» » Испытания стеклопластиковых гидромуфт

Испытания стеклопластиковых гидромуфт

31.08.2016

Изложенный ранее способ расчета элементов гидродинамических муфт на прочность основан на ряде допущений и упрощений и позволяет дать оценку номинальным напряжениям без учета таких факторов, как наличие наклонных ребер в тороидальных полостях, концентраторов напряжений в виде отверстий и резких изменений сечений, неплотной упаковки материала по плоскостям сопряжения стеклопластика с металлической армировкой. Кроме того, описанная технология изготовления колес гидромуфт допускает неупорядоченную анизотропию как при резаном стекло-пресс-материале, так и при основном способе прессования — из стеклоткани. Следует учесть также непостоянство механических свойств стеклопластиков, которые могут иметь весьма значительные отклонения в зависимости от принятого связующего, степени точности технологического режима изготовления, качества детали и эксплуатации (температура, влажность, характер соприкасающейся среды и пр.).
Это дает основания считать теоретическую оценку напряженного состояния деталей стеклопластиковой гидродинамической муфты недостаточной, особенно для ответственных случаев весьма быстроходных машин и высоких напряжений, как это и наблюдается в гидромуфтах. Вопрос о допуске деталей в эксплуатацию при высоких расчетных напряжениях и многих допущениях, влияющих на прочность, решается их гарантированными испытаниями. Лучшим методом испытаний является такой, который уподобляет эксплуатационное состояние и нагружение детали. Для гидродинамической муфты основным рабочим состоянием является ее вращение с весьма высокой скоростью. Поэтому гарантированным методом проверки ее прочности явились разгонные испытания. Такие испытания выполнены отдельно для насосных колес, основных колес и турбинной части гидродинамической муфты в целом.
Критерием достаточно высокой стойкости гидромуфты считался ее разгон до двукратной скорости вращения (nкр=23 000 об/мин) без разрушения. Такой запас был назначен исходя из указанных выше технических и технологических факторов, которые в виде случайностей могли способствовать снижению механических свойств полимеров, а также исходя из известного положения о частичной утрате со временем прочностных качеств стеклопластика.
Разгонные испытания предварительно отбалансированных колес проводились на стенде. Методика испытаний предусматривала постепенное наращивание скорости вращения до полного разрушения колес. Результаты разгонных испытаний насосных и турбинных стеклопластиковых колес, а также гидродинамической муфты в сборе приводятся в табл. 13.1.
Испытания стеклопластиковых гидромуфт

Из таблицы следует, что колеса гидромуфты, изготовленные путем горячего прессования однонаправленного стекло-пресс-материала АГ-4С, обеспечивают несущую способность при скорости вращения в среднем 12 000 об/мин. Колеса из пресс-материала 27-63С могут работать при несколько более высокой скорости вращения. С учетом двукратного запаса прочности их можно применять для трансмиссий машин, передающих нагрузку со скоростью n=7000-8000 об/мин.
Наиболее высокую несущую способность, как видно из таблицы, имеют колеса гидромуфты, изготовленные горячим прессованием пакетов стеклоткани ACTT(б)-C2 на эпоксифенольном связующем ЭФ 32-301. Такие материалы и технология изготовления обеспечивают прочность колес при их разгоне до скоростей, превышающих 20000 об/мин. Следует при этом заметить, что в некоторых случаях разрушения колес не происходило, а испытания прекращались из-за исчерпания ресурса мощности стенда [nmax=26000 об/мин). Соединительная стеклопластиковая обечайка в сборе с турбинными колесами, выполненная из материала РЭФ-1, при разгонных испытаниях не имела повреждений.
Проделанные работы по изысканию конструкции, технологии изготовления, расчету и испытанию гидродинамических муфт позволили сделать вывод: для роторов со скоростью вращения до nном=4000 об/мин (центробежные насосы и пр.) могут использоваться гидромуфты с прессованными из стеклопластика типа АГ-4С рабочими колесами. Для более высокоскоростных машин типа шахтных турбокомпрессоров пригодны гидродинамические муфты с колесами, прессованными из пакетированных стеклотканей. Шахтные испытания гидродинамической муфты, смонтированной на турбокомпрессоре типа К-250-61-1 (шахта 4—5 «Никитовка» ПО «Артемуголь»), показали, что пуск машины с гидромуфтой через зоны критических оборотов проходит гладко, без всплесков.
На рис. 13.4 приведены сравнительные кривые (огибающие осциллограмм превышения пусковых моментов) для систем запуска без гидромуфты и с муфтой. Опасные увеличения вибрации компрессора, возникающие при резонансе крутильных колебаний, гидродинамической муфтой устраняются, а динамические нагрузки в начале пуска уменьшаются в 6 раз при прямой схеме пуска и в 4 раза — при реакторной.