ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛИМЕРОВ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ БАББИТОВЫХ ВКЛАДЫШЕЙ
Иваночкин П.А., Сычев А.А. (ЮНЦ РАН, г.Ростов-на-Дону, РФ)
Кравченко Ю.В. (РГУПС, г.Ростов-на-Дону, РФ)
The article reviewed the results of testing of polymer wear-resistant coatings and compositions based on them promising for use in the restoration of the working surfaces of babbitt bearings. Provides recommendations for the use of the tested compositions.
Основная часть грузовых перевозок сегодня осуществляется электровозами серии. Тяговые двигатели электровозов опираются на оси колесных пар посредством моторно-осевых подшипников. Работоспособность МОП в значительной мере определяет надежность работы, простой локомотивов в ремонте и его трудоемкость.
Недостатком работы моторно-осевых подшипников является их недолговечность, обусловленная недостаточной подачей смазки в зону трения.
В последнее время наблюдается тенденция снижения качества пряжи для фитилей МОП (ухудшение капиллярных свойств, быстрое загрязнение и провисание), вследствие чего ухудшается подача смазочного материала (СМ) к шейкам оси и происходит перегрев МОП. К другим причинам повреждений МОП можно отнести недостаток СМ в буксах, применение типов СМ, не соответствующих сезону работы.
Нами проведены исследования возможности использования полимерных материалов и композиционных материалов на их основе для повышения ресурса работы МОП. Кроме того, использование этих материалов позволяет восстанавливать работоспособность МОП подачей композитов в ремонтный зазор с последующим их отверждением, что может существенно упростить работы по ремонту МОП.
Образованием плёнки фрикционного переноса сопровождается процесс взаимодействия металлополимерной трибосистемы. Фрикционный перенос может осуществляться как от всего полимерного композита, так и преимущественно от каких-то компонент. Целенаправленный выбор компонент композита, оптимизация концентрационного состава, раскрытие механизма фрикционного переноса создает базу для разработки новых высокоэффективных самосмазывающихся полимерных композиций.
Для оценки сравнительной износостойкости испытываемых образцов при постоянном удельном давлении в присутствии смазки «Агринол Осп-Л» проведены сравнительные трибологические испытания покрытий по схеме «вал-частичный вкладыш» в условиях одностороннего вращенияпри, нагрузке 50Н при 60об/мин. В связи с тем, что основной износ МОП происходит в неустановившемся режиме трения (т.е. при пуске и остановке) испытания проводятся в режиме непрерывного воспроизведения циклов, состоящих из пусков и остановок вращающегося образца (ролика из стали ВСт6СП) до достижения заранее определяемого из результатов предварительных экспериментов общего времени испытаний. Время остановки испытываемого ролика составляет 10 секунд, а время вращения – 60 секунд.
Результаты сравнительных трибологических испытаний частичных вкладышей с различным составом рабочих поверхностей (образец 1 – баббит Б16 (ГОСТ 1320-74), образец 2– баббит Б16 (ГОСТ 1320-74) с частичным покрытием chester molecular metals and elastomers (20% рабочей поверхности вкладыша), образец 3– баббит Б16 (ГОСТ 1320-74) с полным покрытием chester molecular metals and elastomers (100% рабочей поверхности вкладыша), образец 4– баббит Б16 (ГОСТ 1320-74) с частичным покрытием diamante modlice (20% рабочей поверхности вкладыша), образец 5 – баббит Б16 (ГОСТ 1320-74) с полным покрытием diamante modlice (100% рабочей поверхности вкладыша), образец 6 – баббит Б16 (ГОСТ 1320-74) с полным покрытием diamante modlice с введенным в его состав 20% по массе Ф4МБП (100% рабочей поверхности вкладыша), образец 7 – баббит Б16 (ГОСТ 1320-74) с частичным покрытием политетрафторэтиленом (20% рабочей поверхности вкладыша) при фрикционном взаимодействии с роликом из стали Ст6СП (ГОСТ 8239-72) в присутствии моторного масла «Агринол» приведены на рисунке 1.
Рисунок 1 – Результаты сравнительных трибологических испытаний частичных вкладышей с различным составом рабочих поверхностей
Модификация рабочей поверхности баббитового вкладыша покрытиями из материалов на основе полимеров приводит к существенному снижению износа испытываемых вкладышей при смазке базовым маслом «Агринол».
Износ баббита Б16 (ГОСТ 1320-74) более чем в 2 раза превосходит износ образцов 2, 6, 7, более чем в 9 раз превосходит износ образца 4, более чем в 27 раз превосходит износ образцов 3, 5.
Формирование на рабочей поверхности частичного вкладыша покрытия «Diamant modlice» с введенным в его состав 20% (массовых) Ф4МБП приводит к двухкратному снижению износа по сравнению с износом вкладыша из баббита Б-16 (ГОСТ 1320-74).
Испытания баббитовых вкладышей с 20% покрытием политетрафторэтиленом на рабочей поверхности сопровождается снижением износа в 2,9 раза.
Использование в качестве покрытий рабочей поверхности испытываемых вкладышей материалов Chester molecular metals and elastomers и Diamant modlice приводит к существенному снижению износа баббита. Содержание Chester molecular metals and elastomers в количестве 20% от общей площади рабочей поверхности испытываемых баббитовых вкладышей приводит к двухкратному снижению износа, а покрытие 100% площади рабочей поверхности приводит к более, чем двадцатикратному снижению износа.
Содержание Diamant modlice в количестве 20% от общей площади рабочей поверхности частичного вкладыша из баббита Б-16 (ГОСТ 1320-74) приводит к девятикратному снижению износа, а покрытие из Diamant 100% площади рабочей поверхности вкладыша приводит к более, чем двадцатикратн. Модификация рабочей поверхности баббитового вкладыша покрытиями из наномодифицированных антифрикционных материалов приводит к существенному снижению износа испытываемых вкладышей при смазке базовым маслом «Агринол». Содержание Chester molecular metals and elastomers в количестве 20% от общей площади рабочей поверхности испытываемых баббитовых вкладышей приводит к двухкратному снижению износа, а покрытие 100% площади рабочей поверхности приводит к более чем двадцатикратному снижению износа.
Содержание Diamant modlice в количестве 20% от общей площади рабочей поверхности частичного вкладыша из баббита Б-16 (ГОСТ 1320-74) приводит к девятикратному снижению износа, а покрытие из Diamant 100% площади рабочей поверхности вкладыша приводит к более, чем двадцатикратному снижению износа.
Испытания баббитовых вкладышей с 20% покрытием политетрафторэтиленом – Ф4 (выпускаемым отечественными производителями) от общей площади рабочей поверхности испытываемых баббитовых вкладышей сопровождается снижением износа в 2,9 раза.
Кроме того, в настоящее время нами проводятся работы по формированию с использованием методов электромеханической обработки и газопламенных методов нанесения покрытий на поверхности изношенных вкладышей МОП слоя баббита и композиционных материалов на его основе. Положительные результаты предварительных трибологических испытаний полученные для некоторых видов покрытий позволяют сделать вывод о перспективности работ по использованию этих технологий для восстановления работоспособности МОП в условиях эксплуатации (локомотивные депо).