УВЕЛИЧЕНИЕ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ МОДИФИКАЦИЕЙ МОТОРНОГО МАСЛА НАНОРАЗМЕРНЫМИ ПОРОШКООБРАЗНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ Соколов М.М., Сафонов К.В.

DOI: 10Л2737/15569

Аннотация. Статья посвящена нестандартному способу восстановления двигателей, путем добавления присадки на основе наноразмерных порошков легированных сплавов цветных металлов, в моторное масло. Проведенные лабораторные испытания показали эффективность данной присадки в сравнении с базовым маслом.

Ключевые слова: присадка, наноразмерные порошки, момент трения, износ.

В издержках предприятий, производящих различную продукцию, до 15% затрат приходится на транспорт. Себестоимость грузовых перевозок составляет

40% и увеличивается с изменением технического состояния автомобилей в процессе их эксплуатации. Простои автомобилей КамАЗ в эксплуатации вызваны в основном отказом двигателей, в частности поршневой группы.

Для решения этой задачи необходимо разрабатывать и внедрять новые прогрессивные способы повышения надежности машин. К одним из наиболее перспективных способов относится использование присадок в смазочную среду на основе наноразмерных порошков[1]. Масло М-10ДМ не в полной мере удовлетворяет эксплуатационным требованиям. Добавление присадок в масло улучшает свойства смазочных сред и повышает качество работы трущихся деталей. В ходе научно-исследовательской работы, проводимой на кафедре «Технический сервис и технология конструкционных материалов» ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ, была разработана эксплуатационно-восстановительная присадка «Кластер» к моторному маслу, представляющая собой седиментационно-устойчивую суспензию смеси наноразмерных порошков легированных сплавов цветных металлов и поверхностно активного вещества [2].

Сравнительные лабораторные испытания проводили на машине трения МИ-1М в условиях «трения-скольжения» по схеме «ролик - колодка». Основу смазочного материала составляло моторное масло М-10ДМ. Образцы пар трения были изготовлены из конструкционных материалов, применяемых в ДВС. Для воспроизводства пары трения «гильза - поршневое кольцо» колодки и ролики изготовляли из серого чугуна СЧ-25 одной плавки. Твердость образцов 190...220 НВ. Шероховатость рабочей поверхности Ra ролика и колодки соответственно 0,32 и 0,64 мкм.

Испытания проводили в течение 3 ч. Нагрузка на пару трения создавали с помощью специального нагрузочного устройства, имеющегося на машине трения. Пуск машины осуществляли при нагрузке на образцы 90 Н, после чего нагрузку увеличивали достигая максимальной отметки в 970 Н. Пары трения предварительно прирабатывались в течение 3 ч на масле М-10ДМ при нагрузке

970 Н. Для достоверности результатов, все испытания проводили 3 раза.

В процессе испытаний фиксировали следующие параметры: момент трения и износ образцов. Изменение момента трения во время испытаний позволяет судить об антифрикционных свойствах смазочной среды. Непрерывное измерение момента трения на машине трения производилось с помощью маятникового механизма. Износ определяли взвешиванием образцов до и после опыта на аналитических весах ВЛА-200М с точностью до ОД мг.

Обработка полученных экспериментальных данных показала, что при испытании образцов на моторном масле М-10ДМ средняя величина момента трения за время эксперимента была 6,5 Н м, в то время как на моторном масле с присадкой М-10ДМ + «Кластер» - 5,5 Н м, что в 1,2 раза меньше чем на базовом м (рис.1).

Изменение момента трения в процессе испытания на масле

Рисунок 1 - Изменение момента трения в процессе испытания на масле: 1-М-10ДМ; 2-М-1 ОДМ+Кластер

Критерием оценки сравнительной противоизносной эффективности разработанных присадок являлась величина среднего износа по массе образцов за время испытания. Износ образцов после 3 ч испытаний на чистом масле М- 10ДМ составил 0,0048 г, а на масле с присадкой М-10ДМ + «Кластер» - + 0,0009 г (прирост массы). Прирост массы образца объясняется, содержанием в присадке нанопорошка сплава цветного метала, который образует плёнку на поверхности трения образца и заполняет дефекты. Результаты замеров износа образцов представлены в виде гистограмм (рис. 2).

Износ образцов после испытания на масле

Рисунок 2 - Износ образцов после испытания на масле: 1-М-10ДМ; 2-М-1 ОДМ+Кластер

Длительные трибологические испытания исследуемой присадки к маслу позволили установить эффект автокомпенсации износа образцов (рис. 3).

Износ образцов в процессе испытания на масле

Рисунок 3 - Износ образцов в процессе испытания на масле: 1-М-10ДМ; 2-М-1 ОДМ+Кластер

На графике видно, что после 3 ч испытаний износ составил 0,0011 г, а к 9 ч наблюдается прирост массы образца.

Возможность «залечивания» (восстановления) поверхностных дефектов с помощью предлагаемой добавки в масло проводили по следующей методике.

Образцы испытывали на режимах, соответствующих лабораторным испытаниям, в течение 9 ч. На образцах трения (колодках) электроискровым методом выполняли шесть отверстий проволокой D = 0,3 мм. Диаметры отверстий измеряли до и после испытания в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с помощью инструментального микроскопа БМИ-1. Схема расположения отверстий представлена на рис. 4.

Схема расположения контрольных отверстий образцов

Рисунок 4 - Схема расположения контрольных отверстий образцов

В результате было установлено, что за время испытания размер отверстия в плоскости оси вращения уменьшился в 1,9 раз, а в полости, перпендикулярной оси вращения - в 1,3 раза.

Анализ полученных результатов показал эффективность применения наноразмерных порошков в качестве добавок к моторному маслу.

Отсюда можно сделать вывод о целесообразности применения данной присадки к моторным маслам. Это позволит снизить износ трущихся деталей и увеличить межремонтный ресурс двигателей.

Список литературы

1. Пат. МКИ С ЮМ 125/00, С10М125/04, В82ВЗ/00, C01G23/00,

C10N30/06. Смазочная композиция / Сафонов В.В, Добринский Э.К., Гороховский А.В., Буйлов В.Н., Сафонов К.В., Галкин А.А.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ. -№2525238; заявл. 2013-04- 09; опубл. 10.08.2014.

2. Теоретическое обоснование повышения ресурса дизеля на основании анализа температурных процессов в зоне трения ресурсоопределяющих деталей / Буйлов В.Н., Азаров А.С., Сафонов К.В. // Ж. «Научное обозрение». М., №12,2015. С.99-106.

Соколов Максим Михайлович, аспирант 1 года обучения факультета инженерии и природообустройства Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова, г. Саратов, РФ

Сафонов Константин Валентинович, механик ООО «Мировая Техника», г. Саратов, РФ

Научный руководитель - Сафонов Валентин Владимирович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технический сервис и технология конструкционных материалов» Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова, г. Саратов, РФ

УДК 630.36.004

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >