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

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

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 износостойкос...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Геотехнічна механіка
Дата:2015
Автор: Дудник, М.Н.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2015
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137650
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Выбор материалов, геометрических параметров опор вращения оси крыльчатки и режима их работы / М.Н. Дудник // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 120. — С. 71-84. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-137650
record_format dspace
spelling Дудник, М.Н.
2018-06-17T14:34:38Z
2018-06-17T14:34:38Z
2015
Выбор материалов, геометрических параметров опор вращения оси крыльчатки и режима их работы / М.Н. Дудник // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 120. — С. 71-84. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
1607-4556
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137650
622.46:621.63
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.
ru
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
Геотехнічна механіка
Выбор материалов, геометрических параметров опор вращения оси крыльчатки и режима их работы
Вибір матеріалів, геометричних параметрів опор обертання осі крильчатки і режиму їх роботи
Choosing of materials, geometrical parameters and operating regimes of supports for impeller rotational axis
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Выбор материалов, геометрических параметров опор вращения оси крыльчатки и режима их работы
spellingShingle Выбор материалов, геометрических параметров опор вращения оси крыльчатки и режима их работы
Дудник, М.Н.
title_short Выбор материалов, геометрических параметров опор вращения оси крыльчатки и режима их работы
title_full Выбор материалов, геометрических параметров опор вращения оси крыльчатки и режима их работы
title_fullStr Выбор материалов, геометрических параметров опор вращения оси крыльчатки и режима их работы
title_full_unstemmed Выбор материалов, геометрических параметров опор вращения оси крыльчатки и режима их работы
title_sort выбор материалов, геометрических параметров опор вращения оси крыльчатки и режима их работы
author Дудник, М.Н.
author_facet Дудник, М.Н.
publishDate 2015
language Russian
container_title Геотехнічна механіка
publisher Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
format Article
title_alt Вибір матеріалів, геометричних параметрів опор обертання осі крильчатки і режиму їх роботи
Choosing of materials, geometrical parameters and operating regimes of supports for impeller rotational axis
description 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.
issn 1607-4556
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137650
citation_txt Выбор материалов, геометрических параметров опор вращения оси крыльчатки и режима их работы / М.Н. Дудник // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 120. — С. 71-84. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT dudnikmn vybormaterialovgeometričeskihparametrovoporvraŝeniâosikrylʹčatkiirežimaihraboty
AT dudnikmn vibírmateríalívgeometričnihparametrívoporobertannâosíkrilʹčatkiírežimuíhroboti
AT dudnikmn choosingofmaterialsgeometricalparametersandoperatingregimesofsupportsforimpellerrotationalaxis
first_indexed 2025-11-24T21:39:13Z
last_indexed 2025-11-24T21:39:13Z
_version_ 1850498325296447488
fulltext ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120 71 УДК 622.46:621.63 Дудник М.Н., мл. научн. сотр. (ИГТМ НАН Украины) ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ, ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОПОР ВРАЩЕНИЯ ОСИ КРЫЛЬЧАТКИ И РЕЖИМА ИХ РАБОТЫ Дудник М.М., мол. наук. співр. (ІГТМ НАН України) ВИБІР МАТЕРІАЛІВ, ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ОПОР ОБЕРТАННЯ ОСІ КРИЛЬЧАТКИ І РЕЖИМУ ЇХ РОБОТИ Dudnik M.N., M.S (Tech.) (IGTM NAS of Ukraine) CHOOSING OF MATERIALS, GEOMETRICAL PARAMETERS AND OPERATING REGIMES OF SUPPORTS FOR IMPELLER ROTATIONAL AXIS Аннотация. В статье приведена характеристика камней, используемых для приборо- строительных материалов, из естественных и искусственных материалов. Приведены данные о зависимости износа материала от прилагаемой к оси нагрузки. Определено, каким значени- ям контактных напряжений соответствует степень износостойкости наиболее характерных камней - агата и рубина при разных нагрузках. При аэродинамических исследованиях преоб- разователя 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 со- ответственно. Сформулированы основные требования к материалам оси прибора, и приведе- ны результаты сравнительных испытаний на трибометре на износостойкость образцов, изго- товленных 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 следую- щие меры по совершенствованию рассматриваемого процесса: использование оси из мате- риала с меньшим значением модуля упругости и большим коэффициентом Пуассона; приме- нение подпятников из сапфира; применение смазки в опоре. Исследованы свойства различ- ных 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. Ключевые слова: износ материала, контактные напряжения, ось крыльчатки, модуль упругости, подпятники, смазка. В настоящее время мировая приборостроительная промышленность произ- водит очень широкий спектр средств измерений скорости воздушного потока – анемометров. ____________________________________________________________________ © М.Н. Дудник, 2015 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120 72 В настоящее время мировая приборостроительная промышленность произ- водит очень широкий спектр средств измерений скорости воздушного потока – анемометров. Это приборы различного назначения, принципов действия, клас- сов точности и ценовых категорий. Их номенклатура постоянно обновляется, а технические показатели и точность измерений растут.Их объединяет, в боль- шинстве случаев, один технический элемент – в измерительном приборе для измерения параметров используются крыльчатки. Поскольку приборы предна- значены для измерения параметров в широком диапазоне, в том числе и при малых значениях измеряемых величин, и контакт элементов крыльчатки с дру- гими элементами прибора должен быть максимально облегчен с целью невне- сения в измерения погрешности, к качеству материала крыльчатки применяется ряд жестких требований. Поэтому выбор материала для изготовления крыль- чатки и ее элементов является актуальной научной и практической задачей, имеющей важное значение для приборостроительной промышленности. Керновая опора крыльчатки (рис. 1) состоит из конической цапфы 1, имею- щей на конце сферическую поверхность малого радиуса – керна, и подпятника 2 с внутренним конусом (кратером), переходящим в сферическую поверхность большего радиуса, чем сферическая поверхность цапфы. У некоторых типов подпятников кратер отсутствует и имеется только вогнутая сфера. Рисунок 1 - Керновая опора крыльчатки В керновой опоре с горизонтальной осью камень с коническим кратером и скруглением впадины (камень типа «К») позволяет легче установить и поддер- живать во время эксплуатации нормальный рабочий зазор, что способствует повышению ее надежности и ресурса. Для нужд приборостроительной промышленности выпускаются камни из естественных и искусственных материалов – рубина, сапфира и др. Широкое распространение получили камни из ситалла – специального стекла, которое в результате термообработки приобретает тонкую кристаллическую структуру и по своим физико-механическим свойствам становится весьма близким к агату. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120 73 Наиболее доступными являются технические камни из агата и ситалла, бо- лее дефицитны – из искусственного рубина. Камни из сапфира выпускаются под цилиндрическую цапфу для часовой промышленности. Выбор материалов опоры – камня и оси должен производиться из условий обеспечения минимального коэффициента трения и изнашиваемости. В табл. 1 приведены результаты исследований на трибометре образцов из различных камневых материалов на износ в паре с закаленной сталью марки У10 1. Таблица 1 - Износ камневых материалов в зависимости от нагрузки Материалы М и к р о тв ер д о ст ь в Н /м м 2 Диаметр пятна износа в мкм (время изнашивания 5 мин) Нагрузка 3 Н Нагрузка 12 Н Нагрузка 21 Н С у х о е тр ен и е М ас л о М Б П - 1 2 С у х о е тр ен и е М ас л о М Б П - 1 2 С у х о е тр ен и е М ас л о М Б П - 1 2 Стекло ТФ-3 Яшма Агат Кварц плавле- ный Рубин Лейкосапфир 4420 8840 12780 14700 22200 23600 160 190 130 130 155 120 Следы 63 Следы 84 48 47 240 200 190 260 185 140 42 73 63 110 70 65 Разрушено 230 240 320 210 155 109 90 83 117 96 74 Радиус сферической поверхности образцов составлял 1,5 мм, время трения – 300 с, скорость трения 5,4 м/с. Поскольку прочность камневой опоры и интенсивность ее износа определя- ются не абсолютным значением нагрузки, а удельным давлением в точке кон- такта камня и сферы керна [1,2], в таблице 1 приведены величины в зависимо- сти от значений этого параметра. При контакте двух тел, ограниченных сферическими поверхностями произ- вольных размеров, площадка контакта имеет форму круга, в центре которой удельное давление q0 максимально. Его величину вычисляют по формуле [2] 3 2 2* a 0 rR rRP 5784,0q           , (1) где *=(1-2 1)/Е1+(1-2 2)/Е2 - комбинированная упругая постоянная контак- тирующих тел; Ра – нагрузка на контактирующую пару, Н; R, r - радиусы кон- тактирующих поверхностей, мм; 1, 2 - коэффициенты Пуассона материалов контактирующих тел; Е1, Е2 – модули упругости материалов контактирующих тел, МПа. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120 74 Значения модуля упругости и коэффициента Пуассона некоторых материа- лов, приведенных в таблице 1 и используемых в камневых опорах оси крыль- чатки, приведены в таблице 2 [1,2,3] Таблица 2 – Модуль упругости и коэффициент Пуассона некоторых материалов Материал Е, МПа  Агат 0,85х10 5 0,32 Рубин 3,60х10 5 0,30 Сталь У10 2,15х10 5 0,30 Сплав ВК60М 7,40х10 5 0,26 Определим, каким значением контактных напряжений соответствуют ре- зультаты исследований износостойкости агата и рубина при нагрузках 3Н, 12Н и 21Н, приведенные в таблице 1. Эти камни выбраны, как наиболее характер- ные, поскольку значения их микротвердости отличаются почти в два раза, а также сравнительно доступны для использования их в высококачественных опорах. Вычислим значения комбинированных упругих постоянных – агата в паре со сталью Ст10 по формуле (2.15) 5 5 2 5 2 1048,1 1015,2 30,01 1085,0 32,01 а*        мм 2 /H; - рубина в паре со сталью Ст10 5 5 2 5 2 10675,0 1015,2 30,01 1060,3 30,01 р*        мм 2 /H; Тогда при нагрузке 3Н контактные напряжения будут - для пары агат – сталь Ст10 3 25,1 1 2)51048,1( a 3 5784,0 ра q   = 1210 Н/мм 2 - для пары рубин – сталь Ст 10 3 25,1 1 2)510675,1( a 3 5784,0 ор q   =1790 Н/мм 2 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120 75 В приведенных вычислениях радиус камневых образцов в соответствии с данными [1] принят r =1,5 мм, радиус R плоской плиты трибометра из стали Ст10 равным . Контактные напряжения при нагрузках 12 и 21Н, вычисленные аналогич- ным способом, составляют соответственно - для агата 1920 Н/мм 2 и 2314 Н/мм 2 ; - для рубина 2840 Н/мм 2 и 3424 Н/мм 2 . Для расчета величина контактных напряжений в реальной керновой опоре с подпятниками из агата и рубина и осью из сверхтвердого сплава ВК60М при- мем радиус скругления кратера подпятника R =0,08 мм и радиус сферической пяты керна r=0,03 мм. При аэродинамических исследованиях преобразователя установлено, что указанная величина радиуса пяты является оптимальной. При больших его значениях не обеспечивается заданная чувствительность преобра- зователя, а при r 0,02 мм наблюдается заметный износ камня при длительном воздействии скоростей воздушного потока, превышающих 20 м/с. При массе крыльчатки 0,5 г вертикальная составляющая силы Р3, дейст- вующей на одну опору, равна 2,45 мН. Несложными геометрическими построе- ниями можно определить, что при радиусе впадины кратера R=0,080 мм, угле раствора кратера 90 0 , радиусе сферической пяты керна r = 0,030 мм и зазоре в опоре 0,04 мм, который строго контролируется при сборке преобразователя, полное значение силы Р, действующей в опоре при горизонтальном располо- жении оси, равно геометрической сумме вертикальной составляющей силы Р3 и горизонтальной составляющей – силы скоростного напора Р2. Оценим величину осевой силы Ра при скорости набегающего потока V = 8 м/с. Площадь одной лопасти, как это видно из приведенных выше вычислений, составляет Sл = 1,2х10 -4 м 2 , соответственно суммарная площадь шести лопастей будет Sкр=1,2х10 -4 м 2 . В установившемся режиме вращения крыльчатки угол атаки набегающего потока составляет не более 5 0 [5]. Тогда аксиальная сила Ра будет Н., , ,, ρV кр S x ξPa 31041 2 3822141027050 2 2   где  =0,05 – коэффициент лобового сопротивления тонкой лопасти с относи- тельным удлинением равным единице при угле атаки 5 0 [10];  =1,22 кг/м 3 – массовая плотность воздуха при 25 0 С. Полная сила, действующая в опоре при горизонтальном расположении оси, составляет .H,,,PP a 342222 8 108221041452   При скоростях воздушного потока 20 м/с и 40 м/с значения полных сил, действующих в опоре, составят соответственно Р20 = 9,1х10 -3 Н и Р40 = 35,1х10 -3 Н. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120 76 Вычислим значения комбинированных упругих постоянных, используя дан- ные таблицы 2: - агата в паре со сплавом ВК60М 5 5 2 5 2 10181 1047 2601 10850 3201        , , , , , а , Н мм2 ; - рубина в паре со сплавом ВК60М 5 5 2 5 2 10380 1047 2601 10603 3001        , , , , , р , Н мм2 ; Тогда максимальные контактные напряжения q08 от воздействия на опору полной нагрузки Р8=2,82х10 -3 Н при скорости воздушного потока 8 м/с составит .