CC BY
15ПРИМЕНЕНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ТЕХНИЧЕСКОМ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОСНАЩЕНИИ СОВРЕМЕННОГО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВ
УДК 621.43.068
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИЗНОШЕННЫХ ДВС СЕРПЕНТИНОВЫМИ ТРИБОСОСТАВАМИ
Дунаев А.В., Ладиков В.В
ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии, Москва, dunaev135@mail.ru
Ключевые слова: безразборный ремонт, двигатель внутреннего сгорания, серпентины, ремонтно-восстановительное покрытие, ресурс, ОГ, вода.
Keywords: repairs, internal combustion engine, serpentines, resource, repair and regenerate covering, exhaust, water.
Abstract: The factors relevant to exhaust increased water from internal combustion engine when handling serpentine triboadditives.
Аннотация: Приведены факторы образование триботехнического покрытия и повышенного водовыделения с ОГ ДВС при их обработке серпентиновыми трибосоставами.
С 1987 г. в России, а позже на Украине, в Финляндии, Китае, Японии, в Германии, Швеции, Италии, в других странах Европы и Азии распространяется технология безразборного ремонта изношенных сопряжений трения самых различных агрегатов во многих отраслях использования техники и оборудования [1]. При этом наиболее широко используются высокодисперсные порошки разновидностей минерала серпентина: антигорит, хризотил, лизардит 1Т. Они описываются общей формулой Mg6[Si4Ol0](OH)8, но идентифицируются рентгено-фазовым анализом различно, библиотека спектров ICDD показывает до 12 минералов. Однако, наши исследования 19 серпентиновых порошков из Петербурга,
Чусовского р-на Пермской обл. и из Грузии на дифрактометре ХКЭ 6000 Японской фирмы Shimadsy с библиотекой спектров ICDD минерала антигорита не выявили.
К 2010 г. в РФ безразборным ремонтом обработано более полумиллиона агрегатов, в основном ДВС легковых автомобилей. Обработано большое количество дизелей тепловозов, судов, автомобилей, разных агрегатов трансмиссии и гидрооборудования. Имеются такие работы в военной сфере США, стран НАТО, в ВМФ и авиации РФ. В Японии РВС-ремонт проводят 30 автотехцентров, аналогично - в Финляндии, а в Китае имеется госпрограмма такого обслуживания на ж.-д. транспорте. Минеральные ремонтно-восстановительные составы (РВС или ГМТ), кроме 20 фирм России производят на Украине, в Японии (5 видов), в Германии, Швеции. Имеются и другие трибосоставы, в т.ч. в США.
ГМТ создают на поверхностях трения антифрикционное противоизносное покрытие, изменяющее условия трения и являются эффективным средством в борьбе с трением и износом, уносящими ежегодно до 15 % ВВП человечества, заметно повышают ресурс и работоспособность изношенной техники.
Производители масел подвергают трибосоставы обструкции как недомыслие. Но, они, работая не с маслом, а с поверхностями трения, постепенно завоевывают доверие владельцев техники. Некоторые разработчики масел, как ВНИИ НП, уже признают ГМТ, а концерн ХАДО с 2000 г. выпускал масло ХАДО с серпентиновой добавкой и возможно, что это же, без оглашения, делают и другие фирмы.
ГМТ создают антифрикционное покрытие толщиной до 15 мкм. При высокой олеофильности даже такое тонкое покрытие кардинально уменьшает силы трения, уплотняет сопряжения, повышает мощность ДВС, снижает расход ТСМ, выброс вредных веществ в ОГ бензиновых и сажи из ОГ дизелей, продлевает ресурс моторного масла, до 3-х раз - ресурс ДВС по состоянию ЦПГ и КШМ. ГМТ, снижая ударную нагрузку, вибрации, температуру масла и затормаживая его старение, продлевает ресурс силовых агрегатов на год-два. На поверхности ГМТ-покрытия до 90 % углерода, его электросопротивление 10 - 300 Ом/см, покрытие сгорает от электрического тока, повышает сопротивление в трибопаре до сотен кОм. Эффект РВС-обработки проявляется через час, но продолжает наращиваться в эксплуатации и после смены масла. Поверхность покрытия высокой чистоты и твердости прозрачно, под ним видны следы механической обработки. Цвета
покрытия - жёлто-золотистый, золотисто-сиреневый, светло-серый. РВС-процесс интенсивнее идет на поработавших, частично расходуемых им маслах и целесообразен за 50-100 мото^ч до смены масла; добавление в ГМТ, сажи интенсифицирует процесс.
