Обзор исследований по определению износостойкости нитевидных текстильных рыболовных материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обзор исследований по определению износостойкости нитевидных текстильных рыболовных материалов

М.А. Суконнов

А.В. Суконнов

В настоящее время отсутствуют научно-обоснованные нормы эксплуатации промвооружения на рыболовных судах, а также данные об износостойкости при подборе материалов для постройки орудий рыболовства. В процессе работы материал, из которого изготовлено орудие лова, трётся о грунт, слип, борт, ролы, рабочие органы рыбопромысловых машин. Всё это ведёт к изменению структуры рыболовного материала, т.е. к его износу. Наименее изученным из различных видов износа является абразивный износ рыболовных материалов.

На практике норма износа орудий рыболовства назначается эксплуатационниками в зависимости от объёма выловленной рыбы. Такие нормы, естественно, не отражают величину фактического износа сетематериалов.

Первые попытки изучения процесса абразивного износа были предприняты в 1964 г. Ю.А. Изнанкиным [1]. В этой работе объектом исследования являлись сетные жгуты на рабочей поверхности цилиндрического барабана. Результаты экспериментов имели разброс до 60% и практического применения не нашли. В 1970 г. работы по абразивному трению были продолжены в СЭКБ промрыболовства [2]. К этому времени была изготовлена экспериментальная установка «Преголь», основой истирающей поверхности которой являлся пустотелый стальной барабан.

Серия полученных экспериментальных данных с помощью этой установки также имела большой разброс и не подлежала математической обработке и анализу. Предположительно разброс данных был обусловлен отсутствием стабилизации в регулировке скорости вращения истирающей поверхности и наличием точечного контакта последней с испытуемым образцом.

Исследователями Г.А. Гороховским и В.Г. Кравченко в 1965 г. [3] при изучении механического воздействия на полимеры было выявлено, что картина абразивного износа резко меняется, если трение пары металл-полимер осуществляется в электролитической среде - износ элементов трибопары резко увеличивается.

Объясняется это тем, что при механическом воздействии (абразивное трение) в макромолекулах образца возникают внутренние напряжения, превышающие прочность ионной связи, в результате чего макромолекулы распадаются на свободные радикалы. Поверхностные слои полимера-образца теряют химическую инертность и приобретают способность вступать в химическую реакцию. При этом осуществляется прививка свободных радикалов к металлической истирающей поверхности контртела, и, тем самым, они создают противозадирочный слой. При сухом трении это способствует повышению износостойкости как истирающей поверхности, так и полимера-образца. Данное обстоятельство было доказано в работе Е.Н. Мамцева и М.Н. Пахнова[4] при испытаниях на трение капронового (полиамидного) шнура диаметром 3 мм на чугунном блоке в трёх средах - в воздухе, в воде, в масле.

Результаты экспериментов показали, что коэффициенты трения в воде и масле значительно выше, чем у сухого образца. Низкий коэффициент и высокая износостойкость капронового шнура при трении «всухую» подтверждают наличие промежуточного слоя между шнуром и контртелом.

Наличие смазки, по-видимому, препятствует локализации механической энергии на отдельных участках полимерных цепей. Разрушение макромолекул происходит медленно, при этом образующийся промежуточный слой из свободных радикалов смывается с поверхности трения смазкой, и износ образца увеличивается. Также авторами было установлено, что с увеличением температуры в зоне контакта трущихся поверхностей коэффициент трения вначале уменьшается, достигая минимальной величины, а затем увеличивается до максимального значения. Это повышение происходит до температуры в 110?С, дальнейшее повышение температуры не оказывает влияния на коэффициент трения. Рассматриваемой проблеме была посвящена экспериментальная работа В.М. Кириллова [5]. В ней исследуется процесс движения жгутов дели на рабочем роле, т. е. имитировалась выборка кошелькового невода подвесными машинами. Было установлено, что механический износ дели (абразивный) происходит в основном за счёт трения невода о корпус судна и о поверхности тяговых ролов. Происходит это в виду того, что на нити жгута невода, расположенного на ролах, действуют растягивающие усилия, поверхностное давление, возникающее вследствие прижима дели к поверхности рола, и внутреннее трение в нитях и узлах от смещения прядей.

