Introducere

În domeniul de tehnologiilor de etanșare contactul între ulei și elastomer este inevitabilă. Prin urmare, este de mare interes a avea mijloace adecvate de evaluare a interacțiunii dintre medii. În momentul de față nu există nici o metodă de testare dinamica standardizată disponibila care sa ilustreze condițiile de funcționare ale unui sigiliu al arborelui rotativ. Prin urmare, trebuie să fie efectuate teste in bancurile de testare a etansarii ,de multe ori mari, și apoi în agregate. Aceste teste sunt foarte consumatoare de timp, costisitoare, iar în timpul exploatarii unui sigiliu al arborelui rotativ de multe ori nepotrivite într-o anumită măsură.

Un nou Tribometru (denumit "RWDR-Tribometru") pentru replicarea proceselor tribologice în zona de etanșare a arborilor rotativi a fost dezvoltat în trecut. Acum un test standard dinamic cu RWDR-Tribometru trebuie să fie proiectate, ceea ce permite o comparație a relației dintre diferitele uleiuri care interacționează cu un elastomer, precum și diferiti elastomeri care interacționează cu un ulei. Cerințele procedurii de testare vor fi descrise în detaliu și discutate critic. La final vor fi prezentate unele rezultate ale testelor garniturilor arborilor și a RWDR-Tribometru.

Ideea fundamentală și modul de operare al RWDR-Tribometru

Ideea fundamentală a RWDR-Tribometru. RWDR-Tribometru utilizează piese de testare simple, care pot fi preparate din materiale obișnuite cum ar fi o foaie standard a testelor statice existente. Forța de contact poate fi definita și rămâne constantă în timpul testului. Baia de ulei poate fi încălzita și momentul de frecare, transmis în timpul contactului, este calibrat.

Prin măsurători la RWDR-Tribometru, în plus față de momentul de frecare, pot fi evaluate comparativ si corpul de testare al arborelui precum și a piesei de încercare a elastomerului. În acest fel se poate presupune transferabilitatea de la rezultatul testului cu RWDR-Tribometru pentru sistemul real.

Potrivit Czichos și Habig [1], o asemănare acceptabila între un test de simulare și sistemul real este obținută cu privire la următoarele puncte:

Structura sistemului, Conditiile de contact și starea de lubrifiere, Subliniază in mod comparativ solicitarile tribologice în zona de contact, Constelație comparabilă a mecanismelor de uzură.

Parametrii de funcționare importanți și condițiile geometrice ale unui sigiliu al arborelui rotativ sunt:

Contact Liniar Tribo, Aprovizionare cu lichid pentru zona de contact, Deficit de lichide pe partea de jos, Viteza de alunecare

Temperatura in zona de contact, Forta contactului si distributia contactului.

In figura 1 este prezentată situația de asamblare a unei etanșări a arborelui rotativ în comparație cu situația de asamblare a corpurilor de testare RWDR-Tribometru. În ceea ce privește RWDR-Tribometru, sunt importante mai ales buza de etanșare cu unghiuri corespunzătoare de contact si zona de etanșare.

Pentru RWDR- Tribometru, este fundamental să se mențină neschimbate aceste unghiuri de contact dintre garnitura arborelui rotativ si arbore, ca prin prezenta comportamentul de contact și condițiile de ungere sunt influențate în mod semnificativ. În plus, este importanta ca uzura care apare în zona de etanșare, si momentul de frecare transmis sa fie evidențiate în mod adecvat.

Figura 1: etanșarea reala a arborelui și configurarea în RWDR- Tribometru.

Modul de operare al RWDR-Tribometru. Structura de bază a RWDR-Tribometru este prezentată în figura 2. Arborele de antrenare (arborele pană) este rotit de un motor și o curea de transmisie. La capătul inferior al unității arborelui piesa de testare a arborelui este montata centrat. Piesa de încercare elastomer este presată pe piesa de încercare a arborelui cu ajutorul greutăților. Spațiul de sub inelul de elastomer este umplut cu aer. In acest fel se poate ajunge la condiții similare ca și în cazul etanșării buzei radiale (aer / parte de ulei). Temperarea baii de ulei este asigurata de către un incalzitor inelar. Momentul transmis de la corpul de testare al arborelui a piesei de încercare de elastomer este măsurată prin intermediul unui senzor de forță. Rulmentul adaptorului elastomer este realizat printr-o poartă striată centrala și piesa de încercare din elastomer. Datorită lagărului din corpul de încercare din elastomer excentricitatea statica se poate presupune a fi zero. Căldura de frecare care apare în zona de contact este condusa înspre fluid, precum și în piesa de încercare a arborelui pană. Pentru a permite condiții de testare uniforme, arborele de incercare poate fi răcit.

Figura 2: Constructia de baza a RWDR-Tribometru [2],

Testare dinamică standard cu RWDR-Tribometru – proccedura de testare și etalonare

Cerințe pentru metoda de testare dinamică standard. O cerinta de bază pentru o testare dinamica standard cu RWDR-Tribometru o reprezinta uniformitatea parametrilor și a condițililor de încercare, pentru a permite o comparație a rezultatelor, independent de producătorul sau utilizatorul garniturii de etansare a arborelui rotativ. În plus, metoda de testare trebuie să fie simpla și aproape de realitate. Prin urmare, o clasificare a diferitelor materiale elastomerice, în funcție de sarcina ar trebui să fie posibila. De fapt, rezultatele măsurate cu RWDR-Tribometers poate fi comparat numai, în cazul în care sunt obținute in conditii uniforme. Prin urmare, trebuie să fie dezvoltata o procedură de testare care permite stabilirea unei baze de date universal valabila pentru compararea relației dintre diferitele uleiuri care interacționează cu un elastomer. Dincolo de faptul că, pentru compararea rezultatelor măsurate de diferite RWDR- Tribometre, calitatea rezultatelor măsurate trebuie să fie la același nivel. In consecință, este necesar să se dezvolte o procedură de calibrare. Când se realizeaza calibrarea unui RWDR-Tribometru prin

intermediul unor proceduri, rezultatele măsurătorii pot varia numai într-un interval definit. Numai dacă se ajunge în zona definită de măsurare a rezultatelor cu RWDR-Tribometru, rezultatele testelor RWDR-Tribometru sunt potrivite pentru o bază de date.

Rezultatele testului cu titlu de exemplu pentru deducerea procedurii de testare și a procedurii de calibrare. Pentru deducerea testului și a procedurii de calibrare este necesara efectuarea a diferite experimente. Rezultatele testelor cu garniturie arborilor trebuie să fie comparate cu rezultatele testelor O RWDR-Tribometru. Pentru următoarele rezultate ale testare a fost ales un ulei mineral care are o buna compatibilitate cu materialele elastomerice. În ceea ce priveste elastomerul ales, este folosit Nitril Butadien cauciuc (BNR). Aceste teste vor dovedi dacă RWDR-Tribometru este capabil de a reprezenta relațiile dintre garniturilor arborelui Rotativ. Prin investigarea garniturilor de etanșare, trebuie să fie eșantionate întâi influența de bază a vitezei circumferențiale, temperatura băii de ulei, și linia de încărcare. Apoi, cu aceleași valori ale parametrilor care influențează, se executa masuratori cu RWDR-Tribometru.

Influența generală, de exemplu, la o creștere a temperaturii băii de ulei pe abraziune cu sigiliul arborelui rotativ în condiții constante trebuie găsita, de asemenea, si prin utilizarea RWDR-Tribometrului. În mod contrar la etanșarea arborelui rotativ, linia sarcinii de la RWDR-Tribometru este constanta [3]. Folosind aceiași parametri de testare nu va fi posibil să se determine aceeași cantitate de abraziune a unui sigiliu al axului rotativ și un corp de probă pentru RWDR-Tribometru. Influența generală a modificarii unui parametru, cu toate acestea, poate fi comparata. Rețineți că o creștere a sarcinilor pentru scurtarea timpilor de testare este permisă numai dacă pot fi menținute condițiile tribologice în zona de etanșare a garniturii arborelui rotativ și dacă nu există nici o schimbare a mecanismului. O schimbare a structurii suprafeței în zona de etanșare indică o schimbare a mecanismului de uzură. O comparație a suprafaței de etanșare a arborelui rotativ și suprafața unui corp de probă a RWDR-Tribometru este prezentată în figura 3.

Testele au fost efectuate cu aceeași viteză pe circumferință și temperatura. Potrivit lui Wiehler puterea radială a unui sigiliu al axului rotativ scade o data cu cresterea temperaturii. Intârzierea incalzirii corpului de testare a RWDR-Tribometru a fost de 26% mai mica decat a sigiliului etanșare al arborelui rotativ. Din cauza liniei de sarcina constanta abraziunea corpului de testare a RWDR-Tribometrului este, în ciuda scurtei întârzieri, comparabila cu cea a etanșării arborelui Rotativ. Suprafețele de etanșare ale arbore și ale RWDR-Tribometru diferă prea putin in structura lor. Deci, întârzierea testului poate fi deja redusa la aproximativ un sfert utilizand RWDR-Tribometrul cu o încărcătură de linie normală.

Figura 3 – Suprafata – comparatie intre etansarea sigiliului arborelui rotaiv si a corpului de testare al RWDR-Tribometru.

Pe lângă măsurarea momentului de frecare abraziunea este un criteriu important pentru examinare. O comparație a abraziunii a garniturilor de etanșare ale arborilor și a organismelor de testare ale RWDR-Tribometrului la loturile diferite (diversificand temperatura și viteza circumferențiala la sarcină linei constantă) este prezentată în figura 4.

Influenta temperaturii și viteza circumferențială pe abraziune sunt echivalent identice. De exemplu, o creștere a vitezei circumferențiale la o temperatură de 70 de grade induce o creștere a abraziunii a etanșarii arborelui rotativ, precum și a organismelor de testare ale RWDR-Tribometrului. In sens opus sigiliului arborelui rotativ, RWDR- Tribometrul permite o diferență majoră a identificarii abraziunii in ceea ce priveste factorul de influență, de exemplu, la viteza circumferențială, cu toate că întârzierea deteriorarii corpului de încercare a RWDR-Tribometru a fost de 20 zile, întârzierea deteriorarii sigiliilor arborelui rotativ a fost de 27 zile.

Figura 4: abraziune - compararea garniturii arborilor și organeor de încercare RWDR- Tribometru.

Concluzie

Cerințele de bază pentru dezvoltarea unui test standard de dinamică au fost evidențiate și discutate. În plus, au fost prezentate structura de bază a RWDR-Tribometrului, dezvoltate de autori, precum și structura testelor cuprinzătoare necesare pentru definirea unei strategii de testare de încredere și pentru determinarea unei proceduri de calibrare. S-ar putea arăta ca la etanșarea arborelui rotativ, RWDR-Tribometru permite o diferență majoră în ceea ce privește influenta factorul de abraziune constitutiv.

Referințe

[1] H. Czichos, K.-H. Habig: Tribologie-Handbuch: Reibung und VerschleiG; Systemanalyse, PRÜFTECHNIK, Werkstoffe und Konstruktionselemente (Vieweg, Braunschweig / Wiesbaden, 1992).

[2] M. Wilke, V. Wollesen, O. von Estorff: Cerințe pentru un test standard cu o Tribometru Reproducerea condițiile de funcționare ale Radial arbore de etansare, Proceedings of Balttrib "2009, Conferința Științifică Internațională V, Voi 5 (2009), ISSN 1822-8801, pp 112-117.

[3] K. Wiehler: Tribologie und in der Fluidverhalten Dichtzone von Radialwellendichtringen unter Berucksichtigung makromolekularer Bestandteile der Schmierfluide PrLifkorper (Shaker Verlag, Aachen, 2002).

Confirmare

Realizarea acestei lucrări de catre uniunea de cercetare DGMK, prin intermediul Proiectului 15551 N în cadrul programului de susținere a "cercetarii industriale (IGF), de Ministerul Federal pentru Economie și Tehnologie și FIA este recunoscuta.