Параметры низкого трения сохраняются и после смены масла до полного износа покрытия. Факторами РВС-процесса являются контактное давление и температура, в холодном масле процесс идет не интенсивно. При РВС-обработке ДВС работают неустойчиво, из выпускной трубы может выделяться серо-грязный дым с паром, каплями и брызгами воды, а повышенное водовыделение, до 1,5 л - не редкость.
Считается, что РВС-специалисты преувеличивают значение водовыделения, т.к. мотор на холостом ходу несколько остывает и идет обычная конденсация паров воды. Но за 25 лет РВС-пионерами и их последователями именно необычное водовыделение подтверждается и в холод и в жару 40°С. Выявление причины водовыделения поможет понять физику РВС-процессов, но пока оно не понятно.
Водовыделения нет при металлоплакирующих, при органических и химически активных составах, а при ГМТ-обработке оно подтверждается такими фактами:
- с 2000 г. водовыделение при любой, даже очень жаркой погоде у прогретого мотора стали считать признаком РВС-процесса, чего нет при обычном пуске ДВС и после ГМТ-обработки оно иногда продолжается несколько дней или много дольше;
- вода заметнее идет при использовании не свежих минеральных масел, причем при обработке мощного дизеля может израсходоваться до 1 л масла;
- при водовыделении расход топлива на 10 - 15 % снижается, после него повышается, но остается меньше исходного на 5 - 8 %;
- считается, что наибольшее водовыделение у изношенного ДВС с загрязненной, закоксованной ЦПГ с большими значениями «остаточного вакуума»;
Изложенные явления не объясняют, как-бы дополнительное, выделение воды. Это явление при РВС-обработке замечали и подтверждают абсолютно все заслуживающие доверие практики РВС-технологии и ученые. Но они отмечают, что водовыделение скрадывается в выпускном тракте при наличии нейтрализаторов ОГ и турбокомпрессора.
Таким образом, повышенное водовыделение из выпускного тракта ДВС несомненно является качественным признаком работы трибопрепаратов. Не даром о РВС-процессе сложилась поговорка: «Если вода не идет - добавь серпентина».
Необычное водовыделение при РВС-обработке ДВС, возможно, сопряжено с повышением теплотворной способности топлив (по данным к.т.н. Лазарева С.Ю. в МВА им. Н.Г. Кузнецова - газа для турбин крейсеров, флотского мазута, котельно-печного топлива) при вдувании в пламя пыли серпентина, а также с повышением теплотворной способности дизтоплива и бензина при вводе в них серпентиносодержащей трибодобавки АРВК-т от ООО «Венчур-Н». после ГМТ-обработки ДВС.
В противовес изложенному явилось сообщение д.т.н., зав. каф. «Износостойкости машин и оборудования» РГУНГ Пичугина В.Ф. Он провел «безразборный ремонт» металлоорганическим составом на основе олова без каких-либо минералов более 500 ДВС автомобилей ВАЗ. И при каждом введении этого состава (в цилиндры и в картер) через несколько минут работы, обязательно прогретого мотора, начиналось выделение капель, брызг воды.
Каков же механизм образования ГМТ-покрытия и водовыделения? Известно, что трение производит очистку (до ювенильности) и активацию поверхностей деталей и самих минералов. И возможно-ли, что эта активация в механохимических процессах по А.С. Ахматову производит деструкцию молекул углеводородов моторного масла, коксовых отложений ЦПГ с последующим образованием ГМТ-покрытия и с выделением водорода, дающего дополнительную воду.