Н/мм ,, ,, -, -, ,q 21160 3 2 030080 030080 2 510181 310822 57840 08                 При значениях скорости воздушного потока 20 м/с и 40 м/с контактные на- пряжения, действующие в опоре с агатовыми подпятниками, будут, соответст- венно, равны q020 =1714 Н/мм 2 и q040 =2690 Н/мм 2 , что значительно меньше пре- дельных допускаемых напряжений на сжатие для агата [qоп]=7500 Н/мм 2 и сплава ВК60М [ок]=12000 Н/мм 2 . Определим также значения контактных напряжений, действующих при ско- ростях воздушного потока 8 м/с, 20 м/с и 40 м/с, в аналогичной по геометриче- ским параметрам опоре с рубиновым подпятником. Комбинированная упругая постоянная в этом случае будет равна 2 2 21 0,3 1 0,26 мм5* 0,38 10 , р 5 5 Н3,6 10 7,4 10          , а величина контактного напряжения в опоре при скорости воздушного потока 8 м/с составляет   232 82 10 0 08 0 03 2* 0 5784 2543 08 2 0 08 0 0350 38 10 -, , , q , Н/мм . , ,-,           Аналогичные вычисления показывают, что значения контактных напряже- ний в рубиновой опоре при скоростях воздушного потока 20 м/с и 40 м/с со- ставляют соответственно 3750 Н/мм 2 и 5890 Н/мм 2 . Для удобства оценки полученные результаты представлены в виде табли- цы 3. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120 77 Таблица 3 – Диаметры пятен износа каменных образцов Материал подпят- ника При скорости 8 м/с При скорости 20 м/с При скорости 40 м/с Контак- тное на- пряже- ние, Н/мм 2 Диаметр пят- на износа, мкм Контак- тное на- пряже- ние, Н/мм 2 Диаметр пят- на износа, мкм Кон- такт- ное напря- жение, Н/мм 2 Диаметр пятна износа, мкм Агат 1160 130/(1210) 1714 190/(1920) 2690 240/(2314) Рубин 2543 185/(2840) 3750 210/(3424) 5890 - Примечание. В знаменателе граф «Диаметр пятна износа» в скобках указаны значения на- пряжений в контактирующей паре при испытаниях на трибометре, которым соответствуют приведенные диаметры пятен износа. При этом диаметры пятен износа камневых образцов, соответствующие близким по величине контактным напряжениям, имевшим место при испыта- ниях на трибометре, заимствованы из таблицы 1. Все данные по износу приве- дены для режима сухого трения. На основании приведенного анализа можно сделать следующие выводы: а) во всем рабочем диапазоне полных механических нагрузок на горизон- тально расположенную ось крыльчатки, изготовленную из сверхтвердого ме- таллокерамического сплава ВК6ОМ, подпятник из агата имеет более высокую износостойкость, чем подпятник из рубина, как в режиме сухого трения, так и при смазке часовым маслом МБП-12, вследствие значительно меньших кон- тактных напряжений, возникающих в опоре; б) в области максимальных нагрузок на ось наилучшими характеристиками, как это видно из таблицы 1, обладает подпятник из сапфира, имеющий очень пологую зависимость роста диаметра пятна от приложенной нагрузки; в) величина контактных напряжений, которые получены при выбранных геометрических параметрах опор с подпятником из агата и керновой осью со сферической пятой из сверхтвердого металлокерамического сплава ВК6ОМ во всем диапазоне рабочих нагрузок находятся в пределах нормы, принятой в точ- ном приборостроении (до 4000 Н/мм 2 ) [1]; г) снижение величины контактных напряжений в опоре применением оси из материалов с более низким, чем у сплава ВК6ОМ модулем упругости с целью уменьшения износа камня нецелесообразно, поскольку в процессе эксплуата- ции преобразователя замена изношенных подпятников гораздо проще и дешев- ле, чем замена крыльчатки с изношенной осью. Основные требования, предъявляемые к материалу оси – высокая износо- стойкость при работе в камневой опоре в диапазоне реальных нагрузок, доста- точный запас прочности при предельных скоростях вращения крыльчатки, ус- тойчивость к коррозии в агрессивной воздушной среде горных выработок и промышленных предприятий. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120 78 В часовой промышленности и точном приборостроении оси выполняют из инструментальных сталей У8А, У10А, закаленных кобальтвольфрамовых и ко- бальттитановых сплавов, легированных коррозионностойких сталей 95Х18, К40НХМ, твердых сплавов на основе карбида вольфрама и других [3,1]. Стабильность коэффициента трения в камневой опоре и ее долговечность лимитируются износом как подпятников, так и кернов. В таблице 4 приведены результаты сравнительных испытаний на трибометре на износостойкость об- разцов, изготовленных из различных материалов, в паре с подпятником из лей- косапфира [1]. Путь трения составлял 254,4 м при постоянной нагрузке 11,75 Н. Шероховатость поверхности образцов в начале испытаний соответствовала 12. Как следует из таблицы 4, твердость материала оси не является показателем ее износостойкости. Видно, что в режиме сухого трения износостойкость об- разцов из закаленной инструментальной стали У10А и шарикоподшипниковой стали ШХ15 оказалась самой низкой, даже ниже, чем у монель-металла, твер- дость которого меньше в 6 – 7 раз. Таблица 4 - Сравнение износостойкости материалов цапф Наименование Материала М и к р о тв ер д о ст ь в Н /м м 2 Без смазки Смазка диоктилсеба- цинатом Смазка маслом МЗП-6 Л и н ей н ы й и зн о с в м к м О тн о си те л ьн ая и зн о со - ст о й к о ст ь Л и н ей н ы й и зн о с в м к м О тн о си те л ьн ая и зн о со - ст о й к о ст ь Л и н ей н ы й и зн о с в м к м О тн о си те л ьн ая и зн о со - ст о й к о ст ь Монель-металл НМтМц Кобальт-вольфрам Сталь У10А Сталь ШХ15 Твердый сплав ВК20 Кобальттитановый твердый сплав Твердый сплав ВК10 Лейкосапфир 1570 7250 9400 10300 11000 14800 16000 22420 31,4 8,7 33,2 45,0 2,3 4,3 2,4 1,4 1,1 3,8 1,0 0,8 14,4 7,7 13,8 23,7 20,1 9,0 9,6 9,9 1,7 3,0 2,2 1,4 0,5 1,1 1,0 1,0 5,6 3,2 4,4 6,9 20,1 2,4 6,4 9,4 1,4 2,0 1,7 0,9 0,3 2,7 1,0 0,7 4,6 3,2 3,8 7,1 Это же можно отметить также сравнивая показатели износостойкости кар- бидвольфрамового сплава ВК20 и кобальттитанового твердого сплава. При смазке образцов диоктилсебацинатом (химически стойкая жидкость с низкой смазочной способностью) и часовым маслом МЗП-6 линейный износ твердых ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120 79 сплавов и кобальт-вольфрама изменился мало, а сталей У10А и ШХ15 снизился в 3 – 4 раза. В процессе доводки анемометра АПР-2 длительным эксплуатационным ис- пытаниям на промышленных предприятиях и в шахтах Украины и России под- верглись опытные партии преобразователей с осями крыльчаток, изготовлен- ными из кобальттитанового твердого сплава и легированной инструментальной стали 95Х18, закаленной до НRC ≥ 58. Подпятники применялись как из агата, так и из синтетического рубина. Керны осей, изготовленные из кобальттитано- вого твердого сплава, оказались значительно долговечнее. Периодическими по- верками, проводимыми один раз в году, установлено что у приборов, активно эксплуатировавшихся в шахтах в течение трех – четырех лет, отсутствуют от- клонения градуировочной характеристики за пределы нормируемой допускае- мой погрешности измерений, хотя в большинстве случаев наблюдалось ухуд- шение чувствительности на момент начала вращения крыльчатки. Это под- тверждает результаты испытаний, приведенные в таблице 4. Из таблицы 4 следует, что наиболее высокой износостойкостью, как в ре- жиме сухого трения, так и со смазкой обладают твердые сплавы ВК10 и ВК20 из карбида вольфрама. Эти материалы имеют удельный вес около 14,9 г/см 3 и твердость, превышающую 85 HRA. Столь высокое значение твердости мате- риала керна оказывает благоприятное воздействие на фрикционные свойства опоры, поскольку из теории трения известно [4], что с увеличением твердости контактирующих материалов снижается коэффициент трения. Высокая износо- стойкость материала керна и низкий коэффициент трения в опоре являются не- обходимыми условиями для обеспечения высокой временной стабильности ха- рактеристик тахометрического преобразователя и главное – сохранения в тече- ние эксплуатационного срока исходной величины чувствительности. Для реализации этих возможностей сферическая пята керна должна иметь чистоту обработки не ниже  12 и практически идеальную форму. Некруглость, асферичность, волнистость искажают плотность контакта трущихся поверхно- стей, вызывают концентрацию напряжений, что изменяет коэффициент трения и увеличивает износ. Вычислим радиус площади контакта rк соприкасающихся поверхностей сфе- рической пяты из сплава ВК10 и подпятника из агата, имеющих приведенные выше размеры и характеристики упругости при скорости воздушного потока 40 м/с 3 3 0 08 0 033 5 33 3 35 1 10 1 18 10 2 5 10 4 4 0 08 0 03 R r , ,*r Р η , , , мм к R r , ,            (2) Из выражения (2) видно, что при указанных характеристиках упругости ма- териалов опоры величина упругой постоянной ε * соприкасающихся тел почти на 90 % определяется агатом. Отсюда следует, что контактная площадка, ради- ус которой вычислен в (2) образуется почти полностью за счет упругой дефор- мации камневого подпятника сферической опорой керна, а керн вдавливаясь в агат, сам практически не деформируется. Это подтверждает необходимость ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120 80 строгого контроля радиуса сферической пяты, точности ее формы и качества обработки. Опытная партия тахометрических преобразователей в количестве 40 штук, у которых керны осей из материала ВК6ОМ имели описанную выше форму за- точки, успешно выдержала испытания, проведенные ЦАГИ в диапазоне скоро- стей до 50 м/с, что является свидетельством удовлетворительной прочности усовершенствованной оси и высокой надежности узла