Admin

Безызносные технологии для дизелей: "за" и "против"

Задача безызносных технологий — снижение потерь на грение и, как следствие, улучшение топливной экономичности, увеличение моторесурса двигателя Одно из направлений решения поставленной задачи — широко рекламируемые специальные препараты, вводимые в моторное масло двигателя, получившие в настоящее время ряд экспериментальных подтверждений эффективности их применения. В зоне трения на поверхностном слое металла они формируют слоистую структуру, в результате чего трущиеся поверхности взаимодействуют через тонкий (доли микрона) сервовитный (защитный) слой с низким сопротивлением сдвигу, который не способен к накоплению при деформации дислокаций, а сопряженные детали испытывают только упругие деформации.

"За» применение таких технологий выступает подкупающая простота. Проводимые мероприятия сводятся, как правило, к введению в моторное масло или топливо двигателя композиции препарата определенной концентрации Составляющие технико-экономического эффекта — увеличение моторесурса и снижение расхода топлива двигателем уменьшение дымности выхлопных газов и выбрасываемых в окружающую среду продуктов неполного сгорания топлива. Однако мнения специалистов на этот счет часто прямо противоположны. Одни утверждают, что можно обеспечить безаварийную работу двигателя даже при отсутствии смазки после обработки препаратом, другие полностью отрицают восстановительный эффект.

Существует также точка зрения, что добавление любых препаратов в моторное масло, специально подобранное для данного типа двигателя, нецелесообразно Производители двигателей в этих случаях снимают свои гарантии. Причинами столь «консервативного» подхода к применению безызносных технологий является, прежде всего, недостаточность углубленных исследований, в частности, по воздействию предлагаемых технологий при нестандартных условиях (перегрузе осоляривании масла и др.) Кроме того, сложно выбрать конкретный препарат из многообразия предлагаемых со схожими рекламируемыми эффектами.

Мало изучено влияние на процессы восстановления обрабатываемых препаратами деталей относительных скоростей перемещения трущихся поверхностей, степени загрязнения моторного масла при вводе препаратов. Не исследованы последствия при нарушении рекомендуемой дозировки препаратов (критической концентрации), что не может быть исключено на практике. Существует также вероятность «намазывания» из-за быстрого восстановления оксидных пленок, которое может приводить к повышению интенсивности изнашивания и даже к заклиниванию двигателя.

Другие причины недостаточного внимания к безызнос-ным технологиям — удорожание эксплуатационных расходов на приобретение и хранение препаратов, усложнение (хотя и незначительное) установленного порядка экипировки тепловозов, а также недоверие к недостаточно апробированным методам обслуживания дизелей. Негативную роль оказывает и неоправданно завышенный в рекламе эффект по увеличению в несколько раз моторесурса, до 10 — 15 % топливной экономичности и мощности, а также по снижению выбросов вредных веществ в атмосферу. В рекламных проспектах производители, оговаривая цену, редко указывают продолжительность действия препарата, хотя это для
потребителя может иметь решающее значение, определяющее общую окупаемость предлагаемой технологии.

Опубликованные результаты по эффективности препаратов, в том числе и в условиях эксплуатации транспортных средств, трудно сопоставимы, так как испытания проводились на двигателях или силовых установках разных размерностей, «возраста», тактности и назначения, при различных климатических условиях, без указания соответствия параметров двигателя требованиям технических условий. Исследования выполняли с использованием различных методик и инструментальных средств контроля Впрочем, единой методики для оценки эффективности действия различных препаратов применительно к конкретным двигателям, в частности, дизелям тепловозного класса, не существует.

Препараты с антиизносным и восстановительным эффектом (с избирательным переносом при трении) в технической литературе именуются как модификаторы трения, кондиционеры металла, реметаллизанты, плакирующие композиции, жидкие кристаллы, синтезаторы металлов и др. В режиме граничного трения при взаимном соприкосновении выступов микрорельефа происходят их частичное срезание и разогрев который, в свою очередь, активизирует процесс. Детали двигателя покрываются пленкой, коэффициент трения в местах их непосредственного контакта снижается. При этом уменьшается износ, а защитная пленка предохраняет поверхности деталей от коррозии. Трение не может уничтожить пленку, так как данный процесс способствует ее самовосстанавливанию.

Имея достаточно простую технологию использования и отмечаемую в рекламе высокую эффективность применения, препараты для дизелей тепловозного класса, как и для двигателей автомобилей, до настоящего времени распространения не получили. Эпизодически проводимые на железнодорожном транспорте несанкционированные испытания различных препаратов показывают, что на безызносные технологии необходимо обратить внимание. Характеристики и эффективность действия препаратов в публикациях и рекламных проспектах приводятся, в основном применительно к двигателям автомобильного либо автотракторного класса. И только в редких случаях имеются данные об использовании препаратов на единичных тепловозах.

Приведем некоторые особенности и данные об эффективности препаратов, которые получили при опытной эксплуатации двигателей тепловозного класса.

Кондиционер «Техни-Люб». Экспериментально препарат исследовали в депо Иваново Северной дороги под руководством специалистов ее службы локомотивного хозяйства и сотрудников ВНИИЖТа в 2001 г на тепловозе 2ТЭ10УТ-0048. При его пробеге 53 тыс. км эксплуатационный расход топлива сократился на 5 %, моторного масла — на 32 %, износ цилиндро-поршневой группы и подшипников коленчатого вала снизился соответственно на 50 и 30 %.

Одновременно в протоколе результатов исследования отмечается, что износы шеек верхнего коленчатого вала уменьшились в два раза и практически отсутствует эффект по нижнему коленчатому валу. Право собственности на торговую марку «Техни-Люб» принадлежит компании «Традконс АГ», руководством которой принято решение об инвестировании средств в программу «Техни-Люб» для дорог России.

Металлоплакирующая медьсодержащая присадка МКФ-18 (аналог ОМП, «ЭРФОЛГ»). Используется атомно-молекулярная антифрикционная триботехнология обработки (АМАТО) деталей топливной аппаратуры и резино-техничес-ких изделий (эпиламирование). Препарат и технология разработаны и предложены корпорацией «Сплав-ЛТД». В соответствии с указанием МПС РФ от 08.01.2003 № П-9у испытания выполнили специалисты ОАО «ВНИКТИ» на тепловозах типа 2ТЭ10 (депо Брянск II и Узловая), 2М62 и ЧМЭЗ (депо Новомосковск и Рязань) Московской дороги, а также 2ТЭ10В и 2ТЭ10УТ (депо Иваново) Северной.

Присадка представляет собой жидкость ярко-зеленого цвета, так как содержит ионы меди, которая образует на поверхности деталей защитную медную пленку, вводится в дизельное масло 0,5 % по массе. В ходе проверки на магистральных и маневровых тепловозах количество отказов снизилось по цилиндровым втулкам в 3 раза, поршням — в 2,2... 2,8 и по подшипникам коленчатого вала, а также поршневым кольцам — в среднем в 2,4 раза. Одновременно получили подтверждение, что моторное масло М-14В2, легированное присадкой МКФ-18, характеризуется высоким моющим эффектом. Присадка создана в триботехнической лаборатории при кафедре материаловедения МГАУ им. В.П. Гаркунова.

Результаты лабораторно-стендовых испытаний, которые провели во ВНИИЖТе, показали, что применение присадки МКФ-18 оказывает различное влияние на износ подшипниковых материалов: в 5 — 6 раз уменьшает износ сплава А020-1 и на 30 % баббита БК2 в паре со сталью 50ХФА, но в 2 раза увеличивает износ баббита БК2 в паре с чугуном ВПЧ. При этом присадка практически не влияет на износ материалов коленчатых валов из высокопрочного чугуна ВПЧ и азотированной стали 38XH3MA, а также стали 50ХФА. В настоящее время Департаментом локомотивного хозяйства ОАО «РЖД одобрено решение (протокол ЦТЧ-100 НТС от 27.01.2006) об организации производства опытно-промышленной партии нового моторного масла с присадкой «Валена» — улучшенным аналогом МКФ-18.

Многофункциональный кондиционер FENOM. Его действие в составе смазочных материалов для снижения износа сопряженных деталей основано на организации в зоне трения замкнутого трибохимического цикла «износ — восстановление» трущихся поверхностей. При этом в цикле участвуют продукты износа металла и деструкции (разрушения) смазочного материала.

Активные радикалы FENOM нейтрализуют водород (водородное изнашивание — процесс разрушения металлического элемента пары трения вследствие поглощения металлом водорода) и утилизируют продукты деструкции смазочных материалов, превращая их в фазы углерода в алмазо-подобном состоянии. Кроме того, активные радикалы препарата формируют сервовитный (защитный) слой из атомарно чистого железа, в том числе за счет микрочастиц износа металла в зоне контакта.

Исследование кондиционера FENOM в составе масла М-10Г2, проведенное Военно-морской академией им. адмирала Н.Г. Кузнецова (г. Санкт-Петербург) на дизельном двигателе 248,5/11, показало снижение износа втулок цилиндра на 55... 77 %, поршневых колец на 8... 54 % и вкладышей шатунных подшипников на 18 %. Препарат FENOM раз работай и производится международной компанией LT («Лаборатория Триботехнологии») в г. Зеленоград.

Модификатор трения FIAL. Сравнительные реостатные испытания провели на тепловозе 2ТЭ116-1566Б с дизелем 1А-5Д49 в депо Санкт-Петербург-Витебский Октябрьской дороги. Результаты показали, что введение препарата FIAL в моторное масло уменьшило содержание окиси углерода СО в выхлопных газах на 15... 30 %, углеводородов СзНе — на 20... 45 %. Эффект испытания модификатора трения в
ЦНИДИ на двигателе 248,5/11 — снижение расхода топлива на разных режимах в среднем на 2 — 3 %.

Реметаллизант РиМЕТ разработан Уральским металлургическим институтом (г. Екатеринбург). Препарат применяется для восстановления и защиты от износа деталей и узлов двигателей внутреннего сгорания добавлением в масло в концентрации от 1,25 % (поддерживающая дозировка при каждой его смене) до 5 % при пробегах свыше 250 тыс. км.

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

Испытания реметаллизанта РиМЕТ проводились в НАТИ и НИИАТ на двигателях автомобильного класса. Установлено, что благодаря применению препарата увеличивались компрессия и срок службы моторного масла, снизилось содержание СО в выхлопном газе.

РВС-технологии. Это технологии, при которых в местах трения создается модифицированный железосиликатный высокоуглеродистый защитный слой. Были испытаны с участием сотрудников МГУПСа (МИИТа) и специалистов Московской дороги на тепловозе ТЭМ15 с дизелем ЗА-6Д49 в депо Зверево и на тепловозе ЧМЭЗ с дизелем K6S310DR в депо Ожерелье. После обработки двигателей по РВС-технологии компрессия увеличилась на 3,4... 10,3 %, давление сгорания повысилось на 5,7... 17,2 %.

«Энергия-3000». Данная присадка к топливу и моторному маслу исследована в лаборатории кафедры «Двигатели внутреннего сгорания» Санкт-Петербургского технического университета на автомобильном карбюраторном двигателе ВАЗ-2108 и дизельном ЯМЗ-238. Замеры сил трения показали снижение коэффициентов трения обработанных поверхностей в среднем на 30... 35 % и увеличение усилия задира — в 1,4 раза.

Испытаниями образцов на машине трения установлено, что масляная компонента присадки «Энергия-3000» имеет выраженные приработочные, антизадирные и антифрикционные свойства. При этом наблюдалось уменьшение критической толщины масляного слоя для поршневых колец с 4,2... 4,6 мкм до 2,8... 3 мкм. Среднее уменьшение длины пути сухого и граничного трения с учетом статистики режимов городского цикла для двигателя ЯМЗ составило 7... 12 %. Расчет скоростей износа показал оценочную величину уменьшения скорости износа на 12... 20 %.

Воздействие топливной компоненты присадки с очищающим эффектом топливной системы, поверхностей камеры сгорания и газовоздушных каналов выразилось в увеличении коэффициента наполнения на 2... 8 % и соответствующий рост коэффициента избытка воздуха. Это, в свою очередь, определило снижение дымности во всем диапазоне нагрузок на 15... 30 % — в зависимости от режима работы. После обработки топливной и масляной систем присадками «Энергия-3000» двигателя ЯМЗ-2Э8НБ удельный эффективный расход топлива снизился на 3... 6 % и эффективная мощность возросла на 2... 4 %.

Аспект-модификатор трущихся поверхностей (А-МТП). Препарат испытан специалистами ОАО «ВНИКТИ» в условиях стенда и реальной эксплуатации. Исследования содержали стендовые испытания дизель-генератора 2А-9ДГ на заводе-изготовителе — ОАО «Коломенский завод», а также эксплуатационные на тепловозе ТЭП70 с микрометражом основных узлов и деталей дизеля до обработки препаратом и после пробега 315 тыс. км. Кроме того, была проведена расширенная проверка на тепловозах 2ТЭ116 и 2ТЭ10УК в условиях реальной эксплуатации на Октябрьской дороге.

Стендовые испытания опытного дизель-генератора 2А-9ДГ (№ 362) с дизелем 16ЧН26/26 после обработки препаратом А-МТП показали изменение потерь на трение 1... 3 %, увеличение компрессии в цилиндрах на 5... 6 % и снижение удельного расхода топлива по тепловозной характеристике на 1 3 % При этом снизились выбросы окиси углерода СО до 27 %, незначительно изменились выбросы окислов азота NOx и уменьшился показатель дымности N на 17... 33 %.