В работе также экспериментально определены коэффициенты трения трибопар (рабочий орган РПМ и сетной жгут) для различных футерованных барабанов. Эти исследования предпринимались с целью выявления вариантов снижения износа кошельковых неводов и повышения тяговых характеристик РПМ. Расчётным путём было установлено, что снижение буксования сетного жгута невода на блоке в 10 раз продлит срок его службы на 40 %.

В работе показано, что величина износа дели при буксовке зависит не столько от величины скольжения, сколько от материала поверхности рола.

В 2005 г. сотрудниками кафедры промрыболовства КГТУ на стадии поисковых исследований были продолжены аналогичные работы [6]. Цель экспериментальных работ состояла в определении численных значений коэффициентов сопротивления абразивному износу. Для проведения таких исследований была модернизирована установка для истирания «Преголь», где в качестве истирающей поверхности имелся пустотелый стальной барабан. Установка была изготовлена на заводе в единственном экземпляре по заказу СЭКБ промрыболовства.

С учётом предыдущих испытаний (1970 г.) на установке подобного типа нами были сконструированы и встроены в установку электрическая и управляющая схемы, позволяющие регулировать и сглаживать колебания скоростного режима барабана. Это новшество позволило получать более стабильные результаты экспериментов. Однако при испытании шнуров, ниток диаметром более 2 мм, а также сетных полотен из них, ввиду длительности процесса происходил разогрев образцов и, как следствие, повышение их остаточной прочности выше первоначальной.

При детальном изучении процесса истирания нами было установлено, что образец при больших температурах оплавлялся и менял свою макроструктуру. На этом работы были приостановлены. Тем не менее, полученные экспериментальные данные позволили:

- отработать методику проведения экспериментальных исследований;

- определить направления совершенствования экспериментального оборудования;

- определить вид зависимости остаточной прочности истираемого образца от числа циклов истирания;

- определить значимые факторы, влияющие на величину абразивного износа.

В качестве примера на рис. 1 приводятся графические зависимости остаточной разрывной нагрузки полиамидной веревки 187тексЧ4 диаметром 3,1 мм при сухом трении на стальном барабане с предварительной загрузкой сбегающей ветви от 0,5 до 2,5 кгс.

Рис. 1. Зависимость разрывной нагрузки от циклов истирания (сухое трение полиамидной верёвки 187тексЧ4, диаметром 3,1 мм): Р - остаточная разрывная прочность; N - количество циклов; q - загрузка

Надо отметить, что работы аналогичного направления ведутся и зарубежными производителями сетематериалов. Так, фирма «VERTO» (Нидерланды) в рекламных проспектах приводит численные значения сопротивления абразивному износу для канатов из различных видов сырья, которые наиболее часто используются в сетеснастной отрасли (таблица 1).

Таблица 1. Сравнительная характеристика по абразивному сопротивлению канатов по данным фирмы «VERTO» (Нидерланды)

Как следует из вышесказанного, на данный момент нет достаточного надежного оборудования, необходимого для исследования износостойкости рыболовных материалов.

В связи с этим, для проведения экспериментальных исследований оценки износостойкости нитевидных рыболовных материалов, нами была сконструирована и изготовлена экспериментальная установка, включающая в себя и весь комплекс контрольно-измерительной аппаратуры.

Основным критерием в разработке этой установки является возможность имитации процесса абразивного трения при движении орудий рыболовства по поверхности слипов, ролов и рабочих органов РПМ. Конструкция экспериментальной установки представлена на рис. 2. Установка состоит из корпуса, электродвигателя с редуктором, набора конденсаторов, направляющего рычага, рабочей поверхности истирания, механического счётчика, четырёх концевиков, выключателя, кнопки аварийной остановки. Корпус установки изготовлен из металлических угольников и коробчатых профилей и в целом является фундаментом, на котором смонтированы все вышеперечисленные узлы, агрегаты и приборы, необходимые для экспериментов. Для повышения мощности приводного устройства установки был применён трёхфазный электродвигатель. Преобразование вращательного движения вала электродвигателя в поступательное движение истирающей поверхности осуществлялось посредством червячного редуктора и направляющего рычага. Конструкция истирающей поверхности была изготовлена из металлического листа и по форме повторяла форму слипов большинства рыболовных судов.

Надо отметить, что установка позволяет имитировать процессы спуска и подъёма трала по слипу судов с тем лишь отличием от натуры, что двигается трущаяся поверхность, а не образец, как это происходит в натуре.

По краям трущейся поверхности имеются четыре цапфы с подшипниковыми узлами, которые заправляются в специальные направляющие пазы, установленные на корпусе установки. Это позволяет осуществлять движение поверхности во время эксперимента строго в горизонтальной плоскости с возможностью реверса последней. С целью изменения шероховатости истирающей поверхности на неё накладывалась шлифовальная шкурка в диапазоне от 100 до 320 микрон, что соответствует шероховатости поверхности слипов и палуб промысловых судов.

Рис. 2. Экспериментальная установка для исследований абразивного износа

Введённые в схему концевики позволяют сократить время выполнения экспериментальных исследований в четыре раза, расширить диапазон истираемых образцов на одинаковых шероховатостях истирающей поверхности и обеспечить проведение экспериментов в автоматическом режиме, что очень важно, так как процесс истирания одной закладки образцов занимает от двух до четырех часов. Концевики обеспечивают остановку установки при разрыве одного из образцов. Экспериментальная установка также снабжена специальным устройством, обеспечивающим изменение давления испытуемых образцов на трущуюся поверхность. В изложенных ниже экспериментах они не применялись ввиду отсутствия приборов для контроля давления. Подсчёт количества выполненных циклов осуществлялся с помощью модернизированного счётчика оборотов, применяющегося в морозильных установках промысловых судов. Модернизирование счётчика включало изготовление узлов передачи движения истирающей поверхности на привод счётчика.

С целью имитации условий мокрого трения, а также экспериментов, предусматривающих наличие биомассы на трущихся поверхностях, установка оснащена специальным бункером с капельницами. В бункер заливается солёная вода и рыбная слизь, а капельницы, установленные вдоль истирающей поверхности, обеспечивают постоянное орошение как поверхности, так и образцов.

С помощью предложенной установки можно определять степень сопротивления абразивному трению для различных текстильных рыболовных материалов, таких как текстильные волокна и изделия из них (нитки, веревки, канаты, шнуры, дели, сетные пластины).

Степень сопротивления абразивному трению является одним из основных физико-механических показателей, характеризующих качество рыболовных материалов, единицей измерения является количество циклов движения истирающей поверхности до полной потери прочности образца (разрушения образца).

В перспективе планируется отработать методику проведения экспериментальных исследований по абразивному трению, с целью выявления влияющих на данный процесс факторов, выявления зависимости этих факторов, а также получения численных значений степени сопротивления абразивному износу для рыболовных материалов из новых видов сырья.

Конечным результатом данных исследований является создание научно обоснованных норм износа орудий рыболовства, что позволит более объективно оценивать их работоспособность в условиях промысла.

Список использованных литературных источников

износостойкость орудие рыболовство нитевидный

1. Изнанкин Ю.А. Повышение эффективности работы дрифтерных сетей // Труды Балтро, 1958. - С. 27-30.

2. Совершенствование рыболовных материалов: отчет СЭКБ промрыболовства. - Калининград, 1970. - С. 120.

3. Гороховский Г.А., Кравченко В.Г. Износ полимерных материалов.- М., 1965 . - С. 120.

4. Мамцев Е.Н., Пахнов М.Н. О работе пар трения металл - капроновый шнур // Рыбное хозяйство.- 1970.- № 3.- С. 32-34.

5. Кириллов В.М. Пути уменьшения износа капроновых кошельковых неводов при работе фрикционными ролами // Рыбное хозяйство. - 1970. - № 6.- С. 28-32.

6. Суконнов А.В., Суконнова Т.Е. Экспериментальные исследования по оценке износостойкости рыболовных материалов: отчет по гранту.- С. 30.

Размещено на Allbest.ru