автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение качества и ускорение обкатки отремонтированных дизелей на основе современных достижений трибологии

А

>0 Лу На правах рукописи

"

НОСИХИИ ПАВЕЛ ИВАНОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА И УСКОРЕНИЕ ОБКАТКИ ОТРЕМОНТИРОВАННЫХ ДИЗЕЛЕЙ НА ОСПОВЕ СОВРЕМЕННЫХ ДОСТИЖЕНИЙ ТРИБОЛОГИИ

Специальность 05.20.03 - Эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1997

Работа выполнена в Московском государственном агроинженерном университете им. В.П. Горячкина.

Научный консультант - докгор технических наук, профессор Стрельцов В.В.

Официальные оппоненты:

Доктор -технических наук,профессор Коваленко В.П.

Почетный член международной инженерной академии, доктор технических наук, профессор Гаркунов Д.Н. Доктор технических наук, профессор Загородских Б.П.

Ведущая организация: Департамент механизации и электрификации Министерства сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации

, Защита состоится 23 июня 1997 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д.120.12..03 Московского государственного агроинженерного университета им. В .П. Горячкина по адресу: 127550, Москва, Тимирязевская ул.,58.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан мая 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета,профессор . . - ■ Очковский H.A.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Российская Федерация занимает передовые позиции по разработке научных проблем трибологии. Однако по прикладным задачам триботехники уступает многим промышленно развитым странам. К числу важнейших задач следует отнести проблему увеличения ресурса машин и двигателей.

В сельскохозяйственном производстве Российской Федерации эксплуатируется около 2 млн двигателей, причем большая часть после капитального ремонта. После-ремонтный ресурс их составляет 30...47% ресурса новых двигателей. За срок службы машин их двигатели подвергаются капитальному ремонту до шести раз. На техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонты двигателей затрачивается средств в 5...6 раз, а труда в 10...15 раз больше, чем на их изготовление. На долю запасных частей за срок службы приходится 75... 115% стоимости нового двигателя (70...120% его массы). На ремонте занято рабочих в два с лишним раза больше, чем на изготовлении. Анализ эксплуатации машин показывает, что 34...45% отказов приходится на двигатели. После капитального ремонта наработка на отказ у них снижается в 1,7 ... 3,5 раза, по сравнению с новыми. В связи с этим и производительность отремонтированных машин в среднем на 10...15% ниже. Поэтому повышение качества ремонта двигателей является актуальной проблемой.

В практике ремонта и эксплуатации дизелей применяются различные методы ремонтно-технологических воздействий для повышения ресурса и снижения затрат на поддержание дизелей в работоспособном состоянии. Одним из путей повышения качества ремонта дизелей является проведение качественной обкатки, как завершающей технологической операции их ремонта. От качества приработки в период обкатки зависит во многом срок службы деталей дизеля и его межремонтный ресурс.

Для достижения полной приработки деталей тракторных дизелей требуется 30...60 ч. Ремонтные заводы не в состоянии за время обкатки доводить приработку дизелей до конца. Поэтому, в основном, приработка производится в эксплуатационных условиях хозяйств с ограниченными скоростями и нагрузками, что не всегда возможно. Работа дизеля с максимальными эксплуатационными нагрузками приводит не полностью приработанные детали к повышенному износу, а иногда к схватываниям и задирам, что снижает межремонтный ресурс дизеля в целом. В связи с этим крайне важно приработку деталей дизелей завершать на заводе, исключив ее в эксплуатации.

Несмотря на большой интерес к проблеме ускорения и повышения качества приработки, большинство исследований носит разрозненный и частный характер, а глубина научного поиска ограничивается решением конкретных практических задач. Изучение опыта машиностроительных и ремонтных заводов показывает, что задача повышения долговечности отремонтированных дизелей за счет значительного сни-

жения приработочного и установившегося износа деталей дизеля до сих пор полностью не решена. Это объясняется сложностью проблемы и наличием многочисленных факторов, влияющих на приработку трущихся деталей. Особенно важно решение проблемы для отремонтированных дизелей сельскохозяйственного назначения, интенсивно эксплуатирующихся в период полевых работ. Существующие способы приработки не обеспечивают необходимого уровня подготовки их соединений к эксплуатационным нагрузкам. В итоге детали преждевременно выходят из строя, что резко снижает надежность сельскохозяйственных машин. Все это обусловливает необходимость дальнейших исследований по совершенствованию приработки дизелей при их ремонте.

Свидетельством актуальности проведения исследований по указанной выше проблеме является то, что она включена в планы НИР МГАУ, являющихся частью государственных и региональных научно-технических программ и постановлений ГКНТ и АН России.

Цель работы. Повышение ресурса отремонтированных дизелей применением теоретически и экспериментально обоснованного комплекса мероприятий по повышению качества и ускорения обкатки дизелей с учетом современных достижений трибологии.

Объект исследований. Отремонтированные дизели Д-144, Д-240, СМД-18Н, СМД-62, А-41, А-01, Д-160, ЯМЗ-2Э8НБ, ЯМЗ-240Б, широко применяемые в сельскохозяйственном производстве, и технологии, существующие на ремонтных предприятиях МСХП РФ.

Методика исследований включала проведение лабораторных исследований прирабатываемости основных деталей ЦПГ и КМШ дизелей с использованием современных и вновь разработанных составов присадок к маслу, топливу и воздуху, стендовых испытаний дизелей на ремонтных предприятиях и в эксплуатации.

При проведении исследований использовали современные приборы и оборудование для трибологических испытаний, спектральный анализ масел, ОЖЕ-спектроскопию поверхностей трения. Планирование экспериментов, аналитическое и статистическое моделирование и обработку полученных результатов проводили с использованием ЭВМ.

Научные положения и результаты работы, выносимые на защиту:

1. Концепция ускорения приработки деталей в период обкатки дизелей и ее реализация. Трибологические принципы назначения режимов обкатки.

2. Теоретическое обоснование повышения качества и ускорения обкатки отремонтированных дизелей с помощью приработочных покрытий и присадок металло-плакирующего и пластически-деформирующего действия.

3. Методика определения режимов ускоренной обкатки дизелей, коэффициентов трения и износа.

4. Новые способы и технологии проведения ускоренной обкатки.

5. Новые способы и технологии нанесения приработочных покрытий методом финишной антифрикционной безабразивной обработки (ФАБО).

6. Результаты экспериментальных исследований эффективности ряда приработочных покрытий, приработочных присадок к маслу, топливу, воздуху и стендовых испытаний дизелей.

7. Рекомендации по применению предлагаемых разработок в ремонтном производстве, их экономическая оценка.

Научная новизна диссертации заключается в комплексе патентно-способных разработок на теоретическом, исследовательском и внедренческом уровнях, в результате которых:

- определена и экспериментально подтверждена концепция ускоренной обкатки дизелей за счет интенсификации приработки деталей в период холодной обкатки с последующим снижением интенсивности износа при горячей обкатке;

- созданы новые приработочные присадки к маслу и воздуху, реализующие ускоренную приработку деталей дизелей за счет реализации эффекта Ребиндера, явления металлоплакирования и пластического деформирования металлов (а.с. № 1456453, № 1621500, патент РФ № 2041247, положительные решения на выдачу патентов РФ № 96110562/04 и № 96110588/04);

- разработаны способы доставки приработочных присадок в зону трения деталей ЦГГГ (а.с. 1638338, патент РФ № 2066776);

- разработаны новые эффективные составы для нанесения приработочных покрытий методом ФАБО ( а.с. N2 1778165, патент РФ № 2041253) и способ их нанесения на зеркало гильз цилиндров (патент РФ № 2064975);

- разработан способ, реализующий ускоренную обкатку дизелей за счет колебательного изменения нагрузки и частоты вращения коленчатого вала с частотой колебаний, увеличивающейся пропорционально изменению условий трения в дизеле, и устройства его реализующие (а.с № 1809349, № 1815603).

Практическая ценность. 1. Разработаны новые способы и технологии проведения ускоренной обкатки отремонтированнх дизелей, позволяющие сократить время стендовой обкатки до 3,5 раз, эксплуатационной- до 5 раз. При этом приработочные износы деталей уменьшаются в 1,2...1,6 раза, ресурс дизелей увеличивается на 37 % . В результате исследований разработано руководство по ускоренной обкатке отремонтированных дизелей (РД 10 Россия 01.0010-92).

2. Разработаны составы и способы нанесения приработочных покрытий на зеркало гильз цилиндров.

3. Выбранные критерии качества обкатки дизелей (мощность механических потерь N мп , расход картерных газов (} г, величина компресси и Р г, давление масла Р м, расход масла на угар q и уг, эффективная мощность дизеля , удельный расход топлива я Ф ) позволяют проводить контроль качества приработки деталей без разборки дизеля.

4. Разработаны инженерные методы определения режимов ускоренной обкатки на ПЭВМ при использовании новых приработочных присадок.

5. Разработанные методы и средства обеспечивают максимальную подготовку отремонтированных узлов трения к восприятию эксплуатационных нагрузок, что обеспечивает повышение ресурса дизелей.

Пути реализации работы. Результаты исследований могут быть использованы при разработке новых приработочных покрытий и присадок, при определении режимов обкатки отремонтированных дизелей, разработке технологических процессов обкатки новых марок дизелей, для оперативной оценки качества приработки деталей в период обкатки дизелей, а также для практического использования на ремонтных предприятиях страны. Методы исследований, их результаты могут быть использованы в вузах при чтении курса "Триботехника".

Апробация работы. Результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на:

- научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов Московского государственного агроинженерного университета им. В.П.Горячкина в 1985. ..1996 г.;

- технических советах Зарайского PTTI (1988 г.); РЗ "Пугачевский" (1989 г.): МРЗ "Топкинский" (1989 г.); Усть-Лабинского РТП (1990 г.); РМЗ "Степной" (199С г.);РЗ "Ростокинский" (1992 г.); АОЗТ "Сельхозтехника" (г.Звенигород, 1994 г.); АООТ "Зарайскремтехпред" (1996 г.); РЗ "Ртищевский" (1996 г.) и других заводов;

- ведомственной комиссии Главагромехэлектро Госагропрома НЗ РСФСР (1985

г.);

- научно-техническом совете Госагропрома Нечерноземной зоны РСФСР (1989 г.);

- научно-техническом семинаре по избирательному переносу при тренщ (эффект безызносности) и по применению в технике "Безызносность-89" на секцщ избирательного переноса Межведомственного научного совета по трибологии ripi АН СССР, ПСНТ СССР и Союза НИО СССР (1989 г.);

-научно-практической конференции "Научно-технический прогресс в инженер ной сфере АПК России (1994 г.);

-научно-практической конференции "Состояние и перспективы восстановле ния и упрочнения деталей машин" (Москва, 1994 г.);

-международной научно-технической конференции "Износостойкость машин' (г. Брянск, 1994 г.);

, -международном конгрессе "Защита-95" (Москва, 1995 г.);

-семинаре "Современные технологии восстановления и упрочнения деталей эффективный способ повышения надежности машин" (МоскваД996 г.)

Публикации. Основные положения работы опубликованы в 54 научных статья; и отчетах, шести авторских свидетельствах, четырех патентах и двух положительны; решениях на выдачу петентов.

Подробное изложение материалов по отдельным разделам работы дано в трех научных отчетах, прошедших государственную регистрацию. Опубликован сборник статей "Пути повышения качества и ускорения обкатки двигателей при ремонте сельскохозяйственной техники".

Внедрение. Технологические процессы ускоренной обкатки дизелей, а также карбюраторных двигателей, ФАБО гильз цилиндров внедрены на 28 ремонтных предприятиях. Приняты ведомственными комиссиями Госагропрома РФ и рекомендованы для широкого внедрения на ремонтных предприятиях страны.

Согласно разработанному руководству РД 10 Россия 01.0010-92 осуществлено отраслевое внедрение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, выводов, библиографии, приложений, изложена на 324 страницах машинописного текста, содержит 92 рисунка, 55 таблиц. Библиография использованных источников содержит 256. наименований, в том числе 8 иностранных. Приложения содержат 152 страницы, из них 14 рисунков, 48 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 .ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Высокое качество отремонтированных дизелей обеспечивается качественным ремонтом и правильной приработкой деталей.

В соответствии с ГОСТ 23.002-78, приработка - это изменение геометрии поверхностей трения и физико-механических свойств поверхностных слоев материалов в начальный период трения, проявляющееся при постоянных внешних условиях в уменьшении силы трения, температуры и интенсивности изнашивания. Приработку деталей производят в период стендовой обкатки дизелей на заводах и в эксплуатации.

Обкатка - это заключительная технологическая операция ремонта дизелей, качественное проведение которой позволяет уменьшить отказы в период эксплуатации и повысить ресурс. Время обкатки составляет 30...60 ч. Из-за невозможности проведения столь длительной обкатки, возникает необходимость ускорения этого процесса.

Научное и практическое значение для ускорения и совершенствования процесса приработки деталей и обкатки дизелей имеют работы: С.Г.Арабяна, А.С.Ахматова, В.А.Белого, Н.З.Варшавского, Н.П.Воинова, И.С.Вороницина, В.А.Бладимирова, Л.М.Гаенко, Д.Н.Гаркунова, М.А.Григорьева, A.C. Гуревича, В.В.Долбина, В.Г.Заренбина, В.И.Казарцева, И.Н. Карасика, И.Н.Крагельского, П.М.Кривенко, Р.АЛСугеля, А.Н.Лазаренко, В.К.Лакина, В.А.Лашхи, Н.Н.Маслова, В.М.Михлина, Е.М.Мухина, С.С.Некрасова, А.В.Николаенхо, М.Х.Нигаматова, К.В.Рыбакова, П.А.Ребиндера, Н.З.Савченко, В.В.Стрельцова, В.И.Цыпцына, И.Е.Ульмана, И.А.Холомонова, Н.В.Храмцова, М.М.Хрущова, Г.ШПаронова и др.

Актуальность проблемы подтверждается исследованиями, проведенными ведущими научно-исследовательскими коллективами страны: ВИМ, ГОСНИТИ, ЛСХИ, МГАУ, НИИАТ, СГАУ, ЧИМЭСХ и др.

Ускорение приработки поверхностей деталей в период обкатки дизелей возможно осуществлять применением приработочных присадок к воздуху, топливу и маслу, а также изменением режимов. Присадки к топливу и воздуху более эффективны для приработки деталей ЦПГ, присадки к маслу эффективны по отношению к деталям КШМ. Учитывая, что присадки к топливу ограничены в применении (не охватывают период холодной обкатки и ухудшают работу топливной аппаратуры дизелей), в наших исследованиях использованы присадки к маслу и воздуху.

Приработочные присадки к маслу по механизму их воздействия на трущиеся поверхности можно классифицировать на следующие группы: инактивные; (графит, МоБг и др.); поверхностно-активные (органические кислоты, их эфиры и др.); химически-активные (Л3-301, ДК-8 и др.); металлоплакирующие МКФ-18, ОГМ, КТЦМС-1,4, ОМХ-3 и др.; пластически-деформирующие (МОД, ПАФ-4. УР-357 и др.);

Наибольший интерес представляют две последние группы присадок, позволяющие в зависимости от условий ускорять приработку или реализовывать безызнос-ное трение.

Присадки к воздуху в нашей стране и за рубежом практически не разработаны. Имеются сведения о добавлении к воздуху четыреххлористого олова, однако эта присадка токсична. Для обкатки дизелей в МГАУ ранее была разработана присадка к воздуху АЛП-ПМС, действующая только в период горячей обкатки, поэтому представляет интерес создание присадок к воздуху, эффективно действующих в течение всего периода обкатки.

Рационально изменяя режимы обкатки, можно достичь существенного ускорения приработки деталей. В связи с этим необходима разработка методики расчета режимов обкатки при использовании новых приработочных присадок. Согласно ГОСТа 23.224-86, для ускорения приработки ее необходимо проводить таким образом, чтобы сила трения не падала больше величины, равной 0,2РШЖ! (где Ршах-максимально допустимая сила трения). Исходя из этой предпосылки, можно предположить, что обкатку дизