Partner serwisu
Tylko u nas
31 października 2019

Problemy grafitowych pierścieni uszczelniających w dławnicach

Kategoria: Artykuły z czasopisma

Określenie wartości współczynnika tarcia statycznego dla wybranych materiałów grafitowych, współpracujących ze stalowym trzpieniem, umożliwi w przyszłości lepsze zaprojektowanie i dobranie uszczelnienia do danych zastosowań. Pozwoli to między innymi ograniczać straty wynikające z negatywnych przejawów występowania tarcia.
 

Problemy grafitowych pierścieni uszczelniających w dławnicach

Skojarzenie materiałowe grafit ekspandowany – stal powszechnie występuje w uszczelnieniach ruchowych w zaworach oraz pompach. W przypadku połączeń ruchowych duże znaczenie mają właściwości tribologiczne grafitu ekspandowanego. Między atomami węgla w warstwach istnieją silne wiązania, natomiast między warstwami wiązania są słabe. Konsekwencją warstwowej budowy grafitu oraz różnicy energii wiązań atomowych w pojedynczych warstwach i między warstwami jest znaczna anizotropia jego własności [1], przejawiająca się łatwością poślizgu płaszczyzn po sobie. Ta własność jest decydująca przy ruchowych zastosowaniach uszczelnień, np. przy uszczelnianiu dławnic pomp, jak i w skojarzeniach o ruchu posuwisto-zwrotnym, np. w armaturze przemysłowej. Wpływ tarcia statycznego na pracę maszyn i urządzeń może być niekorzystny, np. wtedy gdy stanowi przyczynę drgań powodujących zaburzenia w przemieszczaniu trących się elementów, tzw. zjawisko stick-slip [2]. Także rozruch maszyny może okazać się utrudniony, zwłaszcza gdy czas kontaktu między współpracującymi powierzchniami wydłuża się. Wówczas intensyfikują się procesy dyfuzji atomów na elementarnych powierzchniach styku, co powoduje wzrost wytrzymałości połączeń adhezyjnych wraz z upływem czasu [3, 4].

W praktyce występują skojarzenia, w których grafit ekspandowany – czysty lub z domieszką tworzywa – współpracuje ze stalową powierzchnią. Brak jest jednak badań dotyczących takich skojarzeń. Dlatego należałoby rozpoznać zjawisko tarcia statycznego występujące we wspomnianych skojarzeniach. Dodatkowym czynnikiem wskazującym na potrzebę wykonania powyższych badań są problemy związane z rozruchem skojarzenia grafit – stal, o czym mówią producenci i użytkownicy uszczelnień. Znajomość powyższego zagadnienia pozwoli w przyszłości lepiej zaprojektować i dobrać uszczelnienia do danych zastosowań, co umożliwi między innymi ograniczyć straty wynikające z negatywnych przejawów występowania tarcia. Celem pracy jest określenie wartości współczynnika tarcia statycznego dla wybranych materiałów grafitowych współpracujących ze stalowym trzpieniem.

Obiekt badań

Widok stanowiska oraz schemat współpracującego skojarzenia przedstawiono na rysunku 1. Urządzenie, na którym wykonano badania, umożliwia prowadzenie badań tarcia ślizgowego w ruchu posuwisto-zwrotnym. Podczas przeprowadzonych badań, próbka w postaci pierścienia, zamocowana w uchwycie dociskana była siłą Fn do stalowej przeciwpróbki. Próbki wykonane były w postaci pierścieni prasowanych z grafitu ekspandowanego o czystości przemysłowej oraz z grafitu ekspandowanego z dodatkiem PTFE. Gęstość badanych materiałów wynosiła 1,8 g/cm3. Przeciwpróbka wykonana ze stali kwasoodpornej o twardości 40 HRC w postaci trzpienia, o chropowatości Ra = 0,98÷1,12 μm. Układ poruszający przeciwpróbką składał się z dwóch leżących na sobie wózków, łożyskowanych tak, aby mogły poruszać się w tym samym kierunku. Siła powodująca poślizg Ft(t) była rejestrowana z częstotliwością 100 Hz. Na podstawie przebiegu zmian siły tarcia w czasie rozruchu wyznaczana była wartość siły tarcia statycznego Fst, a na jej podstawie współczynnik tarcia μst.

Warunki badań

Warunki przeprowadzania badań przedstawiono w tabeli 1. Przed rozpoczęciem właściwych pomiarów badana para materiałów była docierana do czasu, gdy próbka z grafitu ekspandowanego stykała się całą powierzchnią stalowej przeciwpróbki. Eksperyment przeprowadzono z 3-krotnym powtórzeniem dla każdego zestawu materiałowego. Po wykonaniu każdej z trzech serii badań próbki poddano ważeniu. Pomiary wykonano z dokładnością do 0,01 g.

Cały artykuł opublikowany został w nr 1/2019 magazynu Pompy Pompownie.

Autorzy:

  • dr inż. Aleksandra Rewolińska Wydział Inżynierii Transportu, Politechnika Poznańska
  • dr inż. Karolina Perz Wydział Inżynierii Transportu, Politechnika Poznańska

fot. 123rf.com/ zdjęcie ilustracyjne
Nie ma jeszcze komentarzy...
CAPTCHA Image


Zaloguj się do profilu / utwórz profil
ZAMKNIJ X
Strona używa plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies. OK, AKCEPTUJĘ