Підвищення службових властивостей матеріалів для розвитку суднових дейдвудних обладнань та захисту моря

0,145

0,096

0,049

Судовантажне типу "Муром"

15

Бакаут

588

4100

0,206

-

-

Морське паса-жирське "Та-

рас Шевченко"

(етелонне)

1

Бакаут

615

4800

0,124

-

-

- з капролоновими ДП кількість ремонтів з заміною вкладишів за весь строк служби великотоннажних морських транспортних суден складав - 2,4, ремонт ДП за станом для цих суден повинен виконуватися кожні 10 років;

- з бакаутовими ДП кількість ремонтів з заміною вкладишів за весь строк служби великотоннажних пасажирських суден, наприклад, теплохода “Тарас Шевченко”, складає 4,6 , ремонт ДП за станом для цих суден повинен виконуватися кожні 11 років;

- з бабітовими ДП ремонт підшипників практично не виконується за весь строк служби судна. Заміні підлягають ущільнюючі елементи з гуми кормових та носових манжетних ущільнень, для яких дані про строки служби повинні збиратися та оброблюватися.

В розділі 13 приведені класифікації, критерії оцінки та пропонована галузь застосування різних дейдвудних обладнань на сучасних суднах.

ДО, ДП, гребні вали та ущільнення, які застосовуються, мають різні строки служби, ремонтопридатність та вплив на оточуюче середовище.

Назріла необхідність в розробці класифікації ДО за ознаками вільного сполучення з забортною водою, видом тертя, родом мастила та матеріалам вкладишів ДП. На рис.1.2 (див. розділ 1) приведена класифікація ДО за приведеними факторами, яка розроблена автором.

Назріла також необхідність в розробці класифікації носових та кормових ущільнень ДО. Автором розроблена класифікація ущільнень в залежності від системи змащення, типу ущільнюючих елементів та методів захисту оточуючого середовища.

На даний час відсутні технічні умови, що регламентують використання ДО різних типів на суднах різного призначення, тоннажу та району плавання. Відсутні екологічні нормативи на забруднення забортної води в результаті вимивання пластичних мастил та протікання масла з носових і кормових ущільнень.

Автором, вперше в світовій практиці судноплавства, запропоновані критерії оцінки ДО морських і річкових суден, які дозволяють на науковій основі продовжити роботи в зазначених напрямках. До нових критеріїв віднесені: безпека мореплавства, район плавання, екологічна чистота матеріалів та захист оточуючого середовища.

Доцільною є розробка методів контролю технічного стану гребних валів без їх виймання з ДО.

Безпека мореплавства - це критерій, який, в першу чергу, повинен повною мірою забезпечуватися при прийнятті технічних рішень в період проектування суден і, в тому числі, при виборі ДО з різними системами змащення та охолодження, різними матеріалами ДП та різними типами ущільнень, в залежності від призначення, району плавання та вихідних характеристик судна. Доцільна постановка питання про розробку правил щодо посилення контролю технічного стану ДО в період експлуатації - систематично контролювати експлуатаційні характеристики ДО, для чого здійснювати автоматичний контроль подачі мастильної та охолоджуючої води, автоматичний контроль кількості масла, яке знаходиться в експлуатації, встановити прилади для контролю зносу вкладишів підшипників гребного вала тощо.

Район плавання - на стадії проектування, ремонту та експлуатації ДО для районів з підвищеними вимогами захисту оточуючого середовища необхідно використовувати матеріали, що не представляють небезпеки для моря, в тому числі масла, мастила та мастильні рідини.

Захист оточуючого середовища - при експлуатації на внутрішніх морях, в прибережних районах, закритих водоймищах та річках, в Арктиці і Антарктиці конструкції ДО та ущільнень повинні виключати забруднення оточуючого середовища - забруднення моря. Передбачати застосування екологічно чистих носових ущільнень ДО, передбачати застосування кормових ущільнень другого та третього поколінь, обладнаних пристроями для захисту оточуючого середовища, які виключають або зводять до мінімуму протікання масла в море. Застосовувати масла та мастильні рідини, які в найменшій мірі забруднюють море тощо.

