Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Marine engineering and technologies Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Marine engineering and technologies Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология 2073-1574 2225-0352 33597 10.24143/2073-1574-2019-4-23-29 СУДОСТРОЕНИЕ, СУДОРЕМОНТ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ФЛОТА SHIPBUILDING, SHIP REPAIR AND FLEET OPERATION СУДОСТРОЕНИЕ, СУДОРЕМОНТ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ФЛОТА Studying wear resistance of steel friction pairs under high contact pressure in water-abrasive medium Исследование износостойкости пар трения из стали при высоких контактных давлениях в водно-абразивной среде Петровский Валерий Александрович Petrovskiy Valeriy Aleksandrovich v_a_petrovsky@mail.ru Рубан Анатолий Рашидович Ruban Anatoliy Rashidovich a.ruban1974@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Астраханский государственный технический университет Астрахань Россия Astrakhan Technical State University Astrakhan Russian Federation Астраханский государственный технический университет Астрахань Россия Astrakhan Technical State University Astrakhan Russian Federation 4 23 29 https://vestnik.astu.org/en/nauka/article/33597/view

Рабочий ресурс черпаковой цепи земснаряда в значительной степени зависит от работоспособности и надёжности шарнирного соединения, в конструктивный зазор которого попадает минеральный абразив, что при высоких динамических нагрузках приводит к повышенному износу соединения. Разработана научно-обоснованная технология ремонта деталей узла, без снижения ресурса, из дешёвых и доступных (недефицитных) материалов, с учётом современных технико-экономических требований, на образцах. Определена износостойкость образцов пары трения в условиях, моделирующих рабочий процесс цепи. Метод исследования основан на сравнении скорости изнашивания (износа) образцов в паре, изготовленных из стали 110Г13Л (втулка – палец) и сталей 110Г13Л, 38ХН3МА (втулка – палец) по заводским технологиям и принятых за эталон, с парами из стали 110Г13Л, 45, наплавок проволокой СВ08А, электродами Э50А–УОНИ 13/55, Э–190Х5С7–ЛЭЗ–Т–590–НГ после термообработки, химико-термической обработки, поверхностно-пластического деформирования. Испытания образцов проводились в водно-абразивной среде с нагрузкой 6 615 Н (675 кг•с). Определены параметры износостойкости: 1) эталонных пар из стали 110Г13Л (втулка – палец) и 110Г13Л (втулка), 38ХН3МА (палец); 2) пары из стали 110Г13Л (втулка) и наплавки проволокой СВ08А (палец); 3) пары из стали 110Г13Л (втулка) и наплавкой электродами Э–190Х5С7–ЛЭЗ–Т–590–НГ (палец); 4) пары из стали 45 (втулка) и наплавкой электродами Э–190Х5С7–ЛЭЗ–Т–590–НГ (палец); 5) пары из стали 45 (втулка) и наплавкой электродами Э50А–УОНИ 13/55 (палец). Построен график зависимости износа втулки и пальца от отношений начальных твёрдостей и структур пары трения. Рекомендовано восстановление пальца износостойкими электродами Э–190Х5С7–ЛЭЗ–Т–590–НГ в паре с втулкой из стали 110Г13Л с поверхностно-пластическим деформированием. Износостойкость пары (при различном сочетании типов структур) не зависит от соотношения твёрдостей Нвт / Нпал. Материалы пары, представившие износ в пределах эталонных образцов, можно рекомендовать к эксплуатационным испытаниям.

The paper is focused on the problem of the service life of the dredger chain, which largely depends on the efficiency and reliability of the hinge joint, when a mineral abrasive gets into the structural gap resulting in rapid wear of the joint under high dynamic loads. There has been developed a science-based technology of repairing parts of the assembly, without reducing the resource, from cheap and accessible (non-deficient) materials, taking into account modern technical and economic requirements, on samples. Wear resistance of samples of friction pairs has been defined in terms of a chain operating model. The research method is based on comparing the wear rate of samples in a pair made of steel 110Mn13 (sleeve - pin), 110Mn13 and 38CrNi3M (sleeve - pin), according to the standard technologies and taken as a reference, with pairs made of steel 110Mn13, C45K, facing with wire SV08A, electrodes E50A – UONI 13/55 and E – 190Cr5Si7 – LEZ – T – 590 – NG after heat treatment, chemical and heat treatment, surface plastic deformation. Samples were tested in the water-abrasive environment with a load of 6615 N (675 kgf). The wear resistance parameters were determined as following: 1) reference pairs of steel 110Mn13 (bushing-pin) and 110Mn13 (bushing), 38CrNi3Mo (pin); 2) pairs of steel 110Mn13 (bushing) and facing with wire SV08A (pin); 3) pairs of steel 110Mn13 (bushing) and cladding with electrodes E–190Cr5Si7–LEZ –T–590– NG (pin); 4) pairs of steel C45K (bushing) and cladding with E –190Cr5Si7 – LEZ – T – 590 – NG electrodes (pin); 5) pairs of steel C45K (bushing) and clad-ding with E50A – UONI 13/55 electrodes (pin). A graph of dependence of the bushing and pin wear on the relations of initial hardness and structures of friction pair has been built. It is recom-mended to restore the pin with wear-resistant electrodes E – 190Cr5Si7 – LEZ – T – 590 – NG paired with 110Mn13 steel bushing with surface plastic deformation. The wear resistance of a pair, with a different combination of structures, does not depend on the ratio of hardness of Hsl / Hfin. The materials of the pair worn within the reference samples can be recommended for the operational tests.

