ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ТРЕНИЕ, ИЗНОС, СМАЗОЧНОЕ МАСЛО, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ЧЕТЫРЁХШАРИКОВАЯ МАШИНА ТРЕНИЯ, ДИФФУЗИОННО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЙ СОСТАВ «ТРЕНОЛ».
Цель НИР – оценка триботехнических свойств жидких и пластичных смазочных композиций, содержащих диффузионно-восстановительный состав «ТРЕНОЛ», предназначенный для восстановления ответственных узлов трения машин.
Задачи НИР:
1) разработка методик сравнительных исследований триботехнических характеристик смазочных композиций, содержащих диффузионно-восстановительный состав «ТРЕНОЛ», в лабораторных условиях;
2) исследование противоизносных свойств смазочных композиций, содержащих диффузионно-восстановительный состав «ТРЕНОЛ», в условиях трения скольжения по круговой траектории;
3) исследование противоизносных свойств смазочных композиций, содержащих состав «ТРЕНОЛ» в соответствии с ГОСТ9490-75 «Материалы смазочные жидкие и пластичные. Метод определения трибологических характеристик на четырехшариковой машине»;
4) оценка предельной нагрузочной способности смазочного слоя смазочных композиций, содержащих состав «ТРЕНОЛ» в условиях кратковременных испытаний при больших нагрузках;
В результате проведенных работ были получены следующие результаты:
- разработаны методикисравнительных исследований триботехнических характеристик смазочных композиций, содержащих состав «ТРЕНОЛ», в лабораторных условиях;
- исследованы противоизносные свойства смазочных композиций, содержащих диффузионно-восстановительный состав «ТРЕНОЛ», в условиях трения скольжения по круговой траектории;
- исследованы противоизносные свойства смазочных композиций, содержащих состав «ТРЕНОЛ» в соответствии с ГОСТ9490-75 «Материалы смазочные жидкие и пластичные. Метод определения трибологических характеристик на четырехшариковой машине»;
- реализована оценка предельной нагрузочной способности смазочного слоя смазочных композиций, содержащих состав «ТРЕНОЛ» в условиях кратковременных испытаний при больших нагрузках;
- оптимизирована концентрация препарата «ТРЕНОЛ» в используемом для испытаний смазочном масле марки МС-20.
1. Смазочное масло для исследования
свойств диффузионно-восстановительного состава «ТРЕНОЛ»
В качестве дисперсионной среды для экспериментальных исследований диффузионно-восстановительного состава «ТРЕНОЛ» выбрано авиационное масло МС-20.
Фракционный состав нефти
... Нефти различных месторождений значительно различаются по фракционному составу и, следовательно, по потенциальному содержанию дистиллятов моторного топлива и смазочных масел. Большинство нефтей содержит ... топлива и тем самым ... нефтей (т. е. составлении технического паспорта), их фракционный состав определяют на стандартных перегонных аппаратах, снабженных ректификационными колоннами (например, на ...
Стабильность против окисления нефтяного масла МС-20 при хранении поддерживается за счёт значительного количества естественных ингибиторов, которые не могут быть деактивированы небольшим количеством кислорода, растворённого в масле [1].
Данное свойство способствует повышению чистоты экспериментальных исследований различной направленности.
МС-20 является авиационным маслом селективной очистки, которое вырабатывается из малосернистых парафиновых и беспарафиновых нефтей.
По физико-химическим показателям МС-20 должно соответствовать требованиям и нормам, указанным в табл.3.1 [2].
График зависимости вязкости МС-20 от температуры, построенный в логарифмических координатах с использованием эмпирического уравнения Уббелоде — Вальтера [8, 9, 10], показан на рис.1, а. График зависимости относительной вязкости МС-20 от давления, в логарифмических координатах с использованием уравнения Баруса [8], показан на рис.1, б.
