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 d_нар.= 44 мм, d_внутр.= 35 мм соответствовала максимально возможной в условиях эксплуатации - N_ос = 6.40 кг (P_ос = 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: d_нар.= 42 мм, d_внутр.= 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.