WWW.KONFERENCIYA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Конференции, лекции

 

Pages:   || 2 | 3 |

«Научно-информационный материал Применение нано-трибологических составов в мобильной технике Москва 2010 СОДЕРЖАНИЕ Стр. Лекция 1. Геомодификаторы трения и их отличие от присадок 2 ...»

-- [ Страница 1 ] --

Некоммерческая организация «Ассоциация московских вузов»

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский государственный агроинженерный университет

имени В.П. Горячкина»

Научно-информационный материал

Применение нано-трибологических составов в мобильной технике

Москва 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Лекция 1. Геомодификаторы трения и их отличие от присадок 2 Лекция 2. Особенности применения нанотриботехнологий.на ДВС. Принципы 7 избирательного ремонта (восстановления) пар трения.........

Лекция 3. Методы и средства диагностики ДВС, применяемые при использовании геомодификаторов трения....

Лекция 4. Современные технологии избирательного.ремонта машин... Лекция 1. Геомодификаторы трения и их отличие от присадок Тематическая задача курса Образующийся Композитный слой КС на поверхности трения– это сложный жидкокристаллический минеральный композт, обладающий уникальной способностью не только значительно улучшать механические характеристики машин и механизмов, но и восстанавливать изношенные детали за счт образования в зонах трения металлокерамического покрытия с аномально низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью. Синтез металлокерамического защитного слоя происходит за счт наличия в КС особо чистой фуллеренной композиции. Поэтапно добавляя модификатор трения МТ, можно добиться идеальной переструктурированной поверхности и оптимальной геометрической формы в зонах трения. На современном этапе научно-технического развития КС – самое эффективное средство по борьбе с износом деталей пар трения (трибосопряжений) механизмов любых типов, в том числе двигателей внутреннего сгорания (ДВС) любых типов. Это подтверждается многочисленными заключениями лабораторий, результатами испытаний на стендах и реальной эксплуатацией техники и механизмов практически во всех отраслях промышленности в течение последних лет. Сравнение с прочими препаратами доказывает, что только КС гарантирует устойчивый, долговременный эффект. КС по всем параметрам превосходит имеющиеся на сегодняшний день антифрикционные присадки и кондиционеры металлов в несколько раз, а по восстанавливающим свойствам ему просто нет равных!

История изобретения.

В конце 80-х годов учеными, работающими по заданию ВПК, под руководством тогда еще профессора, а в последствии академика РАН Ревнивцева был разработан принципиально новый метод обработки стальных деталей и целых узлов с использованием направленной полной диффузии в корне меняющим традиционное понятие ремонта.

В основе метода способность триботехнических составов при определенных условиях диффундировать в глубину приповерхностного слоя металла атомов углерода, вызывая упрочняющие его дислокации (возникновение «булатного»

эффекта). Основой этих триботехнических составов являлись синтетические порошки оксидов металлов – катализаторов. В конце 90-х годов специалисты из группы проф. Крагельского обнаружили интересный феномен. Некоторые минералы вторичной магматической формации при определенных климатических условиях приобретают не только свойства внедрять углерод в приповерхностный слой железа, но и создавать на его поверхности монокристаллическую стеклоподобную структуру, оптимизирующую зазоры и износ. На основе этих наблюдений группой ученых были разработаны новые виды триботехнических различного класса и вида составов на минеральной основе. Их основой стали следующие серпентинизирующие ультрабазиты: амфибол, биотит, ильнетит, магнантит, коротковолокнистый асбест, лизоргит, пирротин, петрандит, серпентин, тальк, альфа, орто и клинохризотил, халькопирит и т.д. Кроме того в состав триботехнических смесей входят такие минералы как: шунгит, каолинит, доломит, графит. В дальнейшем исследования пошли по нескольким направлениям.

Триботехнические свойства минералов, составляющих основу КС Применение минералов в качестве антифрикционных материалов общеизвестно. Достаточно вспомнить часовые опоры из рубина и сапфира, присадки к моторным и индустриальным маслам с ультрадисперсным алмазографитовым порошком, а также графитовые и дисульфидмолибденовые смазки. Однако, до конца 90-х годов не рассматривался весьма перспективный в этом направлении класс слоистых силикатов. Выполненные в 1987-1990 гг. в институте «Механобр» (г. Санкт-Петербург) исследования по геотрибоэнергетической тематике (В.В.Зуев, Т.Л.Маринич, Д.М.Телух и др.) показали, что перспективным антифрикционным сырьем могут служить шунгиты и серпентиниты. Шунгиты - специфичные углеродосодержащие породы, получившие сво название по названию карельского с. Шуньга на берегу Онежского озера. Входящий в их состав шунгитовый углерод, некристаллический фуллереноподобный углерод с метастабильной молекулярной структурой, не склонной к графитации. Основным элементом надмолекулярной структуры шунгитового углерода является глобула многослойное образование с размерами до 10 нм с порой внутри. Необычна структура шунгитов. Шунгитовый углерод образует в породе матрицу, в которой равномерно распределены дисперсные силикаты со средним размером около 1 мкм. Шунгитовые породы - уникальные по составу, структуре и свойствам образования. Они представляют собой необычный по структуре природный композит - равномерное распределение высокодисперсных кристаллических силикатных частиц в аморфной силикатной матрице.



Средний размер силикатных частиц около 1 мкм. Шунгитовый углерод обладает высокой активностью в окислительно-восстановительных реакциях.

Вследствие исключительно развитого контакта между активным углеродом и силикатами, при нагреве шунгитовой породы активно протекают реакции восстановления кремнезема до металлического кремния и карбида кремния.

Шунгитовый углерод обладает аморфной структурой, устойчивой против графитации, характеризуется высокой реакционной способностью в термических процессах, высокими сорбционными и каталитическими свойствами, электропроводностью и химической стойкостью. Использование шунгитов и серпентивитов в виде добавок к смазочным материалам типа солидола увеличивает ресурс узлов трения в два и более раз (например:

подшипников колесных пар шахтных вагонеток и шарошечных долот буровых станков).

Отличие ГМ от присадок Среди наиболее известных антифрикционных и противоизносных присадок в смазочные материалы известны:

Присадки, формирующие на поверхностях пар трения тонкий слой (плнку) из "мягких" металлов ("РИМЕТ", "Lubrifilm").

поверхностью металла ("Аспект-модификатор", "PMF-200", "Форум", "SliderКондиционеры металла, способствующие созданию на поверхностях трения нового разделительного слоя из материалов, получающихся в процессе физико-химических превращений ("ER", "MILITEK", "FENOM"). Известны другие способы, осуществляемые за счт внесения в зоны трения тврдофазных осуществляющихся за счт "плакирующего эффекта".

Известны способы применения геоматериалов (минералов): тальк, графит, молибденит. Осуществляются за счт своеобразной чешуйчатой структуры этих минералов и других их физико-механических свойств.

На практике все эти составы (присадки, добавки и т.д.) подтверждают свои заявляемые качества, улучшающие работу пары трения. К сожалению, коммерческие структуры часто (очень часто) завышают имеющиеся характеристики, что приводит к неразберихе и дискредитации этих технологий.

Т.к. положительные эффекты от этих добавок широко известны, рассмотрим только проблематику.

Итак, по порядковым (выше) номерам групп:

Присадки, формирующие на поверхностях пар трения тонкий слой (плнку) из "мягких" металлов Основаны на эффекте "плакирования" мягкими металлами. Сложность в том, что для работоспособности необходимо постоянно поддерживать определнную концентрацию этих мягких металлов хотя бы на этапе одного ресурса самой смазки. справились. подобных. Это разногласие приводит к тому, что плнки, образуемые мягкими (цветными) металлами, обладающие весьма малой адгезией к сталям, достаточно легко отслаиваются.

электрохимические процессы, вызывающие электрохимическую коррозию сталей, что постепенно приводит к разрушению поверхностных слов.

Способность к отслаиванию приводит к получению в маслах большого количества крупной взвеси, что способствует забиванию фильтров и масляных каналов. Поэтому изготовители таких металлоплакирующих присадок обязуют своих потребителей тщательно промывать систему и постоянно, при каждой замене масла, вновь использовать их материалы.

Присадки, активизирующие силы сцепления смазок с металлическими поверхностями, могут быть весьма эффективны по противоизносным и, особенно, противозадирным характеристикам. Но обладают рядом существенных недостатков. Т.к. этот способ осуществляется в первую очередь за счт реализации избирательного переноса, то их действие ограничено вс той же необходимой постоянной концентрацией. С уменьшением концентрации эффект уменьшается. Исходя из особых свойств таких присадок, они, как правило, не только не являются антифрикционными, но даже способны увеличить сопротивление трения. И ещ, высокая концентрация таких присадок может привести к эффекту реологии масел.

Кондиционеры металла в силу сложности вызываемых ими физикохимических процессов не обладают универсальностью по материалам и режимам работы трибоузлов. Они требуют более тщательной подготовки и дальнейшего изучения режимов и технологий пользования. Процессы физикохимических образований (фаз) происходят стихийно и трудноуправляемы.

Сильно зависят, опять же, от постоянной концентрации в масле.

