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

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна Академія Наук України

Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича

БУЗКОВ ВІКТОР АНАТОЛІЙОВИЧ

УДК 629.12.037.6 : 621.891.004.62

ПІДВИЩЕННЯ СЛУЖБОВИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ РОЗВИТКУ СУДНОВИХ ДЕЙДВУДНИХ ОБЛАДНАНЬ ТА ЗАХИСТУ МОРЯ

Спеціальність: 05.02.01 - матеріалознавство

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Київ - 1999

Дисертація є рукопис.

Робота виконана в Одеському державному морському університеті Міністерства освіти України.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Гороховський Георгій Олександрович, Чернігівський технологічний інститут, завідувач кафедри технології машинобудування;

доктор технічних наук, професор Носовський Ігор Георгійович, Київський інститут військово- повітряних сил України, професор кафедри матеріалознавства, технології та ремонту авіаційної техніки;

доктор технічних наук, професор Фабуляк Федір Григорович, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, професор кафедри хімічної технології в'яжучих, полімерних та композиційних матеріалів.

Провідна установа: Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка Національної Академії України.

Захист відбудеться “ 27 ” 09 1999 р. о 10 годині на засіданні вченої ради Д 26.207.03 в Інституті проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича Національної Академії Наук України за адресою: 252142, м. Київ-142, вул. Кржижанівського, 3.

З дисертацією можна ознайомитися в науковій бібліотеці Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича Національної Академії Наук України за адресою: 252142, м. Київ-142, вул. Кржижанівського, 3.

Автореферат розісланий “ 21 “ __04___ 1999 року.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої зади Д 26.207.03,

доктор технічних наук Мінакова Р.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Дана дисертаційна робота пов`язана з однією з найважливіших народногосподарських задач української держави - будівництвом і розвитком морського і річкового флоту України, нові судна якого повинні забезпечуватися обладнанням і механізмами, виготовленими із сучасних матеріалів.

Одним із основних обладнань морських і річкових суден є дейдвудне обладнання (ДО), призначене для виводу гребного вала з гребним гвинтом з корпуса судна назовні та ущільнення вихідного отвору. Це обладнання складається з дейдвудної труби, кормового та носового дейдвудних підшипників (ДП) та ущільнень.

Довговічність, безпека, ремонтопридатність та екологічна чистота ДО морських та річкових суден пов`язані з їх розвитком, який визначається створенням та використанням нових матеріалів вкладишів ДП, облицювань гребних валів, з`єднань ущільнень, які труться, а також нових масел, змазуючих рідин та мастил та диктується розвитком світового судноплавства та суднобудування.

Велике теоретичне та практичне значення має узагальнення багаторічного досвіду досліджень вітчизняних та зарубіжних вчених, узагальнення багаторічного досвіду експлуатації ДО та ДП різних типів на морських і річкових суднах різного тоннажу вітчизняної та зарубіжної побудови та аналіз отриманих результа-тів.

У зв`язку з пожорсткішенням вимог захисту оточуючого середовища в останні роки все більш актуальним є використання матеріалів, в тому числі мастильних, та конструктивних елементів сучасних і перспективних ДО, які захищають оточуюче середовище - море від забруднення.

До даного часу відсутні науково-обгрунтовані рекомендації щодо застосування різних типів ДО на суднах різного тоннажу, призначення та району плавання.

Мета роботи. Підвищення службових характеристик суднових ДО та ДП шляхом досліджень механо-фізичних та механо-хімічних властивостей конструкційних термопластичних композиційних ізотропних полімерних матеріалів, регулювання їх фазового складу, досліджень режимів гідродинамічного тертя та розробки нових конструкцій ДП на підставі вибору оптимальних умов реалізації властивостей матеріалів та виробів, технології виробництва та впровадження в судноремонт. Розробка науково-технічних рішень з метою подальшого розвитку суднових ДО та захисту моря.

Шляхи досягнення мети:

1. Розробка класифікації ДО, комплексної багатоступеневої методики тривалих лабораторних (зразків та підшипників), стендових, натурних випробувань та планової експлуатації поліамідних ДП різних конструкцій, яка дозволить отрима-ти вірогідні результати величин зносостійкості, коефіцієнтів тертя, тиску в шарі змащення водою, старіння, повзучості та надійності ДП, які працюють в середовищі забортної води, виготовлених та встановлених в суднових ДО, а також накреслити шляхи подальшого розвитку ДО.

2. Вивчення механізму тертя, особливостей зносу полімерних та металевих зразків та обгрунтування механізму зміцнення та підвищення зносостійкості поліамідних зразків, наповнених графітом, при терті по хромокадмієвому покритті, бронзі та корозійно-стійкій сталі та змащенні водою. Вивчення залежності механічних властивостей і зносу поліаміда-капрона, наповненого графітом.

3. Вивчення впливу навантаження, швидкості ковзання та часу на зносостійкість, коефіцієнти тертя, повзучість та старіння зразків з термопластичних поліамідних ізотропних полімерних матеріалів (капрону П-6, наповненого 5% графіту, кпролону В (П-6 блоковий), капролону В, наповненого 5% графіту, 5% масла та 5% графіту та 5% масла одночасно) при терті по корозійно-стійкій сталі 10Х18Н9Т, хромокадмієвому покритті та бронзі Бр05Ц5С5 та Бр010Ц2 при змащенні водою. Вивчення впливу недостачі змащуючої рідини - води на надійність роботи поліамідних ДП.

4. Вивчення впливу матеріалу вкладиша (неметалевий, металевий), роду мастила (вода, масло), форми та розташування змащуючих та охолоджуючих карманів на робочій поверхні ДП на режими гідродинамічного тертя. Вивчення впливу форми та розташування змащуючих та охолоджуючих карманів на робочій поверхні поліамідних ДП на їх зносостійкість при експлуатації суден на чистій воді, воді, забрудненій абразивними частками, великому числі реверсів гребних валів, а також при застосуванні упорно-опорних ДП.

5. Розробка технологічних основ виробництва монолітних поліамідних вкладишів ДП, виготовлення ДП, отримання результатів експлуатації дослідних та штатних зразків, а також розробка науково-технічних основ створення методики розрахунку термінів служби ДО та наукових основ подальшого вирішення проблеми розвитку ДО для нових суден з урахуванням захисту моря.

Наукова новизна отриманих результатів. Досліджені механо-фізичні та механо-хімічні властивості термопластичних композиційних ізотропних полімерних матеріалів та технології отримання оптимальних конструкцій ДП з цих матеріалів. Покращені поверхні тертя та умови подачі води в зону тертя ДП, які забезпечують екологічний захист оточуючого середовища - моря від забруднення.

На основі аналізу розвитку, умов роботи застосовуваних матеріалів та конструкцій ДО та ДП розроблена їхня класифікація за ознаками сполучення з забортною водою (відкриті, закриті), родом тертя (ковзання, кочення), видом змащення (вода, масло тощо) та застосовуваним матеріалам (неметалеві - бакаут, текстоліт, ДСП, гума, поліаміди, тордон, фероформ та інш. і металеві - бабіт, бронза).

Розроблена також класифікація ущільнень ДО за схемою контакту ущільнюючих елементів (торцове, манжетне та інш.) та ступенем захисту моря від протікання масла.

Розроблена комплексна, багатоступенева методика тривалих лабораторних, стендових, натурних досліджень та планової експлуатації поліамідних ДП, яка дозволила створити наукові основи отримання нових композиційних полімерних матеріалів та оптимальних конструкцій ДП з них, обґрунтувати їхні службові властивості та вірогідність отриманих результатів, а також накреслити шляхи подальшого розвитку ДО. Спільними критеріями при лабораторних, стендових і натурних випробуваннях та плановій експлуатації, розробці статистичної моделі визначення періодичності ремонту ДО за технічним станом та розробці експлуатаційних критеріїв оцінки різних ДО служили: навантаження, швидкість ковзання, зносостійкість, швидкість зносу, коефіцієнти тертя (лабораторні дослідження), мастило - забортова вода, масло, протікання масла в море. Спільними умовами експлуатації: оточуюче середовище - морська вода.

Розкрито механізм зносу пари полімер-метал,який супроводжується перенесенням металевих часточок на поверхню тертя полімерних зразків та запропоновано метод усунення виявленого явища. Це явище спостерігається при дослідженні різних полімерних матеріалів - реактопластів (фенопласт “Dytron”, волокніт, епоксидопласт) і термопластів (поліаміди, поліетилен, поліпропілен) та терті в парах з металами облицювань гребних валів (хромокадмієве покриття, бронза, корозійно-стійка сталь) при змащуванні водою.

Інтенсивне диспергування металу, який фрикційно контактує з високомолекулярним середовищем, пов`язане з механодеструкцією поверхневих шарів полімерів, утворенням низькомолекулярних сполучень, проникненням їх в поверхневі субмікротріщини на металевій поверхні, розклинюванням та розповсюдженням їх у всьому поверхневому шарі (Г.О.Гороховський). При цьому спостерігається знос поверхні тертя полімерних зразків.

З метою усунення впливу металевих часток на процес зносу було проведено наповнення структури капрону графітом. Дослідження композиційних матеріалів поліамід-графіт показали відсутність металевих часток в зоні тертя. Введення графіту, доброго адсорбенту, сприяє також вилученню низькомолекулярних сполук з зони фрикційного контакту. При цьому зменшується знос поліамідних та металевих зразків.

Підвищенню зносостійкості досліджуваних пар тертя та усуненню утворення великої кількості металевих часток з 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 субмікротріщин на поверхні металу в умовах випробувань.

Поряд з підвищенням зносостійкості введення графіту сприяє збільшенню твердості (НВ) та міцності на стиск (sст ) поліаміду (капрону). Максимальне значення цих характеристик спостерігається, якщо вміст графіту рівний 5%. Якщо вміст графіту більший, зазначені характеристики знижуються. Це пояснюється тим, що при малому вмістові графіту тверда поверхня дисперсної фази сприяє кристалізації аморфної частини полімеру, при більшому вмістові твердої фази дисперсність її збільшується і адсорбційні здатності графіту (в прийнятих умовах виробництва та випробування зразків) виявляються незатребуваними через стеричні причини.

Зниження міцності ( sр ) при розтягуванні поліаміду з підвищенням вмісту графіту викликане відносним зменшенням полімерної фази на межі графітових часточок.

Розроблені три конструкції ДП з монолітними поліамідними вкладишами. На підставі аналізу величин коефіцієнтів тертя, тиску в шарі змащення водою, приросту температури змащуючої та охолоджуючої води встановлено, що найбільш високі антифрикційні властивості має підшипник з двома боковими карманами, далі ідуть підшипники з циліндричною внутрішньою поверхнею, трьома поздовжними канавками, двома та трьома спіральними канавками.

Натурні випробування на суднах дослідних зразків підтвердили доцільність застосування підшипників з двома боковими карманами на суднах, які ескплуатуються на чистій воді, з трьома поздовжними канавками на воді, забрудненій абразивом, з двома та трьома спіральними канавками - при великому числі реверсів головних механізмів та наявності абразивних часточок.

Запропонована конструкція підшипника з двома боковими пружними перемичками, які при водопоглинанні та підвищенні температури прогинаються до периферії. Випробування зазначеного підшипника показали, що при його застосуванні установчий зазор може бути зменшений в 1,2-1,5 рази. На зазначений підшипник з полімерним вкладишем отримано авторське свідоцтво.

Запропонована система змащування ДО двома маслами - традиційним та екологічно чистим, які можуть використовуватися екіпажем судна в залежності від району плавання. В прибережних районах, закритих водних басейнах використовуються екологічно чисте масло або мастильна рідина, які біорозпадаються в морській воді, більш дефіцитні та дорогі. На зазначену нову систему змащення отримано рішення про видачу патента..

Обґрунтовані гідродинамічні режими роботи неметалевих та металевих ДП на підставі аналізу величин зносу, коефіцієнтів тертя та тиску змащуючого середовища в зоні тертя для неметалевих ДП та зносу для металевих ДП.

Встановлено, що неметалеві ДП на мало-, середньо- та великотоннажних суднах працюють в режимі напіврідинного тертя, металеві підшипники - в режимі рідинного.

Однак, при певній формі змащуючих карманів (два бокових серповидних кармани, розточених більшим радіусом), виконаних в поліамідних ДП, та зменшенні довжини підшипників можливий перехід їх на режим роботи при рідинному терті.

Дослідження та експлуатація поліамідних ДП проводяться при змащенні забортною водою - екологічно чистим матеріалом.

Встановлена кореляційна залежність між тривалими лабораторними, стендовими та натурними випробуваннями і плановою експлуатацією поліамідних та поліамідних, наповнених графітом, ДП мало- (Dгр.в. Ј150 мм, L » 400 мм), середньо- та великотоннажних (Dгр.в. Ј 780 мм, L » 3200 мм) морських суден на підставі аналізу зносостійкості при умові додержання певної технології виробництва.

На підставі проведених досліджень і аналізу результатів експлуатації морських суден запропонована та розроблена методика розрахунку періодичності ремонту ДО за технічним станом, яка дозволяє збільшити міжремонтні періоди та розрахувати їх кількість за весь період експлуатації судна на основі статистичних даних за величинами питомих зносів неметалевих вкладишів ДП.

На підставі аналізу попередніх досліджень та нових науково-технічних рішень запропоновані експлуатаційні критерії оцінки ДО, які дозволяють при подальшій їхній структуризації, на основі зібраних статистичних даних, перейти до розробки техумов або РД для різних типів ДО для суден різноманітного тоннажу, призначення та району плавання. До зазначених критеріїв віднесені - безпека мореплавства, район плавання, екологічна чистота матеріалів та захист оточуючого середовища.

Спільними характеристиками, які пов`язували запропоновані критерії з попередніми даними лабораторних, стендових та натурних випробувань нових ДП служили - експлуатація ДО в середовищі морської води, навантаження, швидкість ковзання, зносостійкість, змащення водою або маслом, наявність чи відсутність протікання масла в море.

Практичне значення отриманих результатів. Вперше в світовій практиці мореплавства автором, в період з 1961 до 1963 рр., на 16 малотоннажних суднах з діаметром гребних валів до 150 мм були встановлені три конструкції нових ДП з монолітними вкладишами з поліаміду (капронографіту), отримані литтям під тиском з наступною механічною обробкою.

