Автотранспорт является неотъемлемой частью каждого производства, сферы обслуживания, оборонного комплекса России. Поэтому использование автотранспортных средств осуществляется в различных условиях эксплуатации и климатических условиях. Интенсивность изменения технического состояния узлов и агрегатов автомобилей зависит от многих факторов. Наибольшему износу подвергаются узлы трения ходовой части и трансмиссии автомобилей. К негативным факторам, влияющим на интенсивность износа трущихся поверхностей деталей ходовой части и трансмиссии автомобилей, относятся:
– неравномерные динамические нагрузки;
– попадание в узлы трения пыли, песка, грунта различной влажности;
– образование на узлах трения обледенений с большим содержанием грязи;
– значительные изменения влажности окружающей среды в течение суток;
– безгаражное хранение в период низких температур или дождей;
– отсутствие систем контроля о наличии смазки в узлах.
Эксплуатация автомобилей в таких условиях приводит к отказам узлов трения. Как правило, это начинается с невозможности осуществлять качественную и своевременную смазку узлов трения по причине их загрязнения и обледенения в условиях безгаражного хранения в период низких температур. Дефицит смазки в узлах трения приводит к увеличению люфтов. Динамические нагрузки в шарнирах с повышенными люфтами увеличиваются, что становятся причиной выдавливания оставшейся смазки. В условиях отсутствия смазки шарниры наполняются абразивными материалами, в состав которых входят кислоты и соли. Поэтому износ узлов трения ходовой части и трансмиссии автомобилей продолжается от динамических нагрузок, абразивного истирания трущихся поверхностей и химического преобразования метала узлов. Восстановление таких узлов автомобилей с помощью проведения качественных смазочных работ не даёт должного результата. Причиной этого является процесс выдавливания новой смазки динамическими нагрузками в узлах с появившимися люфтами. На практике повышенные люфты ходовой части автомобилей делают невозможной дальнейшую эксплуатацию в связи с повышенным износом шин. Повышенные люфты в трансмиссии автомобилей приводят к заеданию механизмов. Устранение люфтов в узлах трения ходовой части и трансмиссии автомобилей осуществляется заменой узлов или восстановлением известными методами после разборки узлов. Однако восстановление узлов с повышенными люфтами возможно и без разборки на первых этапах образования раковин и деформаций в трущихся поверхностях узлов за счёт использования металлоплакирующих присадок в смазочных материалах. Металлоплакирующие присадки позволяют восстанавливать раковины и незначительные деформации трущихся поверхностей узлов трения, после чего выдавливание смазки от динамических нагрузок прекращается. Таким образом, восстанавливается нормальная работа узла трения.
Анализ металлоплакирующих присадок и магнитных смазочных жидкостей, используемых как на автомобильном транспорте, так и в различных отраслях показал, что их применение на восстановлении узлов трения ходовой части и трансмиссии автомобилей может обеспечить высокие триботехнические характеристики поверхностей трения при динамических и температурных нагрузочных параметрах, в которых осуществляется работа узлов автомобилей.
Вопросам повышения надежности узлов трения техники большое внимание уделяли многие отечественные и зарубежные ученые. Исследованиями В. В. Алисина, Ф. П. Боудена, Г. В. Виноградова, Д. Н. Гаркунова, Ф. Р. Геккера, Н. Б. Демкина, М. Н. Ерохина, Б. П. Загородских, И. В. Крагельского, Н. М. Михина, С. С. Некрасова, П. А. Ребиндера, В. В. Сафонова, В. В. Стрельцова, Н. Ф. Тельнова, М. М. Тененбаума, М. М. Хрущова, В. И. Цыпцына, Г. П. Шаронова, А. В. Чичинадзе и других ученых установлено, что качественные превращения в состоянии поверхностного слоя материала повышают эффективность использования узлов трения.
