Существуют различные способы повышения качества поверхностей трения машин и механизмов. Нанокомпоненты, используемые в смазочных маслах, формируют на поверхностях трения антифрикционный слой, позволяющий повысить его качество. Для оценки геомодификатора «Эдиал» проводились испытания на машине трения по стандартной методике.
Из проведенных испытаний 58,3% образцов показали, что прирост массы был равен их износу, в 33,3% был получен прирост массы образцов, а в 8,3% опытов образцы показали уменьшение массы, т.е. прирост был меньше износа.
Микротвердость поверхностного слоя возросла на базовом масле на 40%, на «Эдиале» — на 55%. Шероховатость поверхностного слоя уменьшилась на базовом масле на 15%, на «Эдиале» — на 40%.
В результате физико-химических процессов на поверхности происходит образование антифрикционного слоя, позволяющего упрочнить его и повысить плотность, что подтверждено металлографическими исследованиями на электронном микроскопе типа Philips.
Испытания проводились Центром «ШАРОВАЯ МОЛНИЯ» под руководством канд.хим.наук Котова Николая Михайловича
18.07.2018. Автомобиль ВАЗ 21099, 2001 г. выпуска, пробег не менее 261093 км, госномер №У160МК33 г.Петушки Владимирской области, шиномонтажник. Автомобиль оборудован маршрутным компьютером.
Компрессионновакуумная диагностика показала, что цилиндропоршневая группа находится в состоянии текущего износа:
|
|
1-й цилиндр |
2-й цилиндр |
3-й цилиндр |
4-й цилиндр |
|
P1 (Кг/см2) |
0,78 |
0,77 |
0,77 |
0,80 |
|
Р2 (Кг/см2) |
0,22 |
0,30 |
0,28 |
0,18 |
|
Рк (Кг/см2) |
13,1 |
11,2 |
11,0 |
13,2 |
Где Р1 – полный вакуум, Р2 – остаточный вакуум, Рк – давление компрессии.
Начальный расход топлива на холостом ходу составлял 1,2+_0,05 л/час, для расчётов используем наилучшее значение 1,15 л/час.
|
Т(мин) |
9,73 |
15,17 |
20,67 |
26,18 |
31,77 |
37,37 |
43,00 |
48,62 |
77,00 |
|
t(сек) |
322 |
326 |
330 |
331 |
335 |
336 |
338 |
337 |
|
|
Q(л/час) |
1,118 |
1,104 |
1,091 |
1,081 |
1,075 |
1,071 |
1,065 |
1.068 |
1,057 |
|
q (%) |
3,3 |
4,0 |
5,1 |
6,0 |
6,1 |
6,9 |
7,4 |
7,1 |
8,1 |
После заливки модификатора ЭДИАЛ для восстановления двигателя замеряли текущее время Т в минутах и определяли t — время сгорания 100 мл топлива в секундах с точностью не хуже 1 сек, а по формуле 360/t = Q рассчитывали расход топлива на холостом ходу в л/час. % снижения расхода топлива при обкатке на холостом ходу q вычисляли по формуле 100%(1,15 – Q) / 1,15 = q.
Из таблицы видно, что уже при обкатке на холостом ходу в течение одного часа расход топлива падает на 8%, так что заявленная производителем 10-ти %-ная экономия топлива при полной приработке геомодификатора вещь вполне реальная.
В данной работе рассмотрены результаты улучшения вышеуказанных параметров с помощью применения промышленно выпускаемой добавки к смазочным материалам на основе геологического тонкодиперсного модификатора трения (ГМТ или ГТМ). Торговая марка «EDIAL», производится компанией «НЕФТЕКОМПЛЕКТ лайн».
Этот препарат ГТМ представляет собой мелкодисперсный порошок на основе гидросиликатов железа и магния, размещённый в жидком углеводородном носителе. Для исследования использован автомобиль ВАЗ 21093 2002 года выпуска, инжекторный, восьмиклапанный, оснащённый маршрутным компьютером Е-9 фирмы «MALTITRONICS», с пробегом до обработки 47850 км. Оценку степени начального износа и восстановления проводили с помощью компрессометра и анализатора пневмоплотности цилиндров (АПЦ). Результаты анализа приведены в табл.1. Они свидетельствуют о предельном износе поршневых колец 1-го и 3-го цилиндров (Р2. больше 0,32 кгс/см), что согласуется с данными по компрессии. Данные компьютерной диагностики показывают давление впуска 18 кгс/см2, что свидетельствует о нормальном состоянии клапанов.