Нова технологія ремонту ДП, які мають високу зносостійкість, була передана Чорноморському центральному проектно-конструкторському бюро (ЧЦПКБ, зараз ЮЖНДІМФ), де на протязі наступних 10 років для судноремонту було виготовлено 245 капронографітових підшипників. Передана технологія послужила базою для виробництва великогабаритних монолітних капролонових ДП на дослідномеханічному виробництві ЮЖНДІМФу, встановлених більше ніж на 300 середньо- та великотоннажних суднах Чорноморського та інших пароплавств, а також при будівництві та ремонті суден підприємствами Мінсудпрому (більше ніж на 4300 суднах). Використання методики розрахунку оцінки строків служби ДО дозволяє збільшити міжремонтний період суден та визначити кількість ремонтів ДО за весь строк експлуатації судна.

Використання експлуатаційних критеріїв оцінки ДО на підставі аналізу результатів їхньої експлуатації дозволяє перейти до розробки техумов або РД на застосування різних типів ДО на суднах різноманітного тонножу, призначення та району плавання.

Матеріали та результати дисертаційної роботи автора використовуються в науковій роботі зі студентами, дипломному проектуванні, при читанні курсу “Матеріалознавство”.

Основні положення, що винесені на захист.

1. Науково-обгрунтований, експериментально підтверджений підхід до розвитку, підвищенню надійності, довговічності, ремонтопридатності та екологічної чистоти ДО шляхом дослідження механо-фізичних та механо-хімічних властивостей термопластичних композиційних ізотропних полімерних матеріалів та визначення конструкцій ДП.

2. Механізм зносу контактуючих поверхонь полімер-метал в умовах роботи ДО, на підставі якого був запропонований для ДО новий композиційний матеріал - поліамід, наповнений графітом.

3. Комплексна багатоступенева методика лабораторних, стендових та натурних випробувань полімерних матеріалів і підшипників (загальні критерії - навантаження, швидкість ковзання, зносостійкість, протікання масла в море та інш.), на основі якої були отримані конструкторсько-технологічні показники та властивості полімерних матеріалів, запропоновані оптимальні конструкції ДП, визначені гідродинамічні режими тертя в поліамідних ДП, що дозволило перейти до широкого застосування поліамідних ДП на морських суднах. Кореляційна залежність між результатами тривалих лабораторних, стендових та натурних випробувань і плановою експлуатацією морських мало-, середньо- та великотоннажних суден на основі порівняння зносостійкості зразків з поліамідів та підшипників з них, з метою підтвердження вірогідності та обґрунтованості запропонованої багатоступеневої комплексної методики.

4. Обґрунтування оптимальних конструкцій поліамідних ДП для суден, які експлуатуються на чистій воді, воді, забрудненій абразивними частками, для суден з великим числом реверсів гребних валів, упорно-опорних ДП із зменшеними установочними зазорами, що сприяє збільшенню міжремонтного періоду.

Обґрунтування режимів гідродинамічного тертя при проведенні лабораторних досліджень полімерних матеріалів, стендових та натурних випробувань поліамідних ДП, при плановій експлуатації неметалевих ДП, які працюють в режимі напіврідинного тертя, металевих - рідинного. Можливе створення поліамідних монолітних ДП, що працюють в режимі рідинного тертя. Ці дані потрібні для встановлення міжремонтних періодів суден та розрахунків втрати потужності суднових силових установок в ДО.

5. Розробка основ технології виробництва ДП з монолітними вкладишами з поліамідів, методики розрахунків оцінки строків служби ДО за технічним станом, експлуатаційних критеріїв оцінки різноманітних типів ДО (безпека мореплавства, район плавання, екологічна чистота матеріалів, пристрої для захисту моря), що сприяє подальшому розвитку, збільшенню строків служби ДО морських і річкових суден та захисту оточуючого середовища.

Особистий внесок здобувача. Основні наукові та науково-технічні результати роботи отримані автором самостійно. Досліджені механо-фізичні та механо-хімічні властивості термопластичних композиційних полімерних матеріалів, визначені конструкції монолітних поліамідних ДП. Вивчено механізм тертя, особливостей зносу полімерних та металевих зразків при змащенні водою та обґрунтовано механізм зміцнення і підвищення зносостійкості поліамідних зразків та ДП з поліамідів, наповнених графітом. На основі застосовуваних конструкцій і матеріалів розроблені класифікації ДО та їхніх ущільнень. Розроблена комплексна методика тривалих лабораторних, стендових та натурних випробувань поліамідних ДП, вірогідність якої підтверджена результатами тривалої експлуатації поліамідних ДП більше ніж на 4600 суднах. Розроблені оптимальні конструкції поліамідних ДП та основи технології їх виробництва. Обґрунтовані режими гідродинамічного тертя в неметалевих та металевих ДП. Розроблена методика розрахунків строків служби ДП та ДО за технічним станом. Запропоновані експлуатаційні критерії оцінки ДО, які дозволяють перейти до розробки техумов або РД на застосування різних типів ДО на відповідних суднах різноманітного призначення та району плавання з урахуванням захисту моря.

Апробація роботи. Методика, результати досліджень та впровадження роботи автора, а також дані про використання в навчальному процесі обговорювалися та схвалені на: Першій всесоюзній конференції по застосуванню пластмас та синтетичних матеріалів в суднобудувані та судноремонті, Першій Українській науково-технічній конференції з питань застосування пластмас в машинобудуванні, засіданні кафедри судноремонту Одеського інституту інженерів морського флоту (ОІІМФ, зараз ОДМУ), проведеному у зв`язку з віїзною сесією, що проходила, відділення технічних наук АН УРСР, технічних нарадах по впровадженню нової техніки Вилковської судноремонтно-технічної станції Одесміськрибпром - тресту, портофлоту Одеського морського торговельного порту та Одеського СРЗ №2, семінарі та вченій раді Інституту проблем матеріалознавства АН УРСР, другій міжрегіональній науково-технічній конференції “Небесновські читання”, науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу ОДМУ, Третій, Четвертій, П`ятій та Шостій Українських науково-методичних конференціях “Нові інформаційні технології навчання в навчальних закладах України”, на симпозіумі міжнародної виставки з яхтингу “Одеса бот-шоуў96”, на Другій міжнародній виставці по судноплавству, суднобудуванню та розвитку портів “Одеса-96”, представниками провідних фірм по виробництву дейдвудних ущільнень та рушіїв - німецької “BLOHM + VOSS”, голландської “LAGERSMIT” та фінської “KAMEWA”.

Матеріали дисертаційної роботи автора опубліковані у виданнях АН СРСР | 1, 5, 6|, на роботу | 5 | є посилання в публікаціях інших авторів, на роботи | 5, 6,27 | є посилання в двох кандидатських дисертаціях, докторській. Посилання на роботу |10| використано при акредитації судномеханічного факультету ОДМУ в Британському інституті морських інженерів. Роботи | 9, 10, 11, 18 | були відібрані представниками Британського інституту морських інженерів та направлені до Лондона, в бібліотеку інституту.

Звіти про виконання науково-дослідних робіт направлялись та були використані в Міністерстві морського флоту та ЧЦПКБ, Вилківською судноремонтно-технічною станцією Одесміськрибпромтресту, Центральним науково-дослідним інститутом технології суднобудування (ЦНДІТС) та ЮЖНДІМФ.

