автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.04, диссертация на тему:Улучшение работы шарнирных узлов трения в механизмах коммутации маслонаполненных электромеханических устройств (ЭМУ)

Ки1вський м1жнародйий утверситет цив!льно1 áBiailí

На правах рукопису'

ВОЛКОВ TpiiropiR Петрошп

УДК 621.891 '. iZl.828.2

П0Л1ПШЕННЯ РОБОТИ ШАРШИМХ ВУЗЛ1В ТЕРТЯ В MEXAHI3MAX К0МУТШ1 МАСЛОНАПОВНЕНИХ ЕЛЕКТРОМЕХАНТ'ИИК ПРИСТР01В (ЕМП)

СпеШальпЮть 05.02.04 - тертя то знся ^вняя в машшах

о Авторефорат

дясертацП. на злобуття. наукопого стуттня ' кандидата ттН-ших «пук

Kw(ß 1396

Дисертац1я е рукописом

Робота ьикошша у Ки1вському и!жнародному ун1верситет1 циьХльно1 .ав1ац1'1 та Запор1аському державному техШчному ун1верснтет1. ч

Науковий кер1вдик - доктор техн1чних наук, професор

НАЗАРЕНКО Павло Васильевич

Офтши опононти - докт(ор Т0хн1чних наук, професор

ГОРОХ1ВСЫШЙ ГеорМй.Олвксандрович

.кандидат теиичних наук, доцент ЛАБУНЕЦЬ Василь Федорович

ПровШш оргаЯ1зац!я - Укра1нсышй. Нютитут

трансформаторобудування

Захист в1дбуДеться " 30 " Л7Ла&/Я 1996 р. о Xх) ГОД1Ш1 на зас1данн! спвц!ал1зовано'1 вчено'1 Рада Д 01.35.04 при Ки1вському м!жнародному ун!верситет1 цив1льно1 а"в1а1Ц1 за адресов: 2Б2058, Ки1в-58, проспект Космонавта Комарова I, КШЦА.

3 дисертац1еы можиа ознайамитись у С1бл1отец1 ун1верситету. Автореферат рой!слано "__." _ 1996 р.

Вчеаий секретар спецхалХзовано!¡и]

вчено! ради, д.т.н. М.С.Кулик

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ _АК5Хзлш1сть_теми. Вштуск як1сно1 продукт! в будь-як!» галузг виробтщтва потребув створення налеишх умов. Поряд з високими споживчими властивостями сировгош особливо важливе' значения придаеться "чистот!" постачаемо! електроензргИ.

Широко BÍSOMO , що )фи зшккеши напруги в ыервх± язголення на 10 % обертзльний момент електродвигуЩв, включения до ne'i^ знижуеться на 19 %. При цьому падав i частота оберташт. Не кснтролъоваи! коливання напруги е причиною наям1рних виробничих витрат i особливо в технологиях, akí використопують потужне електроп!лне та електрол1знв устаткування. Виходячй i3 цього всг значн! пробелов! споживач! висувають пгдсшен! вимоги не Ильки до к1льк1сних, а й до якхишх показншав посгачзвмо! електроенергй (вимоги ГОСТ I3IQ9 -87).

Для службових п1дрозд1Л1В,як1 займаються експлуатаЩею систем електропостачаняя, задоволения Щ1Х потреб зв.'язаш з забезгаченням над1йно"1 робота засосЯв комутацП та систем регулюваяня високо'1 напруги в електричн-Lít мерзяа. Бездогаина робота та отаб1льи1сть опраиюваитя високовольтпих вимикач!в, контактор1в>роз^днувачхв та т.п. - обов'язков! складов! нормально! роботи систем електрозабезпечеипя. Одаак ефектгаз-н1сть заход!в^ео проЕодяться в галуз1 п1двше!шя нэдШюст! комутатйних пристро!в зв'язана з короткими вимогами що до к1немат1!ки руху контактХв ni3 час розмиканпя. СтаОЫыПсть кйюматичипх. характеристик при висок!й бистродй. руху важелгв -обов'язкова вимога надШю! роботи механ!зм1в розмиканпя.

На кШематичш показгапот механ!зм1в розмиканпя великий вплив мають втрати enepri'i перемилашя в!л тертя, то виника-ють в шарн1рних парах 'ix мехаШзмю. Ц1 витрати призводять до не бажаних насл!дк1в у вигляд! неспрацюванпя механ!зм1в або ж зшяинн! бистродП п!я час перемикання. U1 проблем« зумовилн потребу в провадошИ теоретичних та експеременталышх досдцд Жень' сйрямованих на розкриття характеру трибопроцес1в, як1 реал1зувться в вузлах тертя механ!зма коммутаци. Вивчення умов навантэження пар тертя в перемикаючих пристроях та оптим1заШя роботи дозволить пол!пшти показники безпеки та надШтост! роботи електрообладнатш гнилому.

