Влияние конструктивных и режимных параметров на эксплуатационные показатели магнитожидкостных герметизаторов валов электродвигателей
А.М. Власов, Ю.Б. Казаков, В.А. Полетаев
Вестник ИГЭУ, 2019 г. выпуск 5, сс. 40—47
Скачать PDF
Состояние вопроса. Магнитожидкостные герметизаторы начинают применяться для уплотнения вращающихся валов в электродвигателях, работающих при повышенной влажности, запыленности и загрязненности. Момент трения и нагрев – важнейшие эксплуатационные показатели магнитожидкостных герметизаторов, на которые влияют конструктивные и режимные параметры: частота вращения; время работы; температура; зазор с учетом шероховатости и волнистости. Актуальным является исследование влияния конструктивных и режимных параметров на эксплуатационные показатели магнитожидкостных герметизаторов валов таких электродвигателей.
Материалы и методы. Моделирование шероховатых поверхностей произведено при помощи ортогональных преобразований векторов матрицы высот микронеровностей с визуализацией. Площадь контакта магнитной жидкости с шероховатыми поверхностями определялась математическим моделированием. Экспериментальные исследования выполнены на опытном стенде. Применены сменные втулки и полюсы из разных сталей c разными шероховатостями.
Результаты. Получены модели зазоров магнитожидкостных герметизаторов, образованных поверхностями с разной шероховатостью. Определены площади контакта магнитной жидкости с поверхностями магнитожидкостных герметизаторов при разных шероховатостях. Получены нелинейные зависимости и пределы изменения момента трения и температуры магнитожидкостных герметизаторов от величины шероховатостей поверхностей полюсов и втулок, частот вращения электродвигателя, внешней температуры.
Выводы. Модели зазоров позволяют оценить шероховатость поверхностей магнитожидкостных герметизаторов. Разработанная экспериментальная установка позволяет проводить исследования влияния изменения конструктивных и режимных параметров на эксплуатационные показатели магнитожидкостных герметизаторов. При повышении частоты вращения в 5,21 раза (с 556 до 2897 об/мин) температура магнитожидкостных герметизаторов может повыситься до 2 раз, момент трения – до 2,2 раз. При повышении температуры на 50 оС момент трения может снизиться до 3 раз. При повышении шероховатости поверхности с 0,357 до 7,21 мкм температура магнитожидкостных герметизаторов может повыситься на 20 %, а момент трения – на 55 %.
1. Герметизаторы на основе нанодисперсных магнитных жидкостей и их моделирование / Ю.Б. Казаков, Н.А. Морозов, Ю.И. Страдомский, С.М. Перминов. – Иваново, 2010. – 184 с.
2. Радионов А.В., Виноградов Н., Казакуца А.В. Магнитожидкостные герметизаторы подшипниковых узлов электродвигателей ВАО // XVI Междунар. Плесская конф. по нанодисперсным магнитным жидкостям: сб. науч. тр. – Иваново, 2014. – С. 335–339.
3. Радионов А.В., Виноградов Н., Казакуца А.В. Магнитожидкостные герметизаторы подшипниковых узлов центробежных насосов // XV Междунар. Плесская конф. по нанодисперсным магнитным жидкостям: сб. науч. тр. – Иваново, 2012. – С. 243–249.
4. Магнитожидкостные герметизаторы для подшипниковых узлов электродвигателей шахтных комбайнов / А.В. Радионов, А.Н. Виноградов, А.В. Казакуца и др. // XIV Междунар. Плесская конф. по нанодисперсным магнитным жидкостям: сб. науч. тр. – Иваново, 2010. – С. 354–360.
5. Krakov M.S., Nikiforov I.V. Effect of diffusion of magnetic particles on the parameters of the magnetic fluid seal // Magnetohydrodynamics. – 2014. – Vol. 50, no 1. – P. 35–44.
6. Краков М.С., Никифоров И.В. Влияние неоднородного нагрева на стабильность параметров и ресурс магнитожидкостных уплотнений // XVI Междунар. Плесская конф. по нанодисперсным магнитным жидкостям: сб. науч. тр. – Иваново, 2014. – С. 330–335.
7. Zhang H.N., Li D.C. Analysis and Experimental Study on Magnetic Fluid Seal Mechanism // Key Engineering Materials. – 2012. – Vol. 492. – Р. 273–276.
8. Полетаев В.А., Власов А.М., Пахолкова Т.А. Расчет фактической площади контакта в подшипниках скольжения при гидродинамической (жидкостной) смазке // Трение и смазка в машинах и механизмах. – 2014. – № 11. – С. 26–31.
9. Лазарев В.Е., Грамм М.И., Лазарев Е.А. Математическая модель шероховатой поверхности контактного трибосопротивления // Вестник ЮУрГУ. – 2006. – № 11. – С. 54–58.
10. Войнов К.Н., Ходаковский В.А., Шварц М.А. Математическое моделирование шероховатых поверхностей // Трение, износ, смазка. – 2009. – № 41. – С. 1–9.
11. Грязев В.М. Моделирование реальной поверхности деталей // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2013. – Вып. 1. – С. 192–200.
12. Власов А.М., Полетаев В.А., Пахолкова Т.А. Установка для исследования эксплуатационных характеристик магнитожидкостных герметизаторов // Вестник УГАТУ. – 2017. – Т. 21, № 2. – С. 17–23.
13. Магнитные жидкости, выпускаемые в ПНИЛ ПФГД [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ispu.ru/node/5799.