Ременцов А.В.

Волгодонский институт сервиса (филиал)

(ВИС ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС»)

Устройство для мониторинга износа валов машин и

механизмов

Одним из перспективных направлений ускоренного развития экономики нашей страны на данный момент является разработка инновационных технологий материального производства, включающих обработку материалов, трибологию, робототехнику, диагностику, испытания и контроль в машинах.

Решение проблем трения, смазки и износа стало важнейшим фактором повышения надежности и ресурса эксплуатации машин, с узлами с относительным перемещением их деталей.

В настоящее время в связи с интенсивным развитием мирового машиностроения различных областей применения, включая разработки для космической отрасли, вопросы трения, смазки и износа стали весьма актуальными, а их непосредственное решение занимает первоочередные места [1].

Большинство отказов в работе машин и подобных устройств происходит в результате износа и разрушения деталей в узлах трения, в основном, начинается с поверхностного слоя. Поэтому закономерно, что на первый план выступают вопросы, связанные с необходимостью непрерывного мониторинга работы узлов трения, с целью контроля износа пар трения, и в дальнейшем повышении их долговечности, износостойкости и разработки новых материалов для их изготовления.

Эффективность и долговечность работы машин и агрегатов, имеющих вращающиеся детали, во многом зависит от надежности работы пары трения «сальниковое (манжетное) уплотнение-вал», т.е. от характеристик поверхностного слоя детали, режима работы, типа и качества применяемых уплотнений, а также состава среды функционирования этих устройств.

Оптимизация условий эксплуатации и причин поломок центробежных лопастных насосов серии НФ возникли задачи мониторинга износа пары трения "втулка–сальниковое уплотнение", с целью дальнейшей минимизации износа за счет более рациональных режимов резания при изготовлении втулок в процессе проведения капитального ремонта.

При одновременном действии коррозии (вследствие агрессивного состава стоков) и циклических механических воздействий прочность металлических деталей насоса быстро снижается.

Предложено устройство для непрерывного измерения износа вала сальниковым уплотнением. Схема устройства показана на рисунке 1.

Устройство состоит из корпуса 7, имеющего внутреннюю полость 10 для смазывающей жидкости. Внутри корпуса размещены основное 5 и вспомогательное 13 сальниковые уплотнения. Сальниковые уплотнения с боков фиксируются шайбами 4, 6, 11, 14. Осевые давления на сальниковые уплотнения 5 и 13 регулируются соответственно прижимными гайками 3 и 15, которые снабжены отверстиями для специального ключа.

Рис. 1 – Схема устройства для измерения износа вала

Радиальные давления на сальниковые уплотнения 5 и 13 регулируются соответственно болтами 3 и 15 на хомутах. Винт 9 служит для герметизации полости 10. Сальниковые уплотнения 5 и 13 контактируют с валом 1, который выполнен полым для размещения в нем электронной части устройства.

По вращающемуся валу 1 с помощью щеточных контактов 2 и 16 пропускается постоянный ток от генератора тока 8. К внутренней поверхности вала 1 припаяны три проводника, подключенные к дифференциальному усилителю 21. Места контактов проводников К1, К2, К3 выбраны так, чтобы между контактами К1 и К2 находилась зона износа вала основным сальниковым уплотнением, а между контактами К2 и К3 находилась зона вала, не подверженная износу. Напряжения на участках вала между контактами К1 и К2 и контактами К2 и К3 вычитаются дифференциальным усилителем 21, который перед началом испытаний регулируется так, чтобы напряжение на его выходе было равно нулю. В процессе износа вала возрастает электрическое сопротивление вала на участке между контактами К1 и К2, а при постоянном значении тока, протекающего по валу взрастает напряжение между контактами К1 и К2. Это приводит к появлению сигнала на выходе дифференциального усилителя 21. К выходу дифференциального усилителя 21 подключен модулятор 20, который осуществляет частотную модуляцию сигнала. Промодулированный по частоте сигнал усиливается усилителем мощности 19. К выходу усилителя мощности 19 подключен излучатель света 18, размещенный в центре вала.

Промодулированный световой поток 17 поступает на фотоприемник 22, сигнал с выхода которого усиливается усилителем 23. После усилителя сигнал демодулируется демодулятором 24, а затем после усиления усилителем 26 поступает на регистрирующий прибор 26 [2].

Разработанное устройство может быть применено на заводах, изготавливающих насосы, манжетные уплотнения валов, а также на предприятиях, занимающихся вопросами совершенствования этих уплотнений.

Осуществляя постоянный контроль состояния узла трения «вал-уплотнение», подшипниковых и других фрикционных узлов, своевременно проводя работы по продлению их ресурса, можно в значительной степени снизить затраты на ремонтные работы и простои оборудования, предотвратить аварийные ситуации, тем самым повысив общий уровень промышленной и экологической безопасности [3]. Контроль фрикционных узлов без их разборки можно проводить, анализируя свойства и состав соответствующих смазок, т.е. осуществляя непрерывный трибомониторинг.

Литература

1. Гаркунов Д. Н. Триботехника (конструирование, изготовление и эксплуатация машин): Учебник. – 5-е изд., перераб. И доп. – М.: Издательство МСХА, 2002. – 632 с.

2. Пат. 2270434 RU C2 G 01 N 3/56. Устройство для непрерывного измерения износа вала сальниковым уплотнением.

3. Кукоз Ф. И., Кукоз В. Ф., Хулла В. Д. Проблемные вопросы трибоэлектрохимии Известия ВУЗов. Сев.-Кавк. Регион. Проблемы трибоэлектрохимии. Технические науки. – 2005, Спецвыпуск. С.15-17.