робота. Мотою робота е проведения заход1в по зиижен-т витрат на тертя в шзршриих сполучепиях мехашзм!в ком'^та-цЛ маслонаповноних висаковольтних апарат!в на приклад! контактора РПН (перемикач в!дгалужонь обгорток трансформатор!в в робочому стаШ).

.Виходя'пиз пагально! ц1л! та базуючись на публ!кац!ях, в робот! шяшет ал!дуюч! питания.

1. Анад1з суттсвовпливових фактор!в,обумовлених вимога- ,' ми експлуатацП механизма контактора РПН.

2. Розробка методики та техн!ки експеременталышх дослхджонь, що дозволяють в залежност! в1д наваатажуючих факто-р!в комплексно оциюти роботоздатн!сть цил!ндричних шарн!р1в.

3. Побудова на баз! експеременталышх результат!в

. математичних моделей робочих характеристик щиивдричного шарн!ру Визначення при цьому рол! основиих фактор1в ! *1х оптимальн1 'параметри.

4. В'.фобити рекомеадац!'! для удосконалешш кояструкЩй ■ шарЩрних вузл!в в механ!змах перемдаашт контактор!в.. з метою пол!пшити их к!нематичн! характеристики.

Наукова__новизна__роОдти. ВиявлеШ законом!рност! змИш перэхЮТого режиму тертя п!д час зрушення 1з стану спокою до сталого руху стосовно до умов робота цшИндричного шарн!ру. Досл!джено комплексний вплив зовн!тньомехан1чних та теплових взаЕмод1й на роботу шарн!р!в. Доведена ефективнЮть розм!щення гумово-металевих шарн!р!в (ГМШ) в вузлах сполучения важел!в механ!зма контактора.

Н§_захист_виноситься:

1. Результати експеременталышх дослЮТень робота пар тертя в пусковому режим!, що молелюють роботу цилтдричного шарн!ру.

2. Математичн! модел!,- як1 детерм1нують перехШшй режим тертя за показниками моменту тертя спокою та терм!ном переходного режиму тертя при робот1 цил1няричного шарн!ру.

3. РекомендацГ! по пол!пшешто робочих характеристик механ1зма перемикання контактора.- шляхом зниження витрат на тертя в иаршрних сполученнях.

Практична_ц1га1!сть_Еоботи. Експерементально доведено,'

що режим роботи цилшдричних шарн!р!в о махаШзм!-масло-наповнених контактор!в далокий в!д оптимального значения. При цьому наведен! обгрунтован! рекомендацГЗ, як! дозволяють пол!гпнити робоч! характеристики шарШрних вузл!в шляхом застосування в 1х констругаиЪ втулок хз нового порошкового матер!алу або заменою само! кснструкцП. цшиндричних шарн!-р!в на гумово-моталев! шарн!ри.

Ащюбашя роботи. Осноен! положения лисертат! допов!да-лись на Всесоюзной науково-технг-ш!й конферешШ "Сучасн! . проблеми трибологП", Микола'хв, 1938 р.; Ш областщй конферен--ц!'! молодах вчепих, спец!ал!ст!в, новатор1в виробництва та орган1затор;в НТТМ, 2апор!жжя 1988 р.; зв!тних науково-техшчних конферешиях Запор1жеького машино0уд1вного шституту, Запор!жжя 1990-1991 рр.: УШ - ВсесоюшНй няукппо-техн-Нн1й кпиференпМ п" траисформаторобудуваишо, Запорикхя, 1990 р.; кои^вренцИ "Структура, самоорган!зац!я, та оптим!зац!я тр^ботехшчних характеристик конструкцШтх. та тструментальних матер!ал!в" Терноп!ль. 1990 р.

Пуол!кац1Ь По тем! дисертацн було надрукоЕзно ю робгт. _?труктура_та_обсяг__дисертац!'!. Дисертацхя складаеться !з вступу, чотирьох роздШв, загальних висновк!в, перел!ку л!тератури;на аку посилаеться в робот! та додатк!в. Робота пикопапа на /сторожах друкованого тексту, мае малюнк!в та тэблиць.

основнш змют роботи

У вступ! обгрунтовузться актуалыисть та мета досл!джен ня, а також наведена коротка анотаШя вс!х розд1л!в.

В_пе_ршому_розд!л! приведено огляд л!тератури з питань роботи механ!зм1в бистродП комму тацШшхпртстрогв та ролх, яку при цьому вШграють перехищ! режими тертя в кгнематич-них парахЛз приклад!в числених експеремент!в з контакторами РПН випливае, що важливе, якщо ,не виргшальне значения в 1х роботу вШграють сили тертя в шарн!рах механ!зму бистродИ. Встановлзння величин« сил тертя ! законом!рностей 1х зм!ни в пех!дному режим!, лплпеться еольми необх!дгам для вдостнзлен-ня 1снуючпх метод!в прсэктування та експлуатацп елекрсмехатЦч-1шх пристроив.

Приведения в розд1Л1 л!тературний огляд дозволяе ствердкува-ти , що не зЕажаючи на численн! робота по розкриттю загальши законом!рностей механо-ф^зико- х!м!чно! взаемодН. при тертх та охшсу в л!тератур! основних процесхв, що в1доуваються в поверхневих шарах контактуючих матер1ал!в, Юнуе необх!дн!сть б!лыц докдадно досл!дити ЯЕиаа,що спостер1гаеться в парах тертя за нетривалий (0,Г- 0,001 с) в!др1зок часу при пароход! в!д стану спокою до руху.

В-ЖУХО'Я-ШЗаЙ1- иайшла обгрунтування нео0х1дн1сть розгляду при досл!дженн! трибопрсщес!в, що в!дбуваються п!д час роботи шарн!р!в найб!льш ешиеоеих експлуатац1йних факторов, а саме: величини тиску на поверх«! тертя; вэличини пускового моменту, прикладенного до шарШрно^гднаних ланок; часу находженя вузла в стан! спокою перед зрушенням-; температури та характеру забруд-°нен ост! робочого середовища. ВихШшми параметрами, шо дозволяете оцишти робоч! властивост1 шарн!ра, були призначен!: момент сил тертя (спокою) при зрушенн! (Мс), терм!н перехШюго ггерюду (Г) та кут оберту шарн£ра за час перехШного перюду (7),

При розгляд! впливу величиш нормального тиску в межах Ю - 20'Ша на силу тертя, вельми суттешм е питания про тип взазмодИ в зон! контактування. Для вибрано! пари тортя бронза-сталь !нтерес мае тШыш два типи взазмодП - пружньо-го ненасищеного та пластичного ненасищеного. Експеременталь-но, використовуючи зас1б подв1йно! експозшП, на голаграф!ч-ному устаткуванн! було зареастровано^що 1з зростанням к!лькост! цикл!в навантаженя пари БрА10ЯЗМц2 - Сталь 35 в1дбуваеться трансформац!я типу механ!чного контакту в1д стану пластичного ненасищеного до пружного ненасшценого.

Пояснениям цьому ефекту служить деформаШйнв змШнення бронзи в процес1 довгостроково'1 експлуатацИ. На основ1 одержа-них результат!в були зроблен1 висновки про мокливе розширення облает! застосування розрахункових формул для пружного та пластичного тип!в контактно'1 взаемод!! в залекност1 в1д терм!ну . наробки пари тертя.

Обстеження контактуючих поверхностей в шарн1рах контакто-р!в вказуе на наявнЮть шюортн з ч!ткими ознаками подертостей та схватування. 1снуючий досв!д в триботехн!п! з великою

BiporitmicTio трактуе так! явища як результат теплового зруйнуваяня масляной пл!вки аОо деструшЩ вторинних гранич-них ciapiB поверхШ та г,ступ у безпосередн!й контакт "чистих" мотзлевих поверхностей. Експероментальн1 результат»,одержан!' на образчиках i3 мШ iMI) та i'i сплавгв (ЛЦС, БрОЭШСЗ) в умовах моделюючих. роОоче середовище (забруднене трансформатор-не масло) та температуря! рекими робота (22=-Ы6э С) пЩтверди-ли значний р.плив температуря на фршсцШИ характеристики шар -HipiUÍX вузлхв.

Б маслонаповнених комутанзйних прлстроях трансформатор-не масло поряд с мастильнши фунюЦями в парах тертя виконуе також i свй. головнг технолог!чн1 обов'язкн - дхелектрикз, серддовшца дугсгагЗппя тэ хлалоагента. tli обставгаш спричиня-ють cepñoaHi зм'ип елукбових властквостоЯ трготсфзрматорного масла в контактор!. Елэктрична дуга в npoueci розмикання приз-водить до деструктивного розпаду (крек!нгу) масла з утворенням складах вуглецевих структур, основу яких утворюють сажов! частки. в результат! анал!зу металургйЬшх ттроцес!в, шо в!д-буваються при розмиканн! контактов, виявлено механизм утворен-ня твердих включень як органпного так i минерального походжен-ня, здатних в т!й чи !н ш!й м!р! вплинути на роботу пар тертя.

Узагальпвйчй результата п!дрзхунку внов.утворених частой забруднення, в залекност! в!д напрэцьованост! мохатизму контактора приведен! на рис. I.

Рис.1 Д!аграма залежност! гранулометричного складу забруднення трансформатор-ного масла в!д к!лькост! перемикань

Спостереження за продуктами ерозИ а такоас поверхнями спрашовання контакт1в дозволило уявити можливий механ!зм утворешгя часток спрашовання. 3 шею метою був проведений анал1з замкнено! термодш{ам!<шо'1 система: мзталева поверхня контакт!в -розплавлений метал - газове середовшце. В результат! було в!дм!.чеио, що при вШосно високих параметрах тиску (б!льшэ 7 МПа) та температур! (понад ЗБОО0 С),розплавлений метал з контакт!в ЮТенсивно поглинае диооц!йован! пари масла та розчкнещ в масл! гази, до призводить до зростання об'ему газово'1 фази в металевому розплав! та утворення пористого про-шарку на поверх!!! електричних контак^в. В подальшому механ!ч~ на вза£Мод!я контакт !в перфорованими поверхнями прнзЕодить до '!х зруйнувашя та в1докрвмлення в!д масиву нащ!льно! тугоплавко"! корки. Металев1 частей, утворен! в результат! шк процес!в, ¿забруднвють масло ! з його потоком здатн! потрапляти в зону тертя шарШрних вузл!в. .

В__третьдму__рдз||1л! описано устаткування та методику проведеня експерементально'! частшш досл!джешш. Мета експеременту полагала в вир!шенн! задач! по встановленню к!льк!сного сп!вв!дношешш м!ж комплексом експлуагацштх фактор!в та характеристиками перех!дного режиму тертя. Експеремент дозволяв визначити момент сил тертя та терм!н перех!дкого режиму тертя в шарн!р! в!д початку зрушення до сталого руху.

Р1ВНЯШШ регресИ. для моменту тертя спокою мае вигляд:

Ум = 12,382 * 0,803Х1 + 0,306Х2 + 0.445Х,- 1,256Х4 +

4- 0,867)^- 0,652Х^ + О.ЗбОХ^ - 0,672^ + 0,749^ 0,239^ -

- 0,268Х1Х2 + О.ШХДз - 0,189Х,Х4 + О.бЗЗХ^ + 0,598ХаХа -

- 0,471Х2Х4 - Х.бЮХ^ - 0,074Х,Х< + 0,449:^ + 0,122Х4ХЙ.

Рхвняння регресс^' для терм!ну перехЩюго режиму тертя одержано як залежи!сть:

Ут = 0,174 + 0.002Х, - 0.065Х, - 0.042$, - 0,015Х4 -

- О.ОбЗХ^ 0,001Х^ + 0,012^ - О.ООЗХ^ +- 0,005Х* - 0,0193^--0,073Х1Х2 ( 0,009Х1Хз ^ 0,004Х4Х4- 0,0Э1ХаХа - 0,006Х2Х4 +■ Ю.СШХ^ 0.036ХаХ, + 0,031ХЭХВ +■ О.ОУЭХ^.

Рхеняння регресс для кута оберту шартИрз за тврм!н переходного перходу постав у вигляд!:

УТ = 465,136 + 15,18?Х1 - 259,2С8Х2 + 20.208Х - 88,437Х4.-

- 210,0832^ + 17.895Х* + 26,932Х^ + 57.834Х* + 57,392^ -

- 88,82IX X,- 25.783Х X + Ю4.429Х х' + 38.422Х X - Г31.223Х X -

12 13 * 14 * 13 * гэ

- 25,657Х2Х41 256,132X^X5+ 169,677ХэХ4+ 88,183Х3Хв+ 213,гаИ^.

В ycix рхвняннлх. фактор:; наведенх в кодов!й форм! 1 мають такий фхзичний змют:

фактор X» - контурний ткск, фактор Ул - температура,

фактор Хз- термхн перзбувашш в порухомост! перед зрушопппм, фактор X*- ст.упхнь забрудненостх масла, фактор Х= - пусковий момент.

Анэл!зуючи одержан! математичн! модел!, можна отнята ефект в!д кожного фактора як долю його впливу на значения вихШшх параметр!в. При цьому в!докремити т! з ши котр! 6 визначальними 1 управлишя якими дозволить вивести робоч! характеристики на оптимальн1 показники.

Вхдм!чено, шо на момент тертя спокою в шарн!р1 найб!ль-ший вплив мають4 так! фактори як ступень забрудненостх масла (фактор Х<), контурний тиск (X» ) та величина пускового моменту (Хз). Ефект температурного фактору (Хг ) в !нтервалх 20° -П0° С виявився мэн. ш впливовим, зле, взашодгючи з пуековим моментом (ХгХз) та термхном перэбування в стан! спокою поред зрушенням (ХгХз) в!н теж значно впдивае на Фупкцхю момента тертя.

