Машиностроение \ Буровые машины и механизмы

Повышение надежности клапанной группы, страница 3

1

2

3

4

5

Трещины

16

4,8

2

0,8

Отколы

25

7,6

1

0,4

Прогиб тарелки

8

2,4

-

-

Разрушение уплотнения

130

-

-

-

Значительный износ:

верхней направляющей

39

-

-

-

направляющей крестовины

31

-

-

-

Поломка:

верхней направляющей

1

-

-

-

направляющей крестовины

5

-

-

-

Односторонний износ отверстия

-

-

2

-

Промыв наружной посадочной

поверхности седла

-

-

1

-

7.2 Оценка влияния материала и конструктивно-технологических

факторов на износ металлических деталей клапана

В разных конструкциях клапанов форма опорной поверхности у тарелей и седел различная: плоская, коническая и плоскоконическая, причем угол рабочего конуса колеблется от 15 до 60 градусов. Используемый материал охватывает различные классы сталей. Для упрочнения рабочих поверхностей применяются цементация, закалка ТВЧ и объемная закалка на различную твердость 48 - 64 HRC.

Анализ литературных источников по данным вопросам позволил выявить определенную противоречивость рекомендаций. Это можно объяснить тем, что до сих пор не определено,   в каких условиях работы, какой вид изнашивания является для клапанного узла ведущим. Например, считая, что ведущим является гидроабразивный износ, некоторые исследователи предлагают использовать для металлических деталей клапанов цементируемые стали. Оппоненты считают, что это нецелесообразно, так как в результате прогиба тарели при эксплуатации в цементируемом слое образуются трещины, снижающие срок службы клапанов. Некоторые зарубежные фирмы, достигнув определенного уменьшения прогиба тарели с помощью конструктивного решения, рекомендуют применять для клапанов среднеуглеродистые цементируемые стали. Другая группа исследователей отдает предпочтение сложнолегированным конструкционным сталям. Они рекомендуют сталь марки 40Х с закалкой тарелей ТВЧ, а седел -объемной закалкой на твердость HRC 43 - 46. Отдельные исследователи предлагают хромоникелевую или хромомолибденовую сталь, а ряд зарубежных фирм - сложнолегированные стали, причем твердость рабочих поверхностей, по их мнению, должна быть максимальной (>HRC 60) [13].

Наряду с указанными рекомендациями по выбору материала, вида его упрочнения и твердости рабочих поверхностей клапанов существует иное мнение по данному вопросу. Например, ряд исследователей, считая ведущим ударно-абразивный износ металлических деталей клапанов, предлагают руководствоваться при решении указанных вопросов полученными ими закономерностями ударно-абразивного изнашивания.

При выборе угла рабочего конуса тарели и седла рекомендации также разноречивы.

Определение ведущего вида изнашивания проводилось на лабораторной установке с образцами, изготовленными из сталей основных марок различных классов, применяемых для клапанных деталей, отдельно в режиме гидроабразивного изнашивания и режиме ударно-абразивного изнашивания при объемном содержании песка в глинистом растворе (р = 1,07 г/см3), равном 3,5 %.

Результаты этих экспериментов представлены в таблице 7.3. [20, с.145]

Полученные результаты описаны зависимостями в общем виде:

ir=C1Va                                                                                                          (7.1)

iy = C2 Pblb                                                                                                    (7.2)

где ir и iy - скорость изнашивания соответственно при гидроабразивном и ударно-абразивном режимах, м2/ ч;

 V — средняя скорость раствора в клапанной щели, м/с;

 Р - удельная нагрузка, МПа;

 С/ и С2 - коэффициенты;

 а и b - показатели степени.

 Коэффициенты С/ и С2, а и b представлены в таблице 7.4. [20, с. 145]

Таблица 7.3     - Результаты экспериментов  

Скачать файл