«Аналоги таких антифрикционных материалов в мировой науке отсутствуют…»

Доктор химических наук профессор ИнЭОС РАН А.П.Краснов



                         Download presentation

Испытания

Испытания образцов из опытно-промышленной партии материала ОКСАФЕН ОПМ-94

Лабораторные испытания пар трения проводили на установке, имитирующей работу осевой опоры ступени ЭЦН, в условиях абразивного износа (литол + 5 мас.% кварцевого песка). Материал шайбы: а) текстолит марки ПТК ; б) ОКСАФЕН ОПМ-94. Характеристика абразивного материала: кварцевый песок (твердость по шкале Мооса ≈ 7 баллов). Средний размер частиц абразивного материала ? 15 мкм (разброс от 2 до 100 мкм). Условия подачи абразивсодержащей смазки: непрерывная подача; скорость подачи - 0.20 мл/мин. Осевая нагрузка на опорную шайбу - 6.4 кг. Частота вращения шайбы - 2900 об/мин. Средняя скорость скольжения - 5.9 м/с. Время проведения испытаний - 150 мин. Полученные результаты приведены в табл. 1.

Таблица 1. Результаты испытаний износа опорных шайб, изготовленных из разных материалов:

Материал Условия испытаний Средний износ, мкм/ч Средний коэф. трения
втулки шайбы среда Pосос, кг втулки шайбы
текстолит ПТК 6.4 50,6 ± 15,0 281,4 ± 52,9 0,158 ± 0,026

сталь

ОКСАФЕН ОПМ-94 Литол-24 + кварцевый песок (5 мас.%) 21,0 ± 9,3 99,2 ± 15,8 0,146 ± 0,001


Дополнительно были проведены испытания осевой (нижняя шайба рабочего колеса - бурт направляющего аппарата) и радиальной (втулка защитная вала - ступица направляющего аппарата) опор ступени ЭЦН на стенде, имитирующем работу насоса в условиях гидроабразивного износа (вода + 2 г/л кварцевого песка). Экспериментальный насос состоял из четырех ступеней ЭЦН 5 - 50 полученных методом порошковой металлургии. Время испытаний - 1 ч. Результаты проведенных экспериментов приведены в таблице 2.

Таблица 2. Влияние материала нижней шайбы рабочего колеса на износ осевой и радиальной опор трения ступеней ЭЦН:

Материал НШРК № ступени Износ пары трения, мкм/ч
Осевая пара Радиальная пара
Текстолит ПТК 1
2
3
4
Ср. износ
НШРК БНА ВЗВ СНА
1522.5
1527.5
1275.0
955.0
1320. 0 ± 270.4
62.5
68.8
37.5
34.4
80.8 ± 17. 4
20.0
20.0
20.0
30.0
22.5 ± 5.0
12.5
7.5
7.5
15.0
10.6 ± 3.8
ОКСАФЕН ОПМ-94 1
2
3
4
Ср. износ
210.0
210.0
220.0
137.5
194.4 ± 38.2
43.8
56.3
43.8
25.0
42.2 ± 12.9
10.0
10.0
10.0
15.0
11.2 ± 2.5
5.0
7.5
5.0
5.0
5.6 ± 1.2

Испытания образцов из опытно-промышленной партии материала ОКСАФЕН ОПМ-94

Режим испытаний:

  • приработка проводилась в течение 10 минут при частоте вращения шпинделя 2000 об/мин и при осевом усилии на пару трения - 10 кГс;
  • испытания на износ проводились в течение 1,5 часов при частоте вращения шпинделя 2000об/мин при осевом усилии на пару трения 10 кГс;

смазка в зоне трения - литол 24 с 5% добавкой по весу двуокиси алюминия с размером частиц не более 45 мкм и твердостью по шкале Мооса ≈ 7.