Дейдвуди із змащенням та охолодженням водою будуть застосовуватися на суднах, експлуатація яких буде відбуватися в закритих водних басейнах, на річках, суднах припортового сполучення, Арктичного та Антарктичного плавання. Дейдвуди із змащенням маслом - на середньо- та великотоннажних суднах, які експлуатуються більш напружено у відкритих водних басейнах. Зараз почались роботи щодо аналізу статистичних даних відмовлень ДО та ущільнень.

В розділі 14 намічені шляхи подальшого збільшення строків служби та екологічної безпеки дейдвудних обладнань морських та річкових суден України.

Малотоннажні судна (Дгр.в. = 100-150 мм), найбільш багаточисельна група суден, доцільно застосовувати, в залежності від умов експлуатації, поліамідні ДП, які мають серповидні бокові кармани (рис.7.2,а), три поздовжні канавки (рис.6.1), дві спіральні канавки (рис.6.2), упорно-опорні (рис.8.2), з гумовими сегментами, які дозволяють регулювати установочні зазори, голандської фірми “MAPROM GOHONSON”.

Середньотоннажні судна (Дгр.в. = 250-450 мм) доцільно забезпечувати ДП з поліамідними вкладишами конструкцій, які приведені на рис.6.1, 6.2, 7.2,а, в залежності від умов експлуатації, вкладишами з тордону, гумовими фірми “MAPROM GOHONSON”, а також з бабітовими вкладишами та ущільненнями другого та третього поколінь манжетного типу фірм “BLOHM+VOSS”, “LAGERSMIT” та інш.

Великотоннажні судна (Дгр.в. і 500 мм) - застосовувати ДП з вкладишами з бабіту та ущільненнями другого і третього поколінь фірм “BLOHM+ VOSS”, “LAGERSMIT”, “CEDERVALL”, “Нептун” та інш. Доцільно в ДО використовувати масла та рідини, які не забруднюють море. Застосовувати ДП з вкладишами з капролону та тордону.

В дисертації з усіх типів суден приведені докладні дані щодо перспективних ДО.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

1. Досліджені механо-фізичні та механо-хімічні властивості термопластичних композиційних полімерних матеріалів та основи технології виробництва ДП з цих матеріалів для ДО морських суден, які повинні забезпечувати безпеку мореплавства в середовищі морської води, змащення та охолодження шляхом прокачування забортної води, при можливій наявності мулу та піску, наявності вібрації, динамічних навантажень тощо.

2. Методом металографічного та спектрального аналізу показано, що в умовах змащення водою високомолекулярних матеріалів (фенопласт “Dytron”, волокніт, епоксидопласт, капрон, поліетилен, поліпропілен), які працюють в парі з металевою поверхнею облицювань гребних валів (хромокадмієве покриття, бронза, корозійностійка сталь) відбувається перенесення на полімерну поверхню мікрочасток металу, які мають більшу твердість та виконують функції мікрорізців. При цьому спостерігаеється знос поверхні тертя полімерних та металевих зразків.

3. Вперше розкрито механізм підвищеного зносу металевих контртіл (облицювання гребних валів), які працюють в парі з термореактивними та термопластичними високомолекулярними матеріалами при змащенні водою, в основі якого знаходиться механодеструкція макромолекул, формування активних низькомолекулярних продуктів механодеструкції та проникнення їх в субмікротрищини, що розкриваються, металевого контртіла, що викликає зниження механічних властивостей поверхневих шарів металу.

4. Інтерпретована природа підвищення механічних властивостей при навантаженнях стиску та високій антифрикційності капрону, наповненого графітом, який працює при змащенні водою в парах з металами облицювань гребних валів в прийнятих умовах випробування та виробництва зразків:

- введення в капрон графіту в кількості до 5% сприяє підвищенню твердості та границі міцності при стиску, що можна пояснити таким чином - при невеликих вмістах графіту тверда поверхня дисперсного середовища сприяє кристалізації аморфної фази, при збільшенні вмісту графіту зверх 5% границя міцності на стиск та твердість знижуються, так як збільшується дисперсність твердої фази і адсорбційні здатності графіту виявляються незатребуваними із стеричних причин;

