CC BY
111
ИЗУЧЕНИЕ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОТОРНЫХ МАСЕЛ С ПРИСАДКАМИ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ
М.А. Колбашов, доцент, к.т.н., Ю.Н. Моисеев, начальник кафедры,
A.В. Маслов, начальник УНК «Пожаротушение»,
B.В. Киселев, начальник кафедры, к.т.н., доцент,
Р.И. Харламов, преподаватель, Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
г. Иваново
Надежность и долговечность машин и механизмов во многом определяется смазочными материалами, которые используются в узлах трения машин. Известно, что присадки жидких кристаллов (ПЖК) к моторным маслам улучшают их противозадирные и противоизносные свойства. Кроме того, в силу своих химических свойств ПЖК являются экологически менее опасными, чем иные химически активные присадки высокого давления [1-4]. Из-за большого разнообразия возможных соединений ПЖК исследования их влияния на свойства масел далеки от завершения. В результате обобщения данных различных исследователей в работе [2] высказана гипотеза о том, что ПЖК с высокими температурами фазового перехода в изотропное состояние являются более эффективными, чем низкотемпературные. В настоящей работе приведены данные наших исследований по проверке указанной гипотезы на примере изучения свойств смазочных масел с присадками холестериловых эфиров бензойной кислоты с различными заместителями.
На основе анализа физико-химических свойств известных, выпускаемых промышленностью ПЖК в качестве высокотемпературных присадок для исследования были выбраны три присадки холестериловых эфиров бензойной кислоты с различными заместителями - Х-37, Х-68, Х-25. Данные соединения обладают повышенными температурами перехода в мезофазу и в изотропную жидкость по сравнению с другими кристаллами.
ПЖК холестерил хлористого Х-26, как и ПЖК Х-25, может быть интересна как противозадирная присадка, поскольку молекула содержит активный атом хлора. Холестериловый эфир олеиновой кислоты (Х-16), как производная олеиновой кислоты, должна обладать сильными поверхностно-активными свойствами и, следовательно, быть хорошей противоизностной присадкой [1, 3]. Холестериловый эфир ундециловой кислоты (Х-18) выбран в качестве сравнительной присадки.
Для исследований были взяты два базовых моторных масла - М-8В1, М-10Г2К (ГОСТ 17479.1-85 см. приложение) - наиболее распространенные масла своих эксплуатационных групп, которые содержат пакеты трибологически-активных присадок.
Предельная концентрация вводимых присадок ограничивалась 3 масс. %. Исследуемые ПЖК растворялись в нагретом на водяной бане базовом масле
при температуре 95.. .100 °С, а затем охлаждались до комнатной температуры.
Для трибологических испытаний на трение и проотивоизностные свойства масел было изготовлено несколько экспериментальных составов смазочных композиции, приведенных в таблице 1.
Исследование влияния присадок на коэффициент трения было проведено на маятниковом минитрибометре, описанном в работе [5] по схеме трения «диск - неподвижный диск», материал тела вращения - сталь 45 (200 НВ), контртело - закаленная сталь 45 (55 ИКС). Линейная скорость вращения - 5.145 м/мин.
Для изучения противозадирных свойства масел с ПЖК на машине трения СМЦ-2 применяли схему «диск - неподвижный диск». Диски изготавливались из стали 45 диаметром 50 мм и шириной 12 мм. Вращающийся диск подвергали термообработке - закалке и низкому отпуску. Противозадирные свойства определяли по измерению площади пятен контакта при ступенчато возрастающей нагрузке. Диапазон нагрузок 0.3000, шаг ступени нагружения -100 Н, время трения на каждой ступени - 10 с.
