CC BY
9
Научная статья УДК 621.891
https://doi.org/10.24143/2073-1574-2022-3-69-76
Экспериментальное исследование ресурса цилиндропоршневой группы судовых двигателей внутреннего сгорания при использовании различных смазочных композиций
В. А. Чанчиков1ш, И. Н. Гужвенко2, Н. В. Прямухина3, М. С. Прямухина4, О. П. Ковалев5
1-4Астраханский государственный технический университет, Астрахань, Россия, bazelius87@mail.ruш
5 Дмитровский рыбохозяйственный технологический институт, филиал Астраханского государственного технического университета, пос. Рыбное, Московская область, Россия
Аннотация. Приводятся результаты модельного экспериментального исследования ресурса деталей сопряжения «поршневое кольцо - цилиндровая втулка» судового дизеля. В качестве исследуемого двигателя внутреннего сгорания выбран среднеоборотный тронковый двигатель 6Ч36/45 средней форсировки. Экспериментальное исследование проведено при добавлении в смазочное масло, аналогичное используемому в циркуляционной системе смазки, противоизносной присадки с содержанием диселенида молибдена MoSe2. Исследования дополняются расчетной моделью ресурса сопряжения «поршневое кольцо - цилиндровая втулка» с последующим сравнением расчетных показателей с полученными экспериментальными данными. Основное влияние на ресурс выбранного трибологиче-ского сопряжения оказывают следующие параметры: контактное давление трущихся поверхностей, объемная концентрация присадки в масле, сроки хранения присадки до внесения в масло без ее перемешивания. Проведенные ресурсные испытания деталей сопряжения «поршневое кольцо - цилиндровая втулка» судового дизеля позволили выявить эффективную концентрацию присадки в масле в диапазоне Ct = 0,5^1,0 об. %. Ресурс деталей пары трения «поршневое кольцо - цилиндровая втулка» повышается в 1,28^1,67 раз по отношению к нормативным показателям дизеля 6Ч36/45. Несоблюдение условий хранения присадки до внесения в масло может снизить показатели ресурса относительно нормативных для данного дизеля в 1,7^3,45 раза. Доказано, что разработанная математическая модель ресурса деталей, составляющих трибологическое сопряжение «поршневое кольцо - цилиндровая втулка», обладает высокой сходимостью (0,5^5 % относительной погрешности) с результатами эксперимента на физической модели исследуемой пары трения «поршневое кольцо - цилиндровая втулка». Исследовано влияние на расчетные и экспериментальные показатели ресурса судового дизеля объемной концентрации Ct противоизносной присадки, оптимальное значение которой должно быть не ниже 1,0 %, при этом величина контактного давления в паре трения находится в пределах до 1,0 МПа, время предварительного хранения присадки составляет не более 36 ч. Рекомендовано применять предложенную математическую модель для оценки ресурса пары трения «поршневое кольцо - цилиндровая втулка» для высоко- и среднеоборотных судовых двигателей внутреннего сгорания.
Ключевые слова: интенсивность изнашивания, износ, дизельный двигатель, цилиндропоршневая группа, машина трения, противоизносная присадка, смазочное масло, смазочная способность
Для цитирования: Чанчиков В. А., Гужвенко И. Н., Прямухина Н. В., Прямухина М. С., Ковалев О. П. Экспериментальное исследование ресурса цилиндропоршневой группы судовых двигателей внутреннего сгорания при использовании различных смазочных композиций // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. 2022. № 3. С. 69-76. https://doi.org/10.24143/2073-1574-2022-3-69-76.