- введення графіту до 10% сприяє уповільненню механодеструкції макро-молекул високомолекулярної фази, блокуванню вільних мікрорадикалів, що утворилися, та впровадженню низькомолекулярної фази в мікротріщини металевої поверхні тертя, що знижує знос поліамідних та металевих зразків;

- для малотоннажних суден, на яких навантаження на ДП не перевищує 0,1 МПа, доцільно використовувати поліаміди, наповнені 10% графіту, для великотоннажних суден, на яких навантаження на ДП вище, до 0,5 МПа, доцільно використовувати поліаміди, наповнені 5% графіту;

- підвищенню зносостійкості досліджуваних пар тертя та усуненню утворення великої кількості металевих часток в зоні тертя сприяло також застосування більш твердого поліаміду блочної полімерізації - капролону і бронзи з більшим вмістом олова, так як зменшилась механодеструкція макромолекул полімеру та утворення мікротріщин на поверхні металу (в умовах випробувань).

5. Розроблена багатоступенева комплексна методика тривалих лабораторних досліджень, стендових та натурних випробувань полімерних матеріалів та ДП з них, яка дозволила обґрунтувати застосування поліамідних ДП на суднах морського флоту. Спільними критеріями методики служили навантаження, швидкість ковзання, зносостійкість, коефіцієнти тертя (лабораторні дослідження), наявність або відсутність протікань масла в море.

Лабораторні, стендові та натурні дослідження зразків та ДП, проведені на основі багатоступеневої комплексної методики при терті ковзання та змащенні водою поліамідів та металів шийок гребних валів, дозволили отримати значення величин зносостійкості, навантажної спрможності, коефіцієнтів тертя, тиску в шарі змащення водою та надійності роботи.

Вірогідність розробленої методики підтверджена добрим співпадінням результатів тривалих лабораторних досліджень, стендових та натурних випробувань, отриманих автором, та іншими авторами, а також багаторічної (більше 30 років) планової експлуатації поліамідних ДП на мало-, середньо- та великотоннажних суднах. На підставі аналізу результатів лабораторних длсліджень та стендових випробувань випливає висновок про те, що за зносостійкістю капронографіт (10% графіту) перевершує бакаут в 2,4 рази, капрон в 3,0 рази, капролон перевершує за зносостійкістю бакаут, текстоліт та гуму в 1,3-1,9 рази, капронографіт (5% графіту) перевершує капролон в 3,5-11 раз (в залежності від матеріалу контртіла). Результати натурних випробувань та тривалої планової ескп-луатації ДП показали, що за зносостійкістю капролон перевершує бакаут, текс-толіт та гуму в 1,3-4,0 рази, капролонографіт перевершує капролон в 1,2-1,5 рази.

6. Експериментально, в лабораторних умовах, на основі величин зносу, коефіцієнтів тертя та тиску в шарі змащення водою, а також зносу ДП при експлуатації на суднах встановлено, що неметалеві ДП працюють в режимі напіврідинного тертя (спостерігається контактування мікронерівностей поверхонь, які труться, при наявності води). Встановлено також, що при певному навантаженні, швидкості ковзання, формі та розташуванню карманів на робочій поверхні та зменшенні довжини можлива робота монолітних поліамідних ДП при змащенні водою в режимі рідинного тертя (мікронерівності поверхонь, які труться, розділені шаром води).

На основі величин зносу та аналізу поверхні тертя ДП суден встановлено, що ДП з металевими вкладишами працюють в режимі рідинного тертя.

Експериментально, на основі натурних (протягом 4-5 навігацій) випробувань дослідних зразків підшипників, встановлено, що поліамідні ДП, які оснащені:

- двома боковими серповидними карманами - доцільно установлювати на судна, які експлуатуються на чистій воді;

- поздовжними канавками, розташованими під кутом 120о поза навантаженої зони, - на судна, які експлуатуються на воді з абразивними частками;

- двома спіральними канавками - на судна з великим числом реверсів гребних валів;

- трьома спіральними канавками - на судна з великим числом реверсів гребних валів, які експлуатуються на воді з абразивними частками;

- опорно-упорні ДП - на судна із спрощеною схемою або ламаною лінією валопроводу (при цьому відсутній упорний підшипник).

7. Розроблені основи технології виробництва монолітних поліаімдних ДП, які мають більшу ремонтопридатність у порівнянні з раніше застосовуваними на мало-, сердньо- та великотоннажних суднах. В ОІІМФі з капрону, наповненого графітом литтям під тиском, була виготовлена партія (40 штук) монолітних ДП трьох конструкцій для малотоннажних суден. Зазначена технологія була передана ЧЦПКБ, де було виготовлено 245 підшипників. Передана технологія послужила базою для виробництва монолітних великогабаритних капролонових ДП на дослідно-механічному виробництві ЮЖНДІМФу, встановлених при ремонті більше ніж на 300 середньо- та великотоннажних суднах, а також при побудові та ремонті суден підприємствами Мінсудпрому (більше ніж на 4300 суднах).

8. Застосування капронографітових ДП на малотоннажних суднах замість текстолітових та гумо-металевих зменшило вартість ремонту ДО в 3,3-7 раз, застосування капролонових та капролонографітових ДП замість бакаутових, текстолітових та гумо-металевих на великотоннажних суднах зменшило вартість ремонту ДО в 3-6 раз.

Економічна ефективність від застосування капролонових ДП тільки на 205 великотоннажних суднах Чорноморського пароплавства склала близько 12 млн. рублів.

Застосування канадського пластика тордону, у порівнянні з застосуванням капролону, збільшувало вартість ремонту ДО в 10 раз, на даний час застосування тордону збільшує вартість ремонту ДО, у порівнянні з застосуванням вітчизняного капролону, в 3-5 раз.

9. На підставі проведених досліджень, а також загальних критеріїв методики таких як навантаження, швидкість ковзання, зносостійкість (строк служби), відсутність або наявність протікання масла в море та інш. запропоновані такі науково-технічні рішення:

- розроблена класифікація ДО за ознаками сполучення з забортною водою, родом тертя, видом мастила та застосовуваним матеріалам ДП;

- розроблена конструкція ДП з двома пружними перемичками (а.с. № 205451), яка дозволяє збільшувати строк служби ДО;

- запропонована система змащення ДО двома типами масел - традиційним та біорозкладаючимся екологічно чистим, застосування якої буде сприяти захисту моря (дата прийняття рішення про видачу патента на винахід НДЦПЕ Держпатента України 15.02.99);

- запропоновано застосування капролонографітових ущільнюючих елементів носових ущільнень ДО та обґрунтована доцільність безперервної подачі пластичного мастила, при цьому ліквідується можливість вимивання м`яких набивань в море;

- розроблена статистична модель строків служби ДО за технічним станом, яка дозволяє збільшити міжремонтні періоди та визначити кількість ремонтів ДО за весь строк служби судна;

- запропоновані та обґрунтовані експлуатаційні критерії оцінки застосовуваності різних типів ДО, такі як безпека мореплавства, район плавання, екологічна чистота матеріалів (в тому числі масел та змащуючих рідин) та захист оточуючого середовища, яка на науковій основі дозволяє перейти до розробки техумов або РД на застосування різноманітних типів ДО на суднах різного тоннажу, призначення та району плавання.



Основний зміст дисертації опубліковано в наступних роботах

1. Белаковский Я.И., Бузков В.А. Лабораторные исследования и натурные испытания пластмассовых опор судовых гребных валов //В сб. «Пластмассы в подшипниках скольжения». -М. -АН СССР. -Наука. -1965. -С.84-92.

2. Белаковский Я.И., Бузков В.А., Муравьев В.В. Применение полиамидов в опорах судовых гребных валов //М.-«Морской флот».-1965.-№6.-С.31-32.

3. Белаковский Я.И., Бузков В.А. Улучшение конструкции полиамидных подшипниковых втулок //В сб. «Судовые силовые установки».-М.,-Л. -Транспорт.-1965.-Выпуск №4.-С.112-114.

4. Бузков В.А., Молодецкий Э.П., Холост А.Е. Из опыта эксплуатации капронографитовых дейдвудных подшипников //М.-«Морской флот».-1967. -№6.-С.32.