Таблица 1
Составы экспериментальных смазочных композиций с присадками ПЖК
№ состава Базовое масло Марка присадки Концентрация присадки. масс. %
1 М-8В1 - -
2 М-8В1 Х-16 3
3 М-8В1 Х-18 3
4 М-8В1 Х-25 1.8
5 М-8В1 Х-26 3
6 М-8В1 Х-37 1.6
7 М-8В1 Х-68 1.5
8 М-10Г2(К) - -
9 М-10Г2(К) Х-16 3
10 М-10Г2(К) Х-18 3
11 М-10Г2(К) Х-25 1.9
12 М-10Г2(К) Х-26 3
13 М-10Г2(К) Х-37 1.75
14 М-10Г2(К) Х-68 1.6
Исследование растворимости ПЖК дало следующие результаты. Присадки с низкими температурами плавления ПЖК Х-16, Х-18, Х-26 растворяются в базовом масле во всем исследуемом диапазоне температур и концентраций, образуя истинные растворы ПЖК в моторных маслах. ПЖК Х-25, Х-37 и Х-68 обладают лишь частичной растворимостью в исследуемых базовых маслах до 1.5 ... 1.9 масс. %. Это связано с наличие бензольного кольца в строении молекулы. Кроме того, данные присадки обладают повышенными температурами плавления, поэтому более склонны к агрегации в растворителе, чем низкотемпературные ПЖК. Сравнивая предельную возможную концентрацию малорастворимых ПЖК можно видеть, что содержание уменьшается с увеличением их молекулярной массы.
Таблица 2
Предельные концентрации исследуемых присадок в базовых маслах _при температуре застывания и 20 °С_
Базовое масло Температура застывания, 0С Оценка предельной концентрации присадки при температуре застывания масла, масс. % Оценка предельной концентрации присадки при 20 0С, масс. %
Х-25 Х-37 Х-68 Х-25 Х-37 Х-68
М-8В1 - 25 0.2 0 0 1.8 1.6 1.5
М-10Г2К - 18 0.25 0.2 0 1.9 1.75 1.6
Анализ трибограмм полученных при трении масел М-8В1, М-10Г2К и смазочных композиций с присадками показывает, что процесс трения смазочных композиций с присадками проходит более стабильно, сокращается время протекания переходного процесса притирания пары при ступенчатом изменении нагрузки. Оказалось, что введение присадок в масло М-8В1 приводит к уменьшению коэффициента трения при малых нагрузках 3.6 Н (2.25 МПа) с 0.07 до 0.045...0.055, однако с повышением нагрузки трибологическая эффективность снижается (рис. 1а). При этом наиболее лучшим образом действуют присадки Х-16, Х-18 и Х-26, которые в силу их совместимости вводились в масло в большем количеств - до 3 масс. %. В отличие от масла М-8В1 введение присадок в более качественное моторное масло М-10Г2К практически не изменяло коэффициент трения (рис. 1б). Все смазочные композиции на базе моторных масел выдержали все ступени нагружения предусмотренные установкой, процесс трения проходил без образования задира. Наиболее высокую смазочную способность показала присадка Х-26, содержащая атом хлора.
Исследование противоизностных свойств вводимых присадок показало, что эффективность их также зависит от массового количества введенной присадки. Поэтому составы с содержанием присадок Х-16, Х-16 и Х-26 до 3 масс. % оказываются более эффективными, чем составы с плохо растворимыми присадками Х-25, Х-37 и Х-68.
В среднем износостойкость пары при трении в этих смазках повышается в 1.3.1.5 раза по сравнению с износом пары при трении в базовых маслах. Эффективность присадок Х-37, Х-68 несколько хуже. Прослеживается взаимосвязь эффективности с массовой долей присадки. Поскольку массовое содержание присадок холестериловых эфиров бензойной кислоты Х-37, Х-68 и Х-25 из-за их ограниченной растворимости в исходных базовых смазках было ниже, противоизносные свойства таких смазочных композиций также оказались ниже. Присадка Х-25 проявляет лучшие смазочные свойства, чем присадки Х-37, Х-68.
