WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

На правах рукописи

УСАЧЁВ ВЛАДИСЛАВ ВИКТОРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ДОБАВОК К СМАЗОЧНЫМ КОМПОЗИЦИЯМ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЙ

Специальность: 05.02.04. – «Трение и износ в машинах».

Автореферат диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Санкт – Петербург

2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Санкт – Петербургский государственный университет водных коммуникаций»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Погодаев

Леонгард Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Фадин Юрий Александрович;

кандидат технических наук

Токманев Сергей Борисович

Ведущая организация: ГОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный

политехнический университет

Защита состоится « 3 »   декабря   2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 002.075.01 при Учреждения Российской академии наук Института проблем машиноведения РАН по адресу: 199178, Санкт-Петербург, Большой пр., В.О., д. 61, актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИПМАШ РАН

Автореферат разослан «___» ____________ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 002.075.01

доктор технических наук, профессор В.В. Дубаренко

Введение

Актуальность проблемы.

Актуальность проблемы повышения надёжности различных машин и механизмов с течением времени не только не снижается, а наоборот неуклонно возрастает. На работы по восстановлению изношенных деталей, снижению интенсивности изнашивания различного вида оборудования ежегодно расходуется до 4…5% национального дохода. Такое положение связано не только с ужесточением режимов работы машин, но также с отсутствием во многих случаях расчётных методов обоснованного выбора смазочных материалов, режимов эксплуатации по достаточно объективным критериям для конкретных условий работы трибосопряжений. Изменение характеристик смазочной среды посредством введения дополнительных добавок, даёт возможность увеличить межремонтный период и повысить надёжность трибосопряжений, в некоторых случаях даже восстановить изношенные детали. Поэтому проблема разработки новых смазочным композиций (СК), путём введения дополнительных функциональных добавок, способствующих снижению трения и повышению износостойкости ведущих деталей машин становится особенно актуальной.

Несмотря на глубокие и обстоятельные исследования учёных в области трения и износа различных трибосопряжений существует необходимость в разработке новых подходов при использовании функциональных добавок к СК, а также оценки эффективности существующих СК для повышения эксплуатационных характеристик машин и механизмов.

Цель диссертационной работы. Основной целью исследований, выполненных в работе, является определение влияния функциональных добавок к различным смазочным материалам на износостойкость трибосопряжений. Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

- произвести анализ современных добавок к смазочным материалам (СМ), применяемых в узлах трения;

- предложить гипотезы по улучшению триботехнических и реологических свойств СК;

- определить оптимальную концентрацию добавок в составе СМ;

- провести анализ статистических данных о влиянии условий эксплуатации на скорость изнашивания цилиндровых втулок судовых дизелей при работе на различных базовых маслах с классическими добавками.

- сделать обобщающие выводы.

Объект исследования и методы исследования. Объектом исследования в диссертации являются СК состоящие из базовых масел и многофункциональных добавок, работающие в трибосопряжениях при граничном трении, а также детали цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) судовых дизелей 8ЧР24/36, работавших в период навигации на различных смазочных маслах с классическими добавками применяемыми в течении многих лет.

Решения задач базируются на полученных в диссертации экспериментальных данных, известных теоретических положениях теории трения и изнашивания, структурно-энергетической теории изнашивания, теории планирования эксперимента и математической статистики.

Научные положения выносимые на защиту:

- впервые выполненные результаты исследования влияния фуллереновых наномодификаторов (ФНМ) при совместном введении с порошками мягких металлов в пластичный СМ на износ и критическую нагрузку схватывания поверхностей трения;

- впервые выполненные результаты исследования влияния добавок на основе природного геомодификатора трения (ГМТ) при совместном введении в СМ на основе моторного масла;

- методика оценки износостойкости деталей ДВС на основе структурно-энергетического подхода;

- результаты анализа износа цилиндровых втулок судовых дизелей при работе на базовых маслах с классическими добавками.

Научная новизна работы. Впервые установлены зависимости влияния добавок на основе ФНМ при совместном введении с порошками мягких металлов в составе пластичного СМ на работоспособность трибосопряжений, впервые проведены исследования по влиянию добавок на основе ГМТ при совместном введении с порошками мягких металлов в составе моторного масла, впервые выполнены и проанализированы сравнительные испытания смазочных композиций с известными присадками к базовым маслам на износостойкость втулок цилиндров судовых дизелей.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов исследований обусловлена:

- высокой эффективностью, использованного в диссертации структурно- энергетического подхода при анализе износостойкости цилидровых втулок судовых дизелей;

- использованием испытательных стендов и методов исследований, достаточно хорошо изученных в исследовательской практике и позволяющих в связи с этим получать воспроизводимые результаты, сопоставимые с накопленными ранее опытными данными, а также результатами исследований других авторов;

- новизна выполненных теоретических решений подтверждается соответствующим техническим актом, приложенным в работе.

Практическая ценность работы:

- сделан обобщающий вывод о том, что использование ГМТ и ФНМ совместно с другими многофункциональными добавками в составе различных СМ представляется наиболее перспективным в решении проблем трения и износа;

- настоящая работа подтверждает необходимость расширения научных исследований по комплексной проблеме повышения надёжности трибосопряжений;

- установлены объективные энергетические модели износостойкости и долговечности цилиндровых втулок судовых дизелей.

Личный вклад автора. В диссертации представлены результаты исследований, полученные автором самостоятельно, а также совместно с сотрудниками НПО «ВМПАВТО» и НПО «НАНОПРОМ».

При этом лично автору принадлежат:

- обоснование направления исследований и постановка задач;

- планирование и проведение экспериментальных исследований, связанных с испытаниями на триботехнических стендах;

- обобщение экспериментальных исследований, построение на их основе моделей и установление основных закономерностей исследуемых процессов.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Научно-методической конференции «Надёжность судовых техничесих средств, конструкционных материалов и покрытий», посвящённой 70-летию Судомеханического факультета СПбГУВК (г. С.-Петербург 2008); 10-ой Международной научно-практической конференции «Ремонт-2008» (г. С.-Петербург 2008); Международной конференции «Плёнки и покрытия» 2007 и 2009 (г. С.-Петербург, РАН).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ. Среди них 3 статьи опубликованы в изданиях рекомендованных ВАК.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 95 наименований и содержит 173 страницы текста, включая 26 таблиц, 49 рисунков, 56 формул и 4 приложения.

Содержание работы

В введении дана оценка современного состояния сформулированной и решаемой задачи, обоснованна актуальность работы, показана её научная и практическая значимость, сформулированы цель и задачи исследования, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приводится обзор функциональных добавок к смазочным материалам (СМ). Рассмотрены основные виды добавок к СМ, существующих в настоящее время в России и за рубежом, из которых наиболее перспективными являются антифрикционные и противоизносные добавки на основе ГМТ, ФНМ и ультрадисперсных порошков цветных металлов. Подробный обзор каждой из добавок в составе различных СМ позволил выявить их преимущества и недостатки.

Для устранения данных недостатков были предложены наиболее перспективные направления по улучшению эффективности использования функциональных добавок для решения триботехнических задач. В соответствии этими сформулированы цель и поставлены задачи исследований.

Во второй главе приводятся методики испытаний СМ, лабораторное оборудование и приборы используемые в данной работе. Для испытаний СК в работе использовалась машина трения СМЦ-2 и четырёхшариковая машина трения (ЧМТ-1). Испытания на машине трения СМЦ-2 проводились по схеме ролик-ролик в условиях граничного трения. Оценка триботехнических характеристик производили с использованием молекулярн-механической теории трения.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям по оценке влияния фуллереновой сажи в составе пластичной смазки Литол-24 на работоспособность трибосопряжений.

Целью испытаний являлось определить влияние концентрации фуллереновой сажи в составе пластичной смазки и оптимизировать условия нагружения для обеспечения максимальной работоспособности узлов трения

Концентрация фуллереновой сажи в смазке составляла от 0 до 4 % по массе. На первом этапе испытания проводились при частоте вращения n=500 об/мин и постоянной нагрузке 500 Н. Испытываемые образцы были изготовлены из стали 40Х. Результаты испытаний преведены в таблице 1.

Таблица 1

Состав СК

f

А, Дж*10-5

V, мм3

IA, м3/Дж106

Литол -24

0,117

2,755

1,666

6,045

Литол-24+1%

0,108

2,543

1,218

4,788

Литол-24+2%

0,103

2,426

0,247

1,019

Литол-24+3%

0,107

2,52

0,649

2,576

Литол-24+4%

0,117

2,708

0,866

3,144

Приведённые данные показывают, что добавка фуллереновой сажи улучшает противоизносные свойства пластичной смазки Литол-24 по сравнению с работой без добавок. На поверхности образцов визуально отмечено образование плёнки с хорошей адгезией и стойкой к истиранию (рис. 1). Оптимальная концентрация добавки 2%, так как при дальнейшем увеличении концентрации сажи в СК относительная эффективность добавки снижается по сравнению с меньшими её концентрациями.

Рис. 1. Защитный слой из ФНМ на стали 40Х (Неофот – 22, косой срез, 500)

На втором этапе испытания проводились на машине трения СМЦ-2 и четырёхшариковой машине трения ЧМТ-1. Испытания на машине СМЦ-2 проводились на парах трения сталь 40Х – сталь 45 для двух смазочных композиций: Литол-24 без добавок и с добавлением 2% фуллереновой сажи. В отличие от предыдущих испытаний нагрузка ступенчато изменялась в пределах от 200 Н до 1400 Н. Испытания на машине ЧМТ-1 проводили для пяти вариантов СК: Литол-24 без добавок и Литол-24 с добавлением фуллереновой сажи от 1 до 4% по массе. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 2

Варианты

СК

Нагрузка,

Н

toср, С

f

А, Дж

*10-4

V, мм3

*103

IA, мм3/ДЖ

*106

1

2

3

4

5

6

7

СМЦ-2

Литол-24

(БВ)

200

49

0,225

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»