Геоматериалы. Принципиальное отличие от предыдущих материалов. В этом случае используется особая структура минералов и их небольшая дисперсность. Чешуйчатая структура позволяет частично "сгладить" поверхности пар трения. Взаимодействие пар трения происходит не в прямом контакте металл - металл, а через мелкодисперсную коллоидную смесь.

Чешуйки как бы сглаживают микронеровности за счт образовавшейся "чешуйчатой кольчуги". За счт чисто механической нагартовки в поверхность металлов они способны вызвать и небольшое увеличение тврдости, что в некоторых случаях тоже хорошо. Недостатками являются достаточно высокая тврдость (графит, молибденит) по грани, что при определнных условиях является абразивом. Эти характеристики привели к тому, что сейчас идт достаточно большая кампания по отказу от применения подобных добавок в смазки (аналогично использование мелкодисперсного алмаза).

Рекомендуемая литература 1. Балабанов, В. И. Триботехнология в техническом сервисе машин.

Теория и практика эффективной эксплуатации и ремонта машин [Текст] / В. И. Балабанов, С. А. Ищенко, В. И. Беклемышев. – М.: Изумруд, 2. Ладиков В. В., Чечет В. А., Дунаев А. В., Хмелевой Н. М. «Безразборные технологии увеличения ресурса автотранспортной техники. Методическое пособие для специалистов автосервисов и автотранспортных предприятий». – 3. Основы трибологии /Под ред. А.В. Чичинадзе. М.: Наука и техника, 1995 с.





4. Г а р к у н о в Д. Н. Триботехника. М.: Машиностроение, 1989 - 328 с.

5. М а ш к о в Ю. К. Трибология кострукционных материалов. Омск: ОмГТУ, Лекция 2. Особенности применения нано-триботехнологий на ДВС. Принципы избирательного ремонта (восстановления) пар трения Положительный эффект применения серпентинито-шунгитовых композиций в смазке солидола заключается в значительном (почти двукратном при применении байрамгуловского серпентинита и более чем в три раза при использовании карельского шунгита) снижения коэффициента трения. Другой весьма важный результат триботехнических испытаний – малый (либо отсутствие такового) износ наиболее твердой детали узла трения – стали при использовании в смазках серпентинито-шунгитовых модификаторов трения, то есть в данном случае можно говорить о достижении в какой-то степени «эффекта безизносности» узла трения.

Оба эффекта, как показали исследования, связаны с образованием (в процессе приработки узла трения) пленочных зеркал скольжения на поверхностях трения из материала, вводимого в смазку геомодификатора. Образованию пленочных зеркал скольжения весьма способствует наличие в серпентинито-шунгитовых геомодификаторах трения магнетита, который находится в тесном срастании (а также тонкой вкраплнности) с серпентинитом и наличия фулеренной композиции геомодификатора на металлическую поверхность узла трения, способствуя, таким образом, формированию антифрикционных плнок (зеркал скольжения).

Высочайшие окислительно-восстановительные свойства фуллеренов способствуют быстрому протечению реакций и являются катализирующими в реакциях создания пленок металлокерамики. Благодаря образованию этих плнок и происходит заметное снижение коэффициента трения и реализация эффекта безизносности в узле трения. Взаимодействие газов и жидкостей с поверхностями твердых тел в Измененный поверхностный слой испытывает значительные деформации при трении, его свойства в сочетании со свойствами подложки, состоящей из исходного материала, определяют износостойкость и сдвиговые сопротивления. Разрушения последовательного многократного накопления повреждений, поэтому износостойкость весьма чувствительна к незначительному изменению свойств материалов и изменению природы защитных плнок на поверхности. Это транспортировки таких добавок к поверхностям трения можно использовать смазки и системы для их подвода в необходимые точки. Тем самым исключается в большинстве случаев необходимость разборки и антифрикционной обработки узлов трения на специальных стендах. Таковы научные и практические предпосылки разработки технологии безразборного увеличения ресурса оборудования.

совокупность факторов. Оценка влияния ГМ на ряд этих факторов позволяет установить эффективность КС и определить способы его применения. С этой целью были проведены лабораторные и промышленные испытания ряда пар трения в различных условиях.

Рассмотрим три группы в той или иной мере решающие эту задачу:

1. Масла. Даже очень хорошо подготовленная поверхность стали Rz 0,63 при детальном рассмотрении под микроскоп имеет вид вспаханного поля с чередой пиков, кратеров и редких равнин между ними. Для обеспечения технологической твердости поверхности часто проводится химико-термическая обработка, обеспечивающая прочность поверхности металла 58…..63HRCэ. В процессе движения контактируемых поверхностей друг относительно друга, их наиболее выступающие пики вступают в соприкосновении и разрушаются, образуя в зоне разрушения микропика – микрократер Причем вследствие ХТО межзренное пространство становится менее прочным из-за внедрений атомов элементов с малым сечением ядра, что ведет к 70% разрушению межкристаллитно и только 30% транскристаллитно. Без проведения упрочнения поверхностей скорость разрушения повышается в 3-10 раз. В каждый последующий момент работы будут соприкасаться и разрушаться другие микропики микрорельефа (причем вследствие эффекта микроканавок, возбуждается процесс автоколебаний, который раскачивает отдельные пики, вводя их в резонанс), добавляя в масло все новые и новые частицы металла, увеличивая зазоры. Кроме того, масло претерпевает из-за действия температуры и механоактивизации деструкции, образуя атомарный водород, который является мощным катализатором и устремляется в зону повышенных температур – подповерхностный слой, нагреваемый за счет пластических деформации, вызываемых сдвиговыми усилиями и тем, что поверхностный слой более прочный и имеет лучший теплоотвод.

подповерхностного слоя, вступает в химические реакции с металлом, образуя хрупки гидраты, друг с другом, образуя молекулярный водород, который, накапливаясь в любых полостях, расклинивает их, разрушая металл, так как создаваемые усилия превышают предел прочности материала. Т.о. происходит чешуйчатое отслоение. За счет эффекта Ребиндера образование гидратов – хрупких соединений происходит и на поверхности металла, что подтверждает, что прочность создаваемых поверхностных слоев без учета защиты от атомарного водорода не решает проблемы. Надо помнить, ХТО неравномерно упрочняет металл, это ведет к тому, что в межзеренном пространстве накапливается большее количество мелких атомов, используемых для деформации решетки металла, а это охрупчивает межзеренное пространство и проводимые в дальнейшем мероприятии (низкий отпуск и др.) не обеспечивает гомогенизации или резко повышают цену продукции.

За счт увеличения зазора между контактируемыми поверхностями, повышается амплитуда биения, что ускоряет процесс разрушения. Масло имеет вязкость до сантистокс, поэтому может работать только как охлаждающая жидкость и только в случае эффекта «масляного клина» как смазочный материал, так как при даже средненагруженных узлах, смазочный материал должен иметь вязкость не менее 000 сантистокс. Однако, использовать эффект «масляного клина» при создании использование данного эффекта можно только в закрытых формах движения и невозможно на таких узлах как зубчатые колеса, подшипники качания, а также Поэтому до последнего времени задача увеличения срока службы решалась путм улучшения свойств материалов контактируемых деталей, специальной обработкой поверхностей и улучшением свойств применяемых смазок.

2.Присадки. В последние годы активно применяются многочисленные присадки, как улучшающие свойства масла, так и обеспечивающие выравнивание дефектов микрорельефа трущихся поверхностей (ER, Fenom, Деста, Аспект модификатор, Универсальный модификатор, СКРМ, Гретерия, и др.). Основные недостатки данных технологий заключается в том, что в местах трения все время необходимо наличие присадки в достаточной концентрации и что, образующийся атомарный водород, результат деструкции масла, как и в случае работы конструкции без присадки, устремляется в подповерхностный слой металла, разрушая его аналогичным образом, но с меньшей скоростью. При этом поддержание значительной концентрации присадок в системе подачи масла повышает вероятность засорения параллельной ветви масляной системы. Кроме этого нужно помнить, что присадки: Деста – это керамика, а АМ и УМ – это органика (фторопласт – тефлон), СУРМ и Гретерин – металлоорганика, каждая из них не в состоянии обеспечить защиту от атомарного водорода, вследствие отсутствия условий, обеспечивающих переструктурирование поверхности металла.

3. КС. Принцип технологии заключается в использовании ассоциации эффектов и закономерностей, происходящих в присутствии гидрофильных и гидрофобных природных ассоциаций, способных каталитический эффект атомарного водорода использовать для протекания физико-химических процессов и для поддержания активации третьего тела довольно продолжительное время, превышающее при обычном смазывании на порядки. Установлено экспериментально, что микрочастицы керамики не только скользят относительно друг друга, но и имеют все шесть степеней свободы – это явление названо эффектом «полирезонанса», так как в данном случае резонирование микрочастиц возбуждается эффектом микроканавок, возбуждающий процесс автоколебаний. Микрочастиц при контактировании поочередно подвсплывают при непрерывных колебательных процессах, что также способствует снижению коэффициента трения и повышению ресурса механизма. Установлено экспериментально, что при достижении критического количества «сростков» происходит скелетообразование матрицы, делает ее неподвижной (металлокерамической или керамической), создавая условия для формирования на ней нового жидкого монокристалла КСК. Таким образом, ГМ очень перспективны, так как обеспечивают не только формирование жидкого монокристалла, но и обладают свойством "омолаживания" металла.