5. Бузков В.А. Конструкции капронографитовых опор скольжения гребных валов //В кн. «Применение материалов на основе пластмасс для опор скольжения и уплотнений в машинах».-М.-АН СССР.-Наука.-1968.-С.105-107.

6. Бузков В.А. О режимах трения в капронографитовых дейдвудных под-шипниках //В кн. «Применение материалов на основе пластмасс для опор скольжения и уплотнений в машинах».-М.-АН СССР.-Наука.-1968.-С.108-111.

7. Никифоров А.И., Бузков В.А., Холост А.Е., Бабак П.Н., Генрихсен Е.В., Капитонова И.М., Борисова С.Г. Исследование антифрикционных свойств и опыт эксплуатации полиамидных подшипников скольжения судовых устройств при водяной смазке //М. -Морской транспорт. -Серия «Техническая эксплуатация флота».-1993. -№ 20(808). -С.1-27.

8. Никифоров А.И., Бузков В.А., Холост А.Е., Виниченко И.В., Генрихсен Е.В., Капитонова И.М. Исследование антифрикционных характеристик и нагрузочной способности полимерных подшипников скольжения судовых механизмов и устройств при смазке маслом и консистентными смазками //М.-Морской транспорт. -Серия «Техническая эксплуатация флота».-1993.- №15(803).-16(804).-С.1-13.

9. Бузков В.А. Дейдвудный подшипник - новинка для яхтсменов // Одесса.-ж. «Яхта».-1993-94.-№ 3-4.-С.12-13.

10. Бузков В.А. Дейдвудные устройства //Одесса.-Инновационный центр «Морские технологии».-ж.«Судоходство»/NAVIGATION/.-1995.-№10-12.-С.60-63.

11. Бузков В.А. Подшипник для яхт - дейдвудная новинка //Одесса.- ж. «Яхта».-1995.- № 2-3(6-7).-С.23-24.

12. Бузков В.А. На яхты и лодки - пластмассовые подшипники с уменьшенным и зазорами //Одесса.-ж. «Яхта».-1995.-№ 4-6(8-10).-с.24-25.

13. Стальниченко О.И., Бузков В.А., Пилявец Ю.С. Дейдвудные устройства.-Конструкции и материалы. Часть первая. //М.-Морской транспорт.-«Техническая эксплуатация флота».-1996.-№ 16-18 (860-862).-52с.

14. Стальниченко О.И.,Бузков В.А., Пилявец Ю.С. Дейдвудные устройства. Конструкции и материалы. Часть первая.//М.-Морской транспорт. -Серия «Техническая эксплуатация флота и судоремонт».-1997.-№ 1-2 (863-864).-40с.

15. Стальниченко О.И., Бузков В.А., Пилявец Ю.С. Дейдвудные устройства.- Смазка и охлаждение. Часть вторая.//М.-Морской транспорт. -Серия «Техническая эксплуатация флота и судоремонт».-1997.- № 3-4 (865-866).-52с.

16. Бузков В.А. Статистическая модель периодичности ремонта судовых дейдвудных устройств по техническому состоянию //М.-Морской транспорт.- Серия «Техническая эксплуатация флота и судоремонт». -1997.- № 9-10 (871-872).-С.20-28.

17. Бузков В.А. Критерии оценки дейдвудных устройств морских и речных судов //М.-Морской транспорт.-Серия «Техническая эксплуатация флота и судоремонт».-1997.- № 11-12 (873-874).-С.1-8.

18. Бузков В.А. Анализ конструкций дейдвудных устройств //Одесса.- Инновационный центр «Морские технологии».-ж. «Судоходство» (NAVIGA- TION).- 1998.- № 6-7.-С.74-76.

19. Алексеев И.В., Бузков В.А., Кохан Н.М., Стальниченко О.И. Техниче-ское обслуживание и ремонт уплотнений дейдвудных устройств. Развитие и классификация уплотнений. Часть первая //М.-Морской транспорт.-«Техническая эксплуатация флота и судоремонт».-1998.- № 1-2 (875-876).-С.6-20.