Работа трущихся деталей ходовой части и трансмиссии автомобилей марки ГАЗ происходит в основном в режиме граничного трения. Высокие динамические нагрузки на узлы трения ходовой части и трансмиссии автомобильной техники в тяжёлых условиях эксплуатации требуют от смазки металовостанавливающих свойств. Повышение эффективности применяемых смазок может быть достигнуто за счёт добавления в них мелкодисперсных порошков магнитных металлоплакирующих металлов [1,2,3]. В настоящее время применяется целый ряд металлоплакирующих добавок к базовым смазкам, обладающих легирующими и магнитожесткими (ферромагнетики) свойствами. Анализ металлоплакирующих добавок с магнитожесткими свойствами, показывает, что сплав магнетофлекс обладает наилучшими магнитными и механическими свойствами, в качестве магнитной металлоплакирующей добавки к пластичным смазкам. При содержании 60 % Сu, 20 % Ni и 20 % Fe магнетофлекс имеет высокие значения коэрцитивной силы (не менее 47,2 кА/м), остаточной магнитной индукции (не менее 0,58 Тл) и является вязким пластичным сплавом (не более 120 НВ).
Повышение эффективности выполнения смазочных работ достигается за счёт своевременной локализации деформации материала в тонком поверхностном слое в так называемой деформационной зоне защитной плёнки. Для достижения этого предлагается использовать смазку с наполнителем в виде мелкодисперсного порошка магнетофлекс, прочность возникающих молекулярных связей которого меньше прочности нижележащих слоев узлов трения.
В химмотологических картах, разработанных заводами изготовителями автомобилей, для выполнения смазочных работ предусматривается использование смазок «Литол-24» ГОСТ 21150–87 и «Солидол» ГОСТ 1033–79. Эти смазки обладают достаточно хорошими физико-механическими свойствами. Поэтому для сравнительных испытаний были выбраны в качестве базовых стандартные смазки «Солидол» и «Литол-24». Исследования эффективности применения металлоплакирующих смазок, выполняли в несколько этапов в условиях реальной эксплуатации легковых автомобилей марки ГАЗ. Также особое внимание уделяли промывке пресс-масленок передвижными моечными установками фирмы Кёрхер с экспериментальной насадкой, позволяющей в поток струи добавлять абразивные присадки для удаления сильносвязанных загрязнений с пресс-масленок. Экспериментальная насадка устанавливалась на пистолет передвижной моечной установки. Насадка выполнена в форме цилиндра, внутри которого расположен второй цилиндр с прорезями в форме прямоугольных лепестков, которые обеспечивали образование ультразвукового эффекта в струе воды. С боковых сторон в насадку вмонтированы штуцеры, через которые под давлением подается абразив разных видов. Насадку закрепляли на резьбе пистолета. Во время испытаний без специальной промывки пресс-масленок загрязнения в шарнирах увеличивались.
Получение смазочных композиций производилось путём механического смешивания мелкодисперсных порошков с предварительно нагретой до температуры каплепадения пластичной смазкой. Концентрация добавки варьировалась от 0,2 до 3 % по массе. Композиции смазок с магнетофлексом, с целью придания жестких магнитных свойств частицам добавки, подвергались воздействию постоянного магнитного поля (Ноmax = 1600 кА/м). Полученная композиция смазок имела цвет от темно-коричневого до черного.
В процессе исследований регистрировали момент трения потенциометром КСП-2–005 (ГОСТ 7164–71), температуру — термопарой типа «хромель-копель» (ГОСТ 6616–74) и милливольтметром В7–38 [4,5]. Шероховатость замеряли на профилометре модели ВЭИ-201 завода «Калибр». Определение микротвердости и оценку ее по глубине выполняли на приборе ПМТ-3 в соответствии с ГОСТ 9460–77 с использованием микроскопа МИМ-8М.
Сравнительные испытания проводили по следующим параметрам: момент трения, температура, шероховатость.
В ходе предварительных испытаний были установлены оптимальные концентрации мягких металлов в пластичных смазках. Оптимальные концентрации добавок в «Литол-24»: медь — 3 %, олово — 3 %, алюминий — 2 %, магнетофлекс — 1 %. Оптимальные концентрации добавок в «Солидол»: медь — 3 %, олово — 3 %, алюминий — 2,4 %, магнетофлекс — 1,3 %.