Дала положительные результаты расширенная эксплуатационная проверка эффективности применения модификатора трения А-МТП для дизелей опытных тепловозов 2ТЭ116 и 2ТЭ10УК (10 секций) при их пробегах от 112 до 304 тыс. км. Так значения скоростей износов основных узлов и деталей цилиндро-поршневой группы дизеля опытных локомотивов, если сравнивать со статистическими данными контрольных, снизились в среднем на 25 %, в частности, по втулкам цилиндров — на 28 %, поршням — 19 5 %, поршневым пальцам — 35 % и по комплекту поршневых колец — на 22 %.

Среднее значение снижения среднеэксплуатационного расхода топлива на измеритель опытных тепловозов до и после обработки А-МТП и по сравнению с контрольными тепловозами составляет 0,77 %.

Применение препаратов иностранных фирм, таких как «ER», «STR», «PTFE» (США), < Metalyz», «Техни-Люб» (Швейцария), «Motorol» (Германия), «МЕТАБОНД- (Канада), кроме заявленной достаточно высокой стоимости сопряжено с затратами на таможенные сборы, а также предопределяет определенную зависимость от иностранных фирм. Кроме того ряд производителей рекомендуют комплексные технологии применения препаратов.

Так, фирма «Tradcons AG» (Швейцария) предлагает топливный и масляный кондиционеры металла < Техни-Люб», вводимые при каждой экипировке а также чистящии кондиционер, который добавляют в топливо при каждой 10 й заправке. Стоимость этих препаратов одинаково высока, поэтому применение комплексной технологии существенно увеличивает эксплуатационные расходы на обработку двигателя тепловоза. Таким образом, широкое использование на российских дорогах препаратов иностранного производства, как и комплексных технологий, в силу отмеченных причин следует считать преждевременным

Оценка экологической эффективности большинства препаратов показывает, что они способствуют качественному уменьшению токсичности выбросов дизелей. Однако разброс величин изменения выбросов по некоторым ингредиентам достаточно велик и должен быть уточнен для конкретного двигателя в условиях реальной эксплуатации. Заявляемые разработчиками препаратов повышение топливной экономичности за счет снижения сил трения и улучшение качества протекания рабочего процесса следует рассматривать как возможное на отдельных режимах работы дизеля и требующее экспериментального подтверждения количественного эффекта.

Снижение затрат на переборки и капитальный ремонт трущихся узлов дизеля обусловлено увеличением межремонтных пробегов тепловозов за счет уменьшения износа основных узлов и деталей цилиндро-поршневой группы дизеля. Они более продолжительно служат, сокращая расход моторного масла «на угар», в случае применения препаратов в результате меньшей окисляемости масла при увеличении плотности сопряжения «поршень — втулка цилиндра» (увеличение компрессии), а также меньшей его загрязняемости, так как снижается износ трущихся поверхностей. Следует отметить, что параметры расхода и качества масла в значительной степени зависят от особенностей конструкции и условий работы конкретного двигателя.


Сравнительная оценка годовых эксплуатационных затрат при использовании препаратов FENOM РиМЕТ, РВС, А МТП и «Техни Люб» (наиболее дешевый препарат иностранно го производства) от увеличения ресурса дизеля без учета эффекта, полученного в результате снижения выбросов вредных веществ и экономии топлива для дизель-генератора 2А-9ДГ тепловоза ТЭП70, приведена в таблице.

Рекомендации о возможности и целесообразности применения кондиционера металла FENOM могут быть получе ны после проведения его испытаний на тепловозных дви гателях в условиях реальной эксплуатации При этом необходимо сравнить полученные технико-экономические характеристики кондиционера металла FENOM и также, например, модификатора трения А-МТП.

Технология РВС-обработки узлов и деталей тепловозного дизеля связана с необходимостью отключения на вре мя обработки фильтров тонкой очистки масла и центробежных масляных фильтров что недопустимо Кроме того, затраты, связанные с применением препарата, не окупаются ожидаемой эффективностью.

Что касается реметаллизанта РиМЕТ, то возможность фугирования (очистки в центрифугах) моторного масла, заявленная разработчиками, требует специальных исследований. Применять реметаллизант целесообразно только в случае подтверждения его заявляемой эффективности по экономии дизельного топлива При этом стоимость препарата не окупается снижением затрат на переборку и капитальный ремонт дизеля.

Таким образом, использование препаратов, вводимых в масло и топливо, прежде всего для снижения износа трущихся поверхностей представляется перспективным и экономически целесообразным направлением повышения моторесурса и топливной экономичности тепловозных дизелей. Необходимо продолжить исследования эффективности антиизносных препаратов в условиях реальной эксплуатации тепловозов, а также определить последствия нештатных ситуаций, в частности нарушения рекомендуемой дозировки препарата, работы на загрязненном масле и других обстоятельств.

Кандидаты технических наук Б.В. ЕВСТИФЕЕВ, А.А. КАБАНОВ,
ОАО «ВНИКТИ», г. Коломна

__________________
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