20. Алексеев И.В., Бузков В.А., Кохан Н.М., Стальниченко О.И. Техническое обслуживание и ремонт уплотнений дейдвудных устройств. Уплотнения манжетного типа. Часть вторая. Главы 1-3.//М. -Морской транспорт. -Серия «Техническая эксплуатация флота и судоремонт».-1998.- № 3-4 (877-878).-33с.

21. Алексеев И.В., Бузков В.А., Кохан Н.М., Стальниченко О.И. Техниче-ское обслуживание и ремонт уплотнений дейдвудных устройств. Уплотнения манжетного типа. Часть вторая. Главы 4-7. //М. -Морской транспорт. -Серия «Техническая эксплуатация флота и судоремонт».-1998.- № 5-6 (879-880).-21с.

22. Алексеев И.В., Бузков В.А., Кохан Н.М., Стальниченко О.И. Техническое обслуживание и ремонт уплотнений дейдвудных устройств. Уплотнения торцового типа. Часть третья. Главы 1-4.//М. -Морской транспорт. -Серия «Техническая эксплуатация флота и судоремонт».-1998.- № 7-8 (881-882).- 40с.

23. Алексеев И.В., Бузков В.А., Кохан Н.М., Стальниченко О.И. Техниче-ское обслуживание и ремонт уплотнений дейдвудных устройств. Уплотнения торцового типа. Часть третья. Главы 4-6.//М. -Морской транспорт. -Серия «Техническая эксплуатация флота и судоремонт».-1998.- № 9-10 (883-884).- 20с.

24.Белаковский Я.И., Бузков В.А. Исследование антифрикционных свойств капронографитовых дейдвудных подшипников и опыт их применения на морских судах //В сб. статей всесоюзного семинара по обмену передовым опытом «Применение синтетических материалов и других технических средств в судоремонте и эксплуатации флота».-М.-ММФ.-Союзморниипроект.-1965.-С.79-86.

25. Бузков В.А. Экономическая эффективность применения капронографитовых опор судовых гребных валов //В сб. статей всесоюзной конференции по применению пластмасс в машиностроении «Экономическая эффективность применения пластмасс в машиностроении и приборостроении».-М.-ГОСИНТИ.-1967.-С.7-8.

26. Бузков В.А. О надежности дейдвудных устройств морских судов //В сб. тезисов докладов второй межрегиональной научно-технической конференции «Небесновские чтения».-Одесса.-Министерство образования Украины.-1995.-С.5.

27. Бузков В.А., Альшиц И.Я. Пластмассовая подшипниковая втулка //Авторское свидетельство № 205451.-М.-Бюллетень изобретений.-Класс 47ь,9.-1968.-№ 23.-2с.



При визначенні антифрикційних характеристик капрону та капронографіту, надійності роботи та натурних випробуваннях нових ДП малотоннажних суден брали участь доц.Белаковський Я.І., інж.Кравцова Г.І.,Карцев Ю.М., Муравйов В.В.,Сендеров Б.Г.,Мізінер М.М.,Краснер І.Н., техніки Тряпичкін Г.І. та Рубан П.І. При визначенні антифрикційних характерисик та навантажної здатності капролону та капролонографіту, а також застосування ДП з цих матеріалів на середньо- та великотоннажних суднах брали участь доц.Нікіфоров О.И. та Вініченко І.В., ст.викладачі Бабак П.М. та Генріхсен Є.В., інж.Холост А.Є., Молодецький Е.П.,Капітонова І.М.,Борисова С.Г., Герасимов В.В., інженери ЧМП та СРЗ.

В роботах |13, 14, 15| автору належать відомості про властивості матеріалів, аналіз конструкцій ДО та ДП, гідродинамічні режими тертя неметалевих та металевих ДП та досвід їх експлуатації на морських суднах, критерії оцінки ДО.

Роботи | 9,11, 12 | підготовлені та опубліковані на прохання яхтових конструкторів, капітанів та яхтсменів України.

При підготовці публікацій |19-23| автор працював над історією розвитку, класифікацією та технологією застосування ущільнень ДО.



