Определение адгезии смазочных материалов в динамике работы механизмов, машин и приборов

Заключение

Полученные данные устанавливают механизм теплообмена при кипении и конденсации в вертикальном микротеплообменнике и определяют величину массовой скорости, при которой возникают крупномасштабные структуры, снижающие эффективность процессов теплообмена при конденсации восходящего парожидкостного потока.

Работа выполнена в ИТ СО РАН за счет гранта Российского научного фонда (проект РНФ № 14-4900010).

Список использованной литературы:

1. Nakoryakov, V.E., Misyura, S.Ya., Elistratov, S.L. and Dekhtyar, R.A. Two-phase nonisothermal flows of LiBr water solution in minichannels // J. Eng. Thermophys-Rus., 2014, V. 23, No. 4, P. 257-263.

2. Robertson, J.M. The boiling characteristics of perforated plate-fin channels with liquid nitrogen in upflow // Heat Exchangers for Two-Phase Applications, Proc. Of the ASME Heat Transfer Division, 1983, V. 10, P. 35-40.

3. Robertson, J. M., Blundell, N. and Clarke, R. H. The condensing characteristics of nitrogen in plain brazed aluminum plate-fin heat exchanger passages // Proc. IIth Int. Heat Transfer Conference, 1986, V. 4, P. 1719-1724.

4. Robertson, J.M. and Lovegrove, P.C. Boiling heat transfer with Freon 11 (R11) in brazed aluminum plate-fin heat exchangers // J. Heat Transfer, 1983, V. 105, P. 605-610.

© Шамирзаев А.С., 2016

УДК62

А.С. Шерешик

Магистрант 2 курса факультета холодильной, криогенной техники и кондиционирования

Университет ИТМО Научный руководитель: К.Н. Войнов Д.т.н., профессор кафедры «Инженерное проектирование»

Университет ИТМО г. Санкт-Петербург, Российская Федерация

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АДГЕЗИИ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ДИНАМИКЕ РАБОТЫ

МЕХАНИЗМОВ, МАШИН И ПРИБОРОВ

Адгезия (прилипчивость) - важный показатель эффективности применяемых смазочных материалов, которые используются в самых различных механизмах, машинах и приборах, включая и холодильную технику, компрессоры и др. Разработаны способы подачи смазок в подвижные сопряжения, но контроль в динамике адгезии не был решён [1, с. 100].

Смазки имеют свои положительные и отрицательные стороны: их нужно изготавливать, хранить, они должны эффективно разделять тонким слоем поверхности трения, не быть канцерогенными, пожароопасными, не создавать повышенных напряжений в поверхностных слоях материалов деталей и др. [2, с. 32]. Достоинства смазочных материалов следующие: уменьшают силы трения, снижают интенсивность изнашивания пар трения, препятствуют росту температуры, снижают шум подвижного зацепления/соединения [3, с. 176].

В данной работе мы останавливаем внимание читателей на двух созданных измерительных приборах для контроля адгезии пластичных и жидких смазок различного назначения (рис. 1 и рис. 2), с помощью которых можно осуществлять диагностику смазок в работе/динамике [4, с. 99-101].

Рисунок 1 - Адгезиметр универсальный (схема): 1- двигатель; 2- датчик Холла; 3 - муфта соединительная;

4 - вал/образец ступенчатый; 5 - весы электронные; 6 - основание; 7 - стаканчик прозрачный; 8 - крышка

(может отсутствовать); 9 - корпус прибора с рамой

Кратко опишем процедуру контроля пластичного смазочного материала с позиций адгезии и качества. Для комплексного проведения экспресс-контроля качества и адгезии пластичных смазочных материалов в динамическом режиме используется прибор - «Адгезиметр универсальный», в котором впервые применён принцип реализации центробежного ускорения образца с предварительно нанесённым на его поверхность мерным количеством пластичной смазки. Образец может быть выполнен пустотелым и иметь несколько ступеней, то есть его цилиндрическая часть тогда напоминает многоступенчатый вал, что обеспечивает при его вращении различную окружную скорость при одной и той же частоте вращения выходного вала электрического высокооборотного двигателя. Число оборотов вала двигателя, к которому жёстко прикрепляется образец со смазкой, желательно в пределе иметь максимально большим, так как вязкостные и адгезионные свойства смазок к поверхностям деталей могут существенно разниться.

До начала экспресс-контроля проверяемого смазочного материала электронные весы показывают только массу установленного на них пустого прозрачного стаканчика, в котором, не касаясь его стенок и дна, и будет находиться образец со смазкой на его поверхности. Затем включается высокооборотный электрический двигатель. Экспериментатор должен плавно увеличивать и одновременно визуально контролировать с помощью датчика Холла число оборотов выходного вала двигателя с прикреплённым к нему образцом. В качестве образца можно использовать подшипник с сепаратором, но без наружного кольца. Выходной вал двигателя должен прочно состыковываться с материалом образца, который в точности при моделировании соответствует материалу, например, подшипника скольжения.