вращения. Особо следует отметить тот факт, что после длительного воздействия столь больших скоро- стей воздушного потока градуировочные характеристики всех преобразовате- лей, а также их начальная чувствительность 0,1-0,12 м/с остались неизменны- ми. Стабильность характеристик преобразователей подтвердили также испыта- ния двух экземпляров из указанной партии на специальной аэродинамической трубе в лаборатории ИГТМ НАНУ в течение 10 часов при скорости воздушного потока 30 м/с. Последующая проверка их на ротационном стенде и на аэроди- намической трубе не выявила отклонений параметров преобразователей от их исходных значений. В рассмотренной конструкции тахометрического преобразователя для зна- чительного снижения износа камневого подпятника в период длительной экс- плуатации можно предложить следующие меры: - использование оси из материала с меньшим значением модуля упругости и большим коэффициентом Пуассона; - применение подпятников из сапфира, который, как было отмечено выше, имеет слабую зависимость величины линейного износа от величины приложен- ной нагрузки; - применение смазки в опоре. Рассмотрим каждую из этих мер в отдельности. Использование оси с более низким, чем у материалов группы ВК значения- ми параметров упругости и микротвердости безусловно облегчит режим работы камневого подпятника и уменьшит его износ при больших скоростях воздуш- ного потока. Однако, изложенный выше опыт применения осей из кобальт- вольфрама, одного из лучших сплавов, которые используются в точном прибо- ростроении для изготовления осей, указывает на нецелесообразность такого решения: замена крыльчатки с изношенной осью гораздо сложнее и дороже, чем замена изношенных подпятников. Применение подпятников из сапфира или лейкосапфира в паре с осью из сплава ВК6ОМ, безусловно, повысит изностойкость опоры вращения при больших нагрузках, которые возникают при высоких скоростях набегающего воздушного потока. Об этом также свидетельствует положительный опыт гер- манской фирмы «Höntsch», которая в тахометрических преобразователях высо- ких ценовых категорий, имеющих диапазоны измерений до 60-120 м/с, приме- няет подпятники из сапфира в сочетании с осью из сверхтвердого сплава, по- добного сплавам группы ВК. Поскольку промышленность стран СНГ камни из сапфира и лейкосапфира для керновых опор не выпускает, необходимо ставить вопрос об их приобретении у мировых производителей. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120 81 Применение смазки опоры часовым маслом МБП-12, как это показано в таблице 1, уменьшает ее износ более чем в три раза в широком диапазоне ре- альных нагрузок. Это же подтверждают результаты исследований приведенные в [6,7]. Отличительной особенностью керновых опор тахометрического преоб- разователя от аналогичных опор приборов или часов является то, что они рабо- тают во влажной, зачастую агрессивной среде с содержанием угольной пыли до 1 г/м3. Поэтому высококачественные часовые и приборные масла, имеющие га- рантированную стабильность 2 – 3 года, а реально – гораздо больше, под дейст- вием перечисленных дестабилизирующих факторов окисляются значительно быстрее и теряют свои смазывающие способности. Поэтому для расчета смазки керновых опор анемометров не имеет смысла применять методы, отработанные в часовой и приборостроительной промышленности [6-8]. Лабораторными исследованиями установлено, что приработка опоры со смазкой происходит более качественно, без нарушения чистоты поверхностей скольжения. Это, видимо, определяет повышение износостойкости элементов опоры в процессе длительной эксплуатации преобразователя, когда смазка уже утратила свои исходные антифрикционные свойства вследствие окисления и испарения из открытого зазора, а также воздействия на нее загрязнений. Значительно повысить эффективность и продолжительность антифрикцион- ного действия смазки в опорах возможно применением часового или приборно- го масла с добавкой поверхностно-активных веществ (ПАВ) [4]. Наиболее рас- пространены ПАВ органического происхождения: жирные кислоты, спирты, мыла и др. Добавки ПАВ активизируют основные функции смазки:  способность создавать прочные поверхностные пленки, хорошо удер- живающиеся на поверхности трения в результате адсорбции молекул масла на поверхностях трения;  способность взаимодействовать с поверхностными слоями и изменять их структуру и свойства (модифицировать). Изменение состояния поверхностных слоев металла проявляется в виде пла- стической деформации, механического упрочнения и образования специфиче- ских вторичных структур трения (эффект Ребиндера) [4]. Результаты обработки опоры маслом с ПАВ оказывают самое существенное влияние на