 земснаряд черпаковая цепь палец – втулка износ износостойкость испытания на износ suction dredge scoop chain pin-bushing wear wear resistance wear test

Гурдин К. Волге вернут глубину // Аргументы недели. 2010. № 43 (233). URL: http://argumenti.ru/economics/n262/82544?typelink=openlink/ (дата обращения: 12.07.2019). Gurdin K. Volge vernut glubinu [The Volga will be made deep again]. Argumenty nedeli, 2010, no. 43 (233). Available at: http://argumenti.ru/economics/n262/82544?typelink=openlink/ (accessed: 12.07.2019). Проблему дноуглубительных работ на Каспии обсудили в Москве. URL: http://astravolga.ru/problemu-dnouglubitelnyx-rabot-na-kaspii-obsudili-v-moskvet/ (дата обращения: 10.11.2016). Problemu dnouglubitel'nyh rabot na Kaspii obsudili v Moskve [Dredging problem of the Caspian was discussed in Moscow]. Available at: http://astravolga.ru/problemu-dnouglubitelnyx-rabot-na-kaspii-obsudili-v-moskvet/ (accessed: 10.11.2016). Tylczak J. H. Abrasive wear // ASM Handbook. Materials Park, OH, ASM International. 1992. N. 18. P. 184-190. Tylczak J. H. Abrasive wear. ASM Handbook. Materials Park, OH, ASM International, 1992, no. 18, pp. 184-190. Hawk J. A. Wilson R. D., Catrpillar M. T. Abrasive wear failures // ASM Handbook. Materials Park, OH, ASM International. 2002. N. 11. P. 906-921. Hawk J. A. Wilson R. D., Catrpillar M. T. Abrasive wear failures. ASM Handbook. Materials Park, OH, ASM International, 2002, no. 11, pp. 906-921. Донских Д. Ф., Погодаев Л. И. Способы повышения надёжности шарнирного соединения черпаковой цепи дноуглубительных земснарядов // Трение, износ, смазка. 2010. Т. 13. № 44. С. 15-27. Donskih D. F., Pogodaev L. I. Sposoby povysheniya nadyozhnosti sharnirnogo soedineniya cherpakovoj cepi dnouglubitel'nyh zemsnaryadov [Ways to increase reliability of scoop chain joint of dredging dredgers]. Trenie, iznos, smazka, 2010, vol. 13, no. 44, pp. 15-27. Картышов А. В. Износостойкость деталей земснарядов. Л.: Машиностроение, 1972. 160 с. Kartyshov A. V. Iznosostojkost' detalej zemsnaryadov [Wear resistance of dredger parts]. Leningrad, Mashinostroenie Publ., 1972. 160 p. Бессмертный Д. Э. Повышение работоспособности черпаковой цепи дноуглубительных земснарядов на основе выбора материалов при изготовлении сменно-запасных деталей в судоремонте: автореф. дис. … канд. техн. наук. Н. Новгород, 2006. 22 с. Bessmertnyj D. E. Povyshenie rabotosposobnosti cherpakovoj cepi dnouglubitel'nyh zemsnaryadov na osnove vybora materialov pri izgotovlenii smenno-zapasnyh detalej v sudoremonte: avtoreferat dis. … kand. tekhn. nauk [Improving performance of scoop chain of dredgers based on choice of materials in manufacture of replaceable parts in ship repair: diss. abstr. cand. tech. sci.]. Nizhnij Novgorod, 2006. 22 p. Хрущёв М. М., Бабичев М. А. Абразивное изнашивание. М.: Наука, 1970. 252 с. Hrushchyov M. M., Babichev M. A. Abrazivnoe iznashivanie [Abrasive wear]. Moscow, Nauka Publ., 1970. 252 p. Zum Gahr K.-H. Wear by hard particles // Tribology International. 1988. Vol. 31. N. 10. P. 587-596. Zum Gahr K.-H. Wear by hard particles. Tribology International, 1988, vol. 31, no. 10, pp. 587-596. Крагельский И. В. Трение и износ. М.: Машиностроение, 1968. 480 с. Kragel'skij I. V. Trenie i iznos [Friction and wear]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1968. 480 p. Дроздов Ю. Н., Павлов В. Г., Пучков Н. В. Трение и износ в экстремальных условиях. М.: Машиностроение, 1986. 224 с. Drozdov Yu. N., Pavlov V. G., Puchkov N. V. Trenie i iznos v ekstremal'nyh usloviyah [Friction and wear in extremesituations]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1986. 224 p. Пат. РФ № 186030. Формула полезной модели / Рубан А. Р., Петровский В. А., Чанчиков В. А.; опубл. 26.12.2018. Ruban A. R., Petrovskij V. A., Chanchikov V. A. Formula poleznoj modeli [Formula of utility model]. Patent RF, no. 186030, 26.12.2018.