В некоторый момент времени первые капли смазочного материала из-за увеличивающейся центробежной силы оторвутся от остальной массы смазки и появятся на стенках прозрачного стаканчика. На это мгновенно отреагируют электронные весы, фиксируя изменение начальной массы стаканчика.

Дальнейшее увеличение скорости вращения вала двигателя следует прекратить тогда, когда закончатся изменения показаний на электронных весах, что свидетельствует о том, что практически весь нанесённый на поверхность образца пластичный смазочный материал оторвался. Таким образом, будут зафиксированы как начальная скорость вращения вала, при которой начинается разрушение вязкостных свойств и отрыв смазки, так и предельное значение скорости вращения, когда фактически полностью разрываются адгезионные связи пары «смазка-поверхность». По этим характеристикам можно делать оперативную оценку о пригодности данного смазочного материала для её работы в конкретной динамике эксплуатации машины или механизма и осуществлять сравнение разных сортов смазок между собой.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10-2/2016 ISSN 2410-6070

Наконец, при незначительной модернизации этого прибора можно легко осуществлять аналогичный экспресс-контроль смазочных материалов как при повышенных положительных, так и при пониженных температурах, помещая образец в камеру с подогревом или в холодильную камеру.

Теперь приведём схему прибора/устройства (рис. 2), с помощью которого можно в динамике проверять адгезионные свойства различных жидких смазочных материалов [5, 6], используя уже описанный выше способ.

Обозначения: 1 - камера съёмная температурная (блок); 2 - тарелка для смазочного материала; 3 -буртик тарелки кольцевой; 4 - масло/смазка; 5 - опоры для привода/мотора вращения; 6 - вал выходной мотора; 7 - мотор (привод) высокооборотный; 8 - втулка верхняя; 9 - муфта соединительная; 10 - вал, соединённый как с муфтой, так и с тарелкой 2; 11 - стакан; 12 - стержень опорный; 13 - втулка нижняя; 14 - основание уширенное стержня опорного 12; 15 - стойка боковая в виде опорной стенки; 16 - весы точные электронные; 17 - основание устройства. Примечание: кнопка включения-выключения мотора и управления частотой вращения его выходного вала, как и система автоматического контроля температуры в блоке 1, не показаны, являясь стандартными. Технический результат нового прибора достигается за счёт использования горизонтально установленной тарелки с кольцевым буртиком малой высоты (до 2 мм), идущим по краю тарелки, в которую заливается исследуемая смазка. Кольцевой буртик плавно наклонён во внутрь тарелки. При определённой скорости вращения тарелки центробежная сила заставит жидкую смазку преодолеть силы адгезии и оторваться от поверхности тарелки с вылетом в стороны, что и даст итоговый результат анализа.

Описанными выше приборами были успешно испытаны шесть разных по вязкости видов смазочных материалов: Литол -24; ВНИИНП-207; ЛЗ-ЦНИИ (паспорта качества №359 и №505); Unirex №3 ISO L-XADHB 3 (лучший вариант по сравнению с остальными видами исследованных смазок).

Список использованной литературы

1. Гаркунов Д.Н. Триботехника: износ и безызносность. Москва: изд-во МСХА, 2001. 616 с.

2. Войнов К.Н. Трибология и надёжность /К.Н. Войнов, А.Ю. Григорьев. Санкт-Петербург: Нестор-История,

3. Войнов К.Н. Трибология, международная энциклопедия: историческая справка, термины, определения. Том I. Санкт-Петербург: АНИМА, 2010. 176 с.

4. Voynov, K. Measurement of the quality of lubricants for mechanical systems/ K. Voynov, H. Samoylova //Acta mechanica et automatic, Bialystok Technical University, Poland, 2008. Vol. 2, №4. P. 99-101.

5. Патент РФ №2015111605/28(018065), 30.03.2015. Войнов К.Н. Устройство контроля адгезии жидких смазочных материалов // Патент России №2582157. 2016. Бюл. № 11.

•4 к -15

Рисунок 2 - Схема адгезиметра для контроля жидких смазок

2015.328 с.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10-2/2016 ISSN 2410-6070

6. Задорожная Е.А., Мухортов И.В., Леванов И.Г. Механизм образования граничных слоёв и реологическая модель вязкости тонких слоёв смазочного материала /Вестник Оренбургского государственного университета. 2014. №10(171). С. 76-81.

© Шерешик А.С., 2016