Повышение долговечности подшипников скольжения двигателей внутреннего сгорания путём применения специальных добавок в моторное масло тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.03, кандидат технических наук Брызгалов, Алексей Владимирович

• Брызгалов, Алексей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Брызгалов, Алексей Владимирович

Введение.

1. Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1. Актуальность проблемы повышения долговечности подшипников скольжения.

1.2. Условия работы подшипников скольжения.

1.2.1. Влияние совместимости трущихся пар при различных режимах смазки на долговечность подшипников скольжения.

1.2.1.1. Совместимость узлов трения при приработке.

3.2.1.2. Совместимость при режиме трения без смазки.

1.2.2. Износ деталей подшипников скольжения.

1.3. Экспериментальное определение износа.

1.3.1. Выбор машины трения для испытаний на износ и задир.

1.4. Смазочные материалы для подшипников скольжения.

1.4.1. Выбор смазочных материалов.

1.4.2. Виды и характеристики добавок в моторные масла.

1.5. Выводы и задачи исследований.

2. Расчетно-теорешческий анализ эффективности применения специальных добавок в моторные масла в подшипниках скольжения.

2.1. Расчетно-теоретическая модель нагрузки схватывания в сопряжении вал - втулка».

2.2. Расчетно-теоретический анализ влияния специальных добавок в моторных маслах на нагрузку схватывания.

3. Методика экспериментальных исследований.

3.1. Общая методика проведения исследований.

3.2. Выбранные моторные масла и добавки для испытаний.

3.3. Методика проведения лабораторных испытаний на машине трения.

3.3.1. Факторы, влияющие на трибосистему.

3.3.2. Оценочные факторы при проведении испытаний на машине трения.

3.3.3. Методика лабораторных испытаний по определению влияния специальных добавок на противозадирные свойства.

3.3.4. Методика лабораторных испытаний по определению влияния специальных добавок на износ.,,,,,,.

3.4. Методика замера параметров шероховатости поверхности.

3.5. Методика определения величены упругих колебаний.

4. Результаты экспериментальных исследований влияния специальных добавок в моторном масле на работу подшипников скольжения.

4.1. Результаты лабораторных исследований.

4.1.1. Результаты лабораторных исследований по испытаниям на задир.

4.1.1.1. Результаты лабораторных исследований по испытаниям на задир сопряжения «чугун - сплав АСМ».

4.1.1.2. Результаты лабораторных исследований по испытаниям на задир сопряжения «сталь - сплав АСМ».

4.1.1.3. Результаты лабораторных исследований по испытаниям на задир сопряжения «сталь - бронза».

4.1.2. Результаты лабораторных исследований по испытаниям на износ сопряжения «сталь - сплав АСМ».

4.1.2.1. Данные по определению величены упругих колебаний.

4.1.2.2. Данные по определению микрогеометрии поверхностей трения в сопряжении «сталь - сплав АСМ».

4.2. Выводы по лабораторным исследованиям.

5. Комплексные испытания специальных добавок.

5.1. Методика комплексных испытаний.

5.1.1. Общие условия проведения комплексных испытаний.

5.1.2. Методика снятия внешней скоростной характеристики ДВС.

5.1.3. Методика снятия нагрузочной характеристики ДВС.

5.1 Л. Методика снятия характеристики механических потерь ДВС.

5.2. Результаты комплексных испытаний на ДВС.

5.3. Эффективность применения специальных добавок в моторные масла

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение долговечности подшипников скольжения двигателей внутреннего сгорания путём применения специальных добавок в моторное масло»

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) содержат трибосопряжения, являющиеся главным источником их отказа и выхода из строя. Контактное взаимодействие деталей в этих сопряжениях имеет место при различных видах трения скольжения. Износ как результат контактного взаимодействия трущихся тел приводит к необратимому изменению их размеров, что существенным образом сказывается на долговечности различных технических устройств. Повышение износостойкости узлов трения - важнейший и главный фактор увеличения срока службы и надёжности используемых ДВС.

Подшипниковые узлы (ПУ) являются важнейшими структурными элементами ДВС и составляют основную часть узлов трения. Отказы двигателей, как правило, происходят из-за отказов ПУ (наряду с отказами других узлов трения), которые, таким образом, ограничивают их долговечность. Даже при достаточно качественном изготовлении деталей ПУ, характеристики ПУ могут оказаться неудовлетворительными, и произойдёт внезапный отказ. ПУ сельскохозяйственной техники выходят из строя в основном из-за абразивного изнашивания, связанного с попаданием грязи и пыли[ 18,72].

Одним из средств повышения работоспособности ПУ и управления процессами трения и изнашивания является применение специальных добавок в моторные масла, генерирующие на поверхностях трения разнообразные смазочные плёнки, предохраняющие от схватывания и заедания.

Современные топлива и масла должны отвечать целому ряду требований, которые различаются в зависимости от условий применения. Для получения масел и топлив с высокими эксплуатационными показателями требуются в первую очередь подбор высококачественного сырья и усовершенствование технологии. Однако коренное решение проблемы немыслимо без применения добавок; это - наиболее прогрессивный и экономически выгодный способ получения высококачественных масел и топлив.

В последние годы в области синтеза, применения и механизма действия добавок проведены обширные исследования, но, тем не менее, многие вопросы остаются невыясненными и спорными. В этой области практика пока ещё опережает разработку теоретических основ механизма действия добавок[ 61,79].

В настоящее время отечественная и зарубежная промышленность выпускает широкий ассортимент моторных масел и специальных добавок к ним, отвечающих высоким требованиям современной техники. К сожалению, имеющаяся информация о добавках крайне бедна (она, в основном, носит рекламный характер).

Во всех передовых промышленных странах с каждым годом возникает интерес к научным достижениям в области применения различных добавок в смазочные материалы. Это объясняется тем, что использование результатов этих научных исследований обычно не требуют больших капитальных затрат и благодаря чрезвычайно широкой номенклатуре узлов трения различных машин (в том числе и ДВС), приборов и аппаратов позволяет получить большой технико-экономический эффект в первую очередь за счёт уменьшения затрат на ремонт и запасные части[79].

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве», Брызгалов, Алексей Владимирович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Расчётно-теоретическим анализом установлена целесообразность применения специальных добавок в моторное масло на работу подшипников скольжения. Нагрузка схватывания рабочих поверхностей в подшипниках скольжения при применении добавок в моторное масло увеличилась в среднем с 4,7 МПа до 7,5 МПа.

2. Разработанная методика ускоренных испытаний по влиянию специальных добавок в моторном масле на износ и схватывание рабочих поверхностей в подшипниках скольжения, позволяет оценить работоспособность подшипников скольжения на износ в среднем за 6-7 часов, а на схватывание - за 5-6 часов.

3. Применение специальных добавок в моторное масло увеличили нагрузку схватывания подшипников скольжения в сопряжении «сталь - сплав АСМ» на 40-50%, в сопряжении «сталь - бронза» - на 15-25%, в сопряжении «чугун - сплав АСМ» - на 25-35%.

4. Изменение коэффициента трения в подшипниках скольжения при применении специальных добавок в сопряжении «сталь - сплав АСМ» уменьшается на 35-50%; в сопряжении «сталь - бронза» - на 25-35%.

5. Интенсивность изнашивания сопряжения «сталь - сплав АСМ» при работе на моторном масле со специальными добавками в среднем в два раза меньше чем при работе на масле без добавок.

6. Комплексные испытания двигателя объёмом 1,2 литра при работе на масле М-5.з/14Г с добавкой СУРМ KB показали повышение мощности на 5-7% и уменьшение механических потерь на 30-40%, что полностью подтвердили лабораторные испытания.

136

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Брызгалов, Алексей Владимирович, 2006 год

1. Абачараев И.М., Абачараев М.М., Дорохов А.Ф., Шихсаидов Б.П. Коиструкторско-технологические разработки по повышению ресурса и экономичности двигателя внутреннего сгорания // Двигателестроение. № 1. -2004.-с. 20-22

2. Аксенов А.Ф. Определение износостойкости подшипников, работающих при граничном трении скольжения. Киев: Наук думка, 1960. - 28 с.

3. Анализ металлов: Справочник/Лазарев А.И., Харламов И.П. М.: Металлургия, 1987. -320 с.

4. Андрейкив А.Е., Чернец М.В. Оценка контактного взаимодействия трущихся деталей машин. Киев: Наук думка, 1991. - 160 с.

5. Антонишин Ю.Т. Пластическая деформация чугуна. Минск.: Наука i Техшка, 1989.- 119 с.

6. Ануфриев И. Е. Самоучитель MatLab 5.3/6.x. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. -736 с.

7. Балабанов В.И. Восстановление работоспособности ДВС в процессе эксплуатации. // Автомобильная промышленность, №8./ М.:1996. - с. 16-18.

8. Балабанов В.И., Беютемышев В.И., Махонин И.И. Трение, износ, смазка и самоорганизация в машинах. М.: Изумруд, 2004. - 192 с.

9. Барков А.В. Диагностика и прогнозирование технического состояния подшипников качения по их виброакустическим характеристикам. // Судостроение, №3 / 1985. с. 21-23.

