Технологическое обеспечение оптимальных триботехнических характеристик неметаллических подшипников судовых гребных валов

• Автор: Соков, Евгений Васильевич
• Шифр специальности: 05.08.04, 05.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 170 с. : ил. + Прил. (66с.: ил. )

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
Глава I Анализ ресурса существующих конструкций неметаллических подшипников гребных валов и определение направления оптимизации их основных параметров

1.1 Применение неметаллических подшипников в дейдвудных

устройствах и анализ их повреждений

1.1.1 Подшипники из бакаута.

1.1.2 Подшипники из заменителей бакаута.

1.1.3 Резиновые подшипники

1.1.4 Текстолитовые подшипники

1.1.5 Подшипники из древесного слоистого пластика ДСП.

1.1.6 Подшипники из капролона.

1.1.7 Подшипники из композиции ФУТ
1.2 Определение основных факторов, влияющих на надежность
подшипников из неметаллических материалов
1.3Трибология и критерии оценки надежности неметаллических
материалов дейдвудных подшипников
1.4 Цель и задачи исследования.
Глава II Разработка и обоснование методики экспериментальных
исследований неметаллических подшипников и математической модели их долговечности при смазке водой.
2.1 Основы моделирования, подобия и метода математического
планирования эксперимента в трибологических исследованиях
2.2. Состояние вопроса развития методики экспериментальных
исследований и определение концептуальных основ моделирования
Выводы по главе.
Глава III Экспериментальные исследования триботехнических характеристик
неметаллических подшипников гребных валов
3.1. Структура и физикомеханические свойства неметаллических материалов.
3.2 Выбор лабораторного и стендового оборудования для определения
триботехнических характеристик неметаллических подшипников.
3.2.1 Трибоиспытания на машине трения Ми
3.2.1.1 Испытания капролона.
3.2.1.2 Исследование влияния ионной имплантации на скорость изнашивания неметаллических вкладышей подшипников гребных валов
3.2.1.3 Оптимизация состава композиции ФУТ7 для повышения ее триботехнических свойств
3.2.2 Триботехнические испытания моделей
неметаллических подшипников с водяной смазкой
3.2.2.1 Исследование усталостной прочности резиновых вкладышей
для подшипников гребных валов атомных ледоколов
3.2.3 Исследования и разработка технических требований по обоснованию выбора и отработки новых конструкций неметаллических подшипников
гребных валов на крупномасштабной модели вапопровода КМВ0.
3.2.3.1 Проведение исследования подшипника с резиноэбонитовыми вкладышами.
3.2.3.2 Исследование капролонового подшипника
3.2.3.3 Исследование текстолитового подшипника.
3.3. Разработка метода расчета ресурса натурных подшипников на основании ускоренных испытаний моделей с композицией ФУТ7 на стенде
ПО Севмашпредприятие.
3.4 Проведение ресурсных испытаний укороченного подшипника
из композиции ФУТ7 с относительной длиной 1,0 на стенде ПО
Севмашпредприятие.
Выводы по главе
Глава IV Разработка и применение в промышленности оптимальных конструкций неметаллических подшипников с водяной смазкой.
4.1 Создание и внедрение на атомных ледоколах модифицированных фтором
резиновых подшипников гребных валов
4.2 Внедрение методики моделирования и расчет ресурса бакаутовых
подшипников гребных валов в условиях эксплуатации атомного ледокола
4.3. Внедрение на заказе 4 проекта 1 укороченного опорного подшипника валопровода с вкладышами из бакаута
4.4. Внедрение новой конструкции роликового подшипника на циркуляционных
насосах типа ОПВ5 Калининской АЭС.
Выводы по главе
Глава V Техникоэкономическая эффективность от внедрения в производство
технической и технологической документации
Выводы об экономической целесообразности создания производства
резиновых роликовых подшипников.
Литература
Приложения и акты внедренияотдельная брошюра
ВВЕДЕНИЕ


