ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОЙ СРЕДЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ АДГЕЗИИ ПРИ ТРЕНИИ

Камалетдинова Р.Р., Шустер Л.Ш.

Аннотация. Установлено незначительное влияние сырой нефти на триботехнические характеристики (прочность адгезионных связей на срез, адгезионную составляющую коэффициента трения) керамико-металлических композиционных матреиалов на основе карбида титана.

Ключевые слова: нефть, керамико-металлические композиционные материалы, адгезия, трение, шаровой затвор, запорная арматура.

Известно, что запорная арматура работает в жидкой или газовой среде.

Для нефтепроводной арматуры - это сырая нефть или ее смесь с водой. Поэтому представляет научный и практический интерес вопрос о влиянии среды, в частности сырой нефти, на ранее [0] полученные результаты по адгезионному взаимодействию изучаемых материалов при трении скольжения.

Для оценки триботехнических параметров использовали экспериментальный метод [0]. В основе этого метода принята физическая модель, которая в первом приближении отражает реальные условия трения и изнашивания на локальном контакте.

Согласно этой модели сферический индентор (имитирующий единичную неровность пятна касания трущихся твердых тел), сдавленный двумя плоскопараллельными образцами (с высокой точностью и чистотой контактирующих поверхностей) вращается под нагрузкой вокруг собственной оси (рис.1). Сила Г экс? расходуемая на вращение индентора и приложенная к тросику, уложенному в паз диска, связаны главным образом со сдвиговой прочностью тп адгезионных связей [0].

Прочность тп адгезионных связей на срез определяется из соотношения:

где F3KC - окружная сила на диске, вращающая индентор; R3KC - радиус диска, в котором закрепляется индентор; гп - радиус отпечатка (лунки) на испытуемых образцах.

Из-за малых размеров отпечатка предполагается, что нормальные напряжения, действующие на поверхность сферы, постоянны и равны в области всего отпечатка. Деформацией более твердого по сравнению с плоским образцом сферического образца пренебрегали. Нормальные напряжения на контакте р, рассчитываются как:

Адгезионная (молекулярная) составляющая коэффициента трения равна:

Модель фрикционного контакта

Рисунок 1 - Модель фрикционного контакта: 1 -образцы; 2 - индентор; 3 - тросик; 4 - диск; 5 -медные пластины; 6 - изоляция.

Чтобы ответить на вопрос о влиянии нефтяной среды на показатели адгезии при трении, выполнены экспериментальные исследования на образцах из стали 12Х18Н10Т и жаропрочного сплава ЖС6У с индентором из кермета TiC-ЖСбУ. Перед каждым опытом сырую нефть кисточкой наносили на образцы и индентор. После опыта исследуемые поверхности протирали спиртом для обезжиривания и опыты повторяли всухую (для сравнения результатов).

Результаты, представленные на рис. 2 и 3, показывают, что в экстремальных условиях (вырожденного пластического контакта - при давлении ргп) характеристики адгезионного взаимодействия при трении, полученные всухую и при наличии нефтяной среды, незначительно отличались по величине в исследованном диапазоне температур ?? контакта.

Влияние температуры контакта на триботехнические характеристики фрикционного контакта

Рисунок 2 - Влияние температуры контакта на триботехнические характеристики фрикционного контакта: а) молекулярная составляющая коэффициента трения; б) прочность на срез адгезионных связей; в) предельные нормальные напряжения на контакте:

  • 1) Индентор: TiC-ЖСбУ - Образец: 12Х18Н10Т;
  • 2) Индентор: TiC-ЖСбУ - Образец: 12Х18Н10Т(нефть).
Влияние температуры контакта на триботехнические характеристики фрикционного контакта

Рисунок 3 - Влияние температуры контакта на триботехнические характеристики фрикционного контакта: а) молекулярная составляющая коэффициента трения; б) прочность на срез адгезионных связей; в) предельные нормальные напряжения на контакте:

  • 1) Индентор: TiC-ЖСбУ - Образец ЖС6У;
  • 2) Индентор: TiC-ЖСбУ - Образец: ЖС6У (нефть).

Полученные результаты можно объяснить тем, что сырая нефть из-за наличия в ней абразивных включений, грязи, воды и прочее, по-существу, не может быть смазочным материалом при трении. Кроме того, граничное трение в условиях высоких давлений и температур может перейти в сухое трение [0].

Следовательно, результаты исследований по адгезионному взаимодействию в условиях сухого трения вполне применимы для трения в среде сырой нефти.

Список литературы

  • 1. Камалетдинова Р.Р. Триботехнические характеристики керметов на основе карбида титана в экстремальных условиях нагружения (статья) / Р.Р. Камалетдинова, Р.Ф. Мамлеев, Р.Ф. Мамлеев, Л.Ш. Шустер, С.В. Чертовских // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2014. - № 1. - С. 31 - 33.
  • 2. Основы трибологии (трение, износ и смазка) / Э.Д. Браун, Н.А. Буше, И.А. Буяновский и др. / Под ред. А.В. Чичинадзе: учебник для техн. вузов. - М.: Центр «Наука и техника», 1995. - 778 с.
  • 3. Шустер Л.Ш. Покрытия и смазка в высокотемпературных подвижных сопряжениях и металлообработке / Л.Ш.Шустер, Н.К. Криони, М.Ш. Мигранов, В.Ю.Шолом - М.: Машиностроение, 2008.- С.317.

Камалетдинова Регина Рамилевна, аспирант кафедры основ конструирования механизмов и машин ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет», г. Уфа, Республика Башкортостан, РФ

Научный руководитель - Шустер Лева Шмульевич, доктор технических наук, профессор кафедры основ конструирования механизмов и машин ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет», г. Уфа, Республика Башкортостан, РФ

УДК 629.067

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >