автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение долговечности подшипниковых узлов автотракторных трансмиссий путем применения противоизносных добавок в смазочные масла

Введение 5.

1. Состояние вопроса и задачи исследования 7.

1.1. Долговечность подшипниковых узлов 7.

1.2. Физическая природа контактной усталости деталей подшипника (поверхностные изменения) 12.

1.3. Обзор свойств масел 26.

1.4. Влияние трансмиссионных масел на износ подшипников качения 29.

1.5.Цель и задачи исследования 30.

2. Методы повышения долговечности подшипников качения путем применения добавок к маслам, применяемым в силовых передачах 31.

2.1. Присадки и модификаторы как отдельные добавки к маслам, применяемые в силовых передачах 31.

2.2. Антифрикционные присадки адсорбционного действия 36.

2.3. Антифрикционные противоизносные присадки хемосорбционного действия 42.

2.4. Ингибиторы коррозии и антифрикционные присадки адсорбционно-хемосорбционного действия 44.

2.5. Металлоплакирующие присадки 46.

2.6. Механизм действия модификаторов трения 48.

2.7. Теоретического обоснование применения добавок в смазочные масла 54.

2.8. Основные положения методика теоретического расчета изнашиваемых поверхностей 55.

2.9. Расчет интенсивности изнашивания 58.

3. Методика исследований 65.

3.1. Методика проведения лабораторных испытаний на машине трения 65.

3.1.1. Общие условия проведения лабораторных испытаний на машине трения СМЦ-2 65.

3.1.2. Обоснование факторов 69.

3.2. Методика оценки добавок в трансмиссионные масла при влиянии абразива и переменной нагрузки 72.

3.3. План проведения лабораторных сравнительных испытаний на машине трения СМЦ-2 и МИ-1 79.

3.4. Методика обработки экспериментальных данных 80.

4. Лабораторные исследования противоизносных свойств добавок в трансмиссионные масла 81.

4.1. Результаты испытаний в условиях трения качения с 15% проскальзыванием 81.

4.2. Результаты испытаний при трении качения 87.

4.3. Результаты исследований противоизносных свойств добавок в трансмиссионные масла на различных режимах работы 91.

4.4. Результаты лабораторных испытаний добавок в масла для оценивания их фрикционных свойств на подшипниках качения 98.

5. Исследование влияния добавок на долговечность подшипников качения 108.

5.1. Режимы испытаний радиальных шарикоподшипников 108.

5.2. Обработка результатов ресурсных испытаний 113.

5.3. Результаты исследований влияния добавок в маслах на долговечность новых подшипников качения 120.

5.4. Результаты исследований влияния добавок в масла на долговечность на подшипников качения с предварительной наработкой 124.

5.5. Эффективность от применения добавок 124.

Увеличение долговечности изделий открывает огромные ресурсы в удовлетворении потребности народного хозяйства продукцией машиностроения при меньших капиталовложениях.

Надежность тракторов в значительной степени зависит от работоспособности трансмиссий. При этом устранение отказов ее деталей в эксплуатации требует больших затрат труда и средств. Основными элементами, снижающими показатели надежности являются сопряжения валов с шестернями, зубчатые зацепления, а также подшипники качения. Подшипники качения являются невосстанавливаемыми деталями.

В настоящее время одним из средств повышения долговечности подшипников качения является применение добавок к смазочным маслам.

Добавки к маслам, могут эффективно снижать износ, предотвращать заедание поверхностей и т.п.; однако не следуют считать, что они способны служить универсальным средством от всех видов повреждений поверхностей трения. В настоящее время на рынке автохимии и смазочных материалов представлен широкий выбор добавок для трансмиссионного масла для повышения долговечности силовых передач, но вместе с тем нет или мало информации об эффективности той 6 или иной добавки, нет также информации о целесообразности применения той или иной добавки в зависимости от наработки силовой передачи.

Целью данной работы является определение добавки в смазочное масло, которая наиболее эффективно увеличивает ресурс подшипников качения, в целом для увеличения ресурса автотракторных трансмиссий.

б. Общие Выводы

1. В результате выполненных теоретических исследований дано обоснование возможности увеличения долговечности подшипников качения путем применения добавок в трансмиссионные масла за счет изменения параметров микрогеометрии поверхности трения (Ятах ~ максимальной высоты неровностей поверхности; R - среднего радиуса кривизны неровностей). При изменении одновременно Дтах и R на 5% (уменьшении и увеличении R) число циклов фрикционного контакта до разрушения увеличивается на 25%. Интенсивность изнашивания находится в пределах 1=1.47*10~~12 - 1.18*10~~12 .

2. На основании анализа экспериментальных зависимостей температуры от времени до заедания поверхностей трения стальных образцов в условиях одноразовой смазки при трении качения с 15% проскальзыванием установлено, что эффективными противозадирными относительными свойствами обладают следующие добавки: MicroX2, Аспект-Модификатор, ТСК, ER, СУРМ, Roil.

3. По результатам лабораторных испытаний при трении качения с 15% проскальзыванием и чистом качении стальных образцов на основании оценки износов, температуры и времени заедания с учетом весового значения каждого контролируемого параметра, были произведены обобщенные оценки противоизносных свойств добавок. На основании анализа результатов оценки определены наиболее эффективные следующие добавки: СУРМ, ТСК, MicroX2.

4. Результаты исследований показывают, что присутствие абразива в масле может значительно снижать эффект от применения добавок во всем диапазоне нагрузок, это объясняется тем, что мягкие противоизносные пленки легко удаляются с поверхностей трения при наличии абразива в три-боконтакте.

5. В результате исследований на контактную усталость были получены экспериментальные усталостные кривые, практически повторяющие расчетные, что позволяет сделать вывод о соответствии условий испытаний реальными нагрузками. Результаты экспериментальных исследований антифрикционных свойств добавок в трансмиссионные масла проведенных на подшипниках качения показали, что образование стойких антифрикционных пленок, которые не исчезают после смены масла присуще добавкам: ТСК, MicroX2, СУРМ, Roil. Наиболее эффективно снижают момент трении в подшипниках качения следующие добавки: ТСК на - 4 5%; СУРМ на - 17%; Mi-сгоХ2 на - 16%.

6. Результаты испытания новых подшипников качения с добавками ТСК и СУРМ к маслу ТМЗ-18 показали увеличение 90% и 95% ресурса в 1,1-1,2 раза и в 1,5-1,7 раза соответственно по сравнению с работой на чистом масле.

7. Экспериментальные исследования долговечности подшипников качения с наработкой 40-60% ресурса показали, что применение добавки ТСК в смазочное масло позволяет увеличить суммарный 90-95% ресурс в 1,9-2,1 раза по сравнению с работой на чистом масле.

1. Адлер Ю.П. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука. 1976. -337с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. Изд. 3-е, перераб. М.: Машиностроение, 1967. -689с.

3. Апанасенко A.M. Результаты исследований эксплуатационно-технических свойств масел в силовых передачах колесных тракторов. - Труды ЧИМЭСХ, вып. 62, ч.2, 1971г. -89с.

4. Ахматов A.C. Молекулярная физика граничного трения. М.: Физматгиз, 1963. -289с.

5. Боуден Ф.П., Тейбор Д. Трение и смазка. М.: Машгиз, 1960. -542с.

6. Вентцель Е. С., Овчаров JI.A. Теория вероятностей и ее инжененерные приложения. - М. : Наука, 1988.-480с. ISBN 5-02-013748-0.

7. Вибрация в технике: Справочник. В 6-ти т./Ред. В.Н.Челомей (пред).-М.: Машиностроение, 1980-Т.З Колебания машин, конструкций и их элементов/ Под ред. Ф.М.Диментберга и К.С.Колесникова. 1980. -544с.

8. Виноградова И.Э. Противоизносные присадки к маслам. М.: Химия, 1972. -272 с.

9. Галахов М.А., Бурмистров А.Н. Расчет подшипниковых узлов. М. : Машиностроение, 1988. -272 с.

10. Гаркунов Д.Н. Триботехника. М: Машиностроение. М: Машиностроение. 1989.-380с.

11. Геотрибоэнергетика. Санкт-Петербург: Механобр., 1996.-120с.

12. Герасимова H.H. Влияние волнистости на работоспособность шариковых радиальных подшипников. "Труды института", Труды ВНИИП, М.: ВНИИП, 1960. №2(22).

13. Григорьев Б. П. Новый режим смазки двигателей внутреннего сгорания. Мурманск: Кн. Изд-во, 1966.-182с.

14. Дроздов Ю.Н. и др. Трение и износ в экстремальных условиях М.: Машиностроение, 1986. -224 с.

15. Завалишин Ф.С. Мацнев М.Г. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства. М. : Колос,1982.-320с.

16. Заславский Ю.С. Трибология смазочных материалов. -М.: Химия, 1991. - 241 с. ISBN5-7245-0197-X

17. Защита от водородного износа в узлах трения./Под ред. А.А.Полякова. М.: Машиностроение, 1980. -135с.

18. Зедгинидзе И. Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем. - М.: Наука, 1976. -390 с.

19. Икрамов У. А. Расчетные методы оценки абразивного износа. М.: Машиностроение, 1987. -288 с.

20. Когаев В. П. Дроздов Ю.Н. Прочность и износостойкость деталей машин. М. : Высшая школа, 1991.-274с.

21. Колобов М.П. Эксплуатационные материалы для автомобилей и специальных машин. М. : ДОСААФ СССР, 1987.-388с.

22. Крагельский И.В. и др. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение,1977.-446с.

23. Крагельский И.В. Трение и износ. М. : Машиностроение, 1968. -480с.

24. Крагельский И. В. Непомнящий Е.Ф. и др. Корреляция расчетных оценок износа поверхностей трения с экспериментом. М.: ДАН СССР, 1969, т.185,№4.

25. Лышко Г.П. Нефтепродукты и технические жидкости. -М.: Агропромиздат, 1988. -144 с.

26. Маринич T.JI. В природных зеркалах скольжения отражается наше завтра. * 4Инициатива" . АО л^Механобр Технология''. N1 1994. С.7-16.

27. Маринич T.JI. Геотрибоэнергетика. С.-Петербург: Механобр., 1996. -79с.

28. Матвеевский P.M. и др. Смазочные материалы. М. : Машиностроение, 1989. -218с.

29. Материалы и методы упрочнения применяемые, для деталей трансмиссий отечественных и зарубежных тракторов. М.:ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1973.-324с.

30. Машины и стенды для испытания деталей. Под.ред. Д.Н.Решетова. М.: Машиностроение, 1979г. -343с.

31. Методика расчетной оценки износостойкости поверхностей деталей машин. Под.ред. В.Г.Сазонова, Л.Б.Семеновой. М.: Издательство стандартов, 1979г. -101с.

32. Мур Д.Ф. Основы и применения трибоники. Изд-во "МИР" 1978. -388с.

33. Мушик Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений. Пер. с нем. Н.В.Васильченко и В.А.Душского. М. : Мир, 1990. -208с.

34. Наливкин В. А. Отчет С.-З.МИС за 1969г. Об испытаниях на эксплуатационную надежность в условиях нормальной эксплуатации самоходных шасси Т-16М повышенной надежности. - Приволжское книжное издательство. Саратов 1965г.-120с.

35. Орлов П. И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в 3-х книгах. Кн.1. Изд.2-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1977. -623с.

36. Пальмгрен А. О некоторых свойствах подшипников качения. Гетеборг: перевод ГПНТБ №28655, 1961. -4 6с.

37. Папок К. К. Химмотология топлив и смазочных масел. М.: ВИМО, 1980.-290с.

38. Пинегин C.B. Контактная прочность в машинах. - М. : Машиностроение, 1965г. - 385 с.

39. Пинегин C.B. Контактная прочность и сопротивление качению. - М.: Машиностроение, 1969г. -247с.

40. Пинегин C.B. Трение качения в машинах и приборах. -М.: Машиностроение, 1976г. - 264 с.

41. Подшипники качения. Справочник. Под.ред. Н.А.Спицина, А.И.Спришевского. М.: Машиностроение, 1961г. -605с.

42. Подшипники качения. Каталог-справочник. - М. : НИИНАВТОПРОМ, 1972г. -448с.

43. Подшипники качения. Методы расчета динамической грузоподъемности и долговечности. ГОСТ 18855-73.

44. Подшипники качения. Справочник. Под.ред. В.Н.Нарышкина, Р.В.Коросташевского. М. : Машиностроение, 1984г. -280с.

45. Полыдер Г. и др. Основы трения и изнашивания. М. : Машиностроение, 1984. -264с.

46. Попов В.Н. Исследование работоспособности и выбор рациональных способов восстановления деталей уплотнительных узлов с.-х. тракторов: Дис. кандидата технических наук. -Л.: ЛСХИ, 1975.

47. Пружанский Л.Ю. Исследование методов испытаний на изнашивание. М.: Наука, 1978-240с.

48. Пружанский Л.Ю. Исследование методов испытаний на изнашивание. - М.: Изд-во '' Наука 1978. -116с.

49. Пинегин C.B. Работоспособность деталей подшипников качения. - М.: Машгиз, 1947г. -164с.

50. Рагульскис K.M. Юркаускас А.Ю. Вибрация подшипников. Л.: Машиностроение, Ленингр.отд-ние.1985.-119с.

51. Расчет и выбор подшипников качения. Справочник. Под.ред. Н.А.Спицина, Б.А.Яхина, В.H.Забулинов. М. : Машиностроение, 1974. - 620с.

52. Ребиндер П. А., Щукин Е.Д. Поверхностные явления в твердых телах в процессах их деформации и разрушения // Успехи физических наук, 1972. Т108, вып.1. С.3-42.

53. Рекламные проспекты фирм-изготовителей.

54. Розенберг Ю.А. и др. Смазка механизмов машин. М. : Гостоптехиздат, 1960. -340с.

55. Розенберг Ю.А. Смазка механизмов машин. - М. : ГОСТОПТЕХИЗДАТ, 1960. -340с.

56. Розенберг Ю.А. Влияние смазочных масел на надежность и долговечность машин. М. : Машиностроение, 1970.-355с.

57. Сковородин В. Я. Тишкин Л. В. Справочная книга по надежности сельскохозяйственной техники. -Л.: Лениздат, 1985. -204с.

58. Скундин Г.И. Морозов Г.К. Влияние герметичности на повышение долговечности тракторных трансмиссий. // Тракторы и с.х. машины. - 1968 - № 6.

59. Скундин Г. И. Влияние запыленности смазки на срок службы подшипников качения в трансмиссиях тракторов. // Тракторы и с.х. машины. - 1970 - № 10.

60. Смазочные материалы. Справочник. М. : Машиностроение, 1989.-488с.

61. Соловьев В. П. Исследование долговечности шлицевых сопряжений коробок передач тракторов л лКировец'' и разработка мероприятий по ее повышению при эксплуатации и ремонте. Дис. кандидата технических наук. - Л.: ЛСХИ, 1979.

62. Справочник по триботехнике. 1-3 том. М.: Машиностроение, 1989.-388с.

63. Спришевский А. И. Процессы в поверхностных слоях деталей подшипников и их изнашивание. "Технология подшипникостроения" М.: ЭНИИП, 1958г. - №17.-187с.

64. Спришевский А.И. Износ подшипников качения. Справочное пособие "Пподшипники качения". М. : Машгиз, 1961г. -472с.

65. Средства и методы испытаний подшипников качения. Обзор/Под ред. Н.А.Спицына. -М.: НИИАВТОПРОМ, 1966г.-109с.

66. Спришевский А.И. Вопросы надежности и долговечности подшипников качения. М.: Машиностроение, 1967г. -172 с.

67. Спришевский А.И. Подшипники качения. М. : Машиностроение, 1969г. -629с.

68. Статистические методы в инженерных исследованиях. М.: Высш. школа, 1983. -216с.

69. Тененбаум М.М. Сопротивление абразивному изнашиванию. М.: Машиностроение, 1976. -270с.

70. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кн./Под ред. И.В.Крагельского, В.В.Алисина.-М.: Машиностроение, 1978-Кн.1. -270с., Кн.2. -358с.

71. Трибология и надежность машин. Под ред. Авдуевского B.C. М: Наука, 1990.-410с.

72. Хохлов M.JI., Легин Е.К. Физико-химическое состояние и реакции окисления йода в некоторых органических растворителях VI Всесоюз. совещ. по химии неводных растворов: Тез. докл. М.: Наука, 1987. С. 163-164.

73. Хрущов М.М. Определение износа деталей машин за короткие периоды работы. М.: Машиностроение, 1965.-266с.

74. Шехтер Ю.Н. и др. Малорастворимые поверхностно-активные вещества. М.: Химия, 1978. -359с.

75. Шехтер Ю.Н. и др. Рабоче консервационные смазочные материалы. М.: Химия, 1979. -256с.

76. Школьников В.И. и др. Масла и составы против износа автомобилей. М.: Химия, 1988.-301с.

136

77. Шпеньков Г. П. Физикохимия трения. Минск: ллУниверситетское'', 1991. -397с.

78. Черножуков Н.И. и др. Химия минеральных масел. М. : Гостоптехиздат, 1957. -297с.

79. Ямпольский Г. Я. Крагельский И. В. Исследование абразивного износа элементов пар трения качения. М.: Наука, 1973.-196с.

80. Ясь Д.С. и др. Испытание на трение и износ. Методы и оборудование. - Киев: Техника, 1971. - 14 0с.

81. Holinski R. Bedeutung der Festschmierstoffe als additive in Schmierstoffen//Additives for lubricants and opertional fluids. Editor Bartz W.J. Ostfildern: Techniche Akademie Esslingen Druck. 1986. V.2.P.6.6-1-6.6-11.

82. Papey A.G. Friction reducers for engine and gear oils - review of the state of the art//Additive for lubricants and operational fluids. Editor Bartz W.J. Ostifildren: Techniche Akademie Esslinger Druck. 1986. V.27.N4.P.398-404.

83. Weibull W. Efficient Methods for Estimating Fatigue Life Distributions of Roller Bearings. Rolling Contact Phenomena. - J.B.Bidwell editor, Elsevier. New York, 1962. 252-263.