Admin

Технологии для снижения износа

В последние десятилетия разработаны и находят все большее применение в двигателях внутреннего сгорания технологии и средства, позволяющие в процессе эксплуатации, без разборки узлов и агрегатов, снижать износ и частично восстанавливать изношенные поверхности трения. Они предусматривают введение специальных технологических веществ в зазоры между трущимися деталями. К таким антиизносным и восстановительным препаратам относятся модификаторы трения, кондиционеры металла, реметаллизанты, плакирующие композиции, а также жидкие кристаллы.


Значительный интерес к использованию антиизносных и восстановительных технологий обусловлен, во-первых, относительной простотой проводимых мероприятий, которые сводятся, как правило, к введению в моторное масло двигателя композиции препарата определенной концентрации. Во-вторых — возможностью получать ощутимый технике экономический эффект как за счет увеличения моторесурса и снижения расхода топлива двигателем, так и благодаря уменьшению выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизелей.

Некоторые данные по наиболее распространенным препаратам с антиизносным и восстанавливающим эффектом и их стоимость, применительно к магистральным тепловозам тмпа ТЭП70 или 2ТЭ116 (объем масляной системы 1200 л), приведены в таблице.

Кондиционер металла FENOM (FE — железо, NOM — основа) класса Hi Tech («Высокие технологии») разработан и производится международной компанией LT («Лаборатория триботехнологии», г. Зеленоград, Россия).

Применение многофункционального кондиционера FENOM в составе смазочных материалов (концентрация 3 % по объему) позволяет снизить интенсивность износа сопряженных деталей за счет создания в зоне трения замкнутого трибохимического цикла «износ—восстановление» трущихся поверхностей, в котором участвуют продукты износа металла и деструкции (разрушения) смазочного материала.

Активные радикалы FENOM нейтрализуют водород и утилизируют продукты деструкции смазочных материалов, превращая их в фазы углерода алмазоподобного состояния, а также формируют сервовитный (защитный) слой из атомарно чистого железа, в том числе за счет микрочастиц износа металла в зоне контакта.

В зоне трения на поверхностном слое металла FENOM формирует слоистую структуру, в результате чего трущиеся поверхности взаимодействуют через мягкий и тон-кии (доли микрона) защитный слой с низким сопротивлением сдвигу. Сопряженные детали испытывают только упругие деформации.

Аналогом FENOM является антифрикционный кондиционер металла ER (energy release — «освобождающий энергию») — желеобразное вещество, содержащее комплекс органических и синтетических компонентов, образующих на трущихся поверхностях защитную пленку толщиной 25 нм. ER синтезирован компанией «Entech», США.

Реметаллизант РиМЕТ (восстановительный препарат) третьего поколения, разработанный в Уральском металлургическом институте (г. Екатеринбург), применяется для восстановления и защиты от износа деталей и узлов двигателей внутреннего сгорания путем добавления в моторное масло в концентрации от 1,25 % (поддерживающая дозировка при каждой смене масла) при пробегах до 100 тыс. км и до 5 % — при пробегах свыше 250 тыс. км. Восстановительный эффект проявляется в течение 200 — 1000 км после обработки, а продолжительность эффекта последействия составляет не более 10—15 тыс. км.

РиМЕТ состоит из сверхмалых частиц (до 0,1 мкм) сплава меди, олова, серебра и базовой нейтральной основы. Частицы получают из металлического газа в условиях искусственно созданного глубокого (космического) вакуума. Для частиц серебра размером в 1 нм отношение их поверхности к объему достигает 90 %, что соответствует нахождению на поверхности практически всех атомов. Это повышает активность препарата, который быстрее и полнее вступает во взаимодействие с поврежденным участком детали.

При взаимодействии препарата-реметаллизанта и продуктов износа металлической поверхности в процессе трения образуется новый износостойкий слой.