Original article
Expérimental study of cylinder-piston group resource of marine ICEs using lubricant compositions
V. A. Chanchikov1ш, I. N. Guzhvenko2, N. V. Pryamukhina3, M. S. Pryamukhina4, O. P. Kovalev5
14Astrakhan State Technical University, Astrakhan, Russia, bazelius87@mail.ru H
5Dmitrov Fisheries Technological Institute, branch Astrakhan State Technical University, Rybnoye, Moscow region, Russia
© Чанчиков В. А., Гужвенко И. Н., Прямухина Н. В., Прямухина М. С., Ковалев О. П., 2022
g Р
о
С о
£ а
&
S к и
в I
§ §
о К & &
^ с
& нтн
и S
Abstract. The paper presents the results of a model experimental study of the resource of the mating parts "piston ring -cylinder liner" of a marine diesel engine. A medium-speed trunk engine 6Ch36/45 of medium boost was chosen as a real diesel engine under study. An experimental study was carried out by using an antiwear additive containing molybdenum diselenide MoSe2 to a lubricating oil similar to that used in a circulating lubrication system. The studies are supplemented by a calculation model of the resource of the mating parts "piston ring - cylinder liner" followed by a comparison of the calculated values with the obtained experimental data. The following parameters mainly influence the resource of the selected tribological mating: the contact pressure of rubbing surfaces, the additive concentration in the oil, the shelf life of the additive before it is added to the oil without mixing it. The life tests of the parts of the "piston ring - cylinder liner" mating of a marine diesel engine made it possible to identify the effective concentration of the additive in oil by the formula Ci = 0.5^1.0 vol. %. The resource of parts of the friction pair "piston ring - cylinder liner" increases by 1.28^1.67 times in relation to the standard parameters of the 6Ch36/45 diesel engine. Non-compliance with the storage conditions of the additive before adding it to the oil can reduce the resource performance relative to the normative standards for of this diesel engine by 1.7^3.45 times. It has been proved that the developed mathematical model of the service life of the parts that make up the tribological mating "piston ring - cylinder liner" has a high convergence (relative error 0.5^5%) with the results of the experiment on the physical model of the studied friction pair "piston ring-cylinder liner". There has been studied the influence of the volume concentration Ct of an an-tiwear additive on the calculated and experimental indicators of the marine diesel engine resource, the optimal value of which should not be lower than 1.0%, while the value of the contact pressure in the friction pair is up to 1.0 MPa, the time of preliminary storage of the additive is no longer than 36 hours. It has been recommended to apply the developed mathematical model to estimate the resource of the friction pair "piston ring - cylinder liner" for high- and medium-speed internal combustion engines.
Keywords: wear rate, wear, diesel engine, cylinder-piston group, friction machine, antiwear additive, lubricating oil, lubricity
For citation: Chanchikov V. A., Guzhvenko I. N., Pryamukhina N. V., Pryamukhina M. S., Kovalev O. P. Experimental study of cylinder-piston group resource of marine ICEs using lubricant compositions. Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Marine Engineering and Technologies. 2022;3:69-76. (In Russ.) https://doi.org/10.24143/2073-1574-2022-3-69-76.
и
rn с о
о
« &
с и я
« t*
Введение
Поршневое кольцо и цилиндровая втулка образуют в судовом дизеле сложное трибологическое сопряжение, которое определяет ресурс двигателя в целом. Большие контактные нагрузки, существенные различия в толщине смазочного слоя на разных участках рабочей поверхности цилиндровой втулки, наличие дополнительных загрязнений смазочного материала и другие особенности работы сопряжения создают предпосылки для ухудшения режима трения с переходом от полужидкостного к граничному [1]. Граничный режим трения характеризуется наличием абразивного и усталостного механизмов изнашивания, при которых скорость изнашивания (у) многократно возрастает по отношению к умеренным условиям эксплуатации цилиндропоршневой группы дизеля [2].
Улучшить условия трения сопряжения «поршневое кольцо - цилиндровая втулка» возможно, только модифицируя смазочный материал путем изменения его реологических, теплофизических и химических свойств. Этому может способствовать внесение в масло трибологически активных присадок - модификаторов трения. Существенной проблемой многих присадок-добавок является возможность загрязнения смазочной системы двигателя, ухудшения пропускной способности ее фильтрующих элементов, а также различия в адаптации активных элементов присадки для различных конструкционных материалов, из которых
изготовлены отдельные узлы трения. Так, например, реметаллизанты и кондиционеры-восстановители, формирующие отдельные классы присадок, могут существенно улучшать условия трения для деталей цилиндропоршневой группы, изготовленных из чугунов. Однако для подшипниковых узлов криво-шипно-шатунного механизма, изготовленных из цветных металлов и их сплавов, такие вещества могут создавать предпосылки для ухудшения условий трения и снижения ресурса данного узла [3]. Между слоистыми и минеральными модификаторами трения существует подобное отличие в адаптации к работе в различных узлах и механизмах двигателя. Минеральные модификаторы трения, содержащие в своем составе неочищенный магнетит в количестве 2-6 масс. %, могут создавать условия для шаржирования прецизионных поверхностей трения образующимися продуктами износа, соединяющимися в процессе истирания в увеличенные агломераты микрометрических размеров [4]. Слоистые модификаторы трения, напротив, не могут шаржировать трибологически значимую поверхность, независимо от ее материала, в то же время создавая на ней защитный слой [5].
Тем не менее в настоящее время разнообразие применяющихся в двигателях различного назначения (в том числе и судовых дизелях) слоистых модификаторов трения сводится к двусернистому соединению молибдена (М^2), имеющему ограниченную трибологическую эффективность. Отча-
сти этому способствует низкая термическая стойкость химического соединения МоS2 (до 200 °С). В то же время у более термически стойких классов дихалькогенидов тугоплавких металлов типа молибдена (диселенидов, дисилицидов) температурная стойкость значительно выше - 250-300 и 500-600 °С соответственно [5]. Однако только класс диселенидов может быть с успехом использован в эксплуатационных условиях дизельного двигателя, т. к. его трибологические показатели по коэффициенту трения (/ = 0,04-0,12) приемлемы для цилиндропоршневой группы без возникновения дополнительных механических потерь для двигателя. Термостойкие дисилициды (к примеру, MoSi2) дают возможность работы истирающихся сопряжений с f = 0,5-0,7, т. е. с возникновением высоких потерь на трение, и приемлемы для работы в условиях отсутствия смазочного материала, наличия температур свыше 500-1 000 °С или в вакууме [5].
Постановка цели и задач исследования
Разработанная присадка в смазочное масло, содержащая диселенид молибдена МоSe2 [6] как слоистый модификатор трения, обладает высокой три-бологической эффективностью [7-9], в частности способна повышать ресурс цилиндропоршневой группы, однако численный расчет ресурса поршневого кольца и цилиндровой втулки как многофакторная переменная в литературе на данный момент отсутствует. Цель настоящей работы заключается в выражении такой зависимости при адаптации ее к отдельным условиям применения противоизнос-ной присадки, содержащей МоSe2, - условиям хранения и объемной концентрации в масле.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
- задать условия работы сопряжения «поршневое кольцо - цилиндровая втулка» в оптимальном числе сочетаний параметров с учетом воздействия противоизносной присадки;
- провести ускоренные ресурсные испытания модельных образцов, имитирующих поршневое кольцо и цилиндровую втулку судового дизеля;
- оценить результаты проведенных ресурсных испытаний, преобразуя массовый износ образцов в показатели ресурса сопряжения «поршневое кольцо - цилиндровая втулка» в каждом из сочетаний его условий работы;
- разработать численное выражение, характеризующее показатели ресурса указанного трибологи-ческого сопряжения судового дизеля в зависимости от переменных условий его работы;
- произвести сравнение экспериментальных и расчетных показателей ресурса работы сопряжения «поршневое кольцо - цилиндровая втулка».
Обоснование условий работы трибологиче-ского сопряжения «поршневое кольцо - цилиндровая втулка» при ресурсных испытаниях
Трибологическое сопряжение в ресурсном испытании решено было моделировать по размерам реального судового дизельного двигателя при соблюдении подобия по конструктивным материалам и микрорельефу поверхностей трения. В качестве подобного двигателя выступил тронковый четырехтактный дизель 6Ч36/45 с диаметром цилиндра 360 мм. Модельные образцы вырезались из реальных деталей дизеля - поршневого кольца и цилиндровой втулки. Общие параметры испытаний приведены в табл. 1.
V
с
О >
z h
y
3 PS
О <
a i с О О И
u
a.
y
l В'
Таблица 1 Table 1
Основные параметры программы экспериментального исследования ресурса сопряжения «поршневое кольцо - цилиндровая втулка» судового дизеля
Main parameters of the pilot study program of the diesel mating "piston ring - cylinder liner" resource
Тип контакта / тип материала образца Вид движения образцов / путь трения, м Диаметр образцов на контакте, мм Рабочий ход образцов, мм / скорость движения, рад/с Переменные параметры (шаги эксперимента)
Конформный (выпуклая плоскость по вогнутой плоскости) / чугун СЧ-24 (втулка) и А-ХМ (кольцо), ГОСТ 1412-85 Возвратно-поступательное / 953 856 360 - неподвижный (кольцо); 360 + 0,05 - подвижный (втулка) 36,8 / 37,8 Контактное давление Р1-3, МПа: 0,5/0,85/1,2; объемная концентрация присадки С1-2, %: 0,5/1,0; срок хранения присадки перед внесением в масло Х1-2, ч: 36/512
о
и
о
3
"О
В качестве смазочной среды выступало масло М-16Г2ЦС (ГОСТ Р 12337-2020), противоизносной присадкой являлся слоистый модификатор трения [6], содержащий диселенид молибдена и комплекс ненасыщенных жирных кислот. Присадка вноси-
лась объемно в масло согласно указанным в табл. 1 концентрациям С. Сроки хранения готовой присадки Х, перед внесением в смазочное масло с последующим перемешиванием выдерживались согласно указанным в табл. 1 параметрам. Три ша-
g Р
^ о
С о
£ а
& «
- 5
о К & &
^ с
& нтн
и S
и
и
ч
и
m с о
и
« &
С и
я й И
«
я tri
К
§
и
га контактного давления Ри два шага объемной концентрации С, два шага времени хранения Х, составляли в итоге число шагов эксперимента, равное 12. Такое количество шагов в экспериментальном испытании следует считать оптимальным, как минимальное по числу и охватывающее весь диапазон давлений сгорания современных судовых тронковых дизелей и возможный диапазон трибо-логического воздействия присадки. Переменные параметры С, и Х, выбирались в диапазоне наибольшей и наименьшей эффективности согласно данным, отраженным в [10, 11].
