Выбор материалов, геометрических параметров опор вращения оси крыльчатки и режима их работы

Abstract

В статье приведена характеристика камней, используемых для приборостроительных материалов, из естественных и искусственных материалов. Приведены данные о зависимости износа материала от прилагаемой к оси нагрузки. Определено, каким значениям контактных напряжений соответствует степень износостойкости наиболее характерных камней - агата и рубина при разных нагрузках. При аэродинамических исследованиях преобразователя установлено, что оптимальными значениями являются радиус округления кратера подпятника, равный 0,08 мм, и радиус сферической пяты керна, равный 0,03 мм. Приведены расчетные формулы и получены результаты контактных напряжений для агата и рубина соответственно. Сформулированы основные требования к материалам оси прибора, и приведены результаты сравнительных испытаний на трибометре на износостойкость образцов, изготовленных из различных материалов (сталей и твердых сплавов), в паре с подпятником из лейкосапфира. В процессе доводки анемометра эксплуатационным испытаниям подверглись преобразователи с осями крыльчаток из кобальт-титанового твердого сплава и легированной инструментальной стали 95•18 и подпятниками из вышеуказанных материалов. Полученные результаты проанализированы, и сделан вывод о том, что могут быть предложены следующие меры по совершенствованию рассматриваемого процесса: использование оси из материала с меньшим значением модуля упругости и большим коэффициентом Пуассона; применение подпятников из сапфира; применение смазки в опоре. Исследованы свойства различных видов смазок. На основании обоснованных в работе требований дана рекомендация о разработке, изготовлении и аттестации органами Госстандарта Украины аэродинамической трубы для воспроизведения эталонных значений воздушных потоков в диапазоне 0,2 – 40,0 м/с, что соответствует шахтным условиям.

В статті приведена характеристика каменів, які використовуються для приладобудівних матеріалів, з природних і штучних матеріалів. Приведені дані про залежність зносу матеріалу від прикладеного до осі навантаження. Визначено, яким значенням контактних напруг відповідає ступінь зносостійкості найхарактерніших каменів - агата і рубіна при різних навантаженнях. Під час аеродинамічних досліджень перетворювача встановлено, що оптимальними значеннями є радіус округлення кратера підп'ятника, рівний 0,08 мм, і радіус сферичної п'яти керна, рівний 0,03 мм. Приведені розрахункові формули і одержані результати контактних напруг для агата і рубіна відповідно. Сформульовані основні вимоги до матеріалів осі приладу, і приведені результати порівняльних випробувань на трібометре на зносостійкість зразків, виготовлених з різних матеріалів (сталей і твердих сплавів), в парі з підп'ятником з лейкосапфіра. В процесі доведення анемометра експлуатаційним випробуванням піддалися перетворювачі з осями крильчаток з кобальт-титанового твердого сплаву і легованої інструментальної сталі 95•18 і підп'ятниками з вищезгаданих матеріалів. Одержані результати проаналізовані, і зроблений висновок про те, що можуть бути запропоновані наступні заходи щодо вдосконалення даного процесу: використовування осі з матеріалу з меншим значенням модуля пружності і великим коефіцієнтом Пуассона; вживання підп'ятників з сапфіра; вживання мастила в опорі. Досліджені властивості різних видів мастил. На підставі обгрунтованих в роботі вимог дана рекомендація про розробку, виготовлення і атестацію органами Держстандарту України аеродинамічної труби для відтворення еталонних значень повітряних потоків в діапазоні 0,2 – 40,0 м/з, що відповідає шахтним умовам.

The article gives description of stones used as natural and artificial materials in the instrument-making industry and presents information about dependence between the material wear and loads applied to the axis. It is stated that certain values of contact tensions correspond to certain degree of wear resistance of the mostly used stones - agate and ruby – being under different loads. Aerodynamics of a transformer was studied, and the findings have shown that optimal values are roundoff radius 0,08 mm for the saddle crater and radius 0,03 mm for the spherical bottom of the core. Calculation formulas are presented, and results of contact tensions are shown for the agate and ruby, accordingly. Basic requirements are formulated for the materials of the device axis, and results of tribometric comparative tests on wear resistance of the samples made of different materials (steels and hard alloys) in pair with leucosapphire saddle are shown. In the process of an anemometer finishing, the transformers with impeller axes made of cobalt-titanic hard alloy and alloy tool steel 95•18 and with saddles made of the foregoing materials were exposed to the operating tests. The findings were analyzed, and a conclusion was made that the following measures could be proposed for improving the process under the study: to use axis made of a material with less modulus of elasticity and higher Poisson’s ratio; to use saddles made of sapphire; and to use grease for the supports. Properties of different types of the greases were studied. Basing on the requirements grounded in the study, recommendations are given concerning the wind-channel designing, producing and attesting by bodies of the National Standard of Ukraine in order to simulate standard values of the air currents in the range of 0,2 – 40,0 m/s that corresponds to the conditions in the mines.