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.