величину коэффициента трения и износа и предельные значения давления и скорости скольжения, при которых происходит переход к недопус- тимым процессам повреждаемости элементов опоры. При этом ПАВ в смазке оказывает особенно большое влияние [4]. Для наиболее полной реализации этих возможностей чистота контактирующих поверхностей должна быть не ниже 12. Более высокий уровень обработки не дает существенных преиму- ществ, при более низком уровне краевой угол смачивания уменьшается и масло плохо удерживается в зоне трения. По этой причине вся поверхность конуса керна также должна быть обработана не хуже 12, в противном случае она бу- дет отсасывать смазку из зоны трения вследствие растекания масла. Для изучения воздействия запыленности на керновую опору со смазкой пер- вичный преобразователь помещали в закрытый воздушный объем, в котором ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120 82 создавалась концентрация мелкодисперсной угольной пыли 10 г/м 3 , а затем че- рез трубку подавался влажный воздух для создания однородной пылевоздуш- ной среды и вращения крыльчатки. Длительность эксперимента составляла 30 минут, после чего преобразователь промывали в растворе стирального порош- ка. Испытания на ротационном стенде показали, что чувствительность преобра- зователя не изменилась, после чего он был разобран и исследован на биноку- лярном микроскопе МБС-10. Оказалось, что несмотря на воздействие пыли и тщательную последующую промывку, в зоне трения находилось достаточное количество масла. Окончательный вывод о целесообразности использования часового масла с ПАВ в опорах вращения тахометрических преобразователей с целью повыше- ния их экспериментальных характеристик можно сделать на основе результатов промышленных испытаний большой партии анемометров АПР-2, в конструк- цию которых была введена описанная опора со смазкой часовым маслом МБП- 12. В течение двух лет, при поступлении анемометров на очередную поверку детали их преобразователей – оси и подпятники тщательно исследовались под микроскопом и сравнивались с аналогичными, но проработавшими без смазки. Вывод можно сделать только один: смазка камневой опоры часовым маслом, содержащим ПАВ, например, марки МБП-12, значительно уменьшает ее износ при длительной эксплуатации в тяжелых условиях, например, в сильно запы- ленной атмосфере горных выработок угольных шахт, в результате чего повы- шается ресурс работы и стабильность характеристик тахометрического преоб- разователя. На основании полученных в работе результатов выработаны следующие ре- комендации: 1. Результаты совершенствования конструкции тахометрического преобра- зователя должны быть использованы в разработке модифицированного вариан- та анемометра переносного рудничного АПР-2М. Это, безусловно, приведет к созданию прибора нового технического уровня, значительно превосходящего по комплексу метрологических и эксплуатационных характеристик все извест- ные анемометры аналогичного назначения ведущих мировых производителей. 2. На основании обоснованных в работе требований должна быть разработа- на, изготовлена и аттестована органами Госстандарта Украины аэродинамиче- ская труба для воспроизведения эталонных значений воздушных потоков в диапазоне 0,2 - 40,0 м/с. Это позволит создать в ИГТМ НАН Украины регио- нальный контрольно-поверочный пункт, выполняющий все работы по метроло- гическому обслуживанию производства, первичных и периодических поверок средств измерений воздушного потока на высоком метрологическом уровне. ___________________________________ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Хандельсман, Ю.М. Камневые опоры / Ю.М. Хандельсман. – М.: Машиностроение, 1973. – 151 с. 2. Ицкович, Г. М. Сопротивление материалов / Г.М. Ицкович. – М.: Высшая школа, 1986. – 386 с. 3. Справочник конструктора точного приборостроения / Г.А. Веркович, Е.Н. Головенкин, ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120 83 В.А. Голубков [и др.]; под общ. ред. К.Н. Явленского, Б.П Тимофеевой, Е.Е. Чаадаевой. – Л.: Маши- ностроение, 1989. – 792 с. 4. Костецький, Б.И. Трение, смазка и износ в машинах / Б.И. Костецкий – К.: Технiка, 1970 – 396 с. 5. Горлин, С.М. Аэромеханические измерения (методы и приборы) / С.М Горлин., И.И. Слезингер. – М.: Наука, 1964. – 720 с. 6. Хандельсман, Ю.М. Теория трения и износ / Ю.М. Хандельсман, Г.И. Фукс. – М.: Наука, 1965. - С. 174. 7. Михайлюк, А.С. Влияние смазочных материалов на трение и износ камневых опор / А.С. Михайлюк, Г.И. Фукс // Часы и часовые механизмы. – 1962. – Вып. 3. – С. 98 - 102. 8. Михайлюк, А.С. Об износе материалов и осей прецизионных приборов. / А.С. Михайлюк, Г.И. Фукс // Приборостроение. – 1957. – Вып. 9. – С. 54 - 59. 