Исследование процессов трения и изнашивания подвижных сопряжений в моторных маслах

Результаты исследований интенсивности изнашивания пары алюминиевый сплав-сталь в моторных маслах представлены на рис. 3.2.

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что повышение удельной нагрузки от 5 до 20 МПа во всех исследованных смазочных материалах ведет к увеличению интенсивности изнашивания пары колодка- ролик. Выполненные эксперименты показали, что наибольшей интенсивностью изнашивания характеризуется пара алюминиевый сплав­ сталь, работавшая в базовом моторном масле М14В2 масло моторное M14B2+2,5% оловосодержащей смазочной композиции

Рис. 3.2 Изменение интенсивности изнашивания пары алюминиевый сплав-сталь от удельной нагрузки в смазочных материалах

1- масло моторное M14B2;

2- масло моторное M14B2+0,1% медьсодержащей присадки;

3 -масло Shell Helix Super;

Наличие в моторном масле медьсодержащей присадки способствует снижению интенсивности изнашивания пары колодка-ролик в 1,4 и более раза в исследованном диапазоне изменения удельных нагрузок.

Интенсивность изнашивания пары алюминиевый сплав-сталь в масле

«Shell Helix Super» имеет более низкие значения по сравнению с величинами, полученными при работе пары колодка-ролик в базовом моторном масле М14В2 и в масле с медьсодержащей присадкой.

Из данных, представленных на рис. 3.2 видно, что введение в моторное масло оловосодержащей смазочной композиции способствует повышению износостойкости пары алюминиевый сплав-сталь. Интенсивность изнашивания пары колодка-ролик в масле М14В2 с 2,5% оловосодержащей смазочной композиции в диапазоне удельных нагрузок 5ч20 МПа значительно ниже, чем в других смазочных материалах.

3.2 Изменение триботехнических характеристик металлических пар от скорости скольжения

В работе проведены исследования по влиянию скорости скольжения на коэффициент трения и интенсивность изнашивания пары алюминиевый сплав-сталь при удельной нагрузке 10 МПа. Можно отметить, что во всех исследованных смазочных материалах эти зависимости характеризуются 3- мя зонами:

зона снижения коэффициента трения и интенсивности изнашивания;

зона, где триботехнические характеристики пары практически не изменяются; и с повышением скорости скольжения с 2ч3 м/с;

зона увеличения значений коэффициента трения и интенсивности изнашивания с повышением скорости скольжения с 2ч3 м/с.

На рис. 3.3 представлены данные по влиянию скорости скольжения на коэффициент трения пары алюминиевый сплав (АО20-1, Ra=0,30 мкм}-сталь (40ХН, Ra=0,60 мкм, НRС 55) в моторных маслах. При изнашивании пары колодка-ролик в моторном масле М14В2 повышение скорости скольжения от 0,5 до 4.м/с ведет к значительному увеличению коэффициента трения. Если при скорости скольжения 0,5 м/с коэффициент трения пары алюминиевый сплав-сталь имел значение 0,045, то при скорости скольжения 4 м/с его величина повысилась в 1,5 раза.

Как видно из представленных данных, введение в моторное масло М14В2 0,1% от объема медьсодержащей присадки обеспечивает снижение коэффициента трения пары алюминиевый сплав-сталь в 1,5ч1,6 раза в диапазоне скоростей скольжения 0,5ч4 м/с, по сравнению с работой узла трения в базовом моторном масле. Коэффициент трения пары колодка­ ролик, работавших в моторном масле «Shell Helix Super», в диапазоне скоростей скольжения 0,5ч4 м/с, имеет более низкие величины по сравнению с его значениями, полученными при изнашивании образцов, как в базовом моторном масле, так и в масле с медьсодержащей присадкой. При изнашивании пары алюминиевый сплав-сталь в моторном масле М14В2 с 2,5% оловосодержащей смазочной композиции в диапазоне скоростей скольжения 0,5ч3 м/с коэффициент трения имеет величину 0,009, а затем при 4 м/с увеличивается до значения 0,017. Результаты исследований интенсивности изнашивания пары алюминиевый сплав-сталь в моторных маслах представлены на рис. 3.4.

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что повышение скорости скольжения от 0,5 до 4 м/с во всех исследованных смазочных материалах, ведет к увеличению интенсивности изнашивания пары колодка­ ролик. Выполненные исследования показали, что наибольшей интенсивностью изнашивания характеризуется пара алюминиевый сплав­ сталь, работавшая в базовом моторном масле М14В2 * Наличие в моторном масле медьсодержащей присадки способствует снижению интенсивности изнашивания пары колодка-ролик в 2 раза в исследованном диапазоне изменения удельных нагрузок.