Обработку проводили по оптимальной технологии рекомендованной фирмой производителем. Актуально было провести изучение изменений расхода топлива и экологических параметров в режимах начальной обкатки на холостом ходу (850 об/мин) и их зависимость от пробега, т.к. такие данные практически отсутствуют в литературе. Определение расхода топлива производили с помощью бортового компьютера, в частности, на холостом ходу Qч – по времени сгорания 100 мл топлива (бензин А95), а экологических параметров – газоанализаторами АВТОТЕСТ (двухкомпонентный), ИНФАКАР (четырёхкомпонентный) и (пятикомпонентный). Экологические параметры и часовой расход топлива приведены и их изменение в зависимости от времени обкатки на холостом ходу (850 об/мин) после обработки ГМТ (ГТМ) приведены в табл. 2 и на рис. 2. Видно, что СО, СН и Qч уменьшаются и после 50 мин. обкатки практически запределиваются. Дальнейшее улучшение этих параметров происходит, как видно из табл. 3 и рис. 3 в процессе движения автомобиля. Из вышеприведённых результатов можно сделать следующие выводы:
Обкатка после применения «EDIAL»
CНИЖАЕТ: CО – в 2,16 раза, СН – на 18%.
После пробега 85 км при 850 об/мин снижение составляет: СО – в 3,6 раза, СН – на 20%,
при 2640 об/мин СО – в 3,8 раза, СН – на 60%.
После 416 км пробега при 850 об./мин. снижение составляет: СО – в 11,2 раза, СН – на 33%
при 2640 об/мин СО – в 6,1 раза, СН – на 24%.
Расход топлива на 100 км снизился на 0,5 л в диапазоне скоростей 60…120 км/час (трасса). Экономический составляет за счёт экономии топлива при однократной обработке на 50000…100000 км: 50000км*0,5л*20руб/л:100км=5000руб. Экономический эффект за счёт увеличения срока службы масла в 2…3 раза – вместо пяти смен масла – две. При стоимости масла для одной однократной смены 500 руб. – 1500 руб. При розничной стоимости состава 400 руб. прибыль, по самым скромным подсчётам и без учёта увеличения межремонтного периода превышает 6000 руб. Следует учесть, что с увеличением объёма и мощности двигателя прибыль возрастает. Дополнительный экономический эффект даёт также обработка «ЭДИАЛ»ом трансмиссии автомобиля.
Таблица 2
|
t, с |
CO, % |
CH, 1000*ppm |
Qч, л/ч |
|
0 |
1.790 |
0.600 |
|
|
505 |
1.600 |
0.612 |
0.723 |
|
1025 |
1.400 |
0.572 |
0.713 |
|
1547 |
1.160 |
0.548 |
0.690 |
|
2069 |
0.950 |
0.520 |
0.670 |
|
2593 |
0.850 |
0.508 |
0.687 |
|
3113 |
0.830 |
0.508 |
0.692 |
Выделите элементы.
УДК 621.436.004.62
В.В. Сургин (Новосибирский государственный аграрный университет)
И.В. Лаптева, М.В. Ломухина (Новосибирская государственная академия водного транспорта)
Научный руководитель В.Б. Ломухин
Приведены лабораторные исследования одновременного воздействия ремонтно-восстановительных составов + масло и просто масла на трущиеся поверхности типа вал.
С развитием двигателей внутреннего сгорания (ДВС) появляется множество проблем связанные со значительным увеличением их стоимости и не значительным увеличением срока эксплуатации, увеличение стоимости и сложности их ремонта. В процессе эксплуатации снижется их экономичность, экологичность и т.д., зачастую это связано с увеличением стандартных зазоров в трущихся поверхностях ДВС [1].
В большинстве проводимых исследований сначала истирается образец с маслом без ремонтно-восстановительных составов (РВС), а потом с маслом, в которое вводится РВС. В виду продолжительности испытаний в обоих случаях возникает проблема аналогичности условий. В связи с этим было решено произвести лабораторные испытания одновременно РВС растворенного в масле и просто масла на износные показатели вала и поверхности трения. Для этого была разработана и собранна усовершенствованная конструкция узла трения на машину для испытания образцов на изнашивание находящуюся на кафедре «Надежность и ремонт машин». Схема узла показана на рисунке 1.
Рисунок 1 – Схема усовершенствованного узла.
Образцы 3 с отверстиями устанавливаются на вал 1 и прижимаются нагрузочным узлом 2 силой нагрузки РН одним для обоих образцов, вал 1 вращается с угловой скоростью w пластина 6, предотвращает сдвиг образцов 3 по направлению вращения вала 1, через трубки 5 и отверстия в образцах 3 масло и масло с РВС подается под правый и левый образец непосредственно в зону трения, а резиновое кольцо 4 предотвращает смешивание подаваемых масел. Тем самым обеспечивая идентичность условий эксперимента.
Данная модель узла трения и нагружения защищена патентом.
Испытания одного образца проводились с маслом Spectrol 5W40, а другого с маслом Spectrol 5W40 и введенным в него РВС Edial. Оценка износа производилось взвешиванием образцов на аналитических весах. Результаты испытаний приведены в таблицы 1.
Результаты испытаний.
Таблица 1
|
№ взвешивания
|
Вес образцов, гр. |
Время провидения опыта, час. |
|
|
Spectrol 5W40 |
Spectrol 5W40 c Edial |
||
|
1 |
5,975 |
5,877 |
Исходный |
|
2 |
5,983 |
5,867 |
1 |
|
3 |
5,974 |
5,857 |
1 |
|
4 |
5,974 |
5,851 |
1 |
|
5 |
5,982 |
5,858 |
1 |
По данным таблицы 1 были построены графики и получены уравнения, графики приведены на рисунке 2.
Далее была проведена аппроксимация полученных уравнений на 40, 80, 160 и 320 часов, и также построены графики, которые показаны на рисунке 3.
На графиках после аппроксимации видно, что у образца в смазочное масло которого был добавлен РВС после 320 (или 45 рабочих дней) часов предполагаемой работы износ значительно меньше чем у образца смазываемым обычным маслом.
По полученным данным можно сделать вывод, что на поверхности вала и образца появляется промежуточный слой образованный РВС. Стабильность этого слоя будет исследована в следующей работе.
Рисунок 2 – графики износа образцов
Рисунок 3 – графики износа образцов после аппроксимации
Библиографический список.
1. Абрамов С.В. Исследования влияния индекса вязкости моторного масла на износные и экологические показатели двигателей внутреннего сгорания / С.В. Абрамов, В.В. Сургин // Прикладные аспекты студенческой науки аграрных ВУЗов сибирского федерального округа: материалы VII региональной научной студенческой конференции аграрных ВУЗов сибирского федерального округа / Иркутский гос. аграр. ун-т; – Иркутск, 2008. – С. 8-11;
2. Ломухин В.Б.Основы современной эксплуатации двигателей / В.Б. Ломухин. – Новосибирск: Наука, 2004. – 188 с.
Тема НИР РГ № 01.200511089:
«Разработка и внедрение технологии рационального использования минеральных и альтернативных топливо-смазочных материалов и методов улучшения трибологических параметров сельскохозяйственной техники».
Научный руководитель – к.т.н., профессор Ленивцев Г.А.
Исполнители – преподаватели, аспиранты и сотрудники кафедр «Тракторы и автомобили», «Надежность и ремонт машин» и УНИЛ ПНЭМС.
Основные направления исследований:
• Обоснование оптимального содержания рапсового масла в смесевом минерально-растительном топливе для дизельных двигателей с учетом трибологических параметров системы питания и силовых механизмов.
• Разработка состава смазочных композиций на основе минеральных и растительных масел и модификаторов трения для силовых механизмов и гидросистем с.-х. техники.
• Обоснование методов формирования насыщенного контакта ресурсоопределяющих деталей с.-х. техники взаимодействием активных наночастиц с поверхностями трения.
Практическое применение результатов исследований:
• Рекомендации по технологии альтернативного использования рапсового масла в системах питания двигателей тракторов и комбайнов.
• Рациональный состав и режимы использования смазочных композиций с улучшенными трибологическими свойствами в с.-х. технике.
• Методы повышения ресурса фрикционных дисков тракторных гидромеханических коробок передач в условиях бифункциональной роли масла.
• Методы повышения надежности гидросистем современных тракторов улучшением качества очистки и трибологических свойств рабочей жидкости.
• Технологический процесс обкатки тракторных двигателей с использованием смазочных композиций, обеспечивающих нанотехнологическую модификацию поверхностей трения.
Основные результаты исследований
Произведенные по данной теме теоретический анализ, лабораторные и стендовые испытания позволяют отметить следующие результаты:
• Перспективная возможность альтернативного использования смесевого минерально-растительного топлива (в широких пределах долевого состава дизельного топлива ДТ и рапсового масла РМ), обеспечивающего:
— устойчивую работу дизеля на разных режимах;
— изменение мощностных и топливо-экономических показателей на 4…7 %;
— снижение токсичности и дымности отработавших газов на 12…15 %.
• Улучшение процесса трения ресурсоопределяющих сопряжений (прецизионных деталей) дизельной топливной аппаратуры:
— снижение коэффициента трения на 10…16 %;
— сохранение параметров впрыска и топливоподачи при рациональном составе смесевого топлива;
— повышение ресурса прецизионных пар на 14…18 %.
• Методом аддитивного критерия, учитывающего изменение вязкости и трибологических свойств смесевого топлива, а также дополнительные затраты на адаптацию системы питания двигателя, обоснован рациональный состав смесевого топлива (70 % ДТ + 30% РМ). Расчетный годовой экономический эффект использования данного топлива на один трактор типа МТЗ составляет 22400 руб.
• Обоснованы замкнутый цикл производства и технологический процесс формирования смесевого топлива и смазочных композиций на основе рапсового масла с целью использования в условиях потребителя.
• Установлен положительный эффект геомодификатора ЭДИАЛ в процессе приработки деталей двигателя, позволяющий снизить начальные зазоры в сопряжениях и создать антифрикционный слой с новыми качественными характеристиками.