ГМ вводится между трущимися поверхностями при помощи носителя (масла, консистентные смазки, фреон, антифризы, и т.д.). В результате чего в процессе эксплуатации на поверхностях трения образуется слой металлокерамики, составляющий с поверхностью детали единое целое. Условно процесс обработки можно разделить на два этапа: 1) Подготовительный в начале процесса происходит естественная очистка микрорельефа от продуктов износа, нагаров и других загрязнителей за счт окислительно-восстановительных свойств. 2) Далее происходит непосредственно синтез металлокерамического слоя на подготовленных и очищенных поверхностях пар трения. Вначале, за счт образования металлокерамического слоя происходит увеличение площади особо нагруженных зон трения, а затем, металлокерамический слой распространяется на все трущиеся поверхности в зависимости от величины приложенных к ним контактных нагрузок.

В ходе формирования металлокерамического слоя температура в зонах трения уменьшается и рост толщины покрытия замедляется вплоть до полного его прекращения. Таким образом, происходит саморегуляция толщины защитного слоя. Синтезированная поверхность условно состоит из трех слоев: первого, восстановленного слоя, который обладает общей кристаллической решеткой с металлом подложки; второго, промежуточного, упругого слоя; третьего, внешнего, защитного слоя с аномально низким коэффициентом трения и высокой металлокерамическое покрытие обладает высокой микротвердостью и упругостью.

Характеризуется защитными свойствами против электрохимической коррозии. Эта поверхность способна к регенерации и работает в условиях трения как защитный слой.

За счет оптимизации формы поверхностей трения снижаются вибрация и шумы.

Высокая микротвердость металлокерамического покрытия в сочетании с пластичностью позволяет значительно увеличить ресурс механизмов. Они без износа переносят "холодный пуск" и повышенные нагрузки. В отдельных случаях, при условии полностью сформированного металлокерамического слоя и достаточном охлаждении, допускаются продолжительные периоды работы в условиях "масляного голодания" без повреждения трущихся поверхностей.

Длительность формирования защитного слоя зависит от первоначального технического состояния машин и механизмов (качества изготовления, сборки, состава материалов и т.д.), а также режимов и сроков эксплуатации. По своей природе он не чужероден металлу и поэтому, в отличие от различных присадок, идеально удерживается на поверхности металла. Имеет одинаковый с металлами коэффициент линейного расширения, так как образует с ними единое целое.

Коэффициент трения аномально низок: 0,003 – 0,005.По своей природе диэлектрик и огнеупор.

3.5. Физико-химическая сущность процесса.

В процессе проводимого ремонта на поверхностях пар трения механизмов в зонах контакта формируется органо-металлокерамическая пленка, представляющая собой жидкий монокристалл, выращенный на кристаллической решетке поверхностного слоя самого металла, содержащая:

Кластеры (соединения с химическими связями):1.1. Гидрофобные – органометаллические соединения (комплексоны).1.2. Гидрофильные – керамические соединения, включающие в заданных соотношениях природные минералы следующих классификаций:- «состаренные», включающие связанную воду (скородит, серпентин, хризонолла, оливенит, гидрогетит, заратит, каламин, колеманит и др.);- «слабо состаренные», включающие гидроксильную группу ОН (азурит, атакимит, брошантит, гарниерат, гетит, диаспор, заратит, ильваит, малахит, микролит, псильмелан, ставролит, тальк, топаз и др.);- «обычные», включающие ультрадисперсные алмазы, кварц, ильменит, циркон, шунгит, шеелит и др.).

1.3. «Двойники» сваренные при давлении и температуре гидрофильный и гидрофобной кластеры (часто называемые «сростки»), формируют циалит (пористый материал), часто заполненный органикой, металлической легкоплавкой эвтектикой, металлоорганикой, органометаллокерамикой или их механической смесью. (аналогия порошковой металлургии).

2. Клатраты (соединения с физическими связями, «хозяин»-«гость»): «гость» агрессивный металл, а «хозяин» - органическая защита «гостя» от окружающей среды. Для обеспечения избирательного наращивания изношенных контактируемых поверхностей «хозяин» должен разрушиться при определенных:

температуре, давлении и кислотности и даже реагировать на количество контактов.

3. Катализаторы, антиоксиданты, стабилизаторы, комплексообразователи, спирты, отвердители, каучуки и ингредиенты обеспечивают: управление по скорости, селективности, торможении на определенной звене цепи химической реакции, дифундированию и сегрегации микрочастиц в поверхностном и подповерхностном слоях металла.

Одновременно в результате эффектов шаржирования, диффузии и сегрегации обеспечивается переструктурирование подповерхностного слоя, вследствие движения атомарного водорода в сторону повышенных температур (подповерхностный слой из-за пластических деформаций при контактировании поверхностей имеет наибольшую температуру), в КСК используются природные минералы, органика и «сростки», обеспечивающие связывание атомарного водорода в зоне третьего тела, путем повышения электросопротивления пленки и изменения рН в микрообъемах.

Избирательное формирование слоя обеспечивает: экономию «КСК», Сформированный органометаллокерамический жидкий кристалл обладает тиксотродными свойствами (по матрице) и несет в себе твердыне природные «микроканавок», возбуждающий процесс автоколебаний, «полирезонанс» резонанс микрочастиц в матричных системах и имеющие все шесть степеней свободы соизмеримые с шероховатостью сформированной поверхности.

Процентные соотношения составов 1, 2, 3 обеспечивает: скорость регулирования наращивания слоя (с учетом формы движения контактируемых поверхностей).

Повышение содержания твердой керамики ведет к перенаращиванию слоя;

снижение содержания твердой керамики, даже при значительных скоростях наращивания, обеспечивает растекание (при повышенных давлениях и температурах) сформированного жидкого кристалла между контактируемыми Для достижения повышения ресурса традиционными способами используется высококачественные сплавы, различные виды обработок поверхности металла, повышающих класс точности, чистоты, твердость, стойкость; предварительно длительно обкатываются, притираются (например, планетарка – хвостовик), но несмотря на все ухищрения, по причине неизбежного прямого контакта металлических поверхностей при трении за счет эффектов Ребиндера (под воздействием всепроникающего атомарного водорода), контактируемые поверхности интенсивно разрушаются, а продукты разрушения вымываются маслами, которые являются только охлаждающей средой, так как их вязкость не превышает 100 сантистокс, а при штатных давлениях контактируемых поверхностей механизмов даже средненагруженных необходима вязкость масел 000 сантисток, которых пока еще не придумали. Рассмотрим физико-химические процессы, происходящие при этом.

Общая химическая формула КСК - Mg6(Si4O10)(ОН)8 и сопутствующие включения: Fe; Ca; Ni; Тi; Сг; Сu; Рt и др. в виде оксидов и других групп. Параметр Ларсена подразумевает включения (до % масс) SiO-1%; SiO2 - 40%; Аl2O3 - 1%;

Fе2O3 - 3%; FеО - 1%; МgО - 40% и др., Н2O - 13-20%. Если сравнить с добавками, используемыми в металлургии, то снова увидим некоторое соответствие с процессом получения кремнистых металлов (Si-Са; Са-Si-Аl), ферросиликатов (FeSi) и др.. При прохождении реакций под действием указанных выше факторов на поверхности стали мы получаем прохождение окислительно-восстановительной реакции, что суть - типовые колебательные химические реакции, связывающие концентрацию трх веществ. Для создания в трибосистеме устойчивого равновесия протекания окислительно-восстановительных реакций в зону трения необходимо ввести гидроокислы, содержащие ионы - катализаторы металлов с переменной валентностью. Такие условия препятствуют образованию свободных радикалов и выходу их из координационной сферы. Благодаря этому ионы металлов остаются в зоне трения, препятствуя изнашиванию поверхностей. Из этих же работ мы знаем, что побочным продуктом окислительно-восстановительных реакций, при колебаниях скорости их прохождения, является вода. Образуемая таким образом гидрофаза участвует далее в процессе снижения силы трения изнашивания трибосистемы. В используемых гидросиликатах металлов имеется указанный выше химический и фазовый состав, который обуславливается сложными конгломератами октаэдрических и тетраэдрических соединений со связями: Si-OSi; Si-O-OH-М и др.. При механическом и тепловом воздействии часть связей обрывается и получаются соединения с освободившимися связями типа Н-О-( ), НО-ОН-( ) и вода. Одна часть появляется за счет адсорбирования водорода из металла, а другая есть не что иное как конституционная вода освобожднная из минерала. При этом идет активный процесс замещения связей за счт адсорбирования водорода и образование новых связей: Si-O-ОН; Si-O-Fе и т.д..

Этот процесс приводит к возникновению следующих реакций между кристаллами КСКА и кристаллами фаз металла: Мg6(Si4O10)(ОН)8 + Fе2O3 + Н2 — >4(МgFе)SiO4 + 5Н2O.

Это подтверждается на практике выделением относительно большого количества воды и фазовым анализом поверхностей после взаимодействия с КСКОМ. Это соответствует и доказательствам Хейда и Баннистера о термическом преобразовании серпентинитов согласно реакции:

Мgб(Si4O10)(ОН)8 -—> ЗМg2SiO4 + SiO2 + 4Н2O (при t=600°С).

Видим две идентичные реакции с выделением воды и возможным взаимозамещением "оливин" на "форстерит + кремнезм". Обе реакции проходят при идентичных условиях с соизмеримым количеством затрат энергии.

Исследуя далее процессы в металлургии и процессы, происходящие в рассматриваемой трибосистеме, убеждаемся в их постоянном сходстве и по протеканию реакций, и по фазовым физико-химическим преобразованиям при сравнимых энергозатратах и прочих равных условиях.

Итак, триботехническая оценка геоактиваторов должна производиться с учтом их способности к инициированию микрометаллургических процессов, в результате которых образуются поверхности металлосиликатов, аналогичных форстеритам (оливинам). А это значит, что изначально геоактиватор должен соответствовать определнным значениям энергоплотности, активности к водороду и взаимодействию с водой. При этом нужно учитывать и его структуру.

1. Аномально низкий коэффициент трения – до 0,003.

2. Высокая микротврдость поверхности по аlfa-плоскости – до 690….710 НУ, что способствует сопротивлению изнашиванию и высокому пределу текучести.

(Например, при введении в качестве наполнителя ультрадисперсных алмазов, циркона или кварца микротврдость соответствует по Моосу 10; 9; 7,5.) 3. Ударная прочность – 50 кгс/мм2. (При повышении процентного содержания состава 2 и «состаренного» состава 3 жидкий монокристалл при восприятии нагрузки переходит в вязкотекучее состояние.) 4. Высокая коррозионная стойкость, обеспечиваемая связыванием атомарного водорода – катализатора всех физико-химических и химических процессов.

5. Высокое удельное электрическое сопротивление - 106 Ом/м, обеспечиваемое наличием в матрице органических соединений (фторопласт-4, стирол и др.), природных соединений (гидрофобных и «двойников»), что способствует притуплению электрохимических и электромагнитных явлений и уменьшению изнашивания.

6. Высокая огнеупорность, обеспечиваемая наличием при формировании жидкого кристалла преимущественно природных минералов (гидрофобных и «двойников»), причем, если обеспечивается повышенные давление и температура, то формируется чисто керамический слой (технология порошковой металлургии).

7. Высокие (несколько ниже кварца) пьезоэлектрические свойства, что способствует подавлению трибоэлектрического эффекта.

8. Относительная диэлектрическая проницаемость: 25-30 ед., что является подтверждением аналогичных сил адгезии и когезии (аутогезии).

9. Относительная магнитная восприимчивость: ~0,2, что значительно усиливает способность к аутогезии магнитного происхождения.

10. Особая структура, позволяющая получить анизотропные свойства: атомы одной плоскости имеют сильные ковалентные связи, между параллельными рядами связи слабее, а значит, силы, необходимые для сдвига слоев геоактиватора, меньше силы связи с металлом.

11. Низкая теплопроводность: в десятки раз ниже известных тврдых смазок.

12. Наличие гидрофазы: в структуру геоактиватора входит вода, расположенная слоями. За счт этого на поверхностях сопряжения образуются прочные гидратированные слои, соединнные жидкой прослойкой, что снижает силу трения.

Сформированное покрытие контактируемых поверхностей, в зависимости от форм движения и с учтом переструктурирования подповерхностного слоя, обладает повышенной стойкостью на истирание, вследствие аномально низкого коэффициента трения (до 0,003), а также обеспечивается стойкость:

- к высокой температуре (огнеупор с жаростойкостью до 25000С);

- электрическим воздействиям (диэлектрик);

- химическим воздействиям (коррозионной стойкости).

Применение КСК при эксплуатации машин и механизмов при учте форм движения контактируемых поверхностей обеспечивает эффект безизносности при удовлетворении следующих условий:

где: Мв – масса вводимого в зону трения КСК.

Мд – масса деструктируемого в зоне трения КСК Му – масса уносимого маслом из зоны трения КСК Основным способом разрушения материала на поверхностях трения при всех видах изнашивания является образование и накопление повреждений в тонких поверхностных слоях материала. При этом наличие абразива, химических превращений или явления переноса может лишь изменять интенсивность разрушения либо в сторону ускорения, либо замедления.

Обычно разрушение происходит в форме отделения от поверхностей трения мелких частиц материала, что приводит с течением времени к изменению размеров и формы контактирующих деталей. Это явление и называют изнашиванием.

Представление о характере изнашивания можно получить из краткого обзора основных разновидностей изнашивания..

- Усталостное изнашивание К усталостному изнашиванию относят случаи, когда при работе узлов трения отсутствуют аномальные повреждения (схватывания, задиры, микрорезание, прижоги поверхностей и т.п.), трение протекает в нормальных условиях, имеется смазка, но тем не менее вследствие трения материал поверхностного слоя «устает»

и начинает отделяться в виде частиц износа.

Многоцикловое изнашивание возникает при упругом контактировании.

Многократное воздействие на микровыступ приводит к постепенному накоплению микродефектов, образованию микротрещин, при слиянии которых образуются поверхностные макротрещины, вызывающие разрушение материала и отделение частиц износа. При малоцикловом изнашивании совместное действие нормальной и касательной нагрузок при трении приводит к тому, что максимальное касательное напряжение возникает не на поверхности, а под пятном контакта на небольшой глубине, где накапливаются повреждения и образуются трещины.

Особым проявлением многоциклового изнашивания является так называемый питтинг (англ. pit -углубление), возникающий на дорожках качения подшипников при пульсации нагрузки.

Питтинг возникает в результате многократного деформирования поверхностей, нагружаемых телами качения. Язвы питтинга часто называют выкрашиванием.

Кроме подшипников и направляющих качения, такой износ характерен для зубьев шестерен, шлицевых соединений и ряда других контактных пар.

-Абразивное изнашивание Абразивные частицы производят на поверхностях трения разрушительное действие в двух основных формах. Острые абразивные частицы царапают, совершают хаотический процесс микрорезания, что наблюдается, например, при работе почвообрабатывающих или горных машин.

При отсутствии абразивных частиц в струях жидкостей или газов наблюдается эрозионный износ.

К данной разновидности изнашивания близок кавитационный износ.

Кавитационный износ возникает, когда жидкость обтекает края препятствий, например лопаток насосов, турбин. На краях препятствий резко изменяется скорость течения, образуются разрывы в кавитационные образования, заполненные паром, которые, захлопываясь создают ударные волны. Многократное ударное воздействие расшатывает кристаллы металлической поверхности, которые через некоторое время выкрашиваются.

- Коррозионно-механическое изнашивание К такой разновидности изнашивания относят окислительный износ, фреттингкоррозию и водородный износ. Окислительный износ связан с активацией окислительных процессов поверхностных слоев трущихся поверхностей за счет пластической деформации, повышенной температуры, действия циклических нагрузок и наличия кислорода в смазке и окружающей среде.

При окислительном изнашивании вначале, когда пленки окислов тонки (порядка долей микрометра) и эластичны, они играют положительную роль и предохраняют поверхности от повреждений. Но по мере роста они становятся толстыми, хрупкими и разрушаются при нагрузках, которые вначале легко переносили. Продукты износа уносятся со смазкой. Тем временем окислительный процесс продолжается, пленки снова нарастают и защищают от износа основной материал. Таким образом, окислительное изнашивание - это процесс, при котором разрушается не материал изнашиваемой детали, а его вторичные структуры оксиды, образующиеся в процессе трения.

При фреттинг-коррозии циклические микроперемещения в контакте вызывают локальные тепловые флуктуации, многократное пластическое деформирование, интенсивное накопление дефектов структуры, образование микро- и макротрещин, по которым в глубину от поверхностей диффундирует кислород и другие активные компоненты среды. Отделившиеся частицы абразивно воздействуют на поверхность. Характерные объекты подобного изнашивания - замки лопаток различных турбин, резьбовые соединения и другие детали машин, работающие в динамически напряженных условиях.

- Водородное изнашивание Водородный износ наблюдают в резьбовых соединениях, золотниковых и плунжерных парах, тормозных дисках и других узлах трения.

Водород в парах трения образуется в атомарной форме при электрохимикотермическом разложении воды, смазок, пластмасс. Такой водород по микродефектам материала диффундирует в поверхностный слой. При этом металлические связи заменяются слабыми водородными, а материал охрупчивается.

Р и с. 1. Электронные (х10000) и оптические фотографии изнашиваемых поверхностей:

а – чугунная; б – стальные изношенные поверхности; в – усталостные трещины (косой срез);

г – поверхность, поврежденная фреттинг-коррозией; д - развитие дислокационной структуры меди; е - развитие усталости при трении кристаллов железа Престиж и полезный эффект любой машины или транспортного средства прежде всего составляют характеристики работоспособности, надежности и безопасности. Если безопасность транспортного средства во многом определяется прочностью элементов систем, механизмов и отдельных деталей, то при их оценке в категориях надежности возрастает значение и удельный вес ресурсных характеристик, определяемых конструктивными, технологическими и эксплуатационными факторами. Среди ресурсных характеристик важнейшее значение имеет износостойкость деталей - сохранение ими размеров, формы и прочностных свойств в ходе эксплуатации.

При этом, в отличие от авиации, космических, сподвижных и тому подобных аппаратов, для транспортных машин и промышленного оборудования, тоже имеющих напряженный динамический режим нагружения трущихся пар (детали двигателя, подшипники, зубчатые передачи и др.), в конструкции используют относительно недорогие конструкционные материалы.

Тем не менее, во многих изделиях ведущих фирм по производству ДВС и промышленного оборудования достигнуты высочайшие результаты, которые опираются на непрерывный поток внедрения новых идей, материалов и технологий.

1. Широкий температурный диапазон трибосопряжений, в котором обеспечивается стабильность процесса формирования покрытия, что позволяет использовать «КСК» как в двигателях внутреннего сгорания, так и в низкотемпературных 2. Образование идеальной с точки зрения динамических нагрузок поверхности.

Идеальное направление роста слоев без подклинивания (эффект Штарка) с высокой 3. Высокая регулярность повторяемости процессов на всех типах механизмов.

дифференцированное создание слоев с высокой степенью регулярности механохимических свойств (как по объму так и по поверхности) делает покрытие необычайно стойким во времени при различных статических и динамических нагрузках.

прекращаются процессы электрохимической коррозии. Наружный слой обладает высокой электрохимической прочностью, являясь идеальным изолятором.

6. Поверхностный слой полностью компенсирует возможное ухудшение механических свойств поверхностей трения, связанное с водородной эрозией (усталостные процессы).

7. В качестве дисперсной среды можно использовать любое стандартное смазочное масло (синтетическое или минеральное), что не оказывает влияния на динамику процессов.

8. Проявление демпфирующих свойств масла сразу после введения ГМ (в первые 15 минут).

9. Срок службы смазочного масла увеличивается в несколько раз, так как в отсутствие трения не происходит разрыв полимерных цепочек масла.

10. Время хранения исходной композиции (суспензии) определяется исключительно сроком хранения самого носителя (например, масла).

Двигатели внутреннего сгорания: дизельные и карбюраторные всех типов.

Обработкой достигается:

-увеличение компрессии до паспортного значения и более -выравнивание компрессии по цилиндрам;

-повышение давления масла;

-снижение расхода масла до 30% -экономия топлива до 15%;

-уменьшение выхлопа СО и СН в 2-10 раз;

-снижение уровня шума и вибрации;

Обработкой достигается:

-восстановление и защита от износа трущихся деталей;

-устранение заклинивания;

-возможность Стволы всех видов нарезного оружия.

Обработкой достигается:

увеличение настильности выстрела;

- -повышение кучности боя;

увеличение начальной скорости пули на новом стволе на 5-15 м/сек;

увеличение начальной скорости пули на изношенном стволе на 20%;

- увеличение износостойкости ствола в 10 раз;

- уменьшение вибрации ствола;

Промышленные редукторы и трансмиссии.

Обработкой достигается:

-компенсация износа на пятнах контакта зубчатых колс до 0,5 мм;

-снижение рабочей температуры масла;

-снижение потребления электроэнергии;

-уменьшение уровня шума и вибрации.

Гидросистемы: масляные насосы и гидромоторы всех типов.

Обработкой достигается:

-устранение износа штоков клапанов;

-устранение перетока распределителей;

-уменьшение виброускорения;

-повышение рабочего давления и КПД;

Подшипники качения и скольжения всех типов.

Обработкой достигается:

-устранение износа поверхностей трения;

-уменьшение радиальных зазоров до 0,02мм;

-увеличение срока службы в агрессивных средах в 10 раз;

-снижение уровня шума и вибрации;

Компрессоры различных типов и назначения (кроме кислородных).

Обработкой достигается:

-сокращение времени достижения рабочего давления;

-увеличение давления масла;

-снижение рабочей температуры масла;

-снижение потребления электроэнергии;

-уменьшение уровня шума и вибрации.

Топливная аппаратура (ТНВД).

Обработкой достигается:

-устойчивая работа двигателя на всех режимах;

-снижение расхода топлива;

-улучшение запуска двигателя;

-повышение мощности двигателя;

-наджная защита от некачественного топлива;

-снижение выбросов токсичных компонентов;

Металлорежущие станки и оборудование.

Обработкой достигается:

-восстановление геометрических параметров изнашивающихся поверхностей;

-повышение точности станков;

-улучшение качества обрабатываемой поверхности деталей;

-стабилизация работы гидросистемы станков;

-снижение потребления электроэнергии;

-снижение уровня шума и вибрации;

Пневмомолоты, прессы и штампы.

Обработкой достигается:

-увеличение компрессии в цилиндрах пневмомолотов;

-повышение производительности работы компрессоров в пневмомолотах;

-уменьшение зазоров в направляющих;

-снижение потребления электроэнергии;

-снижение уровня шума и вибрации;

Дымососы и дутьевые вентиляторы;

Обработкой достигается:

-увеличение срока службы в агрессивной среде и при высоких (до 400о) температурах в 6-10 раз;

-снижение потребления электроэнергии;

-снижение уровня шума и вибрации;

Открытые зубчатые и цепные передачи.

Обработкой достигается:

-устранение износа трущихся поверхностей;

-увеличение срока службы в агрессивной среде в 3-5 раз;

-снижение уровня шума;

Прокатные и вальцовочные валки.

Обработкой достигается:

-уменьшение радиального биения;

-увеличение срока служба при воздействии высокой температуры;

-повышение стойкости при работе в агрессивной среде;

Копиры различных конфигураций.

Обработкой достигается:

-повышение тврдости поверхностного слоя на рабочей поверхности;

-увеличение срока службы при воздействии агрессивных сред;

-сохранение заданной точности формы и размеров длительное время;

Цилиндропоршневые группы ДВС.

Обработкой достигается:

-увеличение компрессии в цилиндре;

-восстановление геометрии цилиндра;

-уменьшение расхода масла на угар;

-увеличение мощности двигателя;

-снижение уровня шума и вибрации;

Презентация- модель формирования КС (РВС ) (см. Приложение 1 ) Лекция 3.Методы и средства диагностики ДВС, применяемые при 3.1 Методы обобщенного (интегрального) диагностирования ЦПГ Определение расхода картерного масла на угар Износ гильз цилиндров, поршней, износ, пригорание и поломка поршневых колец приводят к увеличению расхода масла на угар. Данный способ диагностирования основан на определении массы или объема масла, израсходованного двигателем за определенный период работы.

Сочетание объемного и массового способов обеспечивает достаточно высокую точность измерений (погрешность не превышает 5% [ 1 ] ) и при наличии правильного учета дает возможность установить необходимость ремонта, так как известно, что за время работы до ремонта расход масла увеличивается в 3-5 раз, а у некоторых двигателей в 10-12 раз [ 1 ]. Однако увеличение расхода масла не всегда является следствием износа гильз цилиндров, поршней и поршневых колец. При одном и том же износе этих деталей расход масла может изменяться в 1,5-2 раза. Увеличение расхода масла может быть связано также с потерями через неплотности масляного картера с блоком цилиндров.

Кроме этого, данный параметр зависит от скоростного и нагрузочного режимов эксплуатации двигателя, температуры деталей, степени разжижения масла топливом, интенсивности отбора газов из картера и других факторов, не зависящих от износа деталей двигателя. Учесть или исключить эти факторы в условиях эксплуатации чрезвычайно трудно, поэтому данный способ реализуется в основном при стендовых испытаниях.В условиях эксплуатации для наиболее точного определения угара масла требуется провести несколько контрольных смен с точными замерами количества доливаемого топлива и масла, что трудоемко и длительно.

Установлено, что после приработки деталей ЦПГ угар масла в течение длительного времени практически не изменяется и лишь при износах, близких к предельным, начинает резко возрастать. Это делает практически невозможным периодическую оценку фактического состояния группы и прогнозирование остаточного ресурса.

Следует также отметить, что определить количество масла, проникающего в камеру сгорания непосредственно через кольцевое уплотнение ЦПГ, не представляется возможным, особенно применительно к работающему двигателю.

Таким образом, величина расхода масла на угар является обобщенным диагностическим параметром, который дает лишь общее представление об изношенности и состоянии цилиндропоршневых групп всех цилиндров двигателя. Выявить состояние отдельных элементов ЦПГ по этому параметру невозможно. Кроме того, отсутствие четких нормативов (номинальных, допускаемых и предельных значений) на расход масла для различных автотракторных двигателей существенно ограничивает применение данного метода.

Определение содержания продуктов износа в масле или газе спектральный, эмиссионный, адсорбционный и др. методы анализа моторного масла, которые заключаются в определении концентрации элементов продуктов износа в пробах моторного масла. В основе этих методов лежит допущение, что изменение концентрации продуктов износа прямо пропорционально интенсивности изнашивания узлов трения.

Наиболее распространенными являются способ определения количества железа в масле и спектральный анализ. Концентрацию железа в масле определяют калориметрическими или полярографическими методами с предварительным сжиганием проб. В Киевском автомобильно-дорожном институте был разработан способ определения концентрации ферропродуктов в работавших маслах, в основе которого лежит принцип изменения магнитного потока в незамкнутом магнитном сердечнике при появлении у его полюса ферромагнитного вещества].

Этими способами можно оценить лишь суммарный износ всех стальных и чугунных деталей двигателя и очень трудно проследить за процессом изнашивания поршневых колец или гильз цилиндров.

С помощью спектрального анализа можно определить содержание многих металлических и неметаллических элементов, поступающих в масло при изнашивании двигателя. Значительное повышение концентрации того или иного элемента свидетельствует об интенсивном изнашивании деталей, для которых он характерен. Так, по концентрации алюминия судят об износе поршней, по наличию хрома – об износе хромированных поршневых колец.

Однако текущее содержание в масле химического элемента в силу различных причин отражает лишь качественную картину изменения состояния конструкции, узла или детали. Точная количественная оценка непосредственно износа гильзы или торцовых зазоров данным способом невозможна].

К общим недостаткам рассмотренных способов следует отнести также невозможность точного определения количества осажденного вещества в полостях и каналах системы смазки.

Эти недостатки в некоторой степени устранены в способах, основанных на определении содержания химических элементов в продуктах сгорания. При этом используются или непосредственно выхлопные газы, или их жидкая фаза (конденсат).

Пневматические способы диагностирования ЦПГ Одной из основных задач, которые должны выполнять детали ЦПГ и клапаны газораспределения, является надежное уплотнение рабочего пространства цилиндров при функционировании двигателя. В связи с этим использование для диагностирования ЦПГ пневматических способов, в некоторой степени воспроизводящих функциональные особенности работы деталей группы, является наиболее целесообразным.

Определение количества газов, прорывающихся в картер Данный метод является одним из наиболее распространенных способов оценки технического состояния ЦПГ. Особенность этого способа заключается в возможности оценки состояния группы на функционирующем двигателе.

Прорыв газов в картер происходит вследствие износа сопряжений и за время работы двигателя до ремонта увеличивается в 7…12 раз, а иногда и больше].

Считают, что двигатель подлежит ремонту, если утечка газов в картер при полной нагрузке и частоте вращения 1200 об/мин увеличивается в 4… раз].

Количество прорывающихся газов определяют либо непосредственным измерением приборами KM-4887-II, КМ-13671, либо косвенным, используя в качестве диагностического параметра давление газов в картере или ультразвуковую энергию прорывающихся газов].

Из индикаторов расхода газов – KM-4887-II и КМ-13671 – более простым в эксплуатации является КМ-13671. При его использовании погрешность измерения расхода не превышает 10%. Однако, как показывают исследования, данная погрешность может существенно увеличиваться в связи с образованием смолистых отложений на стенках трубки и поршенька сигнализатора. На показания индикатора влияют также отсутствие отсасывающего устройства (по сравнению с КИ-4887-II) и уровень вибрации двигателя].

Точность оценки технического состояния ЦПГ по давлению газов в картере зависит от пропускной способности системы вентиляции, которая в свою очередь зависит от нагрузочного и скоростного режимов работы двигателя, герметичности соединений и подвижных сопряжений. По исследованиям ГОСНИТИ, абсолютное большинство находящихся в эксплуатации двигателей имеют неплотности в картере, через которые в атмосферу могут выходить более 50% картерных газов. В связи с этим погрешность в определении технического состояния изношенного двигателя по данному параметру существенно больше, чем при измерениях для нового.

Величина расхода газов характеризует состояние ЦПГ всех цилиндров двигателя, т.е. дает интегральную оценку. Для определения состояния деталей в каждом цилиндре после замера суммарного расхода измеряют прорыв газов в картер при работе двигателя без одного цилиндра. Несмотря на это, зависимость диагностического параметра от состояния отдельных деталей ЦПГ очень слабая.

По результатам исследований коэффициенты корреляции между количеством газов, прорывающихся в картер, и структурными параметрами ЦПГ, такими, как торцовый зазор в первой канавке поршня, зазор между цилиндром и юбкой поршня, износ гильзы цилиндра не превышают 0,25…0,45. В связи с этим на практике данный способ диагностирования используют, в основном, для определения предельного состояния ЦПГ.

Следует также отметить, что этот способ практически неприменим для целей предремонтной диагностики, так как для этого требуется запуск двигателя, что в большинстве случаев невозможно.

надпоршневом пространстве характеризующего общее техническое состояние ЦПГ, используется время снижения давления воздуха в камере сгорания. На рис. 1.2 представлена принципиальная схема устройства, реализующего способ.

При диагностировании баллон 2 предварительно наполняют сжатым воздухом до давления 0,8 МПа. Затем открывают вентиль 4 и одновременно включают секундомер. При снижении в баллоне давления до 0,2…0,3 МПа секундомер выключают. По времени снижения давления судят об общей герметичности камеры сгорания.

Преимуществом данного способа по сравнению со способом определения расхода картерных газов является то, что он позволяет оценивать техническое состояние ЦПГ отдельных цилиндров двигателя.

Рисунок 3.1 – Принципиальная пневматическая схема устройства для оценки технического состояния ЦПГ по времени снижения давления: 1,4 – вентили; 2 – баллон; 3 – манометр;

Однако, на точность оценки состояния ЦПГ существенное влияние могут оказывать состояние клапанов газораспределения и прокладки головки блока цилиндров. Кроме того, раздельная оценка состояния элементов ЦПГ рассматриваемым способом невозможна, что в значительной степени затрудняет выявление потребности в профилактическом ремонте.

Определение компрессии При износе деталей кольцевого уплотнения ЦПГ снижается компрессия, т.е.

давление рабочей смеси в надпоршневом пространстве в конце такта сжатия.

Компрессию определяют прямыми и косвенными способами. При прямом измерении используют компрессометры разных конструкций как простых (например, КВ-1124, К-181), так и сложных. При косвенном определении записывают диаграмму процесса сжатия в координатах давление-угол поворота коленчатого вала или фиксируют момент сопротивления сжатию при медленном амплитуд пульсаций давления в выпускном трубопроводе двигателя и методы, основанные на определении объема (количества) или давления воздуха в надпоршневом пространстве при закрытых клапанах газораспределения].

На рис. 3.1 представлено изменение компрессии цилиндров двигателей ЗМЗв процессе эксплуатации. При нормальном состоянии клапанов газораспределения снижение компрессии, при достижении ЦПГ предельного состояния, происходит всего лишь на 20-25% от номинального ее значения. При этом отмечается нестабильность результатов даже в последовательно проведенных испытаниях.

Незначительное изменение компрессии у предельно изношенной ЦПГ объясняется тем, что под действием давления в конце такта сжатия компрессионные кольца плотно прижимаются к нижним торцам канавок и стенке гильзы цилиндра, улучшая тем самым герметичность камеры сгорания.

Рисунок 3.2 – Изменение компрессии цилиндров двигателей 3M3- Для двигателей УМЗ-417 и ЗМЗ-24 предельное значение компрессии составляет 0,65 МПа]. Согласно проведенным расчетам давление, дополнительно прижимающее второе кольцо, достигает 0,22 МПа, что практически в два раза превышает удельное радиальное давление самого кольца. Подобное характерно для ЦПГ любого двигателя и с любым числом колец. Поэтому использовать величину давления конца такта сжатия для характеристики степени изношенности отдельных деталей и сопряжений ЦПГ не представляется возможным. На величину компрессии существенное влияние оказывает состояние клапанов газораспределения и прокладки головки блока, а также поломка и закоксовывание компрессионных колец. Крайне противоречивые данные по предельной, номинальной и допускаемой величине компрессии, также затрудняет использование метода. В связи с этим данный метод целесообразно использовать только для выявления аварийных износов и повреждений ЦПГ.

Определение относительной компрессии Общий принцип метода заключается в следующем. В процессе прокрутки двигателя стартером (без запуска) снимается осциллограмма потребляемого стартером тока. Чем герметичнее надпоршневое пространство цилиндра, тем больше максимальное давление сжимаемого при прокрутке двигателя стартером воздуха (компрессия) и тем больше сопротивление вращению двигателя, когда данный цилиндр находится в фазе сжатия, - тем больший ток потребляет стартер для проворачивания коленчатого вала. Соответственно, определив, какой участок осциллограммы стартерного тока к какому цилиндру относится, и максимальные значения тока на каждом из участков, можно определить цилиндр с пониженной компрессией. Некоторые методики предлагают анализировать не стартерный ток, а напряжение бортовой сети - такой подход тоже справедлив, однако не нашел широкого признания и применения. Диагностирование может выполняться как:

- в ручном режиме - при этом диагност сам блокирует запуск двигателя (например, через отключение форсунок впрыска) и, используя автомобильный осциллограф, снимает осциллограмму стартерного тока (см. рис. 3.3), после чего вручную рассчитывает показатели;

- в автоматическом режиме с помощью мотор-тестера. При этом, как правило, прибор сам блокирует запуск двигателя, сам обрабатывает осциллограмму стартерного тока (определяет значение тока в пиках, определяет, какой пик осциллограммы к какому цилиндру относится), обсчитывает данные и выдает результат.

Рисунок 3.3 – Осциллограмма тока, потребляемого стартером при прокрутке Данному методу присущи следующие недостатки:

- с помощью данного метода невозможно определить абсолютное значение компрессии;

- одинаково плохое состояние цилиндров (например, если по всем цилиндрам абсолютное значение компрессии около 4 атм) не может быть выявлено с помощью данного метода. Однако, во-первых, такая ситуация (чтобы все цилиндры были совершенно одинаково неисправны) встречается достаточно редко, во-вторых, такую ситуацию можно выявить по повышенным оборотам стартерной прокрутки и по заниженному абсолютному значению тока потребления стартера;

- на осциллограмму стартерного тока помимо непосредственно герметичности надпоршневого пространства оказывают влияние другие факторы в частности, исправность стартера. Частично проверить отсутствие этих факторов можно выкрутив свечи и просмотрев после этого осциллограмму стартерного тока;

- наличие низкой компрессии (даже абсолютной, а не относительной) в цилиндре не указывает прямо с гарантией 100% не только на причину неисправности, но и, тем более, на необходимость капитального ремонта двигателя. То есть выявление проблемного, с точки зрения относительной компрессии, цилиндра является, прежде всего, поводом для дальнейшего, более глубокого диагностирования.

Определение относительной неплотности камеры сгорания Для определения относительной неплотности камеры сгорания применяют пневматические калибраторы различных конструкций. В зависимости от конструктивных особенностей и способов тарировки прибора неплотность может определяться как в абсолютных единицах (мм 2), так и в относительных (утечка воздуха в процентах).

Наибольшее распространение в нашей стране получили прибор К-69М и его упрощенный вариант – пневмотестер К-272. Принципиальная пневматическая схема приборов приведена на рис. 3.4.

При диагностировании приборы подключаются к проверяемой камере сгорания через свечное или форсуночное отверстие.

Рисунок 3.4 – Принципиальная пневматическая схема приборов 1 – регулятор давления; 2 – калиброванное отверстие; 3 – манометр; 4 – В отличие от пневмотестера К-272, позволяющего определять лишь падение давления воздуха, подаваемого в цилиндр, прибор К-69М дает возможность измерять относительную утечку воздуха в диапазоне от 0 до 100%. Питание прибора осуществляется от воздушной магистрали давлением не менее 0,4 МПа. Расчетное рабочее давление, поддерживаемое редуктором (рис.1.5) – 0,16 МПа ( 1,6 кгс/см 2 ). О состоянии гильзы цилиндра судят по разности утечек при положениях поршня в конце и начале такта сжатия. По величине утечки в начале такта сжатия оценивают также состояние поршневых колец и клапанов газораспределения.

Установлено,что за время эксплуатации двигателя до ремонта утечка воздуха при проверке пневмокалибратором увеличивается в 10 paз, а до профилактической замены колец – в 4 раза. Однако подобное соотношение наблюдается при качественном прилегании клапанов и головки блока цилиндров к блоку.

В случаях нарушения герметичности клапанов (или прокладки головки блока) их состояние оценивают либо с помощью индикатора утечки (качественная оценка), либо повторным измерением утечки после заливки в проверяемый цилиндр некоторого количества масла. По разности утечек в начале такта сжатия и после заливки масла оценивают состояние непосредственно компрессионных колец. Основной недостаток способов оценки технического состояния ЦПГ с использованием пневмокалибраторов заключается в невозможности достаточно точного определения износа поршневых колец и гильз цилиндров.

Это обусловлено тем, что при подаче сжатого воздуха в проверяемый цилиндр кольца прижимаются к нижним торцам канавок и зеркалу гильзы цилиндра, увеличивая тем самым площадь «плотного» контакта в сопряжении «кольцогильза». В результате основная часть потока воздуха (75-90% )проходит через замки компрессионных колец, не давая возможности установить зависимости показателей утечки воздуха от износа. В этой связи, разность утечек воздуха при положениях поршня в конце и начале такта сжатия позволяет оценивать лишь предельное (или близкое к предельному) состояние гильзы цилиндра.

Следует также отметить, что нормативные значения утечек для разных типов двигателей определены в зависимости от диаметров цилиндров.Однако согласно исследованиям на величину утечки в большей степени оказывает влияние не диаметр цилиндра, а число компрессионных колец, которое может быть разным даже для одного типа двигателя (например, ЗИЛ – два или три компрессионных кольца ).Увеличение числа колец (до трех или четырех), характерное для двигателей с большими диаметрами цилиндров (СМД-20, СМДА-01М, ЯМЗ), приводит к уменьшению утечки через уплотнение ЦПГ на 10…20%.Это не только снижает достоверность оценки предельного состояния деталей группы, но также затрудняет обнаружение поломок колец.

К конструктивным недостаткам приборов К-69М и К-272 следует отнести нестабильность рабочего давления, связанную с особенностями работы регулятора.

В силу указанных недостатков выявить данным способом потребность ЦПГ в профилактическом ремонте, связанном с заменой колец и поршней, затруднительно.

Определение разрежения во впускном тракте или цилиндре Данный способ оценки технического состояния ЦПГ заключается в измерении вакуумметрического давления во впускном тракте при работе ДВС или непосредственно в цилиндре во время принудительной прокрутки стартером.

Измерение разрежения в цилиндре проводят вакуум-анализатором КИ-5315.

Учитывая, что абсолютная величина разрежения не может превышать 0, МПа, величина давления, дополнительно прижимающего первое кольцо к стенке гильзы цилиндра (для ЦПГ с двумя компрессионными кольцами), не превышает 0,034.Мпа. Это значительно меньше удельного давления кольца. В связи с этим некоторые исследователи считают, что способ оценки состояния отдельных цилиндров по величине разрежения более точен по сравнению со способом, основанным на определении компрессии.

разрежения непосредственно в цилиндре двигателя, диагностический параметр у предельно изношенной ЦПГ изменяется лишь на 25…30% по сравнению с новой, и данному способу присущи те же недостатки, что и предыдущему.

Величина разрежения, измеряемая во впускном тракте при работе двигателя, характеризует загрузку двигателя в долях от максимальной мощности, которую он развивает и зависит от положения дроссельной заслонки.

Кроме того, она зависит от состояния воздухоочистителя и впускного трубопровода, от момента зажигания, т.е. от факторов, не связанных с износом двигателя.

Даже при изменении мощности до 20% изменения разрежения практически не наблюдается.

В этой связи способ определения разрежения во впускном тракте (или цилиндре) можно использовать только для определения значительных повреждений ЦПГ и клапанов газораспределения.

Анализ представленных способов показал, что, несмотря на широкое применение некоторых из них, определить техническое состояние непосредственно сопряжений ЦПГ часто затруднительно из-за различных факторов, влияющих на используемый диагностический параметр. У большинства методов не приводятся четкие нормативы. В связи с этим оценка состояния ЦПГ двигателя по результатам общего диагностирования может иметь существенную погрешность.

3.2. Методы поэлементного диагностирования ЦПГ Способы, предусматривающие изменение конструкции деталей ЦПГ Реализуются применением встроенных систем технического диагностирования и позволяют осуществлять периодический или непрерывный контроль за состоянием гильзы цилиндра, поршня, поршневых колец и т.д. Отличительной особенностью данных способов является наличие встроенных датчиков различных принципов действия, позволяющих контролировать как износ сопряженных деталей, так и их температуру.

В системах технического диагностирования, выпускаемых фирмами Autronica (Дания), Norcontrol (Норвегия), Statronic (Норвегия), ASEA (Швеция), ENDEVCO (США) оценка состояния гильзы цилиндра и поршневых колец осуществляется по параметрам теплонапряженности специальными датчиками и термопарами.



Pages:   || 2 | 3 |
Похожие работы:

«1. УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН Цель – подготовить обучающихся в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 080100.62 Экономика. Категория слушателей обучающиеся Срок обучения 4 года Форма обучения очная Институт (факультет) Институт права, политики и экономики Режим занятий лекции, лекциидискуссии, семинары, самостоятельная работа, кейс-метод Общая трудоемкость учебной дисциплины Общая...»

«СПЕЦКУРС ЭКОНОМИКА ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ для студентов 5-го курса по специальности Химия (фармацевтическая деятельность) (разработчик – профессор кафедры радиационной химии и химико-фармацевтических технологий химического факультета БГУ В.Ф.Гореньков. РАЗДЕЛ I. ЛЕКЦИОННЫЙ КУРС ЛЕКЦИЯ 1. СОЗДАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ, ПРЕДПРИЯТИЯ, ЕГО РЕГИСТРАЦИЯ, ИМУЩЕСТВО, ВИДЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 1.1. Закон РБ О предприятиях. 1.2. Предприятие, его главные задачи. 1.3. Виды хозяйственной деятельности. 1.4. Виды...»

«Осин А.В. Предпосылки концепции образовательных электронных изданий. Эволюция модели образования В настоящее время информатизация сферы образования вступает на качественно новый уровень: решается задача массового использования компьютерных технологий в общем и профессиональном образовании. Рассматривается проблема создания единой для всех образовательных учреждений информационной среды. По существу это означает, что время пилотных проектов, разных подходов и диаметральных мнений, исходящих из...»

«1. Цели подготовки Целью обучения в аспирантуре по специальности 06.01.05 - Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений является подготовка высококвалифицированных специалистов в области создания сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, поддерживающей селекции (первичного) и промышленного семеноводства, ориентированных на научноисследовательскую и научно-педагогическую работу. Целями подготовки аспиранта, в соответствии с существующим законодательством, являются: 1....»

«ГИПНОЗ И ПРЕСТУПЛЕНИЯ () В лекции рассматриваются два аспекта применения гипноза в уголовно-правовой сфере: возможность использования гипнотического воздействия для совершения преступлений; применение гипноза в целях раскрытия и расследования правонарушений. Дан исторический анализ исследуемой темы, приведены примеры следственной и судебной практики ряда стран. Подчеркивается, что использование в отечественной юриспруденции состояний измененного сознания человека (гипноз, наркоанализ) -...»

«Тема I Введение в курс: древнегреческий полис и его элита 1 Лекция Специфика полисного типа государственности Рассматривая любую проблему истории античной Греции, в том числе и проблему политических элит, начинать приходится неизбежно с обращения к тематике полиса, поскольку все ключевые особенности политической жизни интересующего нас общества связаны в первую очередь с тем, что это общество имело полисный характер. Чтобы понять, как возник полисный мир, как сложился полис, необходимо...»

«ПРОЗА ГЛА В Ы И З К Н И Г И Баурджан Момыш-улы Каждая книга, имеющая продолжение во времени, обладает несколькими уровнями прочтения в зависимости от степени подготовленности читателя. Произведения-долгожители становятся неотъемлемой составной частью самобытных культур и создаются людьми уникального духовного склада. Не всегда сразу становится очевидной глубинная сущность этих трудов, но в истории неизбежно наступает такая пора, когда истребование, казалось бы, уже забытого приобретает характер...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ И МИРОВОЙ ЭКОНОМИКИ ЭКОНОМИКА НЕКОММЕРЧЕСКОГО СЕКТОРА Конспект лекций ИЗДАТЕЛЬСТВО САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ББК 65. Э Рекомендовано научно-методическим советом университета Экономика некоммерческого сектора :...»

«Экономика в школе Дмитрий Викторович АКИМОВ, старший преподаватель кафедры экономической теории ГУ–ВШЭ и кафедры экономики МИОО Ольга Викторовна ДИЧЕВА, преподаватель кафедры экономической теории ГУ–ВШЭ Лекции по экономике: профильный уровень1 Рыночное равновесие ДЕйстВИЕ КОнКуРЕнтных сИЛ Какую ситуацию на рынке можно назвать равновесием? Мы знаем, что спрос характеризует готовность потребителей купить товар, а предложение – готовность производителей его продать. Тогда под равновесием логично...»

«1. Цели подготовки Цель дисциплины – закрепить навыки проведения анализа морфологического строения основных видов животных и птиц, а так же теоретические и практические знания по общей профилактике терапии, терапевтической технике, этиологии, патогенезу, симптоматике, диагностике, лечению и профилактике заболеваний различной этиологии. Целями подготовки аспиранта, в соответствии с существующим законодательством, являются: • формирование навыков самостоятельной научно-исследовательской и...»

«Д. А. Паршин, Г. Г. Зегря Физика Момент импульса Лекция 10 ЛЕКЦИЯ 10 Задача Кеплеpа. Законы Кеплера. Строение Солнечной системы. Метод механического подобия. Резеpфоpдовское pассеяние. Теорема вириала. Задача Кеплера Важнейшим случаем центральных полей являются поля, в которых потенциальная энергия обратно пропорциональна r и, соответственно, силы обратно пропорциональны r2. Сюда относятся ньютоновские поля тяготения и кулоновские электростатические поля. Первые, как известно, имеют характер...»

«Экзистенциальное представление БДСМ и фетишистского секса Кэтрин Моррис, Антиохийский Университет Сиэтла Лекция для Общества Экзистенциального Анализа, Лондон, Англия, 20 ноября 2010 года Содержание: Настоящий доклад представляет количественные и качественные данные, собранные в течение 10 лет в результате опроса 460 гетеросексуальных мужчин, регулярно занятых в ритуалах БДСМ и фетишистского секса. Автор использует полученную информацию с целью описать людей, занятых в подобных действиях, и...»

«Тюрина А.Д. Теория организации: конспект лекций //Эксмо, Москва, 2008 ISBN: 978-5-699-22369-5 FB2: “Chernov2 ”, 20 April 2009, version 1.0 UUID: 654314a6-6e4e-102c-b0cc-edc40df1930e PDF: fb2pdf-j.20111230, 13.01.2012 Анна Тюрина Теория организации: конспект лекций Конспект лекций соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования. Доступность и краткость изложения позволяют быстро и легко получить основные знания по предмету,...»

«1. Цели подготовки Цель – изучить методологические, методические и научно-прикладные вопросов формирования, представления и интерпретации отчетности, постановки и организации бухгалтерского учета, сущности, типологии и методов анализа и аудита деятельности субъектов хозяйствования, наблюдения и измерения социально-экономических явлений и процессов и обработки получаемой информации. Целями подготовки аспиранта, в соответствии с существующим законодательством, являются: - формирование навыков...»

«Городское просторечие. Проблемы изучения / Отв. ред. Е. А. Земская, Д. Н. Шмелёв. М., 1984 С.С. ВЫСОТСКИЙ О МОСКОВСКОМ НАРОДНОМ ГОВОРЕ Запись лекции-беседы, прочитанной в Институте русского языка АН СССР 6 июня 1972 г.* Я нахожусь в большом затруднении, потому что у меня очень много материала, который накапливался буквально десятилетиями. И хотелось бы по многим разделам сказать немножко в другом плане, чем обычно говорят на тему о городской диалектологии. Потому что очень много уже...»

«Биологический факультет (Специальность биофизика) Факультет биоинженерии и биоинформатики 2005/2006 Общая и неорганическая химия ЛЕКЦИИ Лекция 13. Бор и подгруппа алюминия (Al, Ga, In, Tl). Свойства простых веществ [1,2] B Al Ga In Tl Температура плавления, 0С 2300 660 30 156 303 0 Температура кипения, С 2550 2467 2227 2047 1457 -12 Радиус атома, пм (10 м) 88 143 122 163 170 3+ Радиус иона Э, пм 23 57 62 92 105 Бор – типичный неметалл Элементарный бор существует в кристаллической и аморфной...»

«Б.В. Бровар, З.В. Рубцова, Т.А. Тутова, А.Б. Щербакова О жизни и деятельности М.И. Юркиной и В.Ф. Еремеева Премия имени Ф.Н. Красовского присуждена за Цикл работ по развитию теоретических обоснований решений фундаментальных задач геодезии, выполненный доктором технических наук М.И. Юркиной в период с 1955 года по 2003 год совместно с кандидатом технических наук В.Ф. Еремеевым, работавшим в ЦНИИГАиК с 1937 г. по 1972 г. В цикле содержится теоретическое обоснование возможности достижения высокой...»

«К. Водоестьев ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ И АЛЬБЕРТ ЭЙНШТЕЙН (2 лекции для гуманитариев) Издание второе, дополненное и переработанное СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ЗАГАДКА ЭЙНШТЕЙНА Биография Эйнштейна и история опубликования теории относительности.2 Основные положения специальной теории относительности Эйнштейна РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О СВЕТЕ Развитие физики Опыт Майкельсона Поиски выхода Баллистическая теория Вальтера Ритца ПРОВЕРКА ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ Философское отступление Логическая критика теорий...»

«О текущем моменте, № 9 (57), 2006 г. Будущее человечества: Диктатура совести либо тирания хозяев Библии? ОГЛАВЛЕНИЕ 1. Свободна ли совесть в традиционных конфессиях? 2. Бог — лучший из хитрецов. 3. Предположение ни в чём не избавляет от истины. 4. Почему иерархи конфессий против Правды-Истины 5. Задача: не дать разжечь новую мировую войну на основе межконфессиональной вражды 1. Свободна ли совесть в традиционных конфессиях1? В газете “Известия” 18.09.2006 г. была опубликована статья “Мы...»

«Фрэнсис Фукуяма Великий разрыв Москва. 2003 Содержание Благодарности Часть первая. Великий Разрыв Глава 1. Игра по правилам Глава 2. Преступность, семья, доверие: что произошло Глава 3. Причины — с точки зрения здравого смысла Глава 4. Причины — демографические, экономические и культурные Глава 5. Особая роль женщин Глава 6. Последствия Великого Разрыва Глава 7. Был ли Великий Разрыв неизбежен? Часть вторая. О генеалогии морали Глава 8. Откуда появляются нормы? Глава 9. Человеческая природа и...»









 
2014 www.konferenciya.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Конференции, лекции»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.