9. Идельчик, И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.Е. Идельчик; под обш. ред. М.О. Штейнберга. – 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1992. – 672 с. 10. Горлин, С.М. Экспериментальная аэромеханика / С.М. Горлин. – М.: Высшая школа, 1970. – 262 с. REFERENCES 1. Khandelsman, Yu.M. (1973), Kamnevye opory [Stone supports], Mashynostroyeniye, Moscow, SU. 2. Itskovich, G.М. (1986), Soprotivleniye materialov [Resistance of materials], High school, Moscow, SU. 3. Verkovich, G.A., Golovenkin, E.N., Golubkov, V.A. and others (1989) Spravochnik konstruktora tochnogo priborostroyeniya [Reference book of designer of exact instrument-making], in Yavlensky, K.N., Timofeyeva, B.P., Chaadayeva, Ye.Ye. (ed.), Mashynostroeniye, Leningrad, SU. 4. Kostetskyy, Б. I. (1970), Treniye, smazka i iznos v mashinakh [Friction, greasing and wear in ma- chines], Теkhnika, Kiev, SU. 5. Gorlyn, С.М. and Slezinger, I.I. (1964), Aeromekhanicheskiye izmereniya (metody i pribory) [Aero- mechanical measurings (methods and devices)] , Science, Moscow, SU. 6. Khandelsman, Yu. М. and Fuks, G.I. (1965), Teoriya treniya i iznos [Theory of friction and wear], Nauka, Moscow, SU. 7. Mykhaylyuk, A.S. and Fuks, G.I. (1962), ―Influence lubricating materials on friction and wear of stone supports‖, Clock and clock-works, no. 3, рр. 98-102. 8. Mykhaylyuk, А.S. and Fuks, G.I. (1957), «About wear of materials and axes of precision devices», Pryborostroyeniye, no. 9, pp. 54 - 59. 9. Idelchik, I.Ye. (1992), Spravochnik po gidravlicheskim soprotivleniyam [Reference book on hydraulic resistances], Mashinostroyenie, Moscow, RU. 10. Gorlin, S. М. (1970), Eksperimentalnaya atromekhanika [Experimental aeromechanics], High school, Moscow, SU. __________________________ Об авторе Дудник Михаил Николаевич, магистр, младший научный сотрудник в отделе горной термоаэродинамики и автоматизированных систем, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина, dudnik1953@gmail.com About tht author Dudnik Michail Nikolayevich, Master of Science, Junior Researcher in the Department of Rock Ther- moatrodynamics and Automated Systems, M.S. Polyakov Institutute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, dud- nik1953@gmail.com ____________________________ Анотація. В статті приведена характеристика каменів, які використовуються для прила- добудівних матеріалів, з природних і штучних матеріалів. Приведені дані про залежність зносу матеріалу від прикладеного до осі навантаження. Визначено, яким значенням контакт- них 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 mailto:dudnik1953@gmail.com mailto:dudnik1953@gmail.com mailto:dudnik1953@gmail.com ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120 84 сферичної п'яти керна, рівний 0,03 мм. Приведені розрахункові формули і одержані резуль- тати контактних напруг для агата і рубіна відповідно. Сформульовані основні вимоги до ма- теріалів осі приладу, і приведені результати порівняльних випробувань на трібометре на зно- состійкість зразків, виготовлених з різних матеріалів (сталей і твердих сплавів), в парі з під- п'ятником з лейкосапфіра. В процесі доведення анемометра експлуатаційним випробуванням піддалися перетворювачі з осями крильчаток з кобальт-титанового твердого сплаву і легова- ної інструментальної сталі 95•18 і підп'ятниками з вищезгаданих матеріалів. Одержані ре- зультати проаналізовані, і зроблений висновок про те, що можуть бути запропоновані насту- пні заходи щодо вдосконалення даного процесу: використовування осі з матеріалу з меншим значенням модуля пружності і великим коефіцієнтом Пуассона; вживання підп'ятників з са- пфіра; вживання мастила в опорі. Досліджені властивості різних видів мастил. На підставі обгрунтованих в роботі вимог дана рекомендація про розробку, виготовлення і атестацію ор- ганами Держстандарту України аеродинамічної труби для відтворення еталонних значень повітряних потоків в діапазоні 0,2 – 40,0 м/з, що відповідає шахтним умовам. Ключові слова: знос матеріалу, контактні напруги, вісь крильчатки, модуль пружності, підп'ятники, мастило. Abstract. 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 re- sults 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 anemome- ter 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 pro- posed 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, produc- ing 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. Keywords: wear of material, contact tensions, axis of impeller, module of elasticity, saddle, greasing. Статья поступила в редакцию15.11.2014 Рекомендовано к печати д-ром техн. наук Т.В. Бунько

Схожі ресурси