Материал/нирезист Линейный износ, мм Путь трения, км Удельный износ, мкм/км
Текстолит ПТК 0.32 36 8.8
Контртело(Нирезист) 0.11 36 3.1
ОКСАФЕН ОПМ-94 0.13 70 1.8
Контртело(Нирезист) 0.04 70 0.6

Износостойкость шайбы рабочего колеса, изготовленной из ОКСАФЕН ОПМ-94

В лаборатории трения проведены сравнительные испытания шайбы рабочего колеса ступени погружного насоса, изготовленной из опытной пластины ОКСАФЕН ОПМ-94. Испытания на износостойкость материала шайбы к абразивному изнашиванию были проведены на установке, имитирующей работу осевой опоры ступени насоса. В настоящих экспериментах в качестве абразивного материала был использован кварцевый песок со средним размером частиц ~ 40 мкм. Средой для подачи абразива служила консистентная смазка - Литол-24. Содержание кварцевого песка в литоле - 5 мас.%. Абразивсодержащая смазка подавалась непрерывно со скоростью - 5 см³/ч. Осевая нагрузка на опорную шайбу dнар.= 44 мм, dвнутр.= 35 мм соответствовала максимально возможной в условиях эксплуатации - Nос = 6.40 кг (Pос = 1.58 кг/см²). Частота вращения шайбы n = 2900 об/мин. Средняя скорость скольжения v= 5.9 м/с. Время проведения испытаний: двух шайб по 360 мин, одной - 29 ч.. Материал втулки, имитирующей бурт направляющего аппарата - сталь У8. Габаритные размеры втулки: dнар.= 42 мм, dвнутр.= 36 мм, h = 23 мм.

Результаты испытаний приведены в таблицах 1. и 2.

Таблица 1.Скорость абразивного изнашивания и коэффициент трения трибосопряжения за первые 6 часов испытаний:

Материал Условия испытаний Скорость изнашивания - V, мкм/ч Коэффициент трения - f
шайбы втулки среда Nос, кг шайбы втулки
ОКСАФЕН ОПМ-94-1 15.8 18.3 0.15
ОКСАФЕН ОПМ-94-2 12.7 5.8 0.12
ОКСАФЕН ОПМ-94-3 cталь У8 литол + кварцевый песок (5 мас.%) 6.4 15.0 10.0 0.13
ОКСАФЕН ОПМ-94 средняя V 14.5 ± 1.6 11.4 ± 6.4 0.13 ± 0.02

Таблица 2. Влияние времени испытаний на скорость абразивного изнашивания трибосопряжения:

Материал Условия испытаний Время испытаний, ч Скорость изнашивания - V, мкм/ч
шайбы втулки среда Nос, кг шайбы втулки
6 15.0 9.1
12 12.8 5.8
18 8.8 2.8
ОКСАФЕН ОПМ-94 cталь У8 литол + кварцевый песок (5 мас.%) 6.4 21 23.6 5.9
27 13.2 5.6
29 11.0 5.6
средняя V* 13.5 5.8

*Примечание: средняя скорость изнашивания определялась делением суммарного износа шайбы ( 400 мкм) и втулки ( 170 мкм) на общее время испытаний (29 ч).


Для сравнения в таблице 3 приведены данные о скоростях изнашивания ранее испытанных в тех же условиях материалов.

Таблица 3. Влияние материала опорных шайб рабочих колес на скорость абразивного изнашивания и коэффициент трения трибосопряжения:

Материал шайбы Средняя скорость изнашивания - V, мкм/ч Коэффициент трения - f
шайбы втулки
ОКСАФЕН ОПМ-94 118.7 ± 26.4 31.2 ± 25.0 0.18 ± 0.04
ОКСАФЕН ОПМ-94 - ТК 13.5 5.8 0.13 ± 0.02

Заключение

Определена средняя скорость изнашивания двух верхних слоев шайбы изготовленной из материала ОКСАФЕН ОПМ-94. Она оказалась существенно ниже, чем у ранее испытанных материалов.

Создание сайта
WBMS Interactive