Микрорельеф обеих поверхностей трения -кольца и втулки как модельных образцов - выдерживался в точности с реальными деталями выбранного дизеля в пределах Ra = 0,63-2,5.
Результаты ресурсных испытаний и их оценка
Ресурс работы поршневого кольца и цилиндровой втулки при воздействии присадки определялся согласно массовому износу образцов по следующим расчетным выражениям, приведенным ниже:
hpl = УДЦ
h
= (mi /р) / Aki; Ii = hi / Sf,
V, = (hi ■ 10 ) / T,;
(1) (2) (3)
10-
: h / V
"max ' v ii
(4)
(5)
где mi - потеря массы образца (массовый износ), г; р = 7 700 000 - плотность образца, г/м3; Аи - площадь контакта испытательных образцов контурная, м2; ST = 953 856 - путь трения, м; Tt = 600 - время испытательного этапа, ч; RmT - нормативный ресурс работы элемента цилиндропоршневой группы (поршневое кольцо Rцпг = 8 000 / цилиндровая втулка R^ = 40 000), ч; hmax - нормативный предельный износ элементов цилиндропоршневой группы (поршневое кольцо - 250 / цилиндровая втулка -1 200), мкм; Vi - скорость изнашивания элементов цилиндропоршневой группы, мкм/ч.
Ресурс деталей сопряжения «поршневое кольцо -цилиндровая втулка» как нормативный определялся согласно данным текущего ремонта на судовой дизель 6Ч36/45 (Г-70).
Результаты эксперимента: первичный массовый износ и все последующие показатели, рассчитанные по (1)-(5) приведены в табл. 2 (жирным шрифтом выделены полученные значения, не удовлетворяющие нормативным значениям ресурса поршневого кольца или цилиндровой втулки для двигателя 6Ч36/45).
Таблица 2 Table 2
Параметры изнашивания и ресурса поршневого кольца и цилиндровой втулки судового дизеля 6Ч36/45 (Н/П - неподвижный/подвижный образцы, имитирующие кольцо/втулку)
Parameters of wear and operation life of the piston ring and cylinder liner of the marine diesel engine 6Ch36/45
(Н/П - fixed/movable samples imitating a ring/liner)
№ Этап mi, г hi, мм • 10 5 I • 10-" vi, мкм/ч hpi, мм R, ч
Н П Н П Н П Н П Н П Кольцо Втулка
1 ЛСА 0,071 0,048 2,726 1,843 2,858 1,932 0,045 0,031 0,363 1,229 5 503,331 39 073,65
2 Р2С1Х1 0,093 0,059 3,57 2,265 3,743 2,375 0,06 0,038 0,467 1,51 4 201,468 31 788,73
3 Р3С1Х1 0,098 0,075 3,762 2,879 3,944 3,019 0,063 0,048 0,502 1,92 3 987,107 25 007,14
4 Р1С1Х2 0,112 0,076 4,466 3,03 4,682 3,177 0,074 0,051 0,595 2,02 3 358,781 23 758,96
5 Р2С1Х2 0,131 0,079 5,224 3,15 5,476 3,302 0,087 0,053 0,696 2,1 2 871,63 22 856,72
6 Р3С1Х2 0,163 0,092 6,499 3,668 6,814 3,846 0,108 0,061 0,867 2,446 2 307,874 19 626,97
7 Р1С2Х1 0,031 0,03 1,111 1,075 1,164 1,127 0,019 0,018 0,148 0,716 13 506,05 66 990
8 Р2С2Х1 0,034 0,031 1,218 1,111 1,277 1,164 0,02 0,019 0,162 0,74 12 314,34 64 829,03
9 Р3С2Х1 0,041 0,032 1,469 1,146 1,54 1,202 0,025 0,02 0,196 0,764 10 211,89 62 803,13
10 Р1С2Х2 0,053 0,042 2,126 1,685 2,229 1,767 0,035 0,028 0,284 1,123 7 054,217 42 728,4
11 Р2С2Х2 0,054 0,055 2,167 2,207 2,271 2,313 0,036 0,037 0.289 1,471 6 923,583 32 628,96
12 Р3С2Х2 0,061 0,057 2,447 2,287 2,566 2,398 0,041 0,038 0,327 1,525 6 129,074 31 484,08
ш
ш о и s
V X
Разработка расчетного выражения для определения и прогнозирования ресурса сопряжения «поршневое кольцо - цилиндровая втулка» и сравнение экспериментальных и расчетных данных
Ресурс любого трибологического сопряжения, ч, в том числе и возвратно-поступательного, в случае применения противоизносной присадки с седимен-тирующей в зависимости от времени составляю-
щей типа MoSe2 может быть основан на построении следующего расчетного выражения:
R = №/ Ктах)(А ■ В ■ С ■ D ■ Е)п,
