Вследствие кавитации

вследствие этого зазор в подшипниках и их жесткость. Кроме того, с течением времени выполненная при сборке регулировка подшипников постепенно нарушается вследствие изнашивания и обмятия микронеровностей. По этой причине требуются периодические повторные регулировки подшипников.

При изменении режима работы изделия меняется его температура, а следовательно, зазор в подшипниках и их жесткость. С течением времени выполненное при сборке регулирование подшипников постепенно нарушается вследствие изнашивания и обмятия микронеровностей. Поэтому необходимо периодическое повторное регулирование подшипников.

Общая характеристика процесса изнашивания. Многие детали машин выходят из строя вследствие изнашивания - разрушения поверхностных слоев трущихся тел, приводящего к уменьшению их размеров в направлении, перпендикулярном поверхности трения. Такие отказы связаны с потерей точности машин, приборов и инструментов, снижением коэффициента полезного действия машин, снижением прочности деталей из-за появления динамических нагрузок и уменьшения сечений, увеличением шума и другими негативными последствиями.

Износостойкость—сопротивление трущихся деталей изнашиванию. Износ приводит к постепенному изменению размеров, формы и состояния поверхности детали вследствие изнашивания, т. е. разрушения ее поверхностного слоя при трении. При этом уменьшается прочность деталей, увеличиваются зазоры в подшипниках, в направляющих, в зубчатых зацеплениях и т. п. Увеличение зазоров вызывает дополнительные динамические нагрузки в соединениях, снижает мощность, КПД, надежность, точность и т. п. Характерным признаком повышенного износа является возрастание шума при работе машины.

вследствие этого зазор в подшипниках и их жесткость. Кроме того, с течением времени выполненная при сборке регулировка подшипников постепенно нарушается вследствие изнашивания и обмятия микронеровностей. По этой причине требуются периодические повторные регулировки подшипников.

В лабораторной практике получило распространение испытание со смазкой при постоянной нагрузке, сопровождающееся постепенным падением давления благодаря естественному увеличению площади поверхности трения образца вследствие изнашивания. Известны различные схемы такого испытания, например врезание поверхностью узкого вращающегося диска (рис. 12, а) или поверхностью вала, ширина которого совпадает с шириной образца (рис. 12, виг), в плоский образец, трение шипа с коническим окончанием о плоскость вращающегося диска (рис. 12, <Э), врезание поверхностью цилиндрического образца в круговую поверхность вращающегося цилиндра (рис. 1, д), испытание по схеме трения «вал — неполный вкладыш» (рис. 12, е) и другие.

Можно полагать, что в других случаях трения, сопровождающегося образованием на поверхности образца углубления увеличивающихся размеров, при соответствующих условиях также может быть достигнуто состояние гидродинамической смазки. Был применен метод вытирания вращающимся валом канавки на плоской поверхности образца при постепенном понижении давления вследствие изнашивания, чтобы оценить то давление, при котором полностью проявится поддерживающий эффект смазочного масла.

Профилограммы, снятые с одного и того же участка поверхности, если их изменения в смежных испытаниях находились в пределах высоты неровностей исходной поверхности, характерны тем, что контуры впадин неровностей остаются неизменными после испытания, в то время, как контуры вершин неровностей могут изменяться как по размерам, так и по форме вследствие изнашивания.

Описанные выше результаты получены при испытании с постоянной нагрузкой и с постепенным уменьшением давления (увеличением площади поверхности трения) вследствие изнашивания образца. Представляло интерес проверить, сохраняется ли закономерность изнашивания, выражаемая уравнением (26), в тех случаях, когда испытание проводят по схеме трения «вал — неполный вкладыш», т. е. при постоянной площади поверхности трения образца.

При методе вытирания канавки на плоской поверхности образца, равно как при испытании по схеме «вал — втулка», происходит уменьшение давления из-за постепенного возрастания длины (площади) поверхности трения вследствие изнашивания. При трении по схеме «вал — неполный вкладыш» давление не меняется, если его не повышают по той или иной программе в процессе ис-

стящих, более твердых и хрупких осадков, очаги разрушения крупнее, у молочных — мельче. Это объясняется меньшей пористостью и более низкими внутренними напряжениями молочного хрома. При небольших толщинах хрома (порядка 20 мкм) потери в весе за второй и третий часы резко увеличиваются вследствие изнашивания основного металла, особенно в случае блестящих осадков. Молочный хром притирается лучше, чем блестящий, что важно при изготовлении таких деталей, как клапаны гидропрессов.

Кроме теплового воздействия при электроэрозионной обработке на материал заготовки-электрода действуют электродинамические и электростатические силы, а также давление жидкости вследствие кавитации, сопровождающей процессы импульсных разрядов. Совокупность тепловых и силовых факторов приводит к разрушению металла и формообразованию поверхности обрабатываемой заготовки-электрода.

Если условия движения жидкости таковы, что образуются постоянные области высоких и низких (ниже атмосферного) давлений, на поверхности раздела сред металл—жидкость образуются и лопаются пузырьки. Это явление называется кавитацией. Разрушение металла вследствие кавитации называется кавитацион-ной эрозией или кавитационным разрушением. Разрушение металла можно воспроизвести в лабораторных условиях, подвергая

Появление пара в опускных трубах приводит к увеличению гидравлического сопротивления в них и изменению гидравлической характеристики опускной системы. При этом в некоторых трубах подъемной системы может произойти нарушение циркуляции. В опускной системе пар может появиться-в результате захвата его из барабана котла или парогенератора (корпуса испарителя, паро-преобразователя или выпарного аппарата) вследствие кавитации или (если система обогревается) образоваться там непосредственно. Образование пара в опускных трубах возможно также при резком уменьшении давления.

Преждевременный выход из строя насосов наступает вследствие кавитации, которая в большинстве случаев является результатом неправильного выбора всасывающего фильтра. При применении дорогостоящих насосов высокого давления и большой подачи целесообразно применять дешевые подпиточные насосы (обычно центробежные), которые подают масло через фильтр непосредственно во всасывающую линию основного насоса. При этом помимо гарантированного подпора на всасывании можно обеспечить более тонкое фильтрование масла, поступающего в основной насос. Фильтры, установленные на всасывании, отличаются высокой эффективностью. Многочисленными исследованиями, проведенными ВНИИГидроприводом, а также зарубежными фирмами (например,фирмой Розайн), доказано, что установка всасывающих фильтров с тонкостью фильтрования 74 мкм по своей эффективности эквивалентна установке фильтров на линии нагнетания с тонкостью фильтрования 25 мкм. Устанавливать на линии всасывания фильтры с тонкостью фильтрования менее 74 мкм нецелесообразно.

Разработка новых и эксплуатация действующих гидросистем АЛ требуют тщательного изучения происходящих в них динамических процессов при передаче энергии при всех режимах нагру-жения. Пульсации давления складываются в основном из колебаний давления от насоса, внешней нагрузки и колебаний, возникающих в трубопроводах в процессе передачи энергии. Последовательные возмущения давления в гидросистемах при срабатывании контрольно-регулирующей и распределительной аппаратуры, определяющие режим переходного процесса, появляются в процессе эксплуатации гидросистем при износе ее основных элементов, а также вследствие кавитации и колебаний трубопроводов [3].

В потоке воды алюминий и его сплавы в общем случае корродируют с большей скоростью, чем в статических условиях. Однако увеличение скорости коррозии при переходе от статических условий к динамическим (в случае движения воды со скоростью 7,6 м/сек) при температуре 150° С невелико [111,172]. При температуре 260 — 315° С и скорости потока 6 — 7 м /сек скорость коррозии алюминиевого сплава, легированного 0,5 — 2,0% никеля, заметно больше, чем в статических условиях [111,170; 111,180]. При температуре 250° С в воде со скоростью потока 7,5 м/сек скорость коррозии в три-четыре раза больше, чем в статических условиях [111,181], при этом она уменьшается во времени. Нужно отметить, что в динамических условиях, при скорости потока 6 м/сек и температуре 200 — 260° С, наблюдается эрозия алюминиевых сплавов, легированных никелем и железом [111,165]. В определенных условиях узлы из алюминиевых сплавов могут быть повреждены вследствие кавитации.

Образование эмульсии под воздействием ультразвуковых колебаний происходит в основном вследствие кавитации, возникающей прежде всего на границе жидкость — жидкость и являющейся эффективным средством для эмульгирования нерастворяемых или труднорастворяемых в обычных условиях веществ. Размер частиц зависит от интенсивности ультразвукового поля и времени озвучивания.

Износ отдельных элементов гидравлических турбин, осевых и центробежных насосов вследствие кавитации и истирания взвешенными наносами приводит к ухудшению режимов работы машин, снижению их коэффициента полезного действия и, в конечном итоге, к потерям энергии.

В настоящей книге анализируются формы и характер износа гидравлических турбин, осевых и центробежных насосов вследствие кавитации и истирания взвешенными наносами, дается технико-экономическая оценка последствий износа. Излагаются основы теории взаимодействия взвешенных наносов и рабочих поверхностей гидравлических машин, описываются условия возникновения кавитации и механизм кавитационной эрозии.

§ 1. ПРИМЕРЫ ИЗНОСА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ МАШИН ВСЛЕДСТВИЕ КАВИТАЦИИ И ИСТИРАНИЯ ВЗВЕШЕННЫМИ НАНОСАМИ

ИЗНОС ГИДРАВЛИЧЕСКИХ МАШИН ВСЛЕДСТВИЕ КАВИТАЦИИ