Выдающимся трибологом А.С. Ахматовым [3] были обобщены механо-химические явления, отслеженные с 40-х годов. Здесь при механическом воздействии на цепочечные молекулы углеводородов происходит их разрыв с протеканием необычных химических реакций. При этом разрывы цепей возникают а результате именно из-за механических напряжений в цепях, превышающих предел их прочности. А механическими воздействиями на углеводороды могут быть растирание, диспергирование, кавитация, продавливание через щели, что и имеет место в ЦПГ ДВС. Описано [3], что под действием больших локальных давлений наблюдаются нарушения ковалентных связей с энергией порядка 100 ккал/моль, разрываются связи С - С с энергией порядка 80 ккал/моль и таким чисто механическим путем возникают свободные радикалы, например R-CH2-, обладающие
высокой реакционной способностью. А после их образования дальнейший ход химических реакций может быть различен [3]. Так если механической обработке подвергается смесь двух и более видов гомогенных цепей, то в результате механо-химических эффектов могут возникать новые гетерогенные цепи, построенные из различных блоков. А А.С. Ахматов считает также [3], что эдесь возможны и прямые химические реакции свободных радикалов с ювенильной поверхностью металлов на участках ее обнажения при трении и износе по схеме:
R - (CH2)n-CH2-Me
А.С. Ахматов предвидел: «Несмотря на отсутствие в настоящее время (1963 г.) экспериментальных данных, можно предположить, что механохимические явления имеют место и при трении со смазкой... когда механической деструкции могут подвергаться высокомолекулярные молекулы смазки... Именно этим и частично объясняется смазочная способность неполярных углеводородов» [2]. А в наше время различными исследователями неоднократно выявлена трибодеструкция смазок с выделением водорода и метана в результате трибохимической активации материалов в зоне трения и разрыва связей в углеводородах. При этом интенсивность выделения водорода и метана значительно возрастает с повышением сил трения, хотя трибодесорбция водорода может снижаться примерно в 2 раза, а выход метана остается прежним с повторяющимися всплесками.
И в подтверждение предположений А.С. Ахматова выявлено образование полимерных пленок из свободных радикалов органических веществ, образующихся при деструкции смазки на активных центрах частиц минералов, разрушающихся в процессе трения. Активными центрами и частицами реагентов могут быть и точки контакта поверхностей трения, заново образующихся при трении в среде минералов. А частота эффективных столкновений частиц и количество активных центров в единице объема реакционной среды определяют скорость химических реакций.
Все же для более точного объяснения процессов водовыделения и образования РВС-покрытий без «надумок» требуются исследования при РВС-обработке силовых и гидроагрегатов не только серпентинами, но и монтмориллонитом, каолинитом и полититанатом калия. А при анализе испытаний ДВС необходимо учитывать их рабочий объем, объем масла, количество введенного минерала и диагностические параметры
ЦПГ до и после обработки, расход топлива, состояние масла, его угар и другие доступные параметры.
Литература
1. Дунаев А.В., Остриков В.В., Пустовой И.Ф. Исследования ГОСНИТИ, ВНИИТиН и ООО «РИП» в области нетрадиционной триботехники // Труды ГОСНИТИ. Т.110. Ч. 1.- М., 2012, с. 79-84
2. А.С. Ахматов Молекулярная физика граничного трения. М., Государственное издательство физико-математической литературы, 1963, 472 с.
УДК 621.282.1:621.793.7-034.35'
ОБОСНОВАНИЕ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ ПРИ НАПЫЛЕНИИ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ
В. Н. КОРЕНЕВ, А. Ю. РОДИЧЕВ, А. В. СЕМЕНОВ, П. В.
ПАВЛИКОВ
Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии), г. Москва, кандидат технических наук, доцент зав. сектором №17 «Новые технологии», тел.: +7 (910) 304-74-79, e-mail: korenev-vlad@,list.ru
Ключевые слова: газотермическое покрытие, газопламенное напыление, обоснование, толщина, расчетно-аналитический метод
Затраты времени и себестоимость получения газотермических покрытий пропорциональны их толщине, необходимо определить ее оптимальное значение, удовлетворяющее требованиям, предъявляемым к покрытию, при минимальных затратах на ее получение. Наиболее эффективно задача обоснования толщины покрытий, наносимых с помощью газопламенного напыления на деталях, может быть решена с помощью расчетно-аналитического метода.