анотації

Бузков В.А. Підвищення службових властивостей матеріалів для розвитку суднових дейдвудних обладнань та захисту моря. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.01 - матеріалознавство. - Інститут проблем матеріалознавства НАН України, Київ, 1998.

Дисертація присвячена дослідженню матеріалів та розвитку конструкцій дейдвудних обладнань (ДО) для підвищення службових властивостей та захисту моря. Досліджені механо-фізичні та механо-хімічні властивості термопластичних композиційних полімерних матеріалів та дейдвудних підшипників (ДП) з них. Обґрунтовані механізми зміцнення та підвищення зносостійкості поліамідів, наповнених графітом. Визначені оптимальні конструкції поліамідних ДП для суден, які експлуатуються на чистій воді, воді з піском, при великому числі реверсів валів, з ломаною лінією валопроводу. Встановлені види режимів тертя: в неметалевих ДП - напіврідинний, в металевих - рідинний. Розроблені основи технології виробництва монолітних поліамідних ДП. Встановлено, що поліамідні ДП служать в 1,5-4 рази довше бакаутових та інш., ремонтопридатні, економічні змащуються водою, не забруднюють море. Запропонована нова система змащення ДО двома видами масел - традиційним (для відкритих водних басейнів) та біорозкладаючимся, екоголічно чистим (для закритих водних басейнів). Розроблена статистична методика оцінки строків служби та міжремонтних періодів ДО за технічним станом. Запропоновані та обґрунтовані експлуатаційні критерії оцінки застосовуваности ДО, які дозволяють перейти до розробки техумов на застосування різних типів ДО для різноманітних типів суден.

Ключові слова: дейдвудне обладнання, поліаміди, графіт, властивості, підшипники, режими тертя, статистична модель, критерії оцінки, захист моря.

Бузков В.А. Повышение служебных свойств материалов для развития судовых дейдвудных устройств и защиты моря. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой чтепени доктора технических наук по специальности 05.02.01 - материаловедение. - Институт проблем материаловедения НАН Украины, Киев, 1998.