В модел!; що описуе кут оберту шзрнхр.у, найб!льш значни-ми фактора.*-® можна вважати Хг - температуру та Хз - пусковий момент. А 1з комб!нац1й взэемодхй фактор!в - хгхз вземод!» тешератури та пускового моменту.

' Р!вняння, яке в1дтворю5 термзл перех!дного перЮд^ як найб1льш значимими факторами також вид!ляг температуру та пусковий момент Вплив же контурного тиску (фактор X») в !птарвал! 10,5 - 19,5 МПа незначний.

Загалыю зауваження до рхвпяпь регрес!! - це дом!нуюча

роль температуря рабочего середоЕища та пускового моменту, а також ефект1в в!д 1х взэемод!'! на процеси тертя п!д час пуску.

Наочно рхвнлннярегрес!! маша уявити як сукугаисть поверхностей впливу (рис. 2).

Рис.2 Поверхн! втгуку моделей моменту тертя спокою (а), терм1пу порах! дно го режиму тертя (б), кута оберту за перехШиЯ перюд (в) Важливим узагальнюючим висновком одержагарс результат1в е розум1ння того, що в конструкШях аналог!чних до розглядуемоЧ, вплив тертя в шаршрах на роботу механ!зм!в £ дуже суттевим. 1з ц!е! причини майже неможливо забезпечити оптимальн! к!нематичн! характеристики для контакив при комутацИ. На приклад! конструкт"! контактора КНОА ПОЛСШ для якого кут

оберту шзрн!р!в складан у г 25', а терм!н перемикання Т = 0,015 с видно, що нав1ть оптим!зац!я ус!х осноених експлуатацШшх парзметр!в не призведе до скорочення перех!д~ ного пер Ходу до величшш, мент шо1 н1ж 7 г бО^по куту обертання, та Т г 0,03 с по часу.

.В_чб1вер?оВД£_Еозд1л1 представлен! можлив! засоби пол!пшен' ня антифриу;ийних характеристик шзрнгрних вузл!в контактору. Еиходячи 13 гагально"! постанови задач!, то потрзбуе реал!зу-вати низьк! показники моменту сил тертя при грушенн!, а такой максимально скоротити !нтервал перех!дного режиму тертя, вХдацчалось, що результат функцШга зв'язаний !з швидк!ст» ■ процессе руйнування та регенерат! вторишшх структур на поверхнях тертя. оск!льки за короткий робочий цикл шари!ру <г 0,1 с) вторишс! структури на поверхнях тертя не встигэють в1днсвлгозатись 1 без сталого екрануючого ефекту, загкхИгаючого безпосередньому контакту металевих поверхностей досягти полШшення антифрикцШшх показник!в неможливо, то необх!дно такий екрануючий ефект орган!зувати шляхом внесения в зону тертя мастильного матер!алу.

Найб!льш повно цьому вдовольняють втулки !з металокерам!-ки^що виготовляються за технологией порошковой мэталург!'!. Порошков! матер!али,що сам! м!стять в сво!й структур! мастиль-н! компонентное перспективниш в конструкциях шарн!рних т'рибо-вузл!в. Вони маоть добру дег.?пф1руючу здати1сть, стШк!сть до заедашя, низыотй статичний коеф1ц!ент тертя, а також задов!ль ну теплопровШнЮТь. с

ОДнак основШЙ мае! вираб1в !з порошков;«. матер!ал!в притаивши такх вади, як нер!вном!рн!сть розпод!лешш мастиль-них компонент!в по поверхн!, низька м!цн!сть та нестаб!льн!сть геометричних розм!р1в. За результатами роботу як! проводились в лаборатор!ях КИ!вського м!жнародаого ун!версите.ту цив!лыю'1 ав!ац!"1 та 2апор!жського державного техн!чного ун!верситету була розроблена та аапропоновша до впровадкення сер!я порошко-вих антифрикцШппс матер!ал!в сер Г! ЕПМ. Основу них матер!ал1в ; складае порошок м!д! (марка ПМС-1, ПМС-2 ГОСТ 4960-75) з домХшками легуючих елемент1в ТИГГГОМ, ТУ-14-1-958 73) 0,5-7,5%; Сг{А, ГОСТ 5905-74) 4,0-7.0«; 2г(С, ОСТ 4882-81)2,6-4,5«; а

також мастилышх. матерхалхв С(граф1т марки П, ГОСТ 8225-75) 0,5% та МоБ*(ДМ-1, Д.1.-2, ТУ 4819333-75). 3 м9Талов!домчих п03иц1я в робот!-доводиться д01цльнз-сть такого х!м!чного складу, а також можливий механ!зм взаемод!'! легуючих елемент!в з матрицею.

Шоб оцйпгги експлуатаЩйн! властивост! запропонованого матер!алу була проведена сер!я зр1вняльних випробувань 1з антифрикц!йними сплавами, що традицШю використовуються в вузлах тертя. та експерементальним пброшковим матер!алом ЕПМ-3. Випробування проводились на мамка торцевого тертя в еередовищ! трансформаторного масла при температур! 60° С. ЗмШними фактора ми являлись • контурний. тиск та прикладений пусковий момент. Параметром оц!нки служив коеф!ц!ент тертя спокою. Результата експеременту приведен! на рис.3. 3 граф1-к!в вишгавае, то коефШент- тертя спокою в парах, з ЕПМ б!льш н!ж в два рази шпкчий н!ж в парах тертя .з м!дних сплав !в. Ще б!льш переконливими були стендов! випробування. В них зазначалось, що використання матер!алу ЕПМ дозволить знизити витрати на тертя в механ!зм! контактора до трьох раз!в.

.2.0

г.5

в

I 2.0

и

о « .

К 1.5

1.0

0,5

? У

1 1 / а > —«■ I*" —

Й п

-5

!СГ_____ 15__________

Контурний тиск,Ипа

25 40_____________55

Пусковий хокент.Ни

Рис.3 Результата зр!вняльних випробувань БрАЮЖЗМц2, 2 - Бр010Ф1, 3 - БрОЗШЗСЗ, 4 - ЛМцС, 5 - ЭШ

I

Забезпечення невеликих перемгщень в ряд! конструктй доц!льно зд1йснювати шляхом розм!щення в 1х рухомих зЧинан- -нях деталей .з властивостями високо'! еластичност!, зроблених 1з гуми аОо !н шого еластом1рного матер1алу. Еластична деформа Ц1Я в таких конструкц1ях з малим шляхом тертя замШюз процес зовтшнього тертя при вхдносному перем1щенн! деталей на внутр1 щне тертя 13 тхлг еластичного елементу. Для нашого випадку цей тдх!д знаходе конструктивне шршешш в застосуваши 'гумово -металевих шартргв. ГМШ здатн1 протнстолти складному навнтакен-- ню,лз1д дИ рад!альних (Р) та осьоеих зусиль, а також дП коаксильного (Ма) та карданпого ((&) момент!в.

Для 0Ц!Ш01 ДОЦ1ЛШОСТ1 замиш В КОПСТруКЩДХ ¡.1ихан1зы1в контактор1в шэрн1р-!в на ГМШ булн проведет стендов! випробу-вання. Методика '!х 0азувалась на зр!вняльному анал!з! осцило-грам закону руху дугогасячих контакт!в як до так ! п!сля монтажу ГМШ. Таким шляхом, в умовах, близышх. до реальних, • находоа п!дтвердження г!потзза про можлив!сть шляхом застосу-вання метало-пол!мерних вузл!в тертя покращити к!нематику руху комутац!йпих високовольтпих апарат!в в момент розмикан-ня.

На осцилограмах ф!ксувались величини перемШення рухомих контакт !в п!д час перемикагаш, а також момент розмикатш контактора (рис. 4). На першому етап! зр!вняльних вштробувань проводився запис руху контакт!в при !снуюч!й конструкт'! шартрних вузл!в (пара тертя Сталь 35 - БрАЮЖЗМцЗ), див. рис. 4,а.

Другому етапу експерш&нта предумовлювала замШа цилхндричного шартру в наМЯльш навантажених вузлах перемикаючого пристрою на ГМШ (див. рис. 4,6).

Аналхзуючи характер осцилограм можна стверджувати, що як ! оч!кувалось, на першому етат експеременту спостер!гаеть-ся нерац!ональн!сть закону руху _контакт1в в межах робочого циклу. Початковий в!др!зок траекторП ТЧ - Тг вШПчаеться пор!вняно упов!льненим рухом контактно! системи, та зростан-ням амл!туди в!брац1'!. Приводом,цьому може служити те, що процвси руйиування мастильно! пл!вки прввалюють над 11 регенератею, внаслЩок чого ростуть втрати на тертя в цей пер!од. Осцилюючий характер наступного руху являеться можли-

вою ознакою охватування першого ролу робочих поверхностей. Частина трэекторП руху Та - Та в!дзначавться накладенням на не! коливань нерегулярного характеру та р1зкою зупинкою в момент замикання (т.Тэ, див.рис. 4,а).