Публікації. За результатами досліджень, наукових узагальнень та науково- технічних рішень автором опубліковано 27 робіт (без співавторів - 11, авторських свідоцтв - 1).

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, 14 розділів основної частини, висновків, списку із 184 джерел, додатка, містить 297 сторінок основного тексту, рисунків та 39 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У розділі 1 подано аналіз виникнення та розвитку дейдвудних обладнань морських та річкових суден.

Першим гвинтовим судном прийнято рахувати побудований в Англії в 1838 році пароплав “Архімед” (рис.1.1,а), на якому були застосовані бакаутові ДП (рис.1.1,б). В двадцятих роках замість дефіцитного бакаута (“залізне” гваякове дерево) почали застосовувати гуми, в тридцятих-сорокових - текстоліти та дере-вопластики, в п`ятидесятих - в Англії Orcot, в шестидесятих-семидесятих - поліаміди (ОІІМФ, ЦНДІТС, ЧЦПКБ та інш.), в восьмидесятих - поліаміди, наповнені графітом, канадський пластик Thordon, сингапурський Feroform (змащення водою), англійський Railko (змащення маслом) тощо.

З тридцятих років почали застосовувати також бронзові, бабітові підшипники ковзання та підшипники катання (змащення маслом).

В ДП, які змащуються маслом, використовуються складні кормові ущільнення манжетного та торцевого типу так, наприклад, німецької фірми «BLOHM+VOSS» - «SIMPLEX», «SIMPLEX-COMPACT”, шведської “CEDER-VALL” та інш.

Російським А.О.ЦНДІМФ та американською фірмою “МОВІL” розроблені рідини та масла, які біологічно розкладаються в морській воді.

На рис.1.2 подана розроблена автором класифікація ДО сучасних суден.

Назріла необхідність у підготовці рекомендацій щодо застосування різних ДО для суден усіх класів, призначень та районів плавання.

В розділі 2 приведено аналіз умов роботи дейдвудних обладнань, дейдвудних підшипників та гребних валів.

В ДП з неметалевими вкладишами мастилом є вода, яка має низьку в`язкість, приблизно в 40 разів менше, і товщину несучого шару в сім разів меншу ніж у масел (Б.В.Дерягін, А.К.Д`ячков). Традиційно довжина ДП складала величину, що дорівнює чотирьом діаметрам. Швидкість ковзання облицювань валів в ДП - 3-10 м/с, при використанні валоповоротного пристрою - 0,1 м/с. Темпераутра від 15оС при змащуванні водою і до 70оС при змащуванні маслом (М.Б.Рубін, В.Є.Бахарєва).

Ремонт ДО пов`язаний з постановкою судна в док та великими витратами.

В розділі 3 виконано аналіз конструкцій, переваг та недоліків дейдвудних обладнань різних типів.

До основних переваг ДО, які змащуються та охолоджуються водою, слід віднести їх екологічну безпеку та відсутність складного кормового ущільнення. До основних недоліків - обмежені навантажні характеристики, обмежений строк служби ДП та можливі пошкодження гребних валів внаслідок контакту з морською водою.

До основних переваг ДО, які змащуюються та охолоджуються маслом, (іноді і пластичними мастилами) слід віднести тривалий строк служби ДП та гребних валів. До основних недоліків - забруднення оточуючого середовища внаслідок витікання масла в море з кормових ущільнень та наявність складного кормового ущільнення.

Зібрані автором статистичні дані по пароплавствах України показують, що судна з ДО, які змащуються водою, за станом на 1994 рік, складали в Чорноморському - 47%, в Азовському - 67,3 %, в Дунайському - 78,9 %, в Дніпровському - 100 %. За останнє десятиріччя на судноверфах України та за рубежем в основному будують судна з ДО, які змащуються маслом.

В розділі 4 подані відомості про матеріали вкладишів дейдвудних підшипників, конструкції та зроблено їх аналіз.

Матеріал вкладишів ДП визначає їх конструкцію (рис.4.1), рід мастила та строки служби. На рис.4.1,а зображена схема однієї з конструкцій бакаутових, текстолітових та гумо-металевих підшипників, на рис.4.1,б - деревопластикових, на рис.4.1,в - підшипників з гуми для невеликих валів, 4.1,г - бабітових.

В даний час поліамідні ДП виготовляються монолітними без карманів і канавок на внутрішній поверхні, що сприяє погіршенню умов охолодження і викликає тривале зменшення установочних зазорів (рис.4.2).

В 1994р. на суднах Чорноморського МП (в порядку використання) застосовувалися бабітові та капролонові ДП, в Азовському та Дунайському - текстолітові, гумо-металеві, капролонові, бакаутові, бабітові, в Дніпровському - гумові.

В розділі 5 приводяться відомості про перспективні для досліджень та застосування в дейдвудних підшипниках нові полімерні матеріали.

Згідно з даними Г.Р.Якобі (H.R.Jakobi), опублікованими у 1957 р., введення до поліамідів до 10 % графіту підвищує їх зносостійкість та зменшує коефіцієнт тертя (контртіло - сталь, мастило - вода).

Автором у 1960 р. для перших порівняльних досліджень були відібрані такі нові полімерні матеріали: термореактивні - фенопласти (волокніт, АГ-4), епоксидопласт (ЕД-6), фенопласт “Dytron” (матеріал ДП зарубіжних суден), термопластичні - поліаміди (капрон П-6, вторинний капрон, капрон з 10% вмістом графіту), поліпропілен, поліетилен, бакаут.

Дослідження протягом 12890 годин при змащенні водою виявили найбільшу зносостійкість капрону з 10% графіту.

Дослідження протягом 1500 годин п`яти конструкцй капронографітових підшипників показали, що найбільш високі властивості (в порядку зменшення) мали підшипники з двома боковими серповидними карманами, гладкий циліндричний без карманів і канавок, з трьома канавками, розташованими під кутом в 120о поза навантаженою зоною. Підшипники з десятьма планками та гумові типу “Гудріч” мали низькі властивості.

На сконструйованому автором стенді, який імітував роботу ДО, були проведені динамічні випробування при наявності абразивного середовища протягом 11 місяців (1700 годин), які виявили надійність роботи капронографітових (10% графіту) ДП.

За даними В.Н.Єгорова введення до капрону графіту (від 1 до 5 %) різко знижує границю міцності на розрив та забезпечує підвищення границі міцності при стиску (1965 р.).

При підвищенні температури в ДП, внаслідок подачі недостатньої кількості води, відбувається підплавлення підшипників, збільшується зазор, але підшипники продовжують нормально працювати. (В.Н.Єлізаров, Л.Т.Балацький, Т.Н.Бега-гоен, 1980 р.).

Дослідження Є.В.Сокова та П.М.Лисенкова (1995 р.) показали, що подача води при температурі 45оС значно збільшує знос капролону при терті по бронзі Бр 010Ц2.

Ю.Н.Зуєв та Л.В.Тупіцина в 1982 році запропонували для вкладишів ДП застосовувати поліамід деклон, знос якого в 1,5-2 рази, а водопоглинання в 2,5-3 рази менше ніж у капролону.

В розділі 6 приведені властивості та конструкторсько-технологічні показники полімерних матеріалів та дейдвудних підшипників.

З метою впровадження поліамідних ДП на середньо- та великотоннажних морських суднах були продовжені дослідження поліамідів - капрону з 5% вмістом графіту та капролону.

Тривалим дослідженням, протягом 930 годин, піддавалися 5 пар тертя. Ці матеріали при змащуванні водою працювали з бронзою, хромокадмієвим покриттям та корозійно-стійкою сталлю.

Дослідження проводилися на модернізованих нами машинах тертя АЄ-5М, які працюють за схемою торцевого ковзання трьох циліндричних пластмасових зразків по металевому кільцеві (Дср = 100 мм).

Оцінка зносостійкості, коефіцієнтів тертя, стану поверхні тертя, повзучості та старіння полімерів при змащуванні водою проводилася при різних значеннях тиску та швидкості ковзання, які відповідали реальним умовам експлуатації ДП.

Для визначення даних порівняльної зносостійкості установлювалась вагова та лінійна інтенсивності зношування.

В таблиці 6.1 подані порівняльні значення зсносостійкості та значення коефіцієнтів тертя основних випробуваних матеріалів вкладишів ДП (зразки) та облицювань гребних валів (кільця) при швидкості ковзання 2 м/с(мастило - вода). За одиницю зносу зразків прийнято знос зразків з капрону з 10%-ним вмістом графіту, а за одиницю зносу кілець - знос корозійно-стійкої сталі 10Х18Н9Т, випробуваних сумісно при навантаженні 0,2 МПа.

Введення до капрону 5% графіту сприяє максимальному підвищенню твердості, а 5% та 10% - підвищенню зносостійкості.

При змащенні водою полімерів, що працюють в парі з металами, відбувається перенесення на полімерну поверхню тертя часток металу. Введення в капрон графіту до 10% сприяє уповільненню механодеструкції мікромолекул, утворенню низькомолекулярної фазі, яка проникає в субмікротріщини металу, що знижує знос пари (див. також стор.3, 4 ).

При терті по сталі 10Х18Н9Т та хромокадмієвому покриттю максимальну зносостійкість має капрон, наповнений графітом (10%), при терті по бронзі Бр 010Ц2 - капролон.

Перед встановленням на малотонажні судна з метою вибору оптимального варіанту ДП для суден різного призначення та району плавання на машинах, які працюють за схемою повний вкладиш-вал, були піддані тривалим випробуванням протягом 600 годин три конструкції підшипників з вкладишами, виготовленими з одного матеріалу - капрону з 10%-вим вмістом графіту. Діаметр підшипників складав 78,5 мм, зазор - 0,5 мм, довжина 100 мм. Сталевий вал мав хромокадмієве покриття. Мастило та охолодження - вода. Розміри підшипників відповідали розмірам ДП суден, на яких планувалось проведення перших натурних випробувань.

Величини коефіцієнтів тертя, тиску в шарі змащення водою, збільшення температури змащуючої та охолоджуючої води визначалися при тисках від 0,05 до 0,2 МПа та швидкості ковзання 2,8 м/с.

Вперше вкладиші підшипників були виконані монолітними. Вперше були запропоновані поліамідні ДП для суден різного призначення.

Таблиця 6.1

ЗВЕДЕНА ТАБЛИЦЯ

антифрикцйених властивостей поліамідів, бакаута, фенопласта марки “Dytron” та гуми марки 8075, випробуваних в парах тертя з металами шийок гребних валів (Швидкість ковзання =2 мс, мастило - вода)

Випробуван матеріали та їх поєднання	Порівняльний знос при тиску, МПа	Коефіцієнт тертя
Вкладиш	Облицю-	0,2	0,6	1,2	1,8	0,2	0,6	1,2	1,8
(зразки)	вання (кільця)	зразки	кільця	зразки	кільця	зразки	кільця	зразки	кільця
Капрон з 10 % графіту*	Корозійно-стійка сталь	1,00	1,00	1,33	1,29	1,66	1,68	-	-	0,043	0,023	0,028	-
Капрон	10Х18Н9Т	1,20	11,10	8,35	1,21	17,50	1,45	27,60	1,68	0,027	0,025	0,029	-
Капрон з 10 % графіту		0,94	0,63	3,17	1,25	6,35	1,87	19,10***	2,12***	0,006	-	0,007	0,012***
Капрон з 5 % графіту**	Хромо- кадмієве	1,10	4,32	3,38	6,12	-	-	-	-	0,006	0,007	-	-
Капрон	покриття	0,285	19,70	4,68	21,8	10,80	31,30	108,00	33,20	0,0066	0,0075	0,024	0,006
Фенопласт марки “Dytron”		1,97	3,75	4,96	5,63	10,40	8,75	-	-	0,027	0,016	0,032	-
Капрон з 10 % графіту*		1,66	5,56	3,33	14,60	5,55	38,30	8,72	42,00	0,006	0,007	0,016	0,005
Капрон з 5 % графіту**	Бронза	1,34	5,98	3,31	10,42	-	-	-	-	0,008	0,003	-	-
Капрон	Бр О5Ц5С5	0,545	7,06	3,34	9,65	6,94	14,0	10,80	18,20	0,022	0.080	0,022	0,017
Капролон**		0,81	2,12	2,97	2,38	-	-	-	-	0,014	0,017	-	-
Фенопласт марки “Dytron”		0,89	3,55	2,59	12,10	4,66	24,80	7,65	37,00	0,021	0,027	0,028	0,031
Бакаут		1,24	2,43	4,34	2,53	10,20	3,03	14,00	4,55	0,025	0,027	0.020	0,030
Капролон**	Бронза	0,41	2,96	2,81	2.01	-	-	-	-	0,022	0,024	-	-
Бакаут	Бр О10Ц2	0,53	2,02	3,80	12,14	-	-	-	-	0,020	0,022	-	-

Примітка: * Досліджувались для застосування на малотонажних суднах (розділ 5 та розділ 6).

** Досліджувались для застосування на середньо- та великотонажних суднах (розділ 6).

*** Випробування проводились при р = 2,4 МПа.

Дані по капрону, “Dytron” та бакауту подані для порівняння.

На одну конструкцію підшипника із зазначених трьох було отримано авторське свідоцтво.

Дослідження підшипників з двома (рис.6.2) та трьома спіральними канавками показали, що їх властивості були декілька нижчі, ніж у раніше випробуваних (див. розділ 5) з двома боковими серповидними карманами (рис.7.2,а), гладкого циліндричного та з трьома поздовжніми канавками (рис.6.1), розташованими під кутом в 120о поза навантаженою зоною.

Явища старіння та повзучості вкладишів не спостерігалося.

Випробування проводилися при напіврідинному терті.

При короткочасному зменшенні або припиненні подачі змащуючої та охолоджуючої води робота поліамідних підшипників проходила нормально.

Передбачалось, що підшипники з двома боковими серповидними карманами доцільно встановлювати на судна, які плавають на чистій воді, з трьома канавками - на судна, експлуатація яких проходила на мілководді, з гвинтовими канав-ками - на судна, які за умовами експлуатації повинні виконувати велике число реверсів гребних валів.

В подальшому (див.розділ 8) зазначені передумови були підтверджені, однак на великотоннажних суднах до даного часу встановлюються капролонові ДП тільки з циліндричною робочою поверхнею, решта конструкцій підшипників ще підлягають реалізації на відповідних типах суден.

Нами запропонована (а.с. № 205451) конструкція підшипника з поліамідним вкладишем (рис.6.3), який має дві бокові пружні перемички, що утворюють серповидні бокові кармани та “шпонкові” виступи. При збільшенні температури змащуючої та охолоджуючої рідини бокові пружні перемички вигинаються до периферії, збільшують прохідний переріз, через який надходить більша кількість води. Ці перемички є одночасно і компенсаторами діаметрального зазору.

Встановлено, що у поліамідного підшипника запропонованої конструкції зміна внутрішнього діаметра під дією вологи та температури менше ніж у підшипників з монолітним вкладишем.

Навантажний режим опор малих гребнх валів невеликий, значно нижче допустимого для поліамідів, тому головним критерієм їх працездатності слід рахувати температурний режим.

В роботі виконано тепловий розрахунок та визначена необхідна кількість змащуючої та охолоджуючої води, що прокачується через ДП з поліамідними вкладишами.

При прокачуванні не менше ніж 1 м3/год забортової води в носову частину поліамідного ДП (Дгр.в.= 78 мм) буде забезпечена його нормальна робота.

В розділі 7 повідомляється про режими тертя в поліамідних та гумометалевих підшипниках.

При проведенні лабораторних досліджень (див. розділ 6) на машинах АЄ-5М, що працювали за схемою торцевого тертя трьох пластмасових зразків по металевому кільцеві, було встановлено вплив зміни мікрогеометрії поверхні тертя на величину коефіцієнта тертя та тиску в шарі змащування водою. Із збільшенням навантаження до 1,2 МПа шорсткість збільшувалась (V= 2 м/с) до 1,68 мкм, коефіцієнт тертя до 0,016 (рис.7.1) тиск в шарові мастила до 0,01 МПа, далі ці характеристики знижувалися, спостерігалось припрацювання поверхонь та гідродинамічний ефект.

При випробуваннях підшипників з капронографітовими вкладишами (див. розділ 6) найбільш високі антифрикційні властивості при змащуванні водою мав підшипник з двома боковими серповидними карманами (рис.7.2,а) ( = 0,017; Рс= 5 МПа; t= 2 оС), сталий режим наступав (р = 0,2 МПа) через 5 годин, при р= 0,05 МПа - через 1 годину.

Випробування підшипника (рис.7.2,а) з двома карманами тієї ж глибини, але розточеними радіусом 36 мм (рис.7.2,б), тобто при декілька зміненій вхідній кромці карманів, які утворюють змащуючий клин, та зменшеній довжині дуги робочої поверхні, при умовному тиску 0,2 МПа показали, що коефіцієнт тертя знизився до величини 0,007, а при р=0,25 МПа до 0,005. При випробуваннях зазначеного підшипника від`ємних тисків в шарі змащення водою не спостерігалося.

Із аналізу кривих залежності коефіцієнтів тертя від часу, приведенх на рис. 7.3, визначено настання сталого режиму роботи для різних конструкцій підшипників.

Для підшипників з більш низькими значеннями коефіцієнтів тертя процес спливання цапфи та перерозподілу навантаження, яке сприймається мікронерівностями поверхні тертя та мастильним клином води, є більш тривалим, так як більше виявляється гідродинамічний ефект. При цьому стабілізація коефіцієнтів тертя, тиску в шарі мастила та прирісту температури охолоджуючої води наставали одночасно.

При тиску менше 0,2 МПа значення коефіцієнтів тертя зростали для усіх конструкцій підшипників.

Результати випробувань показали велику залежність антифрикційних властивостей підшипників від макрогеометрії робочої поверхні. В підшипниках з пластмасовими вкладишами виконання канавок в робочій зоні знижує тиск в шарі змащення водою та збільшує значення коефіцієнтів тертя.

На рис.7.4 приведені графіки зміни тисків в шарі змащення водою по довжині підшипника.

За величиною коефіцієнтів тертя та тиску в шарі змащення водою встановлено, що дослідження проводилися при напіврідинному терті. Виключення складав підшипник з двома боковими серповидними карманами, розточеними радіусом 36 мм, робота якого під тиском 0,2 МПа (V = 2,8 м/с) починала протікати в режимі рідинного тертя. Так як на суднах, на яких устанавлювалися ДП з вкладишами із капронографіту, тиск не перевищував 0,2 МПа, ДП працювали в режимі напіврідинного тертя. Однак виявлена можливість створення поліамідних ДП, що працюють в режимі рідинного тертя. Збільшення тиску до 0,25 МПа і більше може бути досягнуто за рахунок зменшення довжини ДП.

Розділ 8 присвячений дослідженням надійності роботи поліамідних дейдвудних підшипників. Приведено перший досвід застосування поліамідних ДП на малотоннажних суднах в період натурних випробувань.

З метою дослідження режимів гідродинамічного тертя, відсутності “заїдання” гребного вала при тривалій стоянці судна внаслідок набрякання вкладиша підшипника, а також явищ повзучості та старіння капронографітових (10% графіту) ДП на стенді, що імітує роботу ДО (Д гр.в. = 47 мм) одного з типів суден, автором були проведені статичні випробування підшипників тривалістю 6 місяців.

Раніше (див. також розділ 5) на зазначеному стенді досліджувалась надійність роботи цих же кормового і носового капронографітових підшипників при динамічних навантаженнях та наявності абразивного середовища.

При досліженнях розрахунковий установочний зазор був збільшений у півтора рази.

На рис.8.1 приведені графіки розподілу тиску в шарі змащення водою по довжині кормового поліамідного підшипника з трьома канавками (рис. 6.1), а також найбільше зношена кормова частина підшипника.

Характер зносу вкладиша можна пояснити дією навантаженого в кормовій частині гребного вала та падінням тиску в шарі змащення водою. Величина зносу капронографітового ДП була вдвічі менше тексолітових, які застосовуються на суднах. Причому, знос спостерігався лише в період попередніх випробувань підшипників при динамічних навантаженнях та наявності абразивного середовища (850год., 3,75% піску). Явищ повзучості та старіння поліамідних вкладишів підшипників не спостерігалося.

Випробування проводилися за напіврідинним режимом тертя.

Для дослідження роботи капронографітових (10% графіту) ДП були відібрані п`ять груп суден з діаметрами гребних валів 24, 46, 78 та 106 мм. Режими роботи ДП зазначених суден - р Ј 0,1 МПа, V Ј 2,8 м/с.

Мастилом та охолодженням ДП служила забортна вода.

Строки служби капронографітових ДП встановлювалися за результатами повторних оглядів представниками морського Регістру, судновласника та представника ОІІМФу - автора при підйомі суден. Визначались величини зносу підшипників та гребних валів.

В 1964-1966 роках ДП з вкладишами з капрону з 5%-вим вмістом графіту були отримані в ЧЦПКБ та встановлені ще на 22 суднах (Дгр.в. = 78- 150 мм), а всього за замовленнями підприємств в зазначений період було виготовлено 245 нових ДП.

Аналіз результатів п`ятирічної експлуатації капронографітових ДП при напіврідинному терті показав, що їх зносостійкість в 1,5-2 рази перевищувала зносостійкість текстолітових та гумометалевих. Старіння та повзучості капроно-графітових вкладишів ДП не спостерігалося.