Диссертация посвящена исследованиям материалов и развитию дейдвудных устройств (ДУ) для повышения служебных свойств и защиты моря. Выполнен анализ развития ДУ, применяемых материалов и конструкций. Разработаны классификация ДУ по признаку сообщения с забортной водой, виду трения, роду смазки и применяемым материалам, а также классификация уплотнений по схемам контакта уплотняющих элементов. Исследованы механо-физические и механо-химические свойства термопластичных композиционных полимерных материалов и основы производства дейдвудных подшипников (ДП) из этих материалов. Обосно-ваны механизмы упрочнения и повышения износостойкости полиамидов, наполненных графитом. Введение в капрон до 5% графита повышает его прочность на сжатие и твердость в связи с влиянием дисперсной фазы - графита на увеличение кристаллизации аморфной фазы полимера. Введение в капрон более 5% графита понижает его прочность на сжатие и твердость, так как увеличивается дисперсность твердой фазы и адсорбционные способности графита оказываются невостребованными по стерическим причинам. При трении пар полимер-металл и смазке водой в условиях работы ДП наблюдается формирование активных низкомолекулярных продуктов механодеструкции макромолекул, проникновение их в раскрывшиеся субмикротрещины металлического контртела, вызывающие понижение механических свойств поверхностных слоев металла, перенос частиц металла на поверхность трения полимера и увеличение износа пары. Введение графита до 10% способствует замедлению механодеструкции высокомолекулярной фазы, блокированию образовавшихся свободных макрорадикалов и проникновению низкомолекулярной фазы в субмикротрещины металлической поверхности трения, что понижает износ полиамидных и металлических образцов. Для малотоннажных судов целесообразно применение ДП из полиамидов, наполненных 10% графита, в более нагруженных ДП крупнотоннажных судов - наполненных 5% графита. Разработана многоступенчатая комплексная методика лабораторных, стендовых и натурных испытаний ДП, общими критериями которой являются нагрузка, скорость скольжения, износостойкость, отсутствие и наличие протечек масла в море и др. В лабораторных условиях автором и другими авторами установлено, что по износостойкости капронографит превосходит бакаут в 2,4 раза, капролон-бакаут, текстолит и резину в 1,3-1,9 раза, капролонграфит превосходит капролон в 3,5-11 раз. Капролонграфит также обладает наиболее высокой нагрузочной способностью. Разработаны основы технологии производства монолитных полиамидных ДП и впервые в мировой практике мореплавания была изготовлена и успешно прошла испытания опытная партия капронографитовых ДП. Результаты натурных испытаний и плановой эксплуатации ДП на крупнотоннажных судах показали, что по износостойкости капролон превосходит бакаут, текстолит и резину в 1,5-4 раза, капролонографит превосходит капролон в 1,2-1,5 раза. Экспериментально, на основании анализа величин износа и др. показателей установлено, что ДП с неметаллическими вкладышами работают в режиме полужидкостного трения, с металлическими - в режиме жидкостного трения. Однако, при определенной нагрузке, скорости скольжения, форме и расположению карманов на рабочей поверхности возможна работа монолитных полиамидных ДП при смазке водой в режиме жидкостного трения. Установлено, что ДП с двумя боковыми карманами, обладающие наиболее высокими антифрикционными свойствами, целесообразно устанавливать на суда, эксплуатирующиеся на чистой воде, с тремя продольными канавками для удаления абразивных частиц, расположенными вне нагруженной зоны - на суда, эксплуатирующиеся в воде с абразивными частицами, двумя спиральными канавками - на суда с большим числом реверсов гребных валов, упорно-опорные ДП - на суда с упрощенной линией валопровода. Предложено применение капролонографитовых носовых уплотнений ДУ и обоснована целесо-образность непрерывной подачи пластичной смазки, при этом ликвидируется возможность вымывания мягких набивок в море. Применение полиамидов в ДП разных типов судов уменьшает стоимость ремонта в 3-7 раз. Предложена новая система смазки ДУ двумя типами масел - традиционным (для открытых водных бассейнов) и биоразлагающимся - экологически чистым (для закрытых водных бассейнов). Разработана расчетная статистическая методика оценки сроков службы ДУ по техническому состоянию на основании данных по износу, позволяющая увеличить межремонтные периоды и определить количество ремонтов ДУ за весь срок службы судна. Обоснованы эксплуатационные критерии применимости разных типов ДУ, к которым отнесены безопасность мореплавания, район плавания, эколо-гическая чистота материалов, защита моря, позволяющие на научной основе перейти к разработке техусловий на применение разных типов ДУ на судах различного тоннажа и района плавания.

Ключевые слова: дейдвудное устройство, полиамиды, графит, свойства, подшипники, режимы трения, статистическая модель, критерии оценки, защита моря.

Buzkov V.A. The Increasing of the Service Properties for Development of the Ships Stern Tube Installation Contribution and Sea Protection. Handwriting.

Dissertation for awarding of the Doctor Technical Science Degree on speciality 05.02.01 - materials science. Institute for Problems of Materials Science, the Ukraine National Academy of Sciences, Kyiv, 1998.

Dissertation is dedicated to the foundations of the materials creation and development of the stern tube installation constructions for increasing of the service properties and sea protection. It was based the mechanisms of solidness and increasing of antifrictioness of polyamide which is mixed with carbon. It is defined the optimal constructions of polyamide stern bearings for the ships to be sail in clean water, in water with sand, when often reversing, and when the line of the shaft is not straight. It is realised the friction regimes in nonmetall stern bearings as semiliquid, in metall liquid.It is worked the formdation of producing technology for monosolid polyamide stern bearings. It is realised, that polyamide stern bearings serve 1,5-4 times than bokaut etc., they are good for repair, economical, water lubricated, not polution of the sea. It is suggested new oil system if the stern bearings with two kinds of the oils - one - traditional (for the open basin) and the second biologicalbroken, ecological clean (for the closed basin). It is made up statistic model for value of service period of stern tubes installations due to the technical condition. It is suggested and based working criterions for value of the stern tube installations for making up of the technical conditions for using for different kind of stern tube constructions and ships.

Key words: stern tube installations, polyamides, carbon, properties, friction regimes, statistic model, criterions for value, sea protection.

Размещено на Allbest.ru