где №Т - путь трения, м (по условиям эксперимента принимается равным 953 856 м); Утях - максимальная скорость изнашивания элементов цилиндропоршне-вой группы, м/ч (принимается средним в диапазоне 0,018-0,108 мкм/ч); А = р, Уп т0 / НВтшАк - комплекс,
учитывающим изнашивание материала поверхности трения в зависимости от контактных параметров взаимодействия; В = НВтах / НВтт - комплекс, учитывающий изнашивание материала поверхности трения в зависимости от параметров их твердости; С = Sm / Ка - комплекс, учитывающий изнашивание материала поверхности трения в зависимости от параметров ее шероховатости; D = (с / стах)а - комплекс, учитывающий изнашивание материала поверхности трения в зависимости от скорости седиментации слоистого модификатора трения; Е = (vi / v0)b - комплекс, учитывающий изнашивание материала поверхности трения в зависимости от объемной концентрации проти-воизносной присадки; п - степенной коэффициент приспособления расчетного выражения к реальному показателю ресурса работы элементов цилин-дропоршневой группы.
В комплексах А, В, С, D, Е отдельные элементы имеют следующее значение: pi = 0,5-1,2 - давление
контактное, МПа; V. = 0,421
+0,01
■ скорость поступа-
тельного движения поверхности трения, м/с; т0 = 10-13 - время колебания атомов в кристаллической решетке поверхности трения, с; НВтш - твердость наименее прочной поверхности трения, МПа; Ak = 11,3 ■ 10-3 - номинальная теоретическая площадь контакта, м2; НВтах и НВтт - максимальная и минимальная твердость взаимодействующих поверхностей трения соответственно; Sm и Ка - средняя длина волны и средняя высота микронеровности наиболее шероховатой поверхности трения соответственно, м; С1 и стах - скорость седиментации слоистого модификатора трения произвольная
80 000 70 000 60 000 50 000 40 000
и максимальная соответственно, ч; vi и v0 - вязкость смазочной среды произвольная для масла с присадкой и исходная смазочного масла, соответствующая определенной объемной концентрации противоиз-носной присадки в смазочном масле - носителе; а = 1,4 и Ь = 0,575 - степенные коэффициенты, отражающие графические зависимости параметров времени седиментации слоистого модификатора трения и вязкости смазочной среды от времени автономной работы судна и объемной концентрации противоизносной присадки в смазочном масле.
Данное расчетное выражение основано на известном соотношении, выведенном Ю. Н. Дроздовым в ранее представленных им авторских работах [12] по изнашиванию цилиндропоршневой группы перекачивающих сероводородных компрессоров и судовых двигателей.
Комплексы D и Е являются для данного расчетного выражения дополнительно внедряемыми и отражающими параметры С1-2 и Х1-2, заложенные в экспериментальном исследовании ресурса сопряжения «поршневое кольцо - цилиндровая втулка». Комплекс А содержит учитываемый в эксперименте параметр контактного давления Р1-3. Комплексы В и С являются вспомогательными для расчета ресурса и отражают данные по прочностным и микрогеометрическим параметрам изнашиваемых поверхностей трения.
На рисунке отражено сравнение экспериментальных и расчетных значений ресурса деталей сопряжения «поршневое кольцо - цилиндровая втулка» по отношению к нормативным показателям (для дизеля 6Ч36/45).
CL
53 30 000 а.
20 000 10 000 0
1 1 h 1—; N :— "t 3-
N ^
- HI ipn lai 1Ы1 i P ЭС1 -pi В" ул ÎH \
4 s L X — Î I"
4, —a i— —я
H npi LIB -4 НЫ s E ec /P< : К Ц£ /1 —
-- -
1 —V
Шаг испытания
Эксперим. ресурс R, ч, кольцо Эксперим. ресурс R, ч, втулка
Расчетный ресурс R, ч, кольцо к Расчетный ресурс R, ч, втулка
О h
С
0
1
V
с О
z h
У
3
PS
О
y
a i с О О И
u
a.
y
l
5'
О
и
о
3
"О
Сравнение показателей расчетного и экспериментального ресурса К поршневого кольца и цилиндровой втулки судового дизеля (№ шагов эксперимента согласно табл. 3)
Comparison of the calculated and experimental values of operation life of the piston ring and cylinder liner of a marine diesel engine (number of experimental stages, according to Table 3)
Таблица 3 Table 3
g Р
^ о
С о
£ а
Сравнение расчетных и экспериментальных значений ресурса Rt Comparison of calculated and experimental values of resource Ri
№ Шаг Условия эксперимента Экспериментальный ресурс Rэ, ч Расчетный ресурс Rp, ч Относительная погрешность, %
Давление Рi, МПа Концентрация С, об. % Срок хранения Xt, ч Кольцо Втулка Кольцо Втулка Кольцо Втулка
1 Р1СХ1 0,5 0,5 36 5 503,33 39 073,65 5 648,07 40 218,51 2,63 2,93
2 РСХ 0,85 0,5 36 4 201,47 31 788,73 4 256,93 32 287,81 1,32 1,57
3 Р3С1Х1 1,2 0,5 36 3 987,11 25 007,14 4 153,37 23 811,8 4,17 -4,78
4 РСХг 0,5 0,5 512 3 358,78 23 758,96 3 512,61 24 742,58 4,58 4,14
5 Р2С1Х2 0,85 0,5 512 2 871,63 22 856,72 2 767,68 21 995,02 -3,62 -3,77
6 Р3С1Х2 1,2 0,5 512 2 307,87 19 626,97 2 416,34 20 567,1 4,7 4,79
7 Р1СХ1 0,5 1 36 13 506,05 66 990 14 158,39 64 230,01 4,83 -4,12
8 Р2СХ1 0,85 1 36 12 314,34 64829,03 12 891,88 61 762,62 4,69 -4,73
9 Р3СХ1 1,2 1 36 10 211,89 62 803,13 9 731,93 59 694,38 -4,7 -4,95
10 Р1С2Х2 0,5 1 512 7 054,22 42 728,4 7 146,63 42 100,29 1,31 -1,47
11 Р2С2Х2 0,85 1 512 6 923,58 32 628,96 7 268,37 34 009,17 4,98 4,23
12 Р3С2Х2 1,2 1 512 6 129,07 31 484,08 6 102,1 31 178,68 -0,44 -0,97
& «
- 5
о S & &
^ с
& hrH
и s
«
и 4
и
rn с о
Ü
« &
с и
я rt И
«
Я^
Я
§
и
ш
ш о и s
SP
и
В табл. 3 приведено сравнение экспериментальных и расчетных значений ресурса Ri с учетом погрешности расчета.
Выводы
1. Проведенные экспериментальные исследования ресурса деталей сопряжения «поршневое кольцо - цилиндровая втулка» судового дизеля позволили выявить эффективную концентрацию присадки в масле Сi= 0,5^1,0 об. % при времени хранения готового трибологического состава перед внесением в масло < 36 ч.
2. Наибольшим трибологическим эффектом противоизносная присадка обладает в области контактных давлений до 0,85 МПа.
3. Ресурс деталей пары трения «поршневое кольцо - цилиндровая втулка» повышается в 1,28^1,67 раз по отношению к нормативным показателям дизеля 6Ч36/45, однако несоблюдение условий хранения присадки до внесения в масло может снизить показатели ресурса относительно нормативных для данного двигателя в 1,7^3,45 раза.
4. Разработанная математическая модель ресурса деталей, составляющих трибологическое сопряжение «поршневое кольцо - цилиндровая втулка», обладает высокой сходимостью с результатами эксперимента на физической модели, имитирующей исследуемую пару трения «поршневое кольцо -цилиндровая втулка» (относительная погрешность в диапазоне 0,5^5 %).
5. Большое влияние как на расчетные, так и на экспериментальные показатели ресурса судового дизеля оказывает объемная концентрация С{ про-тивоизносной присадки, оптимальное значение которой должно быть не ниже 1,0 %, при этом величина контактного давления в паре трения -в пределах до 1,0 МПа, время предварительного хранения присадки - не более 36 ч.
6. Проведенные исследования позволяют рекомендовать предложенную математическую модель для оценки ресурса пары трения «поршневое кольцо -цилиндровая втулка» для высоко- и среднеоборотных судовых двигателей внутреннего сгорания, имеющих умеренную степень форсирования.
Список источников
1. Путинцев С. В. Механические потери в поршневых двигателях: специальные главы конструирования расчета и испытаний. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. 288 с.
2. Возницкий И. В. Практические рекомендации по смазке судовых дизелей. СПб.: Моркнига, 2007. 128 с.
3. Кузьмин В. Н. Работоспособность узлов трения при использовании новых СК на основе жидких смазок с комплексными добавками // Трение, износ, смазка. 2010. Т. 13. № 42. С. 1-14.
4. Долгополое К. Н., Любимов Д. Н., Глазунова Е. А. Влияние магнетита на триботехнические свойства смазочных композиций, содержащих минеральные модифи-
каторы трения // Трение и износ. 2011. Т. 32. № 2. С. 143-149.
5. Воронков Б. Д. Подшипники сухого трения. Л.: Машиностроение, 1968. С. 26-29.
6. Пат. 2570643 Рос. Федерация, МПК С10М 169/04, С10М 125/22. Противоизносная присадка / Перекрестов А. П., Дроздов Ю. Н., Чанчиков В. А., Гужвенко И. Н., Свекольников С. А., заявл. 22.07.2014; опубл. 10.12.2015, Бюл. № 34.
7. Гужвенко И. Н., Перекрестов А. П., Чанчиков В. А., Прямухина Н. В., Павлов А. В. Повышение износостойкости узлов и деталей судовых ДВС путем модифицирования смазочных материалов // Мор. интеллектуал. технологии. 2019. № 4. Т. 2. С. 59-68.
8. Гужвенко И. Н., ЧанчиковВ. А., Свекольников С. А., Бурмистрова О. В. Пути повышения надежности судовых дизельных двигателей // Судостроение. 2016. № 2. С. 27-31.
9. Гужвенко И. Н., Чанчиков В. А., Перекрестов А. П., Свекольников С. А., Бурмистрова О. В. Исследование влияния дисперсности слоистых модификаторов трения на противоизносные свойства смазочных материалов // Изв. Самар. науч. центра Рос. акад. наук. 2016. Т. 18. № 1 (2). С. 187-192.
10. Перекрестов А. П., Саламех А., Чанчиков В. А., Гужвенко И. Н., Абубакаров А. Я. Исследование эксплуатационных свойств противоизносных присадок для моторных смазочных масел в зависимости от процессов
их обработки и седиментации // Науч. проблемы вод. трансп. 2020. № 64. С. 102-112.
11. Чанчиков В. А., Гужвенко И. Н., Андреев А. И., Шулимова М. А., Свекольников С. А. Исследование и разработка перспективных смазочных материалов для применения в судовых дизельных двигателях и повышения ресурса цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология. 2021. № 4. С. 62-74.
12. Дроздов Ю. Н., Матвеевский Р. М., Агидер В. В., Комендант В. И. Режим смазки при возвратно-поступательном движении тел // Вестн. машиностроения. 1979. № 5. С. 17-20.
References
1. Putintsev S. V. Mekhanicheskiepoteri vporshnevykh dvigateliakh: spetsial'nye glavy konstruirovaniia rascheta i ispytanii [Mechanical losses in reciprocating engines: special chapters in design of calculation and testing]. Moscow, Izd-vo MGTU im. N. E. Baumana, 2011. 288 p.
2. Voznitskii I. V. Prakticheskie rekomendatsii po smazke sudovykh dizelei [Practical recommendations for lubrication of marine diesel engines]. Saint-Petersburg, Morkniga Publ., 2007. 128 p.
3. Kuz'min V. N. Rabotosposobnost' uzlov treniia pri ispol'zovanii novykh SK na osnove zhidkikh smazok s kom-pleksnymi dobavkami [Performance of friction units when using new SCs based on liquid lubricants with complex additives]. Trenie, iznos, smazka, 2010, vol. 13, no. 42, pp. 1-14.
4. Dolgopolov K. N., Liubimov D. N., Glazunova E. A. Vliianie magnetita na tribotekhnicheskie svoistva smazo-chnykh kompozitsii, soderzhashchikh mineral'nye modi-fikatory treniia [Influence of magnetite on tribological properties of lubricant compositions containing mineral friction modifiers]. Trenie i iznos, 2011, vol. 32, no. 2, pp. 143-149.
5. Voronkov B. D. Podshipniki sukhogo treniia [Dry friction bearings]. Leningrad, Mashinostroenie Publ., 1968. Pp. 26-29.
6. Perekrestov A. P., Drozdov Iu. N., Chanchikov V. A., Guzhvenko I. N., Svekol'nikov S. A. Protivoiznosnaia prisadka [Antiwear additive]. Patent RF; 10.12.2015.
7. Guzhvenko I. N., Perekrestov A. P., Chanchikov V. A., Priamukhina N. V., Pavlov A. V. Povyshenie iznosostoikosti uzlov i detalei sudovykh DVS putem modifitsirovaniia sma-zochnykh materialov [Improving wear resistance of units and parts of marine internal combustion engines by modifying lubricants]. Morskie intellektual'nye tekhnologii, 2019, no. 4, vol. 2, pp. 59-68.
8. Guzhvenko I. N., Chanchikov V. A., Svekol'nikov S. A., Burmistrova O. V. Puti povysheniia nadezhnosti sudovykh
dizel'nykh dvigatelei [Ways to improve reliability of marine diesel engines]. Sudostroenie, 2016, no. 2, pp. 27-31.
9. Guzhvenko I. N., Chanchikov V. A., Perekrestov A. P., Svekol'nikov S. A., Burmistrova O. V. Issledovanie vliianiia dispersnosti sloistykh modifikatorov treniia na pro-tivoiznosnye svoistva smazochnykh materialov [Studying influence of dispersion of layered friction modifiers on anti-wear properties of lubricants]. Izvestiia Samarskogo nauch-nogo tsentra Rossiiskoi akademii nauk, 2016, vol. 18, no. 1 (2), pp. 187-192.
10. Perekrestov A. P., Salamekh A., Chanchikov V. A., Guzhvenko I. N., Abubakarov A. Ia. Issledovanie eksplu-atatsionnykh svoistv protivoiznosnykh prisadok dlia mo-tornykh smazochnykh masel v zavisimosti ot protsessov ikh obrabotki i sedimentatsii [Studying performance properties of antiwear additives for motor lubricating oils depending on their processing and sedimentation]. Nauchnye problemy vodnogo transporta, 2020, no. 64, pp. 102-112.
11. Chanchikov V. A., Guzhvenko I. N., Andreev A. I., Shulimova M. A., Svekol'nikov S. A. Issledovanie i raz-rabotka perspektivnykh smazochnykh materialov dlia prime-neniia v sudovykh dizel'nykh dvigateliakh i povysheniia resursa tsilindroporshnevoi gruppy dvigatelia vnutrennego sgoraniia [Research and development of promising lubricants for using in marine diesel engines and increasing resource of cylinder-piston group of internal combustion engine]. Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnich-eskogo universiteta. Seriia: Morskaia tekhnika i tekhnologi-ia, 2021, no. 4, pp. 62-74.
12. Drozdov Iu. N., Matveevskii R. M., Agider V. V., Komendant V. I. Rezhim smazki pri vozvratno-postupatel'nom dvizhenii tel [Lubrication regime during reciprocating motion of bodies]. Vestnik mashinostroeniia, 1979, no. 5, pp. 17-20.
v v
h v
y
и
о
и
Статья поступила в редакцию 01.07.2022; одобрена после рецензирования 29.07.2022; принята к публикации 08.08.2022 The article was submitted 01.07.2022; approved after reviewing 29.07.2022; accepted for publication 08.08.2022
Информация об авторах / Information about the authors
Василий Александрович Чанчиков - кандидат технических наук; доцент кафедры судостроения и энергетических комплексов морской техники; Астраханский государственный технический университет; bazelius87@mail.ru
Vasiliy A. Chanchikov - Candidate of Technical Sciences; Assistant Professor of the Department of Shipbuilding and Marine Engineering Complexes; Astrakhan State Technical University; bazelius87@mail.ru
« a
£ a & £
!§ я § 5
Я ей
О ш & О
го
5= É
§ §
Si Sä
Иван Николаевич Гужвенко - ассистент кафедры техники и технологий наземного транспорта; Астраханский государственный технический университет; ivan.3123@yandex.ru
Нина Владимировна Прямухина - кандидат биологических наук; доцент кафедры теплоэнергетики и холодильных машин; Астраханский государственный технический университет; ninafishwom@mail.ru
Мария Сергеевна Прямухина - преподаватель факультета среднего профессионального образования; Астраханский государственный технический университет; pryamuhina.masha@mail.ru
Олег Петрович Ковалев - доктор технических наук, профессор; профессор кафедры технологии продуктов питания и холодильной техники; Дмитровский рыбохо-зяйственный технологический институт, филиал Астраханского государственного технического университета; kovalev47@mail.ru
Ivan N. Guzhvenko - Assistant of the Department of Techniques and Technologies of Land Transport; Astrakhan State Technical University; ivan.3123@yandex.ru
Nina V. Pryamukhina - Candidate of Biology; Assistant Professor of the Department of Heat Power Engineering and Refrigerating Machines; Astrakhan State Technical University; ninafishwom@mail.ru
Mariya S. Pryamukhina - Lecturer of the Faculty of Secondary Vocational Education; Astrakhan State Technical University; pryamuhina.masha@mail.ru
Oleg P. Kovalev - Doctor of Technical Sciences, Professor; Professor of the Department of Technology of Food Products and Refrigeration; Dmitrov Fisheries Technological Institute, branch Astrakhan State Technical University; kovalev47@mail.ru
I
и
rn с о
3
и
m к
« &
с
< и