Несмотря на широкое распространение различных неметаллических материалов, использование бакаута для набора подшипников гребных валов попрежнему остается целесообразным, хотя потребности в качественном бакауте на мировом рынке удовлетворяются сейчас с большими трудностями. Бакаут ботаническое название для некоторых плотных смолистых тропических твердых пород дерева с хорошими смазывающими свойствами. Бакаут имеет смолистую древесину с плотным диагональным переплетением волокон, благодаря чему он трудно поддается раскалыванию. Настоящий бакаут представляет собой древесину Гваякум оффицинале. Г ваякум санктум. По данным лучшим считается бакаут Гваякум санктум. Бакаутовое гваяковое или железное дерево содержит в ядровой части от до иногда до гваяковой смолы, а в наружных частях дерева от 2 до 3 . Гваяковая смола извлекается из древесины органическими растворителями при нагревании. Она растворима в спирте, эфире, ацетоне, а также в щелочах. Смола имеет вид темнобурых и краснобурых кусков, на воздухе синеет. КИСЛОТ, соответственно СНв и СН2в. Помимо этих компонентов древесина бакаута содержит сапонин органические соединения из группы глюкозидов, который образует в воде коллоидные растворы, снижающие поверхностное натяжение воды и. Можно предполагать, что поведение бакаута при трении с доступом воды обусловлено двумя факторами содержанием смолы и содержанием сапонина. При трении в присутствии воды бакаут образует водную эмульсию смолы, которая существенно уменьшает износ, являясь естественной смазкой, встроенной в структуру материала. Непосредственно эксперименты по трению и смазке показали, что жирные кислоты с длинными цепями, содержащиеся в структуре бакаута, могут действовать как эффективные граничные смазки . Изучая фрикционные свойства бакаута, М. К. Ларени и Д. Тейбор отмечали, что, несмотря на сложные физикохимические свойства такого вязкоупругого материала, коэффициент трения его может быть выражен суммой адгезионной и деформационной составляющих. Наличие в составе настоящего бакаута значительного количества гваяковой смолы обусловливает по данным очень низкий коэффициент трения в отсутствии смазки до 0,1. Удаление смолы способствует возрастанию коэффициента трения до 0,. Для сопоставления с другими материалами в таблице 1. В зарубежных источниках 5, 3 приведены физикомеханические и антифрикционные свойства бакаута. Приведенные антифрикционные характеристики являются ориентировочными, так как определены при различных условиях испытания. Кроме того, в указанных источниках отсутствуют ссылки на конкретную породу бакаута. Коэффициенты трения и твердость бакаута Таблица 1. Бакаут смола удалена 0. Баббит 0. Таким образом, данных по многим триботехническим свойствам бакаута, в том числе и износу, не приведено. В отечественном судостроении номенклатура требований к бакауту первоначально была установлена техническими требованиями Временные технические условия на поставку бакаута для втулок дейдвудов и кронштейнов. Следует отметить, что бакаут является коррозионностойким подшипниковым материалом 1. Бакаут имеет ряд естественных пороков, которые затрудняют его стандартизацию вследствие анизотропии и неодинаковой твердости поверхности, а также склонности к образованию трещин при резком перепаде влажности в процессе технологической обработки. В этой связи, знание специфических особенностей бакаута, применяемого для набора подшипников гребных валов, является необходимым. Естественный высококачественный бакаут сейчас остро дефицитен и поэтому часто используют некоторые его разновидности с пониженными антифрикционными характеристиками. Бакаут вида бульнезия Сармиента и бульнезия древовидная содержат только смолы и продаются по размерам, а не по весу . Природное происхождение бакаута и ограниченность сырьевой базы осложняют его устойчивую поставку. Учитывая способность бакаута к трещинообразованию, и характер распределения нагрузки на подшипник от гребного вала с консольно расположенным гребным винтом, толщину бакаутовых вкладышей принимают в 2, раза больше, чем требуется по условиям предельно допустимого износа набора подшипников .