Повышение износостойкости деталей торцовых пар трения битумных шестеренных насосов

• Автор: Шалыгин, Михаил Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ШЕСТЕРЕННЫЕ БИТУМНЫЕ НАСОСЫ: ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ, КОНСТРУКЦИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Применение шестеренных насосов и их виды

1.2. Влияние абразива в перекачиваемой массе на износостойкость деталей пар трения битумного шестеренного насоса

1.3. Особенности конструкции шестеренных насосов, определяющие их долговечность

1.4. Методы повышения износостойкости деталей битумных насосов

1.5. Постановка целей и задач исследований

ГЛАВА II. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объект исследований

2.2. Методика проведения теоретических исследований
2.3. Методика проведения экспериментальных исследований
2.3.1. Экспериментальная установка
2.3.2. Экспериментальный насос
2.3.3. План проведения экспериментальных исследований
2.3.4. Измерение износа трущихся поверхностей
Выводы к главе II
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДЕТАЛЕЙ БИТУМНОГО ШЕСТЕРЕННОГО НАСОСА
3.1. Определение механизма изнашивания торцовых поверхностей деталей пар трения битумного шестеренного насос
3.2. Моделирование процесса абразивного изнашивания трущихся деталей

3.3. Результаты экспериментальных исследований по оценке износостойкости трущихся деталей
3.4. Влияние материала деталей торцовых пар трения на их износостойкость
3.5. Зависимость величины торцового зазора от 85 износостойкости деталей трущихся пар
Выводы к главе III
ГЛАВА IV. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫХ ВЕЛИЧИН ТОРЦОВОГО ЗАЗОРА БИТУМНОГО ШЕСТЕРЕННОГО НАСОСА
4.1. Определение величины торцового зазора из условия обеспечения заданной производительности битумного шестеренного насоса
4.2. Определение максимально допустимой величины торцового зазора
4.3. Изменение величины торцового зазора при изнашивании трущихся поверхностей
Выводы к главе IV
ГЛАВА V. ВНЕДРЕНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1. Новые конструкции битумных шестеренных насосов
5.2. Обеспечение минимально допустимой величины торцового зазора
5.3. Расчет экономического эффекта от внедрения результатов исследований
Выводы к главе V
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
В диссертации рассматриваются вопросы, связанные с решением задачи обеспечения износостойкости деталей торцовых пар трения битумного шестеренного насоса. Одной из особенностей работы рассматриваемых пар трения является работа насоса при повышенных температурах и в условиях абразивной среды. При эксплуатации битумных шестеренных насосов происходит износ поверхностей роторов (шестерен) и уплотняющих пластин (вставок). Износ их торцовых поверхностей приводит к увеличению зазоров между трущимися деталями и, как следствие, к потере производительности насоса и необходимости проведения внеплановых ремонтных работ. Потери перекачиваемой жидкости через торцовые зазоры составляют порой до 80% от общих объемных потерь в насосе.
Производительность и долговечность битумных шестеренных насосов может повышаться как при проектировании (например, при выборе более износостойких материалов деталей насоса), так и при изготовлении (в частности, посредством технологического обеспечения показателей точности и упрочнения деталей, обусловливающих начальный торцовый зазор). Наличие в перекачиваемых битумах абразивных частиц приводит к тому, что средний срок службы таких насосов составляет не более 28 суток. Поэтому повышение износостойкости деталей пар трения битумных шестеренных насосов, работающих в условиях абразивной среды, является актуальной научно-технической задачей.
Анализ работ, посвященных вопросу повышения износостойкости деталей пар трения битумных шестеренных насосов, позволил, в частности, сделать следующие выводы:
-не разработаны методы, позволяющие оценить интенсивность изнашивания работающих в абразивной среде торцовых поверхностей деталей насоса, через которые происходят основные утечки перекачиваемой жидкости, приводящие к снижению производительности и долговечности насоса;
-недостаточно решены задачи выбора рациональных материалов и конструкции деталей торцовых зазоров;

зазора, при котором утечки через зазор будут минимальными. Исходя из предельно допустимых величин торцового зазора, впоследствии проводился расчет допусков контактирующих деталей.
На третьем этапе теоретических исследований проводилось определение времени работы битумного шестеренного насоса до его планового ремонта. Исследования на данном этапе проводились по следующему алгоритму:
1) определение факторов, влияющих на ресурс работы шестеренного насоса;
2) определение максимально допустимого размера торцового зазора шестеренного насоса, при котором происходит падение производительности;
3) вывод уравнения для определения времени работы насоса до его планового ремонта, в зависимости от условий работы;
Исходными данными для расчета являлись:
-фактическая и расчетная производительность насоса;
-вязкость перекачиваемой массы;
-фактический размер торцового зазора;
-давление нагнетания, используемое в процессе эксплуатации;
-данные по эксплуатации битумных шестеренных насосов на предприятиях асфальтобетонной и кровельной промышленности;
-эпюры скоростей течения жидкости в торцовом зазоре.
Выходными параметрами в результате расчета являлись:
-зависимость, позволяющая оценить размер предельного торцового зазора; -зависимость для определения времени работы битумного шестеренного насоса в процессе эксплуатации до его планового ремонта;
-график зависимости времени работы насоса от давления нагнетания и фактической производительности.
2.3. Методика проведения экспериментальных исследований
2.3.1. Экспериментальная установка
Для экспериментальной проверки теоретических выводов по оценке интенсивности изнашивания торцовых поверхностей битумного шестеренного насоса была изготовлена специальная экспериментальная установка (рис 2.2.),