10. Буше Н.А., Двоскина В.А., Торопчиков А.Н. Роль мягких структурных составляющих в антифрикционных сплавах // Инженерно-физический журнал, №4 / М: 1958. - с. 308-345.

11. П.Буше Н.А., Захаров С.М. Основные направления исследования по повышению надёжности опор жидкостного трения // Трение и износ, т.1, №1. /-М.: 1980.-с. 90-104.

12. Буше Н.А., Копытько В.В. Совместимость трущихся поверхностей. М.: Наука, 1981.- 127 с.

13. Валге A.M. Обработка экспериментальных данных и моделирование динамических систем при проведении исследований по механизации сельскохозяйственного производства. СПб.: СЗНИИМЭСХ, 2002. - 176 с.

14. Волков К.В. Прирабатывающиеся подшипниковые пары строительных машин. -М.: Госстройиздат, 1961. -22 с.

15. Волок В.П. Испытательные стенды. М.: Знание, 1980. - 63 с.

16. Вопросы трения и проблемы смазки. М.: Наука, 1968. - 150 с.

17. Воронков Б.Д. Подшипники сухого трения. JL: Машиностроение, 1979. -220 с.

18. Галахов М.А., Бурмистров А.Н. Расчёт подшипниковых узлов. М.: Машиностроение, 1988. -272 с.

19. Гаркунов Д.Н. Триботехника (конструирование, изготовление и эксплуатация машин) Учебник. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: «издательство МСХА», 2002. - 632 с.

20. Гешшн М.Д., Соколова А.Г. Виброакустическая диагностика машин и механизмов. -М.: Машиностроение, 1987. -288 с.

21. Гриб В,В., Лазарев Г,Е, Лабораторные испытания материалов на трение и износ. М.: Наука, 1968. - 40 с.

22. Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний: ГОСТ 14846 -81. -М.:1981. -54 с.

23. Демкин Н.Б. Характеристики микрогеометрии, определяющие контактное взаимодействие шероховатых поверхностей. М.: НИИ инф. по машиностроению, 1973. -32 с.

24. Долговечность трущихся деталей машин. (Сб. науч. статей, вып. 4) под редакцией Гаркунова Д.Н. М.: Машиностроение, 1990.-351 с.

25. Дьяченко П.Е., Толкачева Н.Н., Андреев Г.А., Карпова Т.М. Площадь фактического контакта сопряженных поверхностей. М., 1963. - 95 с.

26. Захаров С.М., Никитин А.П., Загорянский Ю.А. Подшипники коленчатых валов тепловозных дизелей. М.: Транспорт, 1981. - 180 с.

27. Зелинский В.В. Определение контактных параметров при внутреннем соприкосновении вала и втулки близких радиусов // Сборник трудов преподавателей, сотрудников и аспирантов. / Муромский институт, Мурманск, 1997. с. 86-89.

28. Зелинским В.В., Лодыгина Н.Д. К расчету площади контакта в подшипниках скольжения. // Сборник трудов преподавателей, сотрудников и аспирантов. / Муромский институт, Мурманск, 1998.

29. Иванов М.Н. Детали машин. -М.: Высш. Школа, 1984.

30. Иванова B.C., Одинг М.А. Усталость металлов при контактном трении // изд. АН СССР. ОТН. №1./ 1975. с. 95-102.

31. Избирательный перенос при трении. (Сб. науч. статей) под редакцией Гаркунов Д.Н. -М.: Наука, 1975. 88 с.

32. Исследование смазочных материалов при трении. М.: Наука, 1981 - 144 с.

33. Карасик И.И., Зелинский В.В. Оценка несущей способности подшипниковых сплавов с учётом приработочных процессов. // Тр. ВНИИНМАШ, вып 31 / -Москва, 1977. с. 85-96.

34. Кащеев В.Н. Процессы в зоне фрикционного контакта металлов. М.: Машиностроение, 1973.-213 с.

35. Комбалов B.C. Влияние шероховатости твёрдых тел на трение и износ. М.: Наука, 1974.- 111 с.

36. Костецкий Б.И., Натансон М.Э., Бердшадский Л.И. Механо-химические процессы при граничном трении. М.: Наука, 1972. - 170 с.

37. Крагельский И.В. Трение и износ. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1968. -480 с.

38. Кряжков В.М. Надёжность и качество сельскохозяйственной техники. М.: Агропромиздат, 1989. -334 с.

39. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. 526 с.

40. Кулиев A.M. Химия и технология присадок к маслам и топливам. М.: Химия, 1972.-360 с.

41. Леонтьев Л.Б. Технологическое обеспечение долговечности судового оборудования. Владивосток: МГУ, 2002. - 290 с.