Аналогами РиМЕТ являются реметаллизанты ТРИБО, РВС (оба препарата производят выборочное наращивание металлокерамического слоя); технология М-Пульс 2000 с препаратом «Эрфолг» на основе пластичных материалов, сохраняющая последствия обработки до 50 тыс. км (разработчики МГУ нефти и газа и Агроинженерный МГУ), а также Lubrifilm и Metalyz, содержащие композицию медь-свинец-серебро.

Плакирующие композиции STP (с ХЕР2), Motorol (с дисульфид молибденом M0S2) и PTFE (с тзфлоном) обладают антиизносными свойствами и содержат в своем составе мелкодисперсные частицы специального вещества или соединения. Концентрация в масле данных плакирующих композиции составляет до 20 %.

Частицы плакирующего вещества, взаимодействуя с поверхностями трения, заполняют микровпадины (трещины, каверны и т.п.), но сохраняют подвижность, подобно телам качения в подшипниках. При заменах масла плакирующие композиции выносятся вместе с отработавшим маслом.

Модификатор трения А-МТП (аспект-модификатор трущихся поверхностей), разработанный ЗАО «АО Аспект», Россия, образует на поверхности трущихся деталей защитное полимерное покрытие фторосодержащего поверхностно-активного вещества толщиной 4 — 5 нм.

В режиме граничного трения при взаимном соприкосновении выступов микрорельефа происходят их частичное срезание и разогрев, который, в свою очередь, активизирует модификатор. Детали двигателя покрываются пленкой, коэффициент трения в местах непосредственного контакта деталей снижается, при этом уменьшается износ, а защитная пленка предохраняет от коррозии. Трение не может уничтожить пленку, так как она имеет свойство к самовосстановлению.

Повторную обработку препаратом А-МТП дизелей тепловозов с объемом масляной системы порядка 1000 л разработчики рекомендуют проводить после пробега 250—300 тыс. км.

Российскими аналогами А-МТП являются модификаторы трения МЕТАБОНД, образующие металлоорганическую пленку (поставщик — ООО «Метабонд-Комплекс» — Российский филиал канадской фирмы «МЕТАБОНД»), ФИАЛ и «Универсальный модификатор», а также английские препараты «Слик-50», «Слайдэ-2000 тритмэнт тим» и др.

Б ряде публикаций сделана попытка сравнить эффективность отечественных и зарубежных препаратов по снижению трения и величины износов (например, в журнале «За рулем» № 10, 1999 г. и № 2, 2000 г.). Однако там же указывается, что эксперименты моделировали только режим граничного трения, в котором детали цилиндро-поршневой группы работают кратковременно — в момент перекладки поршня. В основном же двигатель работает в режиме гидродинамического трения, в котором присадки практически бесполезны.

Малоизученным остается влияние на процессы восстановления обрабатываемых деталей относительных скоростей перемещения трущихся поверхностей, степени загрязненности моторного масла и нарушений рекомендуемой дозировки препаратов (критическая концентрация), что не может быть исключено на практике.

Данные об эффективности препаратов по материалам различных публикаций трудно сопоставимы, так как испытания проводились на двигателях или силовых установках разных размерностей, тактности и назначения. Не учитывались такие факторы, как атмосферные условия, возраст агрегата, соответствие его исходных параметров требованиям ТУ, а также использование различных методик и инструментальных средств контроля.

Характеристики и эффективность действия препаратов в публикациях приводятся, в основном, применительно к двигателям автомобильного либо автотракторного класса и только в отдельных случаях имеются данные об использовании препаратов на единичных тепловозах: ФИАЛ на тепловозе 2ТЭ116-1566, РВС на ТГМ4А, присадки АЛП-2 и АЛП-3 на тепловозе ТЭМ2У.

При выборе технологического процесса и используемого препарата применительно к конкретному двигателю или типу двигателей основным критерием следует считать прохождение практической экспериментальной проверки на данном типе двигателей с получением подтвержденного технико-экономического эффекта.

Вторым критерием оценки предлагаемых препаратов должна быть их стоимость, которая может различаться в несколько раз и даже на порядок (см. таблицу). В рекламных проспектах, оговаривая цену, производители редко указывают продолжительность действия препарата хотя это для потребителя может иметь решающее значение, определяющее общую окупаемость предлагаемой технологии. В частности, из рассмотренных в настоящей работе препаратов периодичность обработки двигателей четко оговорена только препаратами РиМЕТ (для автомобильных двигателей 10 — 15 тыс. км) и А-МТП (для тепловозов до 300 тыс. км).

Наиболее полные и всесторонние исследования эффективности применения на тепловозах препарата А-МТП проведены в ГУП ВНИТИ МПС.

Исследования включали стендовые испытания дизель-генератора 2А-9ДГ на заводе-изготовителе ОАО ХК «Коломенскии завод», эксплуатационную проверку на тепловозе ТЭП70 с микрометражом основных узлов и деталей дизеля до обработки препаратом и после пробега 315 тыс. км, а также расширенную эксплуатационную проверку на тепловозах 2ТЭ116 в условиях реальной эксплуатации на Октябрьской дороге.

В процессе испытаний делали измерения: шероховатости поверхности 1-й цилиндровой втулки, механических потерь методом выбега, компрессии четырех произвольно выбранных цилиндров, величин износа основных деталей дизеля расходов топлива и масла, выбросов вредных веществ с отработавшими газами.

Стендовые испытания опытного дизель-генератора 2А-9ДГ с дизелем 16ЧН26/26 после обработки препаратом А-МТП показали изменение потерь на трение в пределах 1—3 %, увеличение компрессии в цилиндрах на 5 — 6 % и снижение удельного расхода топлива по всей тепловозной характеристике на 1 — 3 %, в том числе на режиме номинальной мощности на 2 2 %, а также снижение выбросов окиси углерода СО до 27 %, незначительное увеличение выбросов окислов азота NOx и уменьшение показателя дымности N на 17 — 33 %.

Эксплуатационные испытания опытного тепловоза ТЭП70-356 с этим же двигателем в депо Волховстрой Октябрьской дороги показали снижение расхода топлива на измеритель до 1,5 %, примерно неизменный расход масла и увеличение моторесурса по отдельным деталям от 30 до 90 %.

Так, износы поршней, поршневых пальцев, втулок Luafy-нов снизились на 20 — 24 %, цилиндровых втулок — в 1,7 — 2,4 раза меньше, чем контрольных, износ поршневых колец сократился на 22 — 48 %.

В настоящее время завершается расширенная эксплуатационная проверка препарата А-МТП на 10 секциях тепловозов 2ТЭ116 с проведением микрометража до и после обработки при прохождении тепловозами очередных ТР. Анализ результатов проверки по тепловозам, уже прошедшим повторный микрометраж, подтверждает полученную ранее эффективность снижения износов и расхода топлива.

Стоимость обработки тепловоза препаратом А-МТП (см. таблицу) существенно ниже не только зарубежных аналогов (в 2 — 12 раз), но и отечественных (в 2,5 — 6 раз). Если учесть периодичность обработки различными препаратами, например, за год эксплуатации, то соотношения окажутся еще более существенными.

Полученная эффективность препарата А-МТП, с учетом его себестоимости, позволяет рекомендовать его к применению на дизелях магистральных и маневровых тепловозов (ТЭП70, 2ТЭ116, ТЭМ7 и др.) с двигателями тмпа Д49, а также на тепловозах типа ТЭ10 и М62, модернизированных дизелями ЧН26/26.

Для оценки применения на тепловозах, эффективности действия и срока окупаемости таких препаратов, как FENOM, ER, РиМЕТ целесообразна их проверка на опытных партиях локомотивов в условиях реальной эксплуатации.

Кандидаты технических наук Б.В. ЕВСТИФЕЕВ, Ю.В. СОИН, ГУП ВНИТИ МПС

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin