных температурах и в рассоле СаС12. в рекимэ кавитации получены впервые.

2. С помощью математической модели процесса ударного нагру-лания упруго го эластомера сферической частицей выполнено теоретические исследование закономерностей разрушения резин. Хороге согласование экспериментальных и теоретических результатов подтверждает усталостнья механизм разрушения эластомеров по классификации академика Бартенева Г.М.

3. Наибольшей износостойкостью в мидхом zi.pais.KB в дингыичес-ких условиях обладают резины: 52,- 369/1, на основе буталкаучука БК-1675Т: 2-1370, на основе изопренового каучука СКИ-3.

Эти яэ марки рэзин наиболее устойчива к износу и в рассоле СаС12 в режиме гидродинамической кавитации.

4. Установлено,' что время инкубационного периода ¿>1 экспериментальных резин: КР-265, 7В-14Н, 51-1666, 2-1370, 52-369/1 увеличивается е приближением типа каучуков к нейтральному КК.

5. Итога выполненной работа внедрена в производство.:

- на основании получен?!ых результатов исследования усовершенствован материал уплотнительныи резиновых сальников для центробежных аммичных насосов аммиачно-кошрессорного цеха АО "Курская пизоваренная компания":

- длительные промышенн.з испытания этих сальников показали \ их высокие рабочие характеристики и надежность при низкой стоимости затрат;

.- тебличнъв данные и установленные закономерности используются при создании новых : :арок резин,в ЦЗЛ АО"Курскрезинотехника".

- методика испытания различных марок резин в ре те гидродинамической кавитации применена в НПО "Композит" г. Курска,

Основные положения и результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Али Альрахеб, Лукшов О. М. К постановке задачи исследования износостойкости узлов гидравлических машин из композиционных материалов //Композиционные материмы в гидромеханизации: Тезисы докладов республиканской конференции.-Курск. КурПЯ, 1991.-С.16-18.

2. Лукашов Ю.М., Али Альрахеб. Исследование прочности резин при г (дродинамическая кавитации в различных жидкастях //Вибрационные машины и технологии.-Курск. 'КурПИ. 1993.-С.169-173.-ССб.на-учн.тр.Вып.2). ;

3. Али Альрахеб. Зависимость кавитационного износа резин в воде от ик физико-механических свойств и типа каучука //Юбилейный сборник научных трудов ученых Курского политехнического института. -Курск. КурПИ , 1994.-С.109-111.

4. Усовершенствование материала уплотнительного сальника /В.А.Никифоров, А.Альрахеб, Ю.М.Лукашов.-Курск, 1993.-2с. (Информ. листок /ЦНГИ. N 210-93.Вып.39).

Подписано к печати 251 03.94- Формат 60x84 1/16. Печатных листов ^ 0 . Тираж 100 экз. Заказ-наряд 151

Курский политехнический институт. Курск 305039. ул.£0лет Октября, 94.