42. Мельников В.Г., Гунина В.В., Киселёв В.В. Повышение долговечности узлов трения строительной техники. // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, №7, 4.4/2003,-с. 28-30.

43. Мельников С.В., Алешин В.Р., Рощин ГГ.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос. Ленинградское отделение, 1980. - 168 с.

44. Методика расчётной оценки износостойкости поверхностей трения деталей машин. -М.: издательство Стандартов, 1979. 100 с.

45. Методы испытания и оценки служебных свойств материалов для подшипников скольжения. -М.: Наука, 1972. 188 с.

46. Надёжность и ремонт машин. М.: «Колос», 2000. - 775 с.

47. Неижко И.Г. Графитизация и свойства чугуна. Киев.: Наук Думка, 1989. -202 с.

48. Нигматов М.Х. Ускоренная приработка деталей после ремонта. М.: «Колос», 1988.

49. Николаенко А,В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. М.: Машиностроение, 1984. - 335 с.

50. Оптимальное использование фрикционных материалов в узлах трения машин. М.: Наука, 1973. - 250 с.

51. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов. Киев: Наукова думка, 1975. -704 с.

52. Погодаев Л.И., Кузьмин В.Н., Дудко П.П. Повышение надёжности трибосопряжений. СПб.: изд. «МКС», 2001.

53. Поляков А.А., Рузанов Ф.И. Трение на основе самоорганизации. М.: Наука, 1992.-204 с.

54. Пружанский Л.Ю. Истирающая способность обработанной поверхности. -М.: Наука, 1975.-64 с,

55. Регина Шторм. Теория вероятностей, математическая статистика, статистический контроль качества. М.: издательство «Мир», 1970. - 368 с.

56. Рогачёв В.М. Вибродиагностика подшипников скольжения. // Изв. вузов, №6. / М.: Машиностроение, 1980. - с. 23-26.

57. Семёнов А.П. Исследование схватывания металлов при совместном пластическом деформировании. -М.: издательство АН СССР, 1953. 120 с.

58. Семёнов А.П. Схватывание металлов и методы его предотвращения при трении // Трение и износ, том 1/ 1980. с. 236-246.

59. Сенильников А.Ф., Балабанов В.И. Автомобильные топлива, масла и эксплуатационные жидкости. Справочник. М.: ЗАО «КЖИ «За рулём», 2003. - 176 с.

60. Силин А. А. Трение и его роль в развитии техники. М.: Наука, 1983. - 176 с.

61. Смазочные материалы. Антифрикционные и противоизносные свойства. Метода испытаний. Справочник. М.: Машиностроение, 1989. - 217 с.

62. Справочник по триботехнике: В трёх т., т.2: Смазочные материалы, техника смазки, опоры скольжения и качения. М.: Машиностроение, 1990. - 416 с.

63. Старченко Ю. П. Дилатометрические исследования вторичных структур, образующиеся на поверхностях трения // Проблемы трения и изнашивания.№8 / -Киев: Технпса, 1975 с. 93-97.

64. Теоретические и прикладные задачи трения, износа и смазки машин. (Сб. статей). -М.: Наука, 1982. 306 с.

65. Теория и практика расчётов деталей машин на износ. (Сб. статей). М.: Наука, 1983.- 179 с.

66. Теория трения и износа. (Сб. статей). М.: Наука, 1965. - 365 с.

67. Теория упругости и пластичности. (Сб. работ). Томск: изд. Томского университета, 1978. -91 с.

68. Ткачёв В.Н. Работоспособность деталей машин в условиях абразивного изнашивания. М.: Машиностроение, 1995. - 332 с.

69. Тодоров Р.П. Структура и свойства ковкого чугуна. -М.: Металургия, 1974. -159 с.

70. Трение, износ и смазка в узлах машин. Ростов на Дону: РИИШТ, 1989. -66 с.

71. Трение, износ и смазочные материалы, т.4 Ташкент: ТашПИ, 1985. - 128 с.

72. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кн., кн. 1. М.: Машиностроение, 1978 - 400 с.

73. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кн., кн. 2. М.: Машиностроение, 1979 -358 с.

74. Харач Г.М., Крагельский И.В. Основные положения и краткая методика приближенного расчёта поверхностей трения на износ при скольжении. -М.: 1966.- 19 с.

75. Шабанов Ю.А. Очерки современной автохимии. Миф или реальность? -СПб.: Иван Фёдоров, 2004. 216 с.

76. Шабанов Александр, Колодочкин Михаил. Виагра для мотора // За рулём. №9/-М.: 2006-с. 178-184.

77. Ясь Д.С. Испытания на трение и износ. Методы и оборудование. Киев.: Техшка, 1971.- 138 с.