Тривалим досвідом експлуатації дослідних зразків на суднах підтверджена доцільність установки поліамідних ДП з двома боковими карманами на суднах, які плавають на чистій воді, з трьома канавками, розташованими поза навантаженою зоною, - на суднах, які плавають в прибережних районах, з гвинтовими канавками - на суднах з великим числом реверсів гребного вала. Для спортивних суден підтверджена можливість застосування упорно-опорних поліамідних ДП (рис.8.2).

В розділі 9 приведені результати досліджень антифрикційних властивостей, навантажної здатності та надійності роботи наповнених поліамідів при змащенні водою.

Розроблена за нашою участю методика випробувань дозволила визначити службові характеристики наповнених поліамідів стосовно до умов роботи ДП великотоннажних морських суден.

Для випробувань були сконструйовані машини тертя, які працювали за схемою повний вкладиш - консольно розташований вал (Дв = 58 мм), аналогічно схемі роботи машин для випробувань підшипників, які застосовувалися нами раніше (див. розділ 6).

Величина зносу пластмасових зразків визначалася мікрометруванням, знос металевих зразків - профілографуванням та мікрометруванням.

На рис.9.1 приведені характеристики міцності, твердості та зносостійкості поліаміду-капрону, наповненого графітом, які дозволяють обґрунтувати вибір для подальших досліджень з метою застосування в навантажених ДП великотоннажних суден поліаміду-капролону, наповненого 5% графіту (при цьому вмістові графіту спостерігається максимальне значення границі міцності на стиск, твердості та збільшення зносостійкості) (див. також стор. 3, 4).

Порівняльним випробуванням піддавались капролон, капролон, наповнений графітом (5 %), або маслом (5%), або одночасно графітом і маслом (5% + 5%), які працювали з бронзою Бр 010Ц2 та корозійно-стійкою сталлю 10Х18Н9Т (еталонна пара тертя капролон-бронза Бр 010Ц2).

Тривалість випробувань - 260 годин.

На поверхні тертя поліамідних зразків включень часточок металу не спостерігалося. При визначенні граничних тисків повзучості зразків також не спостерігалося.

При випробуваннях капролону без наповнювачів знос роликів мав величину до 0,5 мкм. При випробуваннях маслонаповненого капролону знос роликів збільшувався до 7 мкм, на поверхні тертя спостерігалися смуги. При решті випробувань величина зносу роликів була вельми малою і не перевищувала 1-3 мкм.

На рис.9.2 приведена діаграма порівняльної зносостійкості випробуваних матеріалів.

На рис.9.3 приведена діаграма граничних значень умовних тисків напов-неного капролону та капролону при терті по бронзі та корозійностійкій сталі.

Проведені дослідження показали, що введення графіту (5%) збільшує зносостійкість та навантажну здатність капролону при роботі з бронзою та корозійностійкою сталлю. Введення графіту та масла одночасно дозволило одержати капролон, який має найбільшу навантажну здатність при роботі з корозійностійкою сталлю.

При недостачі води довше працював капролон, наповнений маслом.

Результати другого етапу випробувань дозволяють рахувати доцільним проведення подальших робіт по використанню укорочених ДП з вкладишами з наповненого капролону.

В розділі 10 повідомляється про дослідження антифрикційних властивостей наповнених поліамідів при змащенні пластичним мастилом.

Перспективним доцільно рахувати застосування для носових ущільнень кілець з капролону, наповненого капролону та визначення оптимального варіанту подачі мастила (ДО із змащенням водою).

Випробування пар тертя пластмаса-метал за нашою участю проводилися на машинах тертя АЄ-5М (див. розділ 6), до вузла тертя яких були внесені зміни, проте схема випробувань залишилась колишньою - торцеве ковзання пластмасового (нерухомого) та металевого (рухомого) зразків.

Порівняльним випробуванням піддавалися зразки з капролону, капролону, наповненому графітом (5%), маслом (5%) та графітом разом з маслом (5% + 5%). Обґрунтування вибору кількості наповнювача приведено в розділах 5, 6 та 9.

Оцінка антифрикційних властивостей наповненого капролону та капролону при роботі в парі тертя з бронзою Бр 010Ц2 та змащенні пластичним мастилом ЦІАТІМ 201 проводилася на підставі аналізу таких характеристик: величини зносостійкості, значень коефіцієнтів тертя та температури в зоні тертя.

Режими випробувань - навантаження 5,3 МПа та швидкість ковзання 0,05 м/с добиралися з умов збереження низьких температур в зоні змащення та тертя.

Випробування проводилися за двома методами змащування. При використанні першого методу мастило у вузол тертя машини надходило безперервно, при використанні другого - вузол тертя заповнювався мастилом тільки на початку випробувань.

Узагальнені дані досліджень антифрикційних властивостей зазначених пар тертя при сталому режимі роботи подані в таблиці 10.1.

Таблиця 10.1

Матеріал поліамідних зразків	Швидкість зношування, мкм/год	Коефіцієнт тертя
	пари тертя (сумарна)	поліаміду	бронзи Бр010Ц2
Капролон	0,55/2,34	0,25/1,99	0,30/0,35	0,120/0,180
Капролон з графітом	0,55/1,90	0,45/1,54	0,10/0,36	0,105/0,145
Капролон з графітом і маслом	1,00/2,26	0,70/1,42	0,30/0,84	0,095/0,170
Капролон з маслом	0,73/3,86	0,58/1,93	0,15/1,93	0,100/0,175

Примітка: чисельник - безперервна подача мастила; знаменник - одноразова.

Розділ 11 присвячений аналізу багаторічного досвіду експлуатації поліамідних дейдвудних підшипників середньо- та великотоннажних суден.

Аналіз результатів тривалих лабораторних та стендових досліджень, натурних випробувань та планової експлуатації (на протязі трьох десятків років), отриманих автором в ОДМУ та іншими авторами в ЮЖНДІМФі, ЦНДІТС та ЦНДІМФі, показав їх добрий збіг та підтвердив вірогідність даної багато-ступеневої комплексної методики.

Дані аналізу подані в таблиці 11.1.

Таблиця 11.1

Організація	Рік	Еталонний матеріал	Матеріал на основі поліамідів	Збільшення зносостійкості пари ДП - вал

Результати лабораторних досліджень та стендових випробувань

ОІІМФ	1960- 1961	Бакаут	Капронографіт (10% графіту)	2,4
ОІІМФ	1961	Бакаут	Капролон	1,3
ОІІМФ	1961	Капрон	Капронографіт (10% графіту)	3,0
ЦНДІТС	1972	Бакаут, текс-толіт, ДСП, гума	Капролон	1,3-1,9
ОІІМФ, ЮЖНДІМФ	1988	Капролон	Капролонографіт (5% графіту)	3,5-11

Результати натурних випробувань та планової експлуатаціі (4600 суден)

ОІІМФ	1961 1963	Текстоліт, гума	Капронографіт (10% графіту)	1,5-2,5
ОІІМФ	1961	Капрон	Капронографіт (10% графіту)	1,5
ОІІМФ, ЧЦПКБ	1963 1973	Текстоліт, гума	Капронографіт (5% графіту)	1,5
ЦНДІТС	1965 1978	Бакаут, текс- толіт, ДСП, гума	Капролон	2-4
ЦНДІМФ	1975	Бакаут, текс- толіт, ДСП, гума	Капролон	1,3-2,4
ЮЖНДІМФ	1973 1983	Бакаут	Капролон	1,5-2,0
ЮЖНДІМФ ОДМУ	1985 1993	Капролон	Капролонографіт (5% графіту)	1,2-1,5

В розділі 12 приведена методика розрахунку періодичності ремонту суднових дейдвудних обладнань за технічним станом.