Рис. 3.3 Влияние скорости скольжения на коэффициент трения пары алюминиевый сплав-сталь в моторных маслах

масло моторное М14В2 ;

масло моторное М14В2+0,1% медьсодержащей присадки;

масло Shell Helix Super;

масло моторное М14В2 +2,5%оловосодержащей смазочной композиции

Интенсивность изнашивания пары алюминиевый сплав-сталь в масле

«Shell Helix Super» имеет более низкие значения по сравнению с величинами, полученными при работе пары колодка-ролик в базовом моторном масле М14В2 и в масле с медьсодержащей присадкой. Из данных, представленных на рис. 3.4 видно, что введение в моторное масло оловосодержащей смазочной композиции способствует повышению износостойкости пары алюминиевый сплав-сталь. Интенсивность изнашивания пары колодка- ролик в масле М14В2 с 2,5% оловосодержащей смазочной композиции в диапазоне скоростей скольжения 0,5ч4 м/с значительно ниже, чем в других смазочных материалах.



Рис. 3.4. Изменение интенсивности изнашивания пары алюминиевый сплав­ сталь от скорости скольжения в моторных маслах

-масло моторное М14В2;

-масло моторное М14В2+0, 1% медьсодержащей присадки;

-масло Shell Helix Super;

- масло моторное М14В2 +2,5%оловосодержащей смазочной композиции

Влияние вязкости смазочного материала на триботехнические характеристики подвижных сопряжений

Эксперименты по влиянию вязкости смазочного материала на процессы трения и изнашивания пары шейка вала-вкладыш выполняли на машине трения СМЦ-2 по схеме колодка-ролик. В качестве смазочных материалов использовали вакуумные масла ВМ-1, ВМ-3, ВМ-4, ВМ-6 со значениями кинематической вязкости при 50°С 70, 10, 52, и 40 мм2/с соответственно.

На рис. 3.5 представлены данные по влиянию вязкости смазочного материала на коэффициент трения пары алюминиевый сплав (АО20-1, Ra=0,30 мкм)-сталь (40:ХН, Ra=0,60 мкм, НRС55) в моторных маслах. Эксперименты проводили при удельной нагрузке 8 МПа, скорости скольжения 1м/с, на пути трения 2000м.

На триботехнические характеристики пары алюминиевый сплав-сталь вязкость базового смазочного материала оказывает большое значение.

При изнашивании пары колодка-ролик в вакуумном масле ВМ-3 (кинематическая вязкость при 50°С составляет 10 мм2/с) коэффициент трения составляет 0,045, а при изнашивании в этом же смазочном материале с добавлением 2,5 % оловосодержащей смазочной композиции коэффициент трения имеет значение 0,013. Повышение вязкости вакуумного масла от 10 до 70 мм2/с ведет к значительному снижению коэффициента трения.

Как видно из представленных данных введение в вакуумное масло 2,5% от объема оловосодержащей смазочной композиции обеспечивает снижение коэффициента трения пары алюминиевый сплав-сталь в исследуемом диапазоне вязкости со значения 0,013 до 0,009.

Результаты исследований интенсивности изнашивания пары алюминиевый сплав-сталь в вакуумных маслах различной вязкости представлены на рис. 3.6.

Рис.3.5 Изменение коэффициента трения пары алюминиевый сплав-сталь от вязкости смазочного материала

-масло вакуумное;

- масло вакуумное+2,5%оловосодержащей смазочной композиции

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что повышение вязкости смазочного материала от 10 до 70 мм2/с во всех исследованных вакуумных маслах ведет к снижению интенсивности изнашивания пары колодка-ролик. Выполненные исследования показали, что наибольшей интенсивностью изнашивания характеризуется пара алюминиевый сплав­ сталь, работавшая в базовом вакуумном масле.

Рис. 3.6. Влияние вязкости смазочного материала на интенсивность изнашивания пары алюминиевый сплав-сталь

-масло вакуумное;

-масло вакуумное+2,5%оловосодержащей смазочной композиции

Из данных, представленных на рис. 3.6 видно, что введение в вакуумное масло оловосодержащей смазочной композиции способствует повышению износостойкости пары алюминиевый сплав-сталь.

Интенсивность изнашивания пары колодка-ролик в вакуумном масле с 2,5% оловосодержащей смазочной композиции в диапазоне исследуемых вязкостей значительно ниже, чем в базовом вакуумном масле.