Триботехнические испытания показали, что момент трения образцов на пластичной смазке «Солидол» составил 3,0 Нм и затем несколько повысился в связи с ухудшением антифрикционных свойств смазки за время испытания. При испытаниях смазочной композиции на основе намагниченного сплава магнетофлекс было зафиксирована более интенсивная стабилизация момента трения, что указывает на формирование оптимальной микрогеометрии поверхностей трения. Момент силы трения изменился с 2,6 Нм до 2,1 Нм. При испытании смазки «Литол-24» момент трения был равен 2.7 Нм и снизился за время испытаний незначительно. При проведении исследований магнитной смазочной композиции («Литол-24» + магнетофлекс 1,0 %) величина момента трения снизилась с 2,3 Нм до 1.8 Нм.
В результате испытаний смазочные композиции, не подвергавшиеся предварительному намагничиванию, показали, что их триботехнические свойства в среднем на 10–18 % ниже, чем у намагниченных композиций с той же концентрацией добавки. Это доказывает эффективность магнитоактивной добавки, образующей оптимальные поверхности трения.
Эксплуатационные испытания показали, что линейный износ трущихся деталей автомобилей марки ГАЗ, эксплуатируемых с применением композиции смазок с магнетофлексом, уменьшается на 33–46 % по сравнению со стандартными смазками («Литол-24», «Солидол»). Также было установлено, что на поверхностях деталей образуется металлоплакирующая пленка дискретного вида, с наибольшей концентрацией частиц добавки в местах контактных напряжений. Среднее число задиров и следов схватывания материала деталей сократилось на 43–51 %.
Предлагаемый способ позволяет прогнозировать повышение ресурса узлов трения автомобильной техники на 40–60 %, снизить износ трущихся сопряжений на 33–46 %, расход пластичных смазочных материалов на 23–27 % и повысить производительность автомобилей за счет уменьшения времени простоев по причинам износа деталей на 22–26 %.
Экономический эффект от использования композиции смазок с магнетофлексом в узлах трения автомобильной техники достигается за счет повышения их долговечности, сокращения простоев, уменьшения расхода средств на ремонт и приобретение запчастей.
Литература:
- Цыпцын В. И., Удодов С. Н., Щербаков Д. А. Особенности применения магнитных смазочных материалов в узлах трения // Совершенствования машиноиспользования и технологических процессов в АПК: Сб. науч. тр. / СГСХА. Самара, 2002. С. 76–77 (0,2/0,1 п. л.).
- ЦыпцынВ.И., Удодов С. Н., Щербаков Д. А. Особенности применения магнитных смазочных материалов // Проблемы экономичности и эксплуатации ДВС в АПК СНГ: Материалы Межгосударственного науч. техн. семинара. Вып. 15 / ФГОУ ВПО «СаратовскийГАУ». Саратов, 2003. С. 83–86 (0,2/0,1 п. л.).
- Цыпцын В. И., Удодов С. Н., Щербаков Д. А. Повышение долговечности трибосопряжений за счет применения магнитных металлоплакирующих смазок // Материалы межрегиональной научной конференции молодых ученых и специалистов системы АПК Приволжского федерального округа: «Вавиловские чтения -2003»/ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». Саратов, 2003. С. 44–46 (0,2/0,1 п. л.).
- Цыпцын В. И., Удодов С. Н., Щербаков Д. А. Трибологические испытания пластичных смазок с добавками из ферромагнитных материалов // Восстановление и упрочнение деталей машин: Межвуз. науч. сб. / СГТУ. Саратов, 2003. С. 198–202 (0,27 / 0,17 п. л.).
- Щербаков Д. А. Лабораторные испытания магнитного смазочного материала на основе пластичной смазки // Высокие технологии — путь к прогрессу: Сб. науч. тр. / Саратовский науч. центр РАН. Саратов: Изд-во «Научная книга», 2003. С. 213–217 (0,28/0,28п.л.).
