Влияние состава металлокерамического сплава на триботехнические характеристики фрикционной муфты электропривода стрелочного перевода

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 621.762.

ВЛИЯНИЕ СОСТАВА МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОГО СПЛАВА НА ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФРИКЦИОННОЙ МУФТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА

В.В. Кондратович

В.П. Тихомиров

А.Г. Стриженок

Электропривод для стрелочного перевода (рис. 1) относится к средствам управления положением железнодорожного пути на стрелочном переводе.

Электропривод, обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение шибера, взаимодействующего со стрелкой железнодорожного пути, содержит электродвигатель 1, муфту 2, редуктор 3, открытую зубчатую передачу 5, главный вал 6 с шестерней 7, автопереключатель 9, которые приводят в движение шибер 8. В редукторе 3 размещена предохранительная фрикционная муфта 4, включающая в себя ряд поочерёдно установленных неподвижных (10) и подвижных (11) дисков (рис.1, 2).

Серийно выпускаемый ЗАО «Термотрон-завод» электропривод СП - 6М снабжён фрикционной муфтой с подвижными и неподвижными дисками, выполненными из конструкционной стали. Недостатком указанной муфты является низкая износостойкость и стабильность её работы в режиме теплоимпульсного трения. Задачи повышения долговечности, обеспечения надёжной работы предохранительной фрикционной муфты и безопасности железнодорожного движения решались путём применения композиционных материалов на железной основе в качестве поверхностей трения подвижных дисков.

Исследования показали, что небольшие изменения в химсоставе сплава существенно влияют на износостойкость и триботехнические характеристики. электропривод шибер фрикционный композиционный

Железо является основным связующим компонентом и обеспечивает общую прочность порошкового сплава.

Олово, благодаря низкой температуре плавления, образует в процессе теплоимпульсного трения рабочий слой, обеспечивающий положительный градиент механических свойств по глубине и предохраняющий поверхности трения от интенсивного изнашивания. Содержание олова в порошковом фрикционном сплаве менее 9 % приводит к снижению износостойкости при некотором увеличении коэффициента трения.

Дисульфид молибдена служит в процессе трения твердым смазочным материалом, препятствующим молекулярному схватыванию поверхностей. Этот компонент способствует укреплению каркаса сплава, обеспечивая повышение общей прочности спеченного порошкового материала. Содержание в сплаве дисульфида молибдена менее 1,5 % значительно уменьшает износостойкость, а при его содержании более 3 % не наблюдается существенных изменений триботехнических характеристик порошкового фрикционного сплава в процессе теплоимпульсного трения.

Диоксид кремния, являясь абразивным материалом, увеличивает коэффициент трения и уменьшает локальный объем материала, подвергшийся схватыванию.

Графит имеет слоистую (ламеллярную) структуру и в процессе теплоимпульсного трения служит твердым смазочным материалом, препятствуя молекулярному схватыванию трущихся поверхностей. При увеличении содержания графита свыше 5 % растет стабильность коэффициента трения и существенно уменьшается износостойкость.

Введение в состав порошкового фрикционного сплава свинца увеличивает общую прочность сплава и повышает его износостойкость. Содержание его в составе сплава менее 1,7 % приводит к уменьшению износостойкости и стабильности коэффициента трения, а при введении свинца более 2,5 % вместе с некоторым увеличением стабильности уменьшается величина коэффициента трения покоя.

Методом нейрокомпьютерного моделирования были рассмотрены 9 виртуальных составов композиционных материалов. Исследование фрикционных характеристик проводилось в условиях теплоимпульсного трения на стенде, моделирующем работу предохранительной фрикционной муфты (Тном = 4,94 НМм; Тmax = 12,36 НМм; коэффициент запаса сцепления в = 1,5; начальная скорость на среднем диаметре диска v0 = 1,73 м/с).

По результатам испытаний оценивались максимальный коэффициент трения покоя и коэффициент трения скольжения, а также объёмный износ, соответствующий 105 включениям фрикционной муфты.

В итоге из девяти составов был выбран фрикционный сплав на основе железа (условный номер 07К), содержащий олово, дисульфид молибдена, диоксид кремния, графит и свинец, обладающий высокой износостойкостью и стабильными триботехническими характеристиками в условиях теплоимпульсного трения.

Методом порошковой металлургии было изготовлено несколько малых партий подвижных дисков (с последующей шлифовкой и пропиткой маслом АМГ-10). После этого диски прошли всесторонние испытания в составе электропривода СП-6М в испытательной лаборатории ИЦ АТСЖТ ЗАО «Термотрон-завод» в соответствии с ТУ32ЦШ2104-2002.

Кроме того, были проведены ресурсные испытания металлокерамических фрикционных дисков в составе электропривода СП-6М в течение 1,2·106 переводов рабочего шибера (при рабочей нагрузке на шибере 3500 Н).

Результаты ресурсных испытаний показали достаточно высокие триботехнические характеристики: коэффициенты трения покоя и скольжения соответственно равны fпок ? 0,34…0,41, fск = 0,25…0,29; износ составил 0,03 мм за период 105 включений муфты.

Фрикционные свойства применяемого композиционного материала позволили сократить число подвижных дисков с четырех до двух (рис. 2) и значительно увеличить стабильность работы муфты в диапазоне температур от -60 до +45 0С.

Таким образом, как показали испытания, компоненты, входящие в металлокерамический сплав в оптимальном соотношении, обеспечивают повышенную износостойкость и надежную работу фрикционной муфты электропривода стрелочного перевода.

Совокупность требуемых конструктивных, фрикционных и эксплуатационных свойств предохранительной фрикционной муфты позволяет значительно повысить долговечность и надежность работы привода, снизить затраты на его изготовление, обслуживание и ремонт и безопасность железнодорожного движения.

Аннотация

Рассмотрено влияние состава металлокерамического сплава на износостойкость и триботехнические характеристики фрикционной муфты электропривода стрелочного перевода.

Ключевые слова: металлокерамический сплав; фрикционная муфта; триботехнические характеристики; износостойкость.

Размещено на Allbest.ru