4.4. Интенсивность нарастания износа
Несмотря на огромное разнообразие деталей, машин и условий их работы, существует общая закономерность износа (рис. 4.2).
Проекция кривой АС на ось абсцисс делится на три участка: 1 – период приработки трущихся поверхностей; 2 – период нормальной работы; 3 – период разрушения. Из этого следует, что сроком службы соединения является сумма первых двух периодов.
Особую роль в этом играет первый период или обкатка узла. Если правила обкатки не соблюдаются, то при повышенной нагрузке микронеровности не сглаживаются, а вырываются. Возникает схватывание трущихся поверхностей, износ прогрессирует, и сроки службы деталей резко сокращаются.
Рис. 4.2. Закономерность изменения износа: ОА – износ в начальный период работы машины за счет истирания микронеровностей; АВ – износ при нормальных условиях работы машины; т. С – предельный износ в эксплуатации, при котором возникают ударные нагрузки, вызывающие интенсивное изнашивание (если в это время не прекратить эксплуатацию машины, то произойдут повреждения и изломы трущихся деталей); 1 – период приработки трущихся поверхностей; 2 – период нормальной работы; 3 – период разрушения
Анализ кривой позволяет сделать следующие выводы:
– период обкатки во многом определяет срок службы машины;
– эксплуатацию машины нужно прекращать своевременно, не допуская предельных износов.
Нарушение этого правила приводит к отказам узла. Для сокращения сроков приработки и повышения ее качества применяют присадки в масла ДВС. Например, используя обкаточное масло типа ОМД-14, снижают износ в 4 раза, а с присадками АЛП – в 5 раз.
4.5. Пути снижения износа деталей
Для снижения износа трущихся поверхностей необходимо:
не допускать длительную работу ДВС на минимальных оборотах коленчатого вала;
своевременно и качественно очищать масло, топливо и воздух от продуктов износа и абразивных частиц;
вводить в масло антиокислители;
проводить после ремонта качественную обкатку узла;
повышать твердость трущихся поверхностей;
вводить в масло модификаторы трения.
Ниже рассмотрим технологии по снижению износа трущихся частей с использованием модификаторов трения.
В 60-е гг. ХХ в. советскими учеными профессорами Д.Н. Гаркуновым и И.В. Крагельским было открыто явление безызносности, позволяющее организовать работу трущихся пар без износа сопрягаемых поверхностей за счет сервовитной пленки толщиной 1–2 мкм. Данная пленка создается путем переноса в зону контакта меди или другого металла и существует в процессе трения. Медь при этом обладает удивительными свойствами: она находится в полужидкостном состоянии при комнатной температуре и имеет электрический заряд, что удерживает ее в зоне трения. В промышленности это явление используется путем применения металлоплакирующих смазок в машинах и механизмах, что еще в 80-х гг. ХХ в. позволило получить экономический эффект около восьми миллиардов рублей.
Широкого использования металлоплакирующих смазок не произошло из-за их большой стоимости. Смазка на основе молибдена в 1989 г. стоила 22 тыс. руб. за тонну (стоимость автомашины типа «Жигули» составляла 6 тыс. руб.), а на основе меди – 2 тыс. руб. за тонну. Это послужило толчком к новым разработкам в области металлоплакирующих смазок. К ним относятся модификаторы трения, т. е. смазки, содержащие измельченную в порошок горную породу с добавлением кварцитов. Такого рода смазки по своей эффективности не хуже, чем металлоплакирующие, они не разжижают смазку, а наоборот – сгущают. Процесс работы машины становится значительно чище, поскольку смазка не вытекает из трущихся узлов. Стоимость смазок на основе модификаторов трения значительно меньше, чем металлоплакирующих, и они широко используются в двигателях внутреннего сгорания.
Научными работниками кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» МГУПСа (МИИТа) были проведены исследования по использованию триботехнического состава «Форсан» в ДВС маневровых тепловозов, приписанных депо Лихоборы Московской ж.д. Оценку влияния препарата на экономичность и надежность ДВС проводили с помощью измерения основных параметров его работы до и после обработки. После триботехнической обработки дизеля произошло повышение средней удельной эксплуатационной экономичности на 17,5 %. Одновременно с этим наблюдается улучшение узлов трения дизеля. Так, зазоры в подшипниках коленчатого вала при почти полной эксплуатационной загрузке не увеличились, что позволяет судить о полном прекращении износа шеек коленчатого вала после обработки масла дизеля. Ресурс узлов увеличился на 60 %, что снизило стоимость ремонта дизеля в два раза.
На Белорусской ж.д. для повышения износостойкости широко используется эпиламирование деталей. Эпилам – раствор фторосодержащего поверхностно-активного вещества марки 6МФК-180 в хладоне-113. Он имеет плотность 1580 кг/м3 и температуру кипения 47 С. Эпиламирование осуществляют окунанием в бак с раствором и выдержкой 10–15 мин. После чего деталь сушат и оценивают качество обработки. Как показали исследования наилучшие результаты дает эпиламирование одной трущейся поверхности, обладающей наибольшей твердостью, например, шейки коленчатого вала, втулки цилиндра и т. п. После эпиламирования износостойкость повышается в 3–3,5 раза. Если эпиламирование интенсифицировать ультразвуком, то износ деталей можно снизить в 7 раз, а коэффициент трения – в 1,7 раза.
Вопросы для самопроверки
1. Какие разновидности ремонтных размеров используются при ремонте локомотивов?
2. Какие разновидности трения существуют по условиям смазки?
3. Какими условиями обеспечивается жидкостное трение?
4. Чем вызывается износ схватыванием?
5. На каких деталях возникает осповидный износ?
6. Какова причина возникновения электрохимической коррозии?
7. Какие детали подвергаются химической коррозии?
8. В чем причина увеличения износа в начальный период работы машины?
10. Почему модификаторы трения снижают износ?
Рекомендуемая литература [1, 5].
Лекция 5. СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ
План лекции:
5.1. Непосредственные способы.
5.2. Косвенные способы.