Файл: Антонов А.А. Пневматические фрикционные муфты в нефтяной промышленности.pdf

из перекрещивающихся слоев обрезиненного корда. Каждый слой корда представляет собой ряд параллельных нитей, покрытых сы­ рой резиной. При сборке изделия слои обрезиненного корда на­ кладывают друг на друга под определенным углом и после прида­ ния изделию необходимой конфигурации вулканизируют.

Резина и корд, входящие в конструкцию изделия, имеют различ­ ные жесткости, отличающиеся почти в 1000 раз. Например, модуль упругости резины находится в пределах 10—50 кгс/см2 , а модуль продольной упругости текстильного корда равен примерно 10 000— 20 000 кгс/см2 . Поэтому деформация элемента стенки изделия, связанная с удлинением нитей, ничтожна по сравнению с деформа­ цией, при которой изменяются углы ромбиков, образованные ни­ тями соседних слоев корда.

При расчете резино-кордных конструкций их можно рассматри­ вать как нерастяжимые сетки с ромбическими ячейками и считать, что:

нити корда нерастяжимы; деформации корда возможны только при изменении угла между

нитями его соседних слоев; напряжения в резине ничтожны по сравнению с напряжениями

внитях корда;

деформации ромбов происходят практически без затраты энергии. Для изготовления корда пневматических фрикционных муфт применяют ткани с основой из хлопчатобумажных, вискозных и капроновых нитей. Во всех случаях уток берется из хлопчато­ бумажной пряжи. Наиболее распространены корды на основе ви­

скозных нитей по ГОСТ 72661—69.

В табл. 6 приведена краткая техническая характеристика корд­

тические фрикционные муфты работают в условиях сухого трения при отсутствии какой-либо жидкости между трущимися поверх­ ностями.

Основными данными для оценки свойств фрикционной пары являются коэффициент трения и износостойкость. Трение и износ представляют неотделимые процессы, параметры которых зависят

в основном от конструкции муфт, характеристики материалов, со­ стояния трущихся поверхностей и условий работы. Коэффициент трения фрикционной пары и ее износостойкость зависят от многих факторов, основными из которых являются температура трущихся

На основании этой теории при определении коэффициента трения предусматривается наличие абсолютно гладких поверхностей тре­ ния, обладающих молекулярной шероховатостью. Реальное состоя­ ние поверхностей трения приводит к отступлениям от этого закона.

Наиболее распространенным способом определения коэффициента

где Т — сила трения; N — нормальное усилие, прижимающее де­ тали фрикционной пары друг к другу.

При определении коэффициента трения по формуле (1.39) учи­ тывается, кроме того, зависимость и. от ряда факторов

с различными сталями могут дать большое число возможных пар трения. К наиболее распространенным фрикционным материалам следует отнести материалы на асбестовой основе с различными свя­ зующими веществами.

Основными требованиями к фрикционным материалам для ко­ лодок муфт являются:

достаточно высокий коэффициент трения; стабильность коэффициента трения, т. е. небольшая зависимость

его от температуры, скорости скольжения и удельного давления; высокая износостойкость.

К дополнительным требованиям следует отнести прочность, вы­ сокую теплопроводность и теплоемкость, хорошую прирабатываемость, незначительную гигроскопичность и др.

Фрикционные материалы на асбестовой основе можно разделить на три вида в зависимости от типа связующего вещества — асбобакелитовые, асбокаучуковые и пластмассовые. По способу изготовле­ ния фрикционные накладки делятся на плетеные, тканые, формо­ ванные, вальцованные и прессованные.

В процессе нагревания асбест претерпевает ряд изменений в ре­ зультате потери воды. При температуре 400° С гигроскопическая вода, содержащаяся между кристаллами, теряется полностью, а проч­ ность и эластичность снижается. После прекращения воздействия

высокой температуры первоначальные свойства асбеста восстанавли­ ваются. При нагревании до 450° С и выше асбест теряет прочность безвозвратно и легко растирается в порошок.

Фрикционные материалы на асбестовой основе с синтетическим каучуком и различными наполнителями — асбокаучуки — полу­ чили широкое применение. Накладки из этих материалов изгото­ вляют горячим или холодным формованием, или вальцеванием. В качестве наполнителей используют порошкообразные компоненты,

Рис. 8. Зависимости коэффициента трения от скорости скольжения и удельного давления.

придающие фрикционным накладкам определенные свойства. На­ пример, окись цинка улучшает износостойкость; железный сурик повышает коэффициент трения; графит придает термостойкость и ста­ билизирует коэффициент трения; свинцовый глет и латунная стружка

из асбокаучуковой композиции используют коротковолокнистый дешевый асбест.

На рис. 8, а показана зависимость коэффициента трения от ско­

скорости скольжения и удельного давления для фрикционной пары

личие от материала 6КХ-1 ретинакс (ФК-24А) отличается высокой теплостойкостью и допускает большие удельные давления.

При его использовании повышается коэффициент трения с уве­ личением температуры [7, 9] . Характеристика этих пластмасс при­ ведена в табл. 7.

39-70, 43266 и др. Эти материалы в паре со сталями имеют более высокий коэффициент трения (в пределах 0,35—0,50). Стабильность коэффициента в зоне рабочих температур пневматических фрик­ ционных муфт весьма высокая.

Фрикционный материал 143-63 сохраняет значение коэффициента трения 0,41—0,46 при повышении температуры до 400° С. При даль­ нейшем увеличении температуры коэффициент трения этого мате­ риала резко падает. Фрикционный материал 39-70 имеет коэффициент

значение коэффициента трения материалов 143-63 и 39-70 подтвер­ ждено исследованиями ВНИИнефтемаша.

Фрикционный материал 43266 имеет стабильный коэффициент трения 0,38 при температурах до 200° С; в диапазоне температур 400—600° С он снижается, а затем медленно возрастает и при 700° С становится равным 0,46—0,48.

При выборе фрикционных материалов для пневматических муфт, применяемых в нефтяной промышленности, следует учитывать, что среднеобъемная температура фрикционных колодок оператив­ ных муфт во время работы доходит до 200—250° С.

Фрикционный материал асбобакелит, применяемый для колодок баллонов пшннопневматических муфт, представляет собой асбесто­ вую ленту, пропитанную бакелитовой смолой. Максимальный ко­ эффициент трения асбобакелита по стали составляет 0,325. Однако этот коэффициент имеет весьма низкую стабильность и уменьшается в процессе работы до 0,18.

При повышении температуры материала до 300° С коэффициент снижается почти в 2 раза. При расчетах шиннопневматических

муфт, оснащенных баллонами с колодками из асбобакелита, коэффи­ циент трения принимается равным 0,22. В процессе исследований работы муфт во ВНИИнефтемаше коэффициент трения асбобакелита колебался в пределах 0,18—0,29.

вать в отрыве от свойств обеих трущихся поверхностей. Произволь­ ное сочетание фрикционного материала с металлическим может привести к преждевременному выходу муфты из строя.

На основе опыта эксплуатации, расчета и конструирования пневматических фрикционных муфт металл фрикционной пары дол­ жен иметь:

высокую теплопроводность; низкий коэффициент теплового расширения, обеспечивающий

минимальные тепловые напряжения между внешними и внутренними слоями металла;

высокую удельную теплоемкость, позволяющую поглотить боль­ шие количества тепла при минимальном повышении температуры; высокий коэффициент теплоотдачи поверхности детали, обеспе­

чивающий наибольшую отдачу лучеиспусканием и конвекцией; высокий модуль упругости и высокую механическую прочность; высокую износоустойчивость металлического элемента при мини­

мальном изнашивании фрикционного материала; достаточно высокие значения коэффициента трения.

Металлические детали фрикционной пары — шкивы и диски муфт наиболее целесообразно изготовлять из марганцовистой горя­ чекатаной стали марки 60Г по ГОСТ 1050—60. В качестве замени­ телей могут быть использованы углеродистые стали 40 и 50. Детали должны быть термически обработаны и иметь твердость H R C 50-^-55. Поверхности трения должны быть отшлифованы.