и относительной вязкости МС-20 от давления (б) [8]
В качестве наполнителя для данного смазочного масла использовали только диффузионно-восстановительный состав «ТРЕНОЛ» в концентрациях: 1%, 2%, 3% и 6%.
2. Исследование противоизносных свойств смазочных композиций с составом «ТРЕНОЛ» в условиях трения скольжения по круговой траектории
Для реализации сравнительного исследования противоизносных свойств смазочных композиций с составом «ТРЕНОЛ» в условиях трения скольжения по круговой траектории была использована универсальная машина трения 2070 СМТ-1 (рис.2, а).
Данная установка позволяет проводить испытания по различным схемам: «ролик – ролик», «шар – ролик», «колодка – ролик», «вал – втулка», а при наличии дополнительных приспособлений возможны и другие варианты испытаний [3, 4].
Для исследования выбранных смазочных масел на износ и трение в условиях скольжения поверхностей реализовывалась схема испытаний «шар – ролик», описанная в ГОСТ Р 51860-2002 (рис.2, б)[5].
Подвижный образец состоял из стали Р6АМ5, неподвижный – из стали ШХ-15. Трущиеся образцы предварительно смазывались испытуемымсмазочным маслом и приводились в контактное взаимодействие. Смазывание трибосистемы в процессе трения реализовывалось окунанием в исследуемый смазочныйматериал (рис.2, б).
Вначале оценили динамику изнашивания при использовании смазочных композиций с составом «ТРЕНОЛ». При этом, контактное взаимодействие подвижного и неподвижного образцов реализовывалось с нормальной силой W = 350H = const . Частота вращения подвижного образца составляла n = 230мин -1 = const . Объём испытуемого жидкого смазочного материала в ёмкости V ск ≈ 90см 3 . Диаметр сферического образца D = 8мм (рис.2, б), диаметр ролика d р = 50мм . Время одного полного испытания составляло 15 минут, замеры износа в процессе испытания производились через фиксированные интервалы времени.
Способы оценки износа
... износ элементов и здания в целом сразу в стоимостном выражении, что является более предпочтительным по сравнению с другими методами расчета физического износа. Кроме того, поскольку расчет ... 100 у. е. 146990 функционального износа В зависимости от физической возможности и экономической целесообразности устранения причин, вызвавших функциональный износ, его подразделяют наустранимый и неустранимый. ...
Результаты исследования противоизносных и антифрикционных свойств смазочных композиций, содержащих 1,2,3 и 6% состава «ТРЕНОЛ», в условиях трения скольжения по круговой траектории приведены ниже.
График зависимости диаметра лунки износа от времени прииспытании смазочногомасла МС-20, со снимком итоговой лунки износа (сделанной посредством измерительного микроскопа) показан на рис.3.
График зависимости диаметра лунки износа от времени при испытании смазочной композиции МС-20 +1% «ТРЕНОЛ» показан на рис.4.
График зависимости диаметра лунки износа от времени при испытании смазочной композиции МС-20 +2% «ТРЕНОЛ» показан на рис.5.
График зависимости диаметра лунки износа от времени при испытании смазочной композиции МС-20 +3% «ТРЕНОЛ» показан на рис.6.
График зависимости диаметра лунки износа от времени при испытании смазочной композиции МС-20 +6% «ТРЕНОЛ» показан на рис.7.
На основе полученных экспериментальных результатов получен график зависимости итогового диаметра лунки износа от концентрации исследуемого диффузионно-восстановительного состава «ТРЕНОЛ» (рис.8).
Из полученной зависимости диаметра лунки износа от концентрации состава TRENOL видно, что:
1) введение в базовое смазочное масло МС-20 1-го % диффузионно-восстановительного состава «ТРЕНОЛ» способствует снижению диаметра лунки износа на 16% относительно масла без добавки;
2) введение в базовое смазочное масло МС-20 2-х % диффузионно-восстановительного состава «ТРЕНОЛ» способствует снижению диаметра лунки износа на ≈ 19% относительно масла без добавки;
Смазочные материалы
... или нефтяными. 3. Свойства смазочных материалов Поведение смазки гораздо сложнее, чем смазочного масла, поэтому для всесторонней оценки эксплуатационных качеств ... системах. Пищевые масла и жидкости -- применяемые в оборудовании для производства пищи и упаковки, где возможен риск загрязнения ... времен, долгое время ее применяли только в чистом виде. Когда учёные научились перерабатывать нефть, из нее ...
3) введение в базовое смазочное масло МС-20 3-х % диффузионно-восстановительного состава «ТРЕНОЛ» способствует снижению диаметра лунки износа на ≈ 41% относительно масла без добавки;
4) введение в базовое смазочное масло МС-20 6-ти % диффузионно-восстановительного состава «ТРЕНОЛ» способствует снижению диаметра лунки износа на ≈ 14% относительно масла без добавки, что говорит о необходимости оптимизации концентрации препарата для конкретного смазочного материала. Для смазочного масла МС-20 данная концентрация не должна превышать 3%.
Далее провели исследование изнашивания в зависимости от нагрузки при использовании смазочных композиций с составом «ТРЕНОЛ». При этом, контактное взаимодействие подвижного и неподвижного образцов реализовывалось с нормальными нагрузками 150Н, 250Н, 350Н. Частота вращения подвижного образца составляла n = 230мин -1 = const . Объём испытуемого жидкого смазочного материала в ёмкости V ск = 90см 3 . Диаметр сферического образца D = 8мм (рис.2, б), диаметр ролика d р = 50мм . Время одного полного испытания составляло 5 минут.
График зависимости диаметра лунки износа от нагрузки при испытании смазочного масла МС-20, со снимком итоговой лунки износа (сделанной посредством измерительного микроскопа) показан на рис.9.
График зависимости диаметра лунки износа от нагрузки при испытании смазочной композиции МС-20 +1% «ТРЕНОЛ» показан на рис.10.
График зависимости диаметра лунки износа от нагрузки при испытании смазочной композиции МС-20 +2% «ТРЕНОЛ» показан на рис.11.
График зависимости диаметра лунки износа от нагрузки при испытании смазочной композиции МС-20 +3% «ТРЕНОЛ» показан на рис.12.
График зависимости диаметра лунки износа от нагрузки при испытании смазочной композиции МС-20 +6% «ТРЕНОЛ» показан на рис.13.
На основе полученных экспериментальных результатов получены графики зависимости диаметра лунки износа от концентрации исследуемого диффузионно-восстановительного состава «ТРЕНОЛ» (рис.14).
Классификация смазочных моторных масел
... котором масло обеспечит: проворачивание двигателя стартером (для зимних и всесезонных масел) прокачивание масла масляным насосом по смазочной системе двигателя под давлением при холодном пуске в режиме, не допускающем сухого трения в узлах трения (для ...
На основании проведенного исследования изнашивания пары трения «шар-ролик» при смазывании смазочными композициями с различными концентрациями состава «ТРЕНОЛ» можно сделать следующие выводы:
1. Наилучший эффект диффузионно-восстановительный состав «ТРЕНОЛ» даёт при концентрации 3%, после которой происходит меньшее снижение износа.
2. При нагрузке на узел трения в 150Н препарат «ТРЕНОЛ» снижает износ на 36% относительно базового масла МС-20 за счёт протекания восстановительных процессов на фрикционном контакте.
3. При нагрузке на узел трения в 250Н препарат «ТРЕНОЛ» снижает износ на 24% относительно базового масла МС-20 за счёт протекания восстановительных процессов на фрикционном контакте.
4. При нагрузке на узел трения в 350Н препарат «ТРЕНОЛ» снижает износ на 40% относительно базового масла МС-20 за счёт протекания восстановительных процессов на фрикционном контакте, что согласуется с данными более пятнадцатиминутных испытаний на исследование динамики изнашивания (рис.8).
5. При использовании препарата «ТРЕНОЛ» в различных концентрациях с увеличением нагрузки приращение износа происходит в меньшей степени, чем при использовании базового масла.
6. Увеличение лунки износа с увеличением концентрации препарата более 3% можно объяснить избыточной адсорбцией поверхностно активных компонентов МС-20 на дисперсную фазу из частиц состава «ТРЕНОЛ». Таким образом, с увеличением концентрации препарата уменьшается активная концентрация противоизносных присадок из базового пакета МС-20. В связи с этим, для данного смазочного масла оптимальной является концентрация препарата в 3%. Следует отметить, что для других смазочных масел оптимальная концентрация диффузионно-восстановительного состава может быть иной и зависит от базового пакета присадок.
3. Противоизносные свойства смазочных композиций на основе
масла МС-20 с составом «ТРЕНОЛ» в соответствии с ГОСТ9490-75
Оценку противоизносных свойств смазочныхкомпозиций на основе масла МС-20 с составом «ТРЕНОЛ» осуществляли на четырёхшариковой машине трения ЧШМ-3,2 (рис.15.) в соответствии с ГОСТ 9490–75 [6] при трении скольжения [7].
Данная установка используется на начальном этапе трибологических испытаний для оценки способности смазочных материалов уменьшать износ пар трения и предотвращать их заедание. В этой лабораторной установке стандартный шарикоподшипниковый шарик из стали ШХ-15 диаметром d ш = 12,70мм зажат в шпинделе машины, вращающемся с частотой вращения n шп = 430мин -1 . К этому шарику под заданной нагрузкой 130H ≤ P ≤ 10000H прижимают три неподвижных шарика, сложенные треугольником в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя, и помещают в чашку с исследуемым смазочным материалом. Вращающийся шарик вытирает на контактирующих с ним участках рабочих поверхностей неподвижных шаров лунки (пятна износа), по средней величине которых судят о влиянии смазочного материала на износ шаров при данной нагрузке, оцениваются противозадирные свойства смазочного материала. По нагрузке сваривания (нагрузка, при которой происходит сваривание шариков) оценивается предельная нагрузочная способность смазочного материала. Схема узла трения приведена на рис.16.
Материалы и расчетные характеристики подшипников качения для ...
... и снижение износа целесообразно применять подшипники сухого трения (узлы трения оборудования химической промышленности, автомобилей, прокатных станков и т.п.). Использование обычных смазочных материалов в подшипниках, вакуумных ... смазкой иногда совершенно недопустимо (попадание масла в кислород, фтористый водород и т.п.) Подшипники качения со смазкой маловязкими средами (керосин, бензин, ...
Оценку противоизносных свойств смазочных композиций проводили при нагрузке 100 кгс (≈1000Н) и времени одного испытания равного 10с. Концентрации препарата в масле были 1,2,3 и 6%.
График зависимости диаметра лунки износа от концентрации препарата «ТРЕНОЛ» в базовом масле МС-20 показан на рис.17.
В целом, из полученнойзависимости видно, что концентрация препарата равная 3% также является оптимальной в случае использования узла трения в виде пирамиды из четырёх шариков. Данный результат указывает на достоверность данных, полученных в ходе испытаний смазочных композиций на универсальной машине трения 2070 СМТ-1. В жёстких условиях испытаний (более тяжёлых, чем на машине трения 2070 СМТ-1) смазочная композиция с 3% препарата позволила уменьшить диаметр лунки износа в среднем на 22% относительно базового масла МС-20. Результаты замеров диаметров лунок износа с помощью измерительного микроскопа сведены в таблицу 2.
4. Оценка предельной нагрузочной способности и противоизносных
свойств смазочного слоя смазочной композиции на основе
пластичного смазочного материала
Оценку предельной нагрузочной способности смазочного слоя чистого пластичного смазочного материала (ПСМ) и смазочной композиции с добавкой «ТРЕНОЛ» (ПСМ+ТРЕНОЛ) осуществляли на четырёхшариковой машине трения ЧШМ-3,2 (рис.15.) в соответствии с ГОСТ 9490–75 [6] при трении скольжения [7].
Характеристикой предельной нагрузочной способности является нагрузка сваривания шариков.
Время одного испытания составляло 10 секунд, нагрузка повышалась ступенчато от испытания к испытанию до величины, при которой происходил процесс сваривания шариков.
Нагрузки сваривания исследуемых смазочных композиций ПСМ и ПСМ+ТРЕНОЛ приведены на рисунке 18.
для испытуемых пластичных смазочных материалов
В результате испытания установлено, что нагрузка сваривания у смазочного материала ПСМ на 11% меньше, чем у ПСМ+ТРЕНОЛ. Таким образом, смазочный слой материала ПСМ+ТРЕНОЛ обладает большей предельной нагрузочной способностью.
Естественная убыль горюче-смазочных материалов: актуальные вопросы
... Госснаба СССР от 26.03.1986 N 40 "Об утверждении норм естественной убыли нефтепродуктов при приеме, хранении, отпуске и транспортировании" (далее - Постановление), ... двигателей; в шестую группу включены мазуты всех марок, масла смазочные всех марок, битумы нефтяные жидкие; в седьмую группу - ... ответственных лиц за способами хранения ГСМ, из-за износа резервуаров и по другим причинам. С целью сокращения ...
Далее исследовали противоизносные свойства данных пластичных смазочных материалов в жёстких условиях изнашивания. Условия испытаний: нагрузка 100кгс (1000Н), время одного определения 10с (установлено для определения индекса задира по ГОСТ 9490–75).
Диаметры образованных в указанных условиях лунок износа показаны на гистограмме (рис.19).
Из полученных результатов видно, что в жёстких кратковременных испытаниях препарат не успевает полноценно сработать как восстановитель поверхности трения.
Вместе с тем, даже в таких кратковременных испытаниях небольшой восстановительный эффект проявляется: пятна износа при испытании смазочной композиции меньше в диапазоне 1-12%, чем у чистого пластичного смазочного материала.
Результаты замеров диаметров лунок износа с помощью измерительного микроскопа сведены в таблицу 3.
Далее провели оценку противоизносных свойств смазочного слоя чистого пластичного смазочного материала (ПСМ) и смазочной композиции с добавкой «ТРЕНОЛ» (ПСМ+ТРЕНОЛ) в соответствии с ГОСТ 9490–75 [6] при трении скольжения [7] в более лёгких условиях нагружения. Время одного испытания составляло 1 час, нагрузка на узел трения составляла 20кгс (200Н).
В результате испытания ПСМ были обнаружены лунки износа диаметрами 0,46мм, 0,47мм, 0,46мм. В результате испытания ПСМ+ТРЕНОЛ лунок износа обнаружено не было. Результаты замеров диаметров лунок износа с помощью измерительного микроскопа сведены в таблицу 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основании проведенных лабораторных исследований триботехнических свойств жидких и пластичных смазочных композиций, содержащих диффузионно-восстановительный состав «ТРЕНОЛ», можно сделать следующие основные выводы:
1. При нагрузке на узел трения в 150-350Н препарат «ТРЕНОЛ» снижает износ на 24-41% относительно базового масла МС-20 за счёт протекания восстановительных процессов на фрикционном контакте.
2. При использовании препарата «ТРЕНОЛ» в различных концентрациях с увеличением нагрузки приращение износа происходит в меньшей степени, чем при использовании базового масла МС-20.
4. Оптимальная концентрация состава «ТРЕНОЛ» в 3% подтверждается при различных схемах трения, что говорит в пользу достоверности полученного результата.
5. В результате испытания установлено, что нагрузка сваривания у пластичного смазочного материала без добавки на 11% меньше, чем у смазочного материала с добавкой препарата «ТРЕНОЛ». Таким образом, смазочный слой c препаратом «ТРЕНОЛ» обладает большей предельной нагрузочной способностью.
6. При исследованиях противоизносных свойств пластичного смазочного материала с составом «ТРЕНОЛ» в соответствии с ГОСТ 9490–75, при нагрузке 20 кгс и времени испытания 1 час, лунок износа обнаружено не было, что возможно говорит о равенстве скоростей изнашивания и восстановления поверхностей трения. Таким образом, можно предположить, что при малых нагрузках восстановительные процессы за счёт компонентов препарата «ТРЕНОЛ» перекрывают процесс изнашивания.
Повышение долговечности деталей, подвергающихся износу
... градаций сроков службы. Методы и средства повышения надежности и долговечности деталей Основные термины и определения надежности установлены ГОСТом. Под надежностью понимается свойство ... закалки и цементации. Повышение долговечности деталей и узлов оборудования. Основными факторами, лимитирующими долговечность, а следовательно и надежность оборудования, являются: поломки деталей; износ трущихся ...
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/tribologicheskie-ispyitaniya-smazochnyih-materialov/
1. Теоретические основы химмотологии [Текст] / под ред. А.А. Браткова. – М.: Химия, 1985. – 320 с.
2. ГОСТ 21743-76. Масла авиационные. Технические условия [Текст]. М.: Изд-во стандартов, 1976 – 4 с.
3. Чулкин С.Г. Разработка новых самосмазывающихся полимерных композиционных материалов / С.Г. Чулкин, А.Д. Бреки, И.В. Соловьёва // Машиностроение в условиях инновационного развития экономики: сборник тезисов и докладов научно-методической конференции. – СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2009. С. 142 – 147.
4. Чулкин С.Г. Оценка влияния смазочных материалов на триботехнические характеристики пар трения / С.Г. Чулкин, И.В. Соловьёва, А.Д. Бреки, Р. Качиньски // Материалы, технологии и оборудование в производстве, эксплуатации, ремонте и модернизации машин: сб. науч. Трудов 7-й Междунар. науч.-техн. конф. В 3-х т. Т.2 / под общ. Ред. П.А. Витязя, С.А. Астапчика. – Новополоцк: ПГУ, 2009. – С. 19 – 22.
5. ГОСТ Р 51860-2002. Обеспечение износостойкости изделий. Оценка противоизносных свойств смазочных материалов методом «шар – цилиндр» [Текст]. – М.: Изд-во стандартов, 2002. – 8 с.
6. ГОСТ 9490-75. Материалы смазочные жидкие и пластичные. Метод определения трибологических характеристик на четырёхшариковой машине [Текст]. – М.: Изд-во стандартов, 1975. – 14 с.
7. Бреки А.Д. Исследование модернизированных конструкционных смазочных материалов, содержащих мелкодисперсные частицы модификаторов трения / А.Д. Бреки, С.Г. Чулкин, Е.С. Васильева, О.В. Толочко, М.Ю. Максимов; Санкт-Петербургский государственный политехнический университет // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Сер.: Машиностроение – 2010. – 2-2(100).
– С. 92 – 97.
8. Розенберг Ю.А. Влияние смазочных масел на долговечность и надёжность деталей машин / Ю.А. Розенберг. – М.: Машиностроение, 1970. – 304 с.
9. Рыбак Б.М. Анализ нефтей и нефтепродуктов [Текст] / Б.М. Рыбак. – М.: Гостоптехиздат, 1962. – 880 с.
10. Трение, изнашивание и смазка: справочник. В 2-х кн. [Текст] / под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. – М.: Машиностроение, 1978. – Кн. 1., 1978. – 400 с.