Експлуатація та ремонт ДО за технічним станом дозволить збільшити періоди між докуваннями. Основними елементами, що впливають на строк служби ДО, є вкладиші ДП та ущільнюючі елементи кормових ущільнень.

Запропонована модель може бути використана при розрахунку періодичності докування суден, які проектуються наново, а також суден різного призначення, які експлуатуються.

Кількість ремонтів ДП з заміною вкладишів за весь строк служби судна (Z) та міжремонтні періоди для нових суден можуть бути розраховані на підставі запропонованої автором формули:

Т ход.год.судна

Т ход.год.підшип.

або

25 К N ход.год.судна

гр.доп. - уст.

U

де: Т ход.год.судна - кількість ходових годин, пройдених судном за весь строк служби;

Т ход.год.підшип. - кількість ходових годин, пройдених судном за строк служби ДП без ремонту;

25 - проектований строк служби судна до морального чи фізичного зносу;

К - коефіцієнт, який визначає строк служби заданого типу судна до морального чи фізичного зносу (наприклад, для транспортних великотоннажних морських суден приймається рівним 1, для великотоннажних пасажирських суден - 2 тощо);

N ход.год.судна - кількість ходових годин, які проходить судно щорічно (визначається на підставі статистичних даних);

гран.доп., мм - гранично допустимий зазор в ДП (визначається морським Регістром);

уст., мм - установочний (монтажний) зазор неметалевих ДП (визначається морським Регістром);

U - сумарний знос ДП та гребних валів за 1000 ходових годин для певного типу судна (визначається на підставі статистичних даних).

Аналіз актів Регістру та опублікованих даних Л.Т.Балацьким, Т.Н.Бегагоєвім, В.Н.Єлізаровим дозволили зібрати та обробити статистичні дані про зноси (мм/1000 х.г.) - бакаутових і капролонових ДП 24 серій суден (всього 244 судна) різного призначення, деякі з котрих, як приклад, подані в таблиці 12.1.

Проведені розрахунки міжремонтних періодів ДО суден з капролоновими та бакаутовими ДП і аналіз технічної документації суден з бабітовими ДП за технічним станом показали (за умовою відповідного технічного стану гребних валів), що для суден:

- з капролоновими ДП риболовецьких суден типу СРТМ за нормальних умов експлуатації ремонт ДП може не виконуватися практично весь строк служби судна;

дейдвудний підшипник обладнання полімерний

Таблиця 12.1

Тип судна	Кільк. суден, шт	Матеріал вкладиша ДП	Діаметри гребних валів, мм	Серед. річний наробок ход.год.	Середня швидкість зносу, на 1000 ход.год.,мм
					cумарна	для підшип-ника	для облицювання вала
СРТМ	21	Копролон	300	3500	0,035	0,013	0,022
Морське	18	Копролон	401-500	4000	0,090	0,046	0,044
Транспортне	7	Копролон	> 500	3600

Подобные документы

• Дослідження якостей полімерних композиційних матеріалів

  Структура, властивості та технології одержання полімерних композиційних матеріалів, методика їх вимірювання і виготовлення. Особливості лабораторного дослідження епоксидної смоли, бентоніту, кварцового піску. Визначення якостей композиційних систем.
  
  курсовая работа [10,8 M], добавлен 12.06.2013
  

• Розробка модифікованих композиційних покриттів на поліорганосилоксановій основі для захисту магістральних трубопроводів

  Вплив мінеральних наповнювачів та олігомерно-полімерних модифікаторів на структурування композиційних матеріалів на основі поліметилфенілсилоксанового лаку. Фізико-механічні, протикорозійні, діелектричні закономірності формування термостійких матеріалів.
  
  автореферат [29,3 K], добавлен 11.04.2009
  

• Композицiйнi матерiали

  Будова, властивості і класифікація композиційних матеріалів – штучно створених неоднорідних суцільних матеріалів, що складаються з двох або більше компонентів з чіткою межею поділу між ними. Економічна ефективність застосування композиційних матеріалів.
  
  презентация [215,0 K], добавлен 19.09.2012
  

• Дослідження структуроутворення в процесі реакційного спікання та гарячого деформування порошкових сумішей систем Fe-Ti-C і Fe-Ti-B4С та розробка технології одержання порошкових зносостійких матеріалів на основі системи Fe-Ti-C(B)

  Основні принципи підвищення зносостійкості порошкових матеріалів на основі заліза. Вплив параметрів гарячого штампування на структуру і властивості отримуваних пористих заготовок. Технологія отримання композитів на основі системи карбід титану-сталь.
  
  дипломная работа [4,8 M], добавлен 27.10.2013
  

• Випробування механічних властивостей і випробування довговічності матеріалів

  Конструкційна міцність матеріалів і способи її підвищення. Класифікація механічних властивостей, їх визначення при динамічному навантаженні. Вимірювання твердості за Брінеллем, Роквеллом, Віккерсом. Використовування випробувань механічних властивостей.
  
  курсовая работа [2,1 M], добавлен 19.11.2010
  

• Опорядження текстильних матеріалів на основі суміші волокон шерсті та поліаміду

  Основні властивості поліамідного та шерстяного волокон та їх суміші. Технологічний процес підготовки текстильних матеріалів із суміші поліамідних волокон з шерстяними. Фарбування кислотними, металовмісними та іншими класами барвників, їх властивості.
  
  курсовая работа [23,2 K], добавлен 17.05.2014
  

• Конфекціювання матеріалів і дослідження їх властивостей для виготовлення жіночого літнього комплекту

  Дослідження основних технологічних, структурних та механічних властивостей матеріалів. Вивчення розвитку моди на вироби жіночого літнього одягу. Характеристика асортименту швейної тканини, фурнітури, підкладкових, прокладкових та докладних матеріалів.
  
  курсовая работа [43,7 K], добавлен 09.06.2011
  

• Удосконалення технічної експлуатації газотурбонагнетачів суднових малообертових дизелів

  Характеристика методів підвищення технічної експлуатації суднових газотурбонагнетачів. Особливості розвитку світового морського флоту, місце в єдиній транспортній системі. Газотурбінний надув як один із основних способів підвищення потужності дизелів.
  
  дипломная работа [4,0 M], добавлен 19.12.2012
  

• Підвищення зносостійкості деталей

  Абразивне зношування та його основні закономірності. Особливості гідроабразивного зношування конструкційних матеріалів. Аналіз методів відновлення зношених деталей машин. Композиційні матеріали, що використовуються для нанесення відновних покриттів.
  
  дипломная работа [8,9 M], добавлен 22.01.2017
  

• Розробка технічної документації на жіночий жакет в умовах індивідуального виробництва

  Обґрунтована відповідність жіночого жакету сучасним тенденціям моди, конкурентоспроможність та економічність виготовлення. Аналіз матеріалів, їх властивостей до виробничих процесів. Підвищення продуктивності праці за рахунок механізації ручних робіт.
  
  курсовая работа [33,4 K], добавлен 23.07.2011
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам