Критерий работоспособности магнитожидкостного смазочного материала в трибосопряжениях подшипниковых узлов
Рассмотрение структуры, кинетики намагничивания, процесса трения и смазки применительно к магнитожидкостному смазочному материалу, находящемуся в зоне упругогидродинамического контакта твердых тел. Обеспечение износостойкости подшипниковых узлов.
Рубрика | Транспорт |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 27.05.2018 |
Размер файла | 87,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Критерий работоспособности магнитожидкостного смазочного материала в трибосопряжениях подшипниковых узлов
С.П. Шец
Аннотация
Рассмотрены структура, кинетика намагничивания, процесс трения и смазки применительно к магнитожидкостному смазочному материалу, находящемуся в зоне упругогидродинамического контакта твердых тел.
Ключевые слова: кинетика намагничивания, магнитожидкостный смазочный материал, трибосопряжение, реологические свойства, напряженность магнитного поля, смазочная плёнка.
Для обеспечения износостойкости и герметичности подшипниковых узлов целесообразно применение смазочных материалов, обладающих способностью удерживаться в зоне трения и одновременно служить герметизатором трибосопряжений [1; 2]. К таким материалам относятся магнитожидкостные смазочные материалы (МСМ). МСМ представляет собой взвесь мелких магнитных частиц в жидкости - носителе. Такие МСМ макроскопически однородны, не расслаиваются в магнитных и гравитационных полях неограниченное время. Физико-химические свойства их зависят от характеристик магнитного поля и могут изменяться в широких пределах. Практически все МСМ содержат ферромагнитные частицы размером до 0,01 мкм. Для предотвращения агрегатирования частиц их покрывают молекулами поверхностно-активных веществ (ПАВ).
Размещено на http://www.allbest.ru/
МСМ состоит из трех основных компонентов: ПАВ 1, дисперсной среды 2 и дисперсной фазы (твердых частиц) 3 (рис.1).
В качестве ПАВ используют спирты, олеиновую, линолевую кислоты и алкилбензокислоты. Дисперсной средой являются вода, предельные и перфторированные углеводороды и их функциональные производные (жидкие металлы, минеральные масла, а также керамические полимеры). Роль дисперсной фазы выполняют металлы, обладающие ферромагнитными свойствами, ферриты, оксиды двух- и трехвалентного железа.
В магнитном поле ферромагнитные частицы (дисперсная фаза) преодолевают энергию магнитной анизотропии (k V, где k - константа магнитной анизотропии, V - объем частицы) и принимают направление магнитного поля, поэтому МСМ намагничиваются. Намагничивание МСМ связано с действием двух ориентационных механизмов выстраивания магнитных моментов твердых частиц вдоль магнитного поля: механизма ориентационного вращательного броуновского движения феррочастицы и механизма ориентационного неелевского движения феррочастицы [3].
Каждый из ориентационных механизмов характеризуется определенным временем релаксации (броуновским - tБ, неелевским - tН).
При tБ " tН процесс релаксации намагниченности связан только с неелевским механизмом. Этот тип магнитной релаксации характерен только для суперпарамагнитных твердых дисперсий ферромагнетика, с блокировкой которого в магнитном поле связана остаточная намагниченность. Поэтому наиболее наглядно неелевский механизм реализуется в замороженном МСМ. При tБ" tН равновесная ориентация устанавливается в основном броуновским вращением частиц. Такой тип релаксации характерен только для магнитных суспензий, имеющих более крупные частицы в твердой фазе.
Для полидисперсионных частиц в реальных МСМ кинетика намагничивания определяется совместным движением магнитных моментов в частицах и частиц в жидкой основе, т. е. намагничивание МСМ определяется совместно броуновским и неелевским механизмами магнитной релаксации в некотором диапазоне времен от tН до tБ.
Диаметр частицы, нм |
tН, с |
tБ, с |
|
8,0 |
10 -18 |
3,8?10 -7 |
|
10,0 |
10 -9 |
7,6?10 - 7 |
|
12,5 |
1,0 |
1,5?10 - 6 |
Например, время релаксации tН и tБ для МСМ на основе керосина, содержащего частицы магнетита, при Т = 25 оС [4] представлено в таблице.
В отличие от традиционных смазочных материалов МСМ обладают магнитной восприимчивостью и подвергаются действию наложенных на них магнитных полей: удерживаются в них или перемещаются в зону большей напряжённости. Поэтому действие магнитных смазочных материалов зависит не только от собственных смазочных свойств, но и от условий работы, создаваемых наложенным магнитным полем. Под его действием МСМ концентрируется в местах повышенной напряжённости, а именно в местах контакта, где образует смазочные слои и плёнки. Трибосопряжение, состоящее из двух постоянных магнитов цилиндрической формы в присутствии МСМ, представлено на рис.2.
Если МСМ концентрируется вблизи зоны трения, то его часть сдвигается в зону контакта с образованием смазывающей пленки. Толщина пленки при условии полного заполнения объема зависит от условий контакта, распределения в ней неровностей профилей и геометрического прилегания поверхностей. В таком трибосопряжении реализуется эластогидродинамическая смазка - смазка, при которой трение и толщина пленки МСМ между двумя поверхностями, находящимися в относительном движении, определяются упругими свойствами материалов, а также реологическими свойствами МСМ.
Так как вязкоупругие свойства МСМ определяются нормальным давлением, температурой и ее приращением, то, основываясь на неньютоновской вязкоупругой теории жидкости Д. Мура, можно записать уравнение
, (1)
где хn - скорость вертикального перемещения одной из поверхностей трибосопряжения относительно другой; y - координата, перпендикулярная плоскости пленки; ф- приложенное напряжение сдвига; м - динамическая вязкость сжатой пленки; G - модуль сдвига (константа); t - время сдвига.
Динамическую вязкость сжатой плёнки смазочного материала в зависимости от давления и температуры Ю.Н. Дроздов определил как
где м0 - динамическая вязкость смазочного материала при давлении и температуре окружающей среды; в - пьезокоэффициент вязкости смазочного материала; p - давление; ш - коэффициент, выражающий зависимость вязкости от температуры в формуле Рейнольдса; - приращение температуры. подшипниковый намагничивание смазочный
Если в зависимости Ю.Н. Дроздова учесть градиент напряженности магнитного поля, то можно получить уравнение, которое описывает работу МСМ в упругогидродинамическом контакте:
(2)
где - магнитопроницаемый коэффициент, являющийся связующим звеном между давлением и напряжённостью магнитного поля; - градиент напряженности магнитного поля.
Учитывая в уравнении (1) выражение (2), можно получить уравнение для использования МСМ в упругогидродинамическом контакте:
(3)
На основе интегральных аналогов исходной совокупности уравнений, граничных условий и условий однозначности получен критерий , характеризующий процесс трения и смазки применительно к МСМ. Составленное на основе полученных физических информативных характеристик уравнение (3) позволяет компенсировать некоторое скрытое действие такого фактора, как напряженность магнитного поля. В результате этого уравнение (3) имеет физическое содержание и не только выражает качественное влияние основных факторов, но и дает характеристики, особенно необходимые для возможности применения МСМ в трибосопряжениях подшипниковых узлов.
Список литературы
1. Шец, С.П. Применение магнитной жидкости в качестве смазочного материала в манжетах / С.П. Шец // Надёжность и эффективность работы двигателей и автомобилей: сб. науч. тр. - Брянск: БГТУ, 1999. - С. 47-52.
2. Шец, С.П. Применение магнитожидкостных уплотнений в подшипниковых узлах сельскохозяйственной техники / С.П. Шец // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - М.: Колос, 1999. - №2. - С. 30.
3. Шец, С.П. Теоретическое обоснование работоспособности магнитной жидкости в комбинированном магнитожидкостном уплотнении / С.П. Шец // Новые идеи, технологии, проекты и инвестиции: сб. тез. докл. и выступл. на III Регион. науч.-практ. конф. - ярмарке. - Брянск, 2001. - С. 50 - 51.
4. Фертман, В.Е. Магнитные жидкости: справ. пособие / В.Е. Фертман. - Минск: Высш. шк., 1988. - 184 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет общего передаточного числа привода, распределение его по передачам. Выбор электродвигателя и расчет основных параметров привода. Выбор материалов зубчатых колес и способов термообработки. Подбор крышек подшипниковых узлов и уплотнительных манжет.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 15.10.2012Характеристика участка по ремонту буксовых узлов пассажирских вагонов. Технология ремонта буксового узла. Основные неисправности буксовых узлов, возникающие в процессе эксплуатации, причины их возникновения и калькуляция себестоимости их ремонта.
курсовая работа [171,5 K], добавлен 23.12.2012Понятие фрикций как процесса трения деталей. Фрикци в двигателях внутреннего сгорания как причина износа деталей и уменьшение коэффициента полезного действия двигателя. Применение системы смазки трущихся деталей для уменьшения фрикционного износа.
реферат [3,3 M], добавлен 01.04.2018Основные параметры рабочего процесса ТРДДФ и двигателя. Газодинамические расчеты узлов двигателя боевого самолета: вентилятора, компрессора высокого давления, турбины высокого давления. Энергетическая, кинематическая и геометрическая оценка его узлов.
курсовая работа [980,7 K], добавлен 27.02.2012Технические требования к буксовым узлам в эксплуатации подвижного железнодорожного состава. Перечень неисправностей буксовых узлов электровоза. Технология проведения ремонта. Предельно допускаемые размеры деталей, требования безопасности при ремонте.
дипломная работа [84,9 K], добавлен 10.11.2014Расчёт и подбор для судна главного двигателя и вспомогательного оборудования (генератора). Расчет судовой электростанции. Технология восстановления посадочных мест под подшипники в подшипниковых щитах и на валах роторов и якорей в электрических машинах.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 23.09.2016Анализ механического оборудования бетоносмесителей c наклоняющимся двухконусным барабаном. Расчет конструктивно-кинематических параметров, дополнительных размеров узлов, деталей, мощности, затрачиваемой на преодоления сил трения в опорах бетоносмесителей.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 13.12.2016Назначение и устройство тягового двигателя пульсирующего тока НБ-418К6. Система технического обслуживания и ремонта электровозов. Условия работы тяговых двигателей. Контрольные испытания двигателей. Ремонт подшипниковых щитов, щеточного аппарата.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 19.11.2014Назначение, составные части и краткая техническая характеристика ГАЗ-3302. Функции системы питания, смазки и охлаждения: устройство, работа ее механизмов. Трансмиссия машины и ходовая часть, а также структура рулевого управления и тормозной системы.
контрольная работа [3,3 M], добавлен 01.07.2014Конструкция и условия функционирования узлов синхронизации. Повышение долговечности узлов синхронизатора. Технология напыления конических поверхностей колец, блокирующих синхронизатор. Результаты трибологических исследований структур нанесенных покрытий.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 18.02.2012Сохранение работоспособности и повышение эффективности эксплуатации автосамосвалов в условиях Севера. Причины разрушения основных узлов кузова. Характеристика и назначение восстанавливаемого изделия. Технология изготовления и замены задней балки.
курсовая работа [342,9 K], добавлен 03.02.2014Назначение, устройство и принцип действия тяговых двигателей электропоезда. Ознакомление с возможными неисправностями тяговых двигателей. Особенности ремонта остовов, статоров, подшипниковых щитов, вентиляционных сеток и крышек коллекторных люков.
курсовая работа [816,1 K], добавлен 14.10.2014Характеристика паспортных данных дизельного топлива, моторных, трансмиссионных масел, а также низкозамерзающих охлаждающих жидкостей. Выбор сорта и марки смазочных материалов. Выбор смазок для узлов трения органов управления, трансмиссии и ходовой части.
курсовая работа [45,4 K], добавлен 07.08.2013Характеристика технического обслуживания и ремонта автомобилей, строительных и дорожных машин. Описание автомобилей и дорожных машин, работающих на участке. Сущность планово-предупредительной системы повышения работоспособности узлов, агрегатов и систем.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 19.03.2010Общие понятия о техническом обслуживании и ремонте узла. Назначение, типы узлов. Назначение, устройство составных частей узла. Карта смазки. Ремонт узла и его составных частей. Расчет себестоимости ремонта узла. Охрана труда.
курсовая работа [4,0 M], добавлен 15.06.2006Планово-предупредительная система техобслуживания и ремонта автомобиля, ее достоинства. Значение и сущность техобслуживания и ремонта автомобиля. Методы и способы восстановления работоспособности деталей, узлов. Организация рабочего места автослесаря.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 03.11.2014Основные способы повышения износостойкости и коррозионной стойкости стальных изделий. Кинетика формирования диффузионных нитрид-оксидных покрытий. Гидравлические и технико-экономические показатели насосов при работе в агрегате с мотоблоком МТЗ-05.
диссертация [7,2 M], добавлен 05.09.2015Информационное обеспечение работоспособности автомобилей. Маркетинговые информационные системы, их преимущества. Информационное обеспечение ТО-1 и ТО-2. Методы информационного обеспечения процессов управления производством ТО и ремонта автомобилей.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 30.04.2011Разработка карты технологического процесса диагностирования и восстановления узлов погрузочно – разгрузочных машин. Проектирование современных ремонтных мастерских оснащенных необходимым оборудованием и инструментом. База механизированной дистанции.
курсовая работа [146,8 K], добавлен 26.01.2009Выбор основных параметров проектируемого автомобиля и двигателя, их функциональных узлов. Построение скоростной характеристики, развесовка и выбор шин, ускорения и максимальная скорость, время и путь разгона, топливная экономичность и мощностной баланс.
курсовая работа [89,5 K], добавлен 11.02.2015