0,040 -.-1-.-1-.-1-.-1-.-1-.-1-.-1 -.-,-■-1-.-,-.-1-.-1-.-1-.-,
2 4 6 8 10 12 14 16 2 4 6 8 10 12 14 16
Нагрузка. Н Нагрузка, Н
а) б)
Рис. 1. Влияние нагрузки на коэффициент трения при испытаниях на минитрибометре: а) смазочные композиции на базе М-8В1, б) смазочные композиции на базе М-10Г2К
Результаты исследования противозадирных свойств присадок приведены в таблице 3. Из опытов следует, что все вводимые присадки улучшают противоизносные свойства базовых масел. Видно, что наиболее эффективными противоизносными присадками являются присадки, содержащие атом хлора -Х-25, Х-26.
Таблица 3
Площадь пятна контакта, образованного при испытаниях по схеме «диск - неподвижный диск» для смазочных композиций на базе моторных
масел
Присадка Площадь пятна контакта Б, мм
М-8В1 М-10Г2К
Без присадки 32,6 34,0
Х-16 30,45 29,5
Х-18 31,5 30,0
Х-25 39,4 28,8
Х-26 29,8 30,0
Х-37 30,0 33,5
Х-68 31,0 32,0
Выводы
1. Присадки ПЖК с различными заместителями - Х-25, Х-37 и Х-68 являются частично растворимыми в моторных маслах - до 1...2 масс. % при комнатной температуре. Присадки других ЖКСХ - Х-16, Х-18 и Х-25 являются полностью совместимыми с моторными маслами. Последнее свойство дает возможность более сильно насыщать моторные масла трибоактивными ПЖК, тем самым улучшая их антифрикционные противоизносные, противозадирные свойства.
2. Химическая природа присадок влияет на их трибологические свойства. При испытаниях на износ, противозадирные свойства и стойкость к царапанию эффективней всех оказались смазочные композиции с присадками Х-25, Х-26, содержащими атом хлора.
Список использованной литературы
1. Справочник по триботехнике. Под общ. ред. М. Хебды и А.В. Чичинадзе. М.: Машиностроение. 1990. - Т. 2. - 420 с.
2. Ермаков С.Ф., Родненков В.Г., Белоенко Е.Д., Купчинов Б.И. Жидкие кристаллы в технике и медицине. Мн.: ООО «Асар», М.: ООО «ЧеРо», 2002. -412 с.
3. А.с. 601304 (СССР) Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов / Р.И. Карабанов, В.Н. Латышев, И.Г. Чистякова, В.М. Чайковский. Опубл. в Б.И. 1978. - № 13.
4. Топлива, смазочные материалы и технические жидкости. Ассортимент и применение: Справочник под ред. В.М. Школьникова. М.: Издательский центр «Техинформ», 1999. - 596 с.
5. Колбашов М.А. Исследование влияния СОТС с присадками жидкокристаллических соединений на процессы резания металлов быстрорежущим инструментом // Дисс. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. Москва. 2010. - 146 с.
ПРОТИВОДЕЙСТВИЕ МОБИЛЬНЫМ СРЕДСТВАМ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В ПОДРАЗДЕЛЕНИЯХ СИЛОВЫХ ВЕДОМСТВ
А.С. Кольцов, профессор, к.т.н., доцент, А.А. Загуменнов, курсант, В.А. Щекин, курсант, Воронежский институт ФСИН России, г. Воронеж
Мобильный телефон стал одним из самых востребованных изобретений XX века. Помимо положительных качеств и удобств мобильной сотовой связи, существует ряд негативных последствий, сказывающихся на служебной деятельности различных подразделений силовых ведомств. Проблема утечки информации с территории режимного учреждения по средствам мобильной сотовой связи является актуальной на сегодняшний день.
Целью работы является обоснование возможности применения пространственно-направленного радиоподавления мобильных средств передачи данных на территории частей и подразделений силовых ведомств.
Для обеспечения конфиденциальности служебной информации и защиты ее от утечки по радиоканалу, наиболее целесообразно применение подавителей сигнала мобильной связи. При этом следует учитывать, что части и подразделения в большинстве случаев находятся в населенных пунктах. Это означает, что грубо накрывать помехой место дислокации части (подразделения) и прилегающие территории нельзя. Необходимо локализовать радиочастотный шум внутри занимаемой ими территории. При решении этой задачи необходимо выполнить условие, что бы уровень шума за пределами