3.1 Влияние твердости стального образца на процессы трения и изнашивания пары алюминиевый сплав-сталь в моторных маслах

Эксперименты по влиянию твердости стального образца на процессы трения и изнашивания пары шейка вала-вкладыш выполняли на машине трения СМЦ-2 по схеме колодка-ролик. Исследуемые диапазоны твердости ролика ограничивались значениями 20, 32, 47, 55НRС.

На рис. 3.7 представлены данные по влиянию твердости стального образца на коэффициент трения пары алюминиевый сплав (АО20-1, Ra=0,30 мкм)-сталь (40:ХН, Rа=О,бО мкм) в моторных маслах. Эксперименты проводились при удельной нагрузке 1О МПа, скорости скольжения 1м/с на пути трения 2000м.

При изнашивании пары колодка-ролик в моторном масле М14В2 повышение твердости стального образца от 20 до 55НRС ведет к уменьшению коэффициента трения. Если при твердости стального образца 20НRС коэффициент трения пары алюминиевый сплав-сталь имел значение 0,048, то при твердости стального образца 55НRС его величина понизилась до значения 0,034.

Как видно из представленных данных введение в моторное масло М14В2 0,1% от объема медьсодержащей присадки обеспечивает снижение коэффициента трения пары алюминиевый сплав-сталь со значения 0,035 до 0,028 в диапазоне твердости стального образца 20-7-55НRС по сравнению с работой узла трения в базовом моторном масле. Коэффициент трения пары колодка-ролик, работавших в моторном масле «Shell Helix Super», в диапазоне твердости стального образца 20ч55НRС имеет более низкие величины по сравнению с его значениями, полученными при изнашивании образцов, как в базовом моторном масле, так и в масле с медьсодержащей присадкой. При изнашивании пары алюминиевый сплав-сталь в моторном масле М14В2 с 2,5% оловосодержащей смазочной композиции в диапазоне твердости стального образца 20-7-55НRС коэффициент трения имеет величину 0,009.

Рис.3.7. Влияние твердости стального образца на коэффициент трения пары алюминиевый сплав-сталь в смазочных материалах

1-масло моторное Ml4B2;

2- масло моторное Ml4B2+0,1% медьсодержащей присадки;

3-масло Shell Helix Super;

4-масло моторное Ml4B2+2,5%оловосодержащей смазочной композиции

Результаты исследований интенсивности изнашивания пары алюминиевый сплав-сталь в моторных маслах представлены на рис. 3.8, анализ которых свидетельствует о том, что повышение твердости стального образца от 20 до 55НRС во всех исследованных смазочных материалах ведет к увеличению интенсивности изнашивания пары колодка-ролик.



Рис.3.8. Зависимость интенсивности изнашивания пары алюминиевый сплав­ сталь от твердости стального образца в моторных маслах

1-масло моторное М14В2;

2- масло моторное М14В2+0,1% медьсодержащей присадки;

3 -масло Shell Helix Super;

4- масло моторное М14В2 +2,5%оловосодержащей смазочной композиции

Выполненные исследования показали, что наибольшей интенсивностью изнашивания характеризуется пара алюминиевый сплав­ сталь, работавшая в базовом моторном масле М14В2 * Наличие в моторном масле медьсодержащей присадки способствует снижению интенсивности изнашивания пары колодка-ролик в 1,5 в исследованном диапазоне твердости стального образца. Интенсивность изнашивания пары алюминиевый сплав­ сталь в масле «Shell Helix Super» имеет более низкие значения по сравнению с величинами, полученными при работе пары колодка-ролик в базовом моторном масле Ml4B2 и в масле с медьсодержащей присадкой.

Из данных, представленных на рис. 3.8 видно, что введение в моторное масло оловосодержащей смазочной композиции способствует повышению износостойкости пары алюминиевый сплав-сталь.

Интенсивность изнашивания пары колодка-ролик в масле Ml4B2 с 2,5% оловосодержащей смазочной композиции в диапазоне твердости стального образца 20+55НRС значительно ниже, чем в других смазочных материалах. При изнашивании пары алюминиевый сплав-сталь в моторном масле с оловосодержащей смазочной композицией изменение твердости стального образца мало влияет на триботехнические характеристики узла трения.

3.2 Исследование контактной выносливости тел качения в моторных маслах с различными физико-химическими свойствами

Изнашивание кулачков и толкателей приводит к сокращению фаз газораспределения, в результате чего снижаются мощностные и экономические показатели двигателя внутреннего сгорания. Трибосопряжение работает при высоких контактных нагрузках, а ведущим видом изнашивания является усталоствые выкрашивания поверхностного слоя деталей.

В работе [73] показано, что в результате модифицирования поверхностных слоев тел качения различными соединениями, а также мягкими металлами может быть получен устойчивый видоизмененный слой материала на рабочей поверхности. Нанесенный слой, прочно связанный с основным материалом детали, обеспечивает высокие антифрикционны и противоизносные свойства. Влияние смазочных материалов на контактную выносливость тел качения, в основном, оценивают на 4-х шариковых машинах трения, которые обеспечивают проведение экспериментов при высоких контактных напряжениях.

Исследования контактной выносливости тел качения в моторных маслах проводили на 4-х шариковый машине трения «Plint» (США). В качестве объектов исследований были приняты моторное масло Ml4B2, которое используется в тепловозах и судовых дизелях, а также масло «Shell Helix Super», кинематическая вязкость которого соответствует маслу М14В2* Кроме того, были использованы медьсодержащая присадка «Валена», а также разработанная нами маслорастворимая оловосодержащая смазочная композиция, основу которой составляет эфир С6, соединение олова и другие компоненты.

Эксперименты проводили при нагрузке на шпиндель машины 4000 Н, частоте вращения верхнего шара 10·103 об\мин. В качестве критерия влияния моторных масел на контактную выносливость шаров из стали ШХ-15 диаметром 12,7 мм принято число циклов нагружений до появления питrинга на дорожке качения верхнего шара. Время наступления усталостных разрушений фиксировалось на световом табло, а машина трения автоматически отключалась.

На рис. 3.9 представлены данные о влиянии смазочных материалов на контактную выносливость тел качения. Можно отметить, что из исследованных в работе моторных маслах, наименьшей контактной выносливостью характеризуются тела качения, работавшие в масле М14В2 . Введение в масло М14В2 медьсодержащей присадки «Валена» в количестве 0, 1% от объема способствует повышению числа циклов нагружений до усталостных разрушений на дорожке качения верхнего шара с 90·103 циклов до 102·103 циклов. Эксперименты показали, что масло «Shell Helix Super» способствует увеличению контактной выносливости шаров из стали ШХ-15 по сравнению с моторным маслом М14В2 с присадкой «Валена», а число циклов нагружений до усталостных разрушений составило 125·103 циклов.

Из данных, представленных на рис. 3.9 видно, что введение в моторное масло М14В2 2,5% от объема оловосодержащей смазочной композиции обеспечивает повышение контактной выносливости в 1,4 раза по сравнению с работоспособностью узла трения в базовом моторном масле.



Рис. 3.9 Влияние моторных масел на контактную выносливость тел качения. 1-масло моторное M14B2;

2- масло моторное М14В2 +0,1% медьсодержащей присадки;

3-масло Shell Helix Super;

4-масло моторное M14B2 +2,5% оловосодержащей смазочной композиции

Выполненные экспериментальные исследования по влиянию удельной нагрузки, скорости скольжения, вязкости смазочного материала, твердости стального образца на процессы трения и изнашивания пары антифрикционный сплав-сталь показали, что введение в моторное масло оловосодержащей смазочной композиции ведет к значительному снижению коэффициента трения и интенсивности изнашивания по сравнению с другими исследованными смазочными материалами. Кроме того, наличие в моторном масле оловосодержащей смазочной композиции ведет к повышению контактной выносливости тел качения.

Низкие триботехнические характеристики подвижных сопряжений в моторном масле с оловосодержащей смазочной композицией обеспечиваются за счет формирования на поверхностях трения металлсодержащей антифрикционной и противоизносной пленки.

Глава 4. Взаимодействие поверхностей трения подвижных сопряжений в моторных маслах

Влияние смазочных материалов на изменение микрогеометрии поверхностного слоя пары колодка-ролик

В процессе взаимодействия триады трения на контактирующих поверхностях происходят сложные механо-физико-химические процессы. Контактное взаимодействие подвижных сопряжений определяет фактическую площадь касания, контактную жесткость, адгезию смазочных материалов, которые оказывают значительное влияние на процессы трения и изнашивания подвижных сопряжений. При этом на вид контактного взаимодействия существенное влияние оказывает микрогеометрия поверхностей трения.

При скольжении подвижных сопряжений в начале имеет место процесс приработки, который сопровождается изменением характеристик микрогеометрии поверхностного слоя контактирующих поверхностей. В процессе приработки изменяются физико-механические свойства поверхностных слоев, так как в зоне трения преобладают пластические деформации

Большое влияние на работоспособность трибосопряжений оказывает шероховатость поверхностного слоя. Поверхности с высокой начальной шероховатостью в течение короткого периода работы несколько выглаживаются и приобретают так называемую эксплуатационную равновесную шероховатость.

Поверхности с минимальной шероховатостью периода работы приобретают повышенную после векоторого эксплуатационную шероховатость, но уровень ее, при прочих равных условиях, как правило, ниже, чем эксплуатационная шероховатость, получаемая в первом случае [73].

Триботехнические характеристики подвижных сопряжений будут определяться показателями микрогеометрии контактирующих поверхностей, физико-механическими свойствами материала, параметрами нагружения и перемещения, а также свойствами смазочного материала.

В научно-исследовательской работе оценивалось влияние моторных масел на формирование микрогеометрии поверхностного слоя металлических пар. Эксперименты по изучению особенностей физико-химических процессов в исследуемых смазочных материалах в режиме трения скольжения изучались нами на образцах роликах из стали 40:ХН и колодок из алюминиевого сплава АО20-1. Сравнительные данные об изменении микрогеометрии рабочих поверхностей пары колодка-ролик на пути трения 2000м, при скорости скольжения 1м/с и удельной нагрузке 10МПа в различных смазочных материалах были получены с использованием профилографа-профилометра завода «Калибр».

Микрогеометрия поверхностного слоя шаров из стали ШХ-15, как до работы, так и изношенных в моторных маслах при частоте вращения верхнего шара 10000 об/мин и удельной нагрузке на шпиндель машины «Plint» (США) 4000 Н оценивалась использованием приборов "Тейлеронд" и «Цензор» (Англия).

На рис. 4.1 представлены профилаграммы с поверхностного слоя пары колодка-ролик до работы. Поверхностный слой колодки из алюминиевого сплава АО20-1 характеризуется величиной среднего арифметического отклонения неровностей профиля Rа=0,30 мкм, а поверхностный слой ролика из стали 40ХН- Ra=0,60 мкм. После изнашивания пары алюминиевый сплав­ сталь в моторном масле М14В2 величина оцениваемого параметра микрогеометрии несколько уменыпилась и составила для образца колодки Ra=0,26 мкм, а для ролика Ra 0,54 мкм (рис. 4.2). Введение в моторное масло М14В2 медьсодержащей присадки «Валена>> ведет к уменьшению величины среднего арифметического отклонения неровностей профиля по сравнению со значениями, полученными для образцов колодки и ролика, как до работы, так и изношенных в базовом моторном масле М14В2. Профилограммы, полученные с зон трения образцов колодки и ролика, изношенных в моторном масле М14В2 с медьсодержащей присадкой «Валена» на пути трения 2000м. и удельной нагрузке 10 МПа при скорости скольжения 1м/с представлены на рис. 4.3. Если после изнашивания пары алюминиевый сплав-сталь в базовом моторном масле М14В2 поверхностный слой образца колодки имел величину Ra=0,26 мкм, а зона трения образца ролика имела величину Ra-0,54 мкм, то после изнашивания пары алюминиевый сплав­ сталь в смазочном материале с медьсодержащей присадкой поверхностный слой колодки и ролика характеризуется величинами Ra=0,22 мкм и Ra-0,47 мкм, соответственно.

На рис. 4.4 представлены профилограммы, снятые с зон трения образцов колодки и ролика после изнашивания на машине трения СМЦ-2 в моторном масле М14В2 с оловосодержащей смазочной композицией. После изнашивания пары алюминиевый сплав-сталь в смазочном материале с металлсодержащей смазочной композицией поверхностный слой колодки из алюминиевого сплава АО20-1 имеет величину Ra=0,20 мкм, а зона трения образца ролика характеризуется значением Ra=0,40 мкм.

В таблице 4.1 представлены данные о влиянии смазочных материалов на изменение микрогеометрии зоны трения пары алюминиевый сплав-сталь.

Из таблицы следует, что наименьшие величины среднего арифметического отклонения неровностей профиля от средней линии имеют место на поверхностях трения образцов, работавших в моторном масле

М14В2 с оловосодержащей смазочной композицией. Наименьшие значения величин Ra связаны с образованием на поверхностях трения пары алюминиевый сплав-сталь алюминийсодержащей защитной пленки.

Влияние смазочных материалов на изменение микрогеометрии зоны трения пар колодка-ролик

Таблица 4.1

№ п/п	Смазочный материал	ролик Ra, мкм	колодка Re, мкм
1.	До работы	0,60	0,30
2.	Масло моторное М14В2	0,54	0,26
3.	Масло моторное М14В2+ медьсодержащая присадка «Валена»	0,47	0,22
4.	Масло моторное М14В2+ оловосодержащая смазочная композиция	0,40	0,20

Рис. 4.1 Профилаграммы с поверхностного слоя образцов до работы ОВУх10000,ГУх200)

а -колодка из алюминиевого сплава A020-l;

б -ролик из стали 40ХН

Рис.4. 2. Профилограммы зоны трения образцов, изношенных в моторном масле M14B2 (ВУх10000, ГУх200)

а- колодка из алюминиевого сплава A020-l ;

б -ролик из стали 40ХН

Рис. 4.3. Профилеграммы зоны трения колодки и ролика, работавших в моторном масле с медьсодержащей присадкой «Валеюш (ВУх10000, ГУх200)

а-колодка; б -ролик

Рис. 4.4. Профилаграммы с поверхностного слоя образцов, изношенных в моторном масле М14В2 с оловосодержащей смазочной композицией (ВУхl 0000, ГУх200)

а -колодка из алюминиевого сплава АО20-1; б -ролик из стали 40:ХН

4.1 Изучение характеристик мокрогеометрии зоны трения тел качения, работавших в моторных маслах

Износостойкость подвижных сопряжений определяется физико­ механическими и химическими свойствами поверхностных слоев, а также свойствами смазочного материала. При качении, вследствие пластических деформаций участки поверхностей тел качения непосредственно в рабочей зоне приобретают форму, отличающуюся от исходной. Известно, что для рабочих качеств круглых деталей кроме шероховатости и волнистости большое значение имеет отклонение реальной поверхности от правильной, круговой. К таким отклонениям относится гранность и овальность.

В режиме трения качения пластические деформации способствуют формаизменениям поверхностного слоя сопряженных деталей, величина которых будет зависеть от условий работы данной пары и, в первую очередь, от твердости материала и контактных напряжений. Контактная прочность деталей машин во многом зависит от свойств и состояния материала вблизи поверхности, воспринимающей контактные нагрузки. Поэтому, анализируя разрушение рабочих поверхностей, следует рассматривать микро- и макрогеометрию поверхности, структуру и свойства поверхностных слоев материала.

В работе оценивали влияние смазочных материалов с различными физико-химическими свойствами на формирование микрогеометрии поверхностного слоя тел качения. Эксперименты по изучению особенностей физико-химических процессов в исследуемых моторных маслах проводили на шарах ШХ-15.

Сравнительные данные об изменении микрогеометрии поверхностей трения тел качения при удельной нагрузке на шпиндель машины «Plint» (США) 4000Н и частоте вращения верхнего шара 10000 об/мин в смазочных материалах были получены с использованием приборов «Тейлеронд» и «Цензор» (Англия).

Рис. 4.5 Круглограмма с поверхностного слоя шара из стали lliX15

до работы (х20000)

Рис. 4.7 Круглограмма с зоны трения шара, изношенного в моторном масле Ml4B2 с присадкой «Валена>> (xlOOO)

Рис. 4.8 Круглограмма с зоны трения шара, изношенного в моторном масле Ml4B2 с оловосодержащей смазочной композицией (x l000)

На рис. 4.5 представлена круглограмма, полученная с поверхностного слоя шара из стали ШХ-15 до работы. Поверхностный слой шара характеризуется волнистостью W=0,1 мм, граниостью P+V=0,1 мкм, а шероховатость Ra имеет значение 0,13 мкм. После изнашивания шаров в смазочных материалах с различными физико-химическими свойствами характеристики микрогеометрии поверхностного слоя тел качения значительно изменяются. Так после изнашивания шаров в базовом моторном масле М-14В2 волнистость поверхностного слоя составляет величину 3 мкм (рис. 4.6), а некруглость и шероховатость соответственно имеют 3 мкм и 0,370,5 мкм.

После изнашивания шаров в моторном масле М-14В2 с добавлением 0, 1% медьсодержащей присадки «Валена» волнистость поверхностного слоя составляет величину 4 мкм (рис. 4.7), а некруглость и шероховатость соответственно имеют 4 мкм и 0,270,23 мкм.

На рис. 4.8 представлена круглограмма с поверхностного слоя шара из стали ШХ-15, работавшего в моторном масле М-14В2 с оловосодержащей смазочной композицией. Как показали исследования поверхностного слоя шара, величина волнистости имеет значение 1 мкм, гранность характеризуется величиной 2 мкм, а шероховатость 0,25 мкм.

Введение в моторное масло М-14В2 2,5% оловосодержащей смазочной композиции, как следует из экспериментов, способствуют повышению контактной выносливости тел качения, а также снижению величин микрогеометрии поверхностного слоя тел качения.

В таблице 4.2 представлены результаты экспериментальных исследований по влиянию смазочных материалов на изменение характеристик микрогеометрии поверхностного слоя тел качения.

Анализ данных представленных в таблице 4.2 позволяет отметить, что введение в моторное масло М14-В2 оловосодержащей присадки способствует снижению величин волнистости и гранности по сравнению с характеристиками микрогеометрии поверхностного слоя тел качения, работавших в базовом моторном масле.

Повышение качества поверхностного слоя тел качения обеспечивается формированием оловосодержащей защитной пленки.

Влияние смазочных материалов на изменение характеристик микрогеометрии поверхностного слоя тел качения

Таблица 4.2

№№ п\п	Смазочный материал	Характеристики микрогеометрии, мкм
		Волнистость, W	Некруглость, P+V	Шерховатость,
1	До работы	0,1	0,1	0,13
2	Масло моторное М14В2	3,0	3,0	0,3-0,5
3	Масло М14В2+0,1 % «Валена»	4,0	4,0	0,2-0,23
4	Масло М14В2+2,5% оловосодержащей присадки	1,0	2,0	0,25

Выводы

Реализована трибомодификация поверхностного слоя подвижных сопряжений формированием металлсодержащих защитных пленок в моторных маслах при различном сочетании материалов и внешнего трения.

Установлено, что введение в смазочный материал оловосодержащей композиции при изнашивании пары алюминиевый сплав-сталь на поверхностях трения образуется алюминийсодержащая пленка, а при работе пар сталь-сталь, чугун-сталь - оловосодержащая защитная пленка.

Показано, что наличие на поверхностях трения трибосопряжений металлсодержащих пленок в моторных маслах обеспечивает снижение коэффициента трения и повышение износостойкости подвижных сопряжений в широком диапазоне удельных нагрузок, скоростей скольжения, вязкости смазочных материалов, твердости образцов, а также увеличение контактной выносливости тел качения.

Стендовые испытания износостойкости пары кольцо-гильза показали, что при введении в моторное масло оловосодержащей смазочной композиции на порядок уменьшается интенсивность изнашивания металлических пар по сравнению с их работой в базовом смазочном материале, а также снижается коэффициент трения в 2 раза.

Разработаны практически е рекомендации по оптимальным эксплуатационным режимам, вязкости смазочного материала, твердости подвижных сопряжений, обеспечивающих формирование металлсодержащих пленок на поверхностях трения в моторных маслах, которые приняты рядом организаций для использования в практической работе.

Литература

Андреева А.Г., Бурумкулов Ф.Х., Толоконников В.И. и др. Финишная антифрикционная безабразивная обработка как средство повышения срока службы машин и оборудования. Долговечность трущихся деталей машин. Вып. 4. М.: Машиностроение, 1990, с. 34759.

Ахматов А.С. Молекулярная физика граничного трения. М.: Гос. изд. физ.­ математ. литер., 1963, 472 с.

Бабель В.Г., Байрамуков М.Д. Об использовании композиций, содержащих галогениды металов переменной валентности и исследовании механизма их смазочного действия. Сб. Долговечность трущихся деталей машин. М.: Машиностроение, 1987, вьш. 2, с. 7-+-19.

Бабель В.Г. Композиции, улучшающие антифрикционные свойства смазочных масел. Автореферат доктор. диссер. Санкт-петербургский технологический институт, 1986, 47 с.

Багинский В.В., Буяиовекий И.А., Землянекий Н.Н., Матвеевекий Р.М. Балабанов В.И. Безразборное востановление трущихся соединений. М.: МГАУ им. В.П. Горячкина, 1999,72 с.

Балабанов В.И., Беклемышев В.И., Гамидов А.Г. и др. Безразборный сервис автомобилей. М.: Известия, 2007,272 с.

Балабанов В.И. Безразборное восстановление технических характеристик ДВС. Эффект безызносности и триботехнологии, 1999, N!!3, с. 33736.

Балабанов В.И. Безразборное восстановление трущихся соединений автомобиля. Методы и средства. М.: АСТ, 2002, 64 с.

Болденко А.А., Щербинин В.М. Исследование процессов трения и изнашивания пары алюминиевый сплав-сталь в моторных маслах. Управление качеством в нефтегазовом комплексе, N 3, 2008, с. 57-+-59.

Болденко А.А., Пичугин В.Ф. Трибомодификация поверхностей трения металлических пар в моторных маслах. Ремонт, восстановление, модернизация,N28,2008,с.29733.

Болденко А.А., Пичугин В.Ф., Лаптева В.Г. Улучшение триботехнических характеристик подвижных сопряжений в моторных маслах. Проблемы машиностроения и надежности машин, N24, 2009, с.56762.

Вольфович А.Н. Повышение износостойкости подвижных сопряжений трибомодификацией поверхностей трения. Диссер. на соиск. уч. степ. к.т.н., М.: 1999, 235 с.

Гаевик Д.Т. Повышение работоспособности подвижных сопряжений автомобилей. М.: 2001,247 с.

Гаркунов Д.Н., Крагельекий И.В., Поляков А.А. Изберательный перенос в узлах трения. М.: Транспорт. 1969, 104 с.

Гольдштейн Ш.И., Ньюбори Д.Е., Эхмин П. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Перевод с англ. М.: Мир, 1984,т. 1, 303 с., т. 2, 348с.

Грибенюк М.Н., Терегеря В.В. Повышение эффективности приработки двигателей путем применеимя металлорганических соединений. Сб. Долговечность трущихсядеталей машин. М.: Машиностроение, 1990, вып. 4, с. 97+-105.

Мамыкин С.М., Лаптева В.Г., Куксенова л.и. Исследование триботехнической эффективности металлоплакирующей присадки «Валена>> в разных смазочных средах. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2007, J\ГQ2, с. 56764.

Михин Н.М. Эксперементальное исследование адсорбционно-коррозионно­ усталостной природы изнашивания. В кн.: Влияние среды на взаимодействие твердых тел при трении. Днепропетровск, 1981, с. 21731.

Нефедов В.И., Черепин В.Т. Физические методы исследования поверхности твердых тел. М.: Наука, 1983,296 с.

Не уверен- не заливай, ч. 2, Автомеханик, 1997, J\ГQ6, с. 22723.

Носихин П.И. Финишная антифрикционная безабразивная обработка отремонтированных гильз цилиндров двигателей. Эффект безызносности и триботехнологии.1997,J\ГQ1,с.49753.

Польцер Г., Мюллер В., Рейнхольд Г.И., Ланде И. Новые результаты по латунированию поверхностей трения стальных и чугунных деталей. Долговечность труrцихся деталей машин. Вып.2.М.: Машиностроение, 1987, с. 81-:-85.

Прокопенко А.К. Избирательный перенос в узлах трениях машин бытового назначения. М.: Легпромбытиздат, 1987, 104 с.

Радин Ю.А., Суслов П.Г. Безызносность деталей машин при трении. Л.: Машиностроение, 1989, 229 с.

Розенберг Ю.А. Влияние смазочных масел на надежность и долговечность машин. М.: Машиностроение, 1970,315 с.

.Санин П.И. Химические аспекты граничной смазки. Трение и износ, 1980, т.1,N21 с.45-7-58.

Сорокин Г.М. Трибология сталей и сплавов. М.: Недра, 2000. 317 с. 89.Сорокин Г.М., Ефремов А.П., Саакян Л.С. Корозионно-механическое изнашивание сталей сплавов. М.: Нефть и газ, 2002, 424 с.

Сулима А.М., Еветегнеев М.И. Качество поверхностного слоя и усталостпая прочность деталей из жаропрочных и титановых сплавов. М.: Машиностроение, 1974,250 с.

Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Справочное издание, под ред. Школьникона В.М. М.: Химия, 1989,432 с.

Трение, изнашивание и смазка. Справочник в 2-х кн. Кн. 1 под редакцией Крагельекого И.В., Алисина В.В. М.: Машиностроение, 1978,400 с.

Трибополимерообразующие смазочные материалы. Сб. под ред. Заславского Ю.С., М.: Наука, 1979, 72 с.

Фодор Дж., Колимар Дж. Снижение износа и трения в двигателях внутреннего сгорания с помощью улучшения очистки масла и воздуха и введение новых антифрикционных присадок. В кн. Трение, износ и смазочные материалы. Труды Межд. научи. конф. Тезисы докладов. Ташкент, 1985, с. 3447348.

Размещено на Allbest.ru