МАГНИТНЫЙ АКТИВАТОР СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1
1
Полезная модель относится к устройствам для обработки смазочных материалов. Сущность: магнитный активатор состоит из диамагнитного корпуса, внутри которого находятся сообщающиеся между собой две зоны магнитной активации смазочного материала. Внутри зон магнитной активации установлены противоположными полюсами с чередованием полярностей пары постоянных магнитов в виде прямоугольных пластин и разделители. На поверхности каждого магнита установлены концентраторы магнитных силовых линий, на расстоянии L от концентраторов, расположенных на следующем магните той же стороны зоны магнитной активации. Магниты в парах смешены друг относительно друга по пути следования обрабатываемого смазочного материала на расстояние σ≤(b/2), где b - ширина магнита.
Полезная модель относится к устройствам для магнитной обработки смазочных материалов и может быть использована для улучшения их эксплуатационных свойств, например, противоизносных и антифрикционных.
Известно устройство для магнитной обработки жидкости, описанное в авторском свидетельстве №1555284, МПК 6 С02F 1/48, опубликованное 07.04.90 и выбранное в качестве прототипа.
Данное устройство состоит из корпуса, внутри которого находятся кассеты с постоянными магнитами. Каждая кассета выполнена из ферромагнитного материала в виде прямоугольной рамки, внутри которой на двух противоположных сторонах симметрично по движению обрабатываемой жидкости расположены четыре пары постоянных магнитов в виде прямоугольных пластин с чередующимися полярностями и две немагнитные пластины вдоль магнитов.
Недостатками данного устройства являются следующие:
1) воздействие на жидкость однородного магнитного поля;
2) нерациональное использование зоны магнитной активации, так как магниты одного ряда соединены в одну магнитную систему посредством рамки из ферромагнитного материала, следовательно, максимальное значение напряженности магнитного поля будет только на краях магнитопровода;
3) отсутствие градиентов напряженности магнитного поля по пути обработки жидкости.
Задача полезной модели: создание устройства для магнитной обработки смазочных материалов, которое может быть использовано при эксплуатации трансмиссий транспортных средств и сельскохозяйственной техники с принудительными системами смазки для улучшения эксплуатационных свойств смазочных материалов с целью повышения долговечности пар трения.
Решение поставленной задачи достигается тем, что смазочный материал подвергается обработке неоднородным градиентным знакопеременным магнитным полем в зонах магнитной активации магнитного активатора.
На фиг.1 представлено устройство магнитного активатора смазочных материалов, общий вид; на фиг.2 - вид сбоку; на фиг.3 - сечение А-А фиг.1; фиг.4 - сечение Б-Б фиг.1; фиг.5 - левая часть корпуса фиг.2; фиг.6 - сечение В-В фиг.5; фиг.7 - магнит фиг.1; фиг.8 концентратор магнитных силовых линий фиг.1.
3
1
1
Магнитный активатор (фиг.2) состоит из диамагнитного корпуса, разделенного в продольном направлении на две равные части 4 и 5, на внутренних поверхностях которых выполнены П-образные прямоугольные каналы сложной формы высотой h≈h/2 (фиг.6), где h - высота магнита. При соединении одноименных поверхностей частей корпуса 4 и 5, содержащих П-образные прямоугольные каналы, образуются
1
1
сообщающиеся между собой зоны магнитной активации 11 и 12 (фиг.1). Внутри зон магнитной активации 11 и 12 установлены противоположными полюсами с чередованием полярностей пары постоянных магнитов 1 из сплава Nb-Fe-B высотой h и шириной b. На поверхности каждого магнита в пазах 14 (фиг.7) установлены ребристой поверхностью концентраторы магнитных силовых линий 3 из ферромагнитного материала в виде стержней (фиг.1), имеющие круглое сечение. Концентраторы магнитных силовых линий установленные на магните одной стороны зоны магнитной активации, находятся на расстоянии L от концентраторов, расположенных на следующем магните той же стороны зоны магнитной активации (фиг.4). Экспериментальным путем определяется расстояние L между ферромагнитными концентраторами, зависящее от геометрических размеров магнитов и разделителей и позволяющее получить наибольший градиент напряженности магнитного поля и требуемое качество обработки смазочного материала.
1
1
2
1
2
1
4
Группы магнитов 1, установленные на одной стороне зоны магнитной активации 11 и 12, равномерно смещены относительно противоположной группы магнитов на расстояние σ≤(b/2) по пути следования смазочного материала, где b - ширина магнита. Магниты 1 в паре установлены противоположными полюсами с рабочим зазором z (фиг.4). Прилегающие пары магнитов отделены друг от друга разделителями 2 из диамагнитного материала шириной b при условии, что b/2≤b≤b и расположены вместе с магнитами в установочном канале 13 высотой h≈2...4 мм, выполненным на каждой стороне зон магнитной активации 11 и 12 (фиг.6).
С целью герметизации зон магнитной активации 11 и 12 между частями 4 и 5 корпуса магнитного активатора установлена прокладка 7 (фиг.2) из диамагнитного материала. Части корпуса 4 и 5 после установки прокладки 7 и магнитной системы стягиваются скобами (на фиг.2 не показаны) с помощью болтового соединения.
1
Обработка смазочного материала заявляемым магнитным активатором происходит следующим образом. Смазочный материал подается в зону магнитной активации 11 (фиг.1) через два отверстия 6 и 8 частей корпуса 4 и 5 (фиг.2), при этом соприкасается с концентраторами магнитных силовых линий в виде ферромагнитных стержней с ребристой поверхностью, установленными вдоль направления потока смазочного материала и подвергается обработке неоднородным градиентным знакопеременным магнитным полем. Оно характеризуется большим градиентом напряженности, так как последняя увеличивается над концентраторами магнитных силовых линий 3, а также в пространстве L между концентраторами соседних магнитов 1. Неоднородное магнитное поле, максимальные значения индукции которого распределены по всему сечению проточного канала, создается концентраторами магнитных силовых линий 3 из ферромагнитного материала и за счет того, что группы магнитов 1, установленные на одной стороне канала зоны магнитной активации равномерно смещены относительно противоположной группы магнитов на расстояние σ≤(b/2).
После прохода через зону магнитной активации 12 обработанный смазочный материал поступает через два отверстия 9 и 10 частей корпуса 4 и 5 (фиг.2), непосредственно для смазки поверхностей трения.
Концентраторы магнитных силовых линий из ферромагнитного материала перекрывают поперечное сечение канала зоны магнитной активации на 25...70%. Эмпирически установлено, что наибольший эффект магнитной обработки смазочного материала достигается за счет выполнения концентраторов магнитных силовых линий из стержней круглой формы.
Количество пар магнитов в зонах магнитной активации, величину перекрытия концентраторами магнитных силовых линий поперечного сечения зоны магнитной активации, а также напряженность магнитного поля в рабочем зазоре между магнитами определяются экспериментально и
зависят от расхода и требуемого улучшения эксплуатационных свойств смазочного материала.
При проведении поиска по источникам патентной и научно-технической информации не было обнаружено решений, содержащих совокупность предлагаемых признаков для решения поставленной задачи, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна» и «изобретательский уровень».
В результате обработки заявляемым магнитным активатором краевой угол смачивания поверхности смазочным материалом уменьшается до 30%, что в свою очередь ведет к ускорению адсорбции ПАВ, содержащихся на границе раздела поверхностей трения и повышению противоизносных и антифрикционных свойств смазочного материала.
Заявляемый магнитный активатор позволяет существенно повысить эффективность магнитной обработки за счет создания градиентов напряженности магнитного поля в наименьших продольных сечениях зоны магнитной активации и в зазоре между ферромагнитными концентраторами соседних магнитов.
Применение заявляемого магнитного активатора иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1. Износные испытания смазочного материала обработанного магнитным активатором на машине трения 2070 СМТ-1.
-1
2
Условия проведения износных испытаний: вид трения - качение с 15% проскальзыванием; нагрузка на ролики - 2000 Н; время опыта - 3 ч; частота вращения 1000 мин; концентрация абразивных частиц (S=5600 см/г) - 0,25%; объем испытуемого смазочного материала ТАП-15В (ТМ-3-18) - 150 мл; материал роликов - сталь 25 ХГТ, твердость HRC=58...62.
Перед тем как провести испытания на машине трения 2070 СМТ-1 смазочный материал подвергался магнитной обработке при следующих условиях: общая длина зоны магнитной активации - 250 мм; величина напряженности магнитного поля в рабочем зазоре - 600 кН/м; количество
пересечений объема смазочного материала зоны магнитной активации - не менее 20 раз.
После испытаний проб смазочного материала на машине трения 2070 СМТ-1 были получены следующие результаты, указанные в табл.1.
Таблица 1.Износные испытания на машине трения 2070 СМТ-1
смазочный материал без магнитного воздействия
Смазочный материал с применением
магнитный активатор
прототип патент РФ №1555284
аналог патент РФ №2261230
Массовый износ образцов, мг
30,6
24,48
26,9
28,16
Момент трения, Н*м
4
3
3,4
3,44
В результате анализа таблицы 1 можно сделать вывод о том, что обработка магнитным активатором приводит к повышению противоизносных и антифрикционных свойств смазочного материала, так как момент трения уменьшился на 24%, а массовый износ образцов снизился на 20%.
Пример 2. С целью оценки влияния магнитного активатора на износ деталей редукторного стенда были проведены испытания двух редукторов привода лебедки трактора ТДТ-55 Онежского тракторного завода, соединенных в замкнутый силовой контур. В ходе проведения испытаний оценивалось влияние магнитного активатора на снижение износа и скорости изнашивания деталей редукторного стенда.
-1
Условия проведения испытаний: длительность 1000 часов; частота вращения вала привода - 1440 мин; величина момента нагружения замкнутого контура - 50 Н·м; испытуемый смазочный материал - ТАП-15В (ТМ-3-18).
Каждый редуктор оборудовался принудительной системой смазки и в нагнетательную магистраль одного из них устанавливался магнитный активатор. Система смазки каждого из редукторов оборудовалась магнитным фильтром для того, чтобы исключить воздействие магнитного активатора как фильтра, задерживающего ферромагнитные частицы износа. Скорость потока смазочного материала в системах смазки была одинаковой, а в зоне магнитной активации составляла 1 м/с.
Результаты сравнительных износных испытаний представлены в табл.2.
Таблица 2.Средняя скорость изнашивания деталей редукторов
Средняя скорость изнашивания, ·10<sup>-4</sup> мм/ч
Редуктор с системой смазки
не оборудованной магнитным активатором
оборудованной магнитным активатором
По общей длине нормали шестерен:
ведущей
7,6
5,9
промежуточной
12,2
10
ведомой
7,7
5,92
По ширине шлицов вала:
ведущего
14,06
11,24
промежуточного
17,02
14,12
ведомого
11,3
9,2
По радиальному зазору в подшипнике
0,95
0,77
Таким образом, исходя из анализа результатов таблицы 2, можно сделать вывод о том, что заявляемый магнитный активатор способствует созданию на поверхностях трения прочной масляной пленки, способствующей снижению скорости изнашивания деталей редуктора до 23%. Данное заключение подтверждает целесообразность применения магнитного активатора в системах смазки, например, агрегатов механических трансмиссий с целью снижения скорости изнашивания поверхностей трения.