0,05 0,10 0,1Ь 0,к0 а)

Час, с

Час, с

Рис.4 Осцилограми пронесу розшжання до (а) та п!сля (б) мод9рн1заШ1'; I - бронзова втулка; 2 - провушина; 3 - палеиь; 4 - гумова втулка; 5 - установчий гвинт

На другому етап! випробувань, в початков!Й. стад Г! руху, швидк!сть контактхв значно проела. ыдр!зок травктоИ ТГ - Тг' становив 0,008 с, що майже в чотири рази мен-ше н!ж на первому етап1. Друга половина траекторИ тут мае б!льш пологий вигляд. Результату як1 випливають 1з зрхвняльного експеременту вказують, що конструкц!я вузла рухомо ¿еднаних ланок, в якому зовн!шне та^тя зам!нено на внутр!шне тертя в т!лг еластомера, в однакових умовах з цилИшричним шарн!ром мае б!лыи чутливу реакцПо на докладенё зусилля. Пер?м!щеня в цьому випадку е результат високо! к1нетики еластично! деформацП гумових втулок.

Яодатково потрЮно в1дм!тити, що зниження ампл!туди коливань в перюд руху вказуе на добру Д9мпф1рупчу здатн1сть втулок, а 1х зростаюча пружнЮть при закручуванш гасить перевантаження в!д удар!в в момент замикагшя контакт!в.

ЗАГАЛБН1 ВИСНОВКИ ПО Р0Б0Т1

I. Бстановлено, що трибопродаси в шарн!рних мехаШзмах системи комутац!! мають значний вплив • на загальну працездатнють ЕМП. Тому постае необх1дн!сть додатково досл1ди-ти дашам!ку процесу тертя в шарн!рних вузлах при зрушенЩ.,

. 2. Розроблен! та застосован! експериментальна методика та устаткування, достатньо повно моделююч! специф!чн! умови робота шарн1рнгас трйбовузл!в ЕМП в початковий момент руху

3. 3 урахуванням специфпш роботи маслонаповнених ЕМП визначено ряд зовн1ишьомехан1чних, температурних та х'ронолопч-них фактор!в) що значно вшшвають на роботу шарн1рш!У трибо-вузл!в: контурний тиск (Р), об'емнч температура/ (-9), пусковий момент (Мп), терм!н перебування в стан! нерухомост! (Т), ступ!нь забрудненност! робочого середовища (С).

4. Методом голограф1чно1 !нтер£ерометр!'! для пари Сталь 35 - БрА10ЖЗМц2 прй контактному тиску 16,5 МПа та к!лькост! цикл!в навантаженпя^ р1вним 100, встановлен^ що наступае деформац!йне зм!цнення коверхневого шару втулки.

5. Визначена можлив!сть високого р!вня зросташш опору руху в шарн1р! при зрутенн! (до 30% в!д докл'аденого зусилля) в експлуатацШкзму д!апазон! температур. До цього призводить теплова доструга1я поверхнввих мастильних шар!в.

6. Запропоновано механ!зм забрудненя робочого середови-ща в умовах довготривало! eKCiuiyatauii ЕМП- (понад 20000 цикл!в перемикань) продукта;,® електроерозШюго зношування .

7. Запропоновано математичн! модел1 адекватно зв'язуюч! експлуатац!йн! фактори мэхан!зму комутацП ЕШ (на приклад! контактора КНОА -110/1000) з моментом тертя спокою в шарн!рному трибовузл!, а також терм!ном переходного режиму тертя при зрушен!.

• 8. Методом математичного моделювання доведено неможливЮть одержання облает! оптимуму к!нематичних характеристик шарн!рно-з'еднаних ланок в контактор!, без суттаво! зм!ни характеру тр!бо-процес!в в шарн!рах. Так при кут! обертання виконавчих ланок на 25° та нормативному час! вимикання 0,15 с перэхЩний режим тертя в шарн!рах механ!зму.контактора становив м1н!мум 60' по куту обертання, та 0,30 с'по' часу. 0ск1пьки робочий цикл Пристрою закШчуеться ран!ше н1ж сили тертя.в його вузлах вийдуть на стаб!льн! та м!н!мальн! показники, то механ!зм контактора пост!йно працюе в умовах п!двищено! авар!йност!.

9. Запропоновано вар!ант модерн!зац!'! шарн!рного вузла

з Еикористанням металокерам!чного порошкового матер!алу (сер!я ЕПМ) втрич! знижуючого коеф!ц!ент тертя в момент зрушення.

10. Вперше вказано на принципову можливють зам!ни Ш1л!ндрич1их uiapHipiB в вузлах сполучення рухомих ланок на гумово-металев! шарн!ри з метою покращйти к!нематичн! характеристики ЕМП. Початкова фаза процесу вимикання при цьому скорочуеться з 0,03 до 0,008 с.

ОСНОВНШ 3MICT ДМСЕРТАШИН01 РОБОГИ ВИКЛАДЕНО В СЛ1ДУЮТХ ПУБЛ1КАЩЯХ:

1. Волков Г.П., Найденова Т.М. Некоторые вопросы надежности работы высоковольтных коммутационных устройств //Повышение надежности и долговечности деталей машин и конструкций.- Киев: УМК ВО, 1938. - С.107-108.

2. Образование продуктов эрозии в контакторах РПН /В.П.Волков, А.Б.Борисов, Г.П.Волков, Л.А.Недвига/. Проблемы трения и изнашивания, 1991., - вып.40. - С.42-45.

3. Порошковый антифрикционный материал (ЭПМ): Информационный листок. /В.П^олков, Г.Л.Дубров, Л.А.Недвига, Г.П.Волков -Запорожье, 1986 - 3 о.

4. Волков В.П., Волков Г.П. Размерное востановлэние контакт-деталей узлов токосъема высоковольтных аппаратов. //Тезиси докладов III - Всесоюзной научно-технической конференции "Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий".- Запорожье, 1986 - С.278.

.5, Ео.ч<ов Т.П., Наззренко П.В. Особенности износа переключающих устройств трансформаторов в экстремальных условиях. //Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Современные проблемы трибологии". - Николаев, 1988. -С.

6. Волков В.П., Волков Г.П., Найденова Т.М. Некоторое вопроси надежности работы високовольтных коммутационных устройств //Тезисы докладов III - областной конференции молодых ученых, специалистов, новаторов производства, организаторов НТТМ. -Запорожье, 1988. - С.IOO.

7. Волков Г.П. Установка по исследованию работоспособности подшипников скольжения в пусковом режиме. //Тезисы докладов Ы -Всесоюзной научно-технической конференции. "Новые- конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий. - Запорожье, - С.284-285.

8. Волков Г.П. Влияние эксплуатационных факторов на процессы трения в шарнирах механизма контактора. //Тезисы докладов VIS Всесоюзной научно технической конференции по трансформаторостроению,- Запорожье, 1990. - С. 167.

9. Кинетика образования продуктов эрозии и их влияние на механический износ. /В.П.Волков, А.Б.Борисов, Г.П.Волков, Л.А.Недвига //Тезисы докладов V0 Всесоюзной научно-технической конференции по трансформаторостроению. - Запорожье,1990. - с.167.

10. Бояринцев К.Д.. Волков В.П., Волков Г.П. Математическое моделирование процесса комплексного влияния эксплуатационных факторов на коэффициент трения коммутационных контакт-деталей //Тезисы докладов научно-технической конференции "Структурная самоорганизация и оптимизация триботехнических характеристик конструкционных и инструментальных материалов". - Киев, 1990 - .

15

АННОТАЦИЯ

Волков Г.П. "Улучиение работы шарнирных узлов трения в механизмах коммутации маслонаполненных электромеханических устройств (ЭМУ)". Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.04 - "Трение и износ в машинах". Киевский международный университет гражданской авиации, Киев 1994 г.

Работа включает в себя:

- систематизацию и анализ основных факторов, влияющих на работу узлов трения, в устройствах долгосрочно эксплуатирующихся в диэлектрических масляных средах на примере шарниров механизма контактора;

- разработку методики и техники эксперементальних исследований комплексно оценивающих работоспособность шарниров;

- регрессионный анализ• математических моделей отображающих значение момента трения покоя и величину переходного режима трения при страгивании.

Вывод по полученным результатам сводится к тому, что цилиндрические шарниры в механизме контактора работают постояпно в условиях, повышающих аварийность эксплуатации коммутационных устройств. На основании этого даны обоснованные рекомендации по улучшению рабочих характеристик шарниров, путем применения втулок из самосмазывашегося порошкового материала- или установки резино-металлических шарниров (РМ1).

ANNOTATION

Volkov О.P. "Improvement capaciti tor work hingeds in

switching of elektric power plant with insulating oil". Dissertation of resceerve degree candidate teohnicasl aeienoes of specialiti 05.02.04 - "Friction end wear in maohine" Kiev international universiti of civil air fleet. iVorlc include;

- systematic analysis base faotor3, influential on hingeds Joint, who prolonged work in insulating oil, for example oil-immersed oontaotor of current transformer (KPN);

- development methodologue experiments, allow estimate oapasiti hinges;

- multiple regression analysis mathematical models reflection meanings friction torgue end size transient condition sliding friction when displacement.

Conclusions of results who come aut is statement that hingrt in conditions rise acoident switching aotion. bet reoomendalon* by improvement operating hinges methods use oil bushes or els' rubber-m

etal hinges(RMH).

Ключов1_слова: тр!бопрсцеси, шарн!рн1 вузли, механ!зм 'комутацИ, бистрод1я цил1няричний шарн1р,гумово-металев1 mapnipu к!н8матичп1 характеристики, перехШшй режим тертя, вторинн! структури, Д8струкц1я, схватування, спрацювашя еластична деформац1я,металокерам1ка, порошковий матер!ал, р!вняння perpeci'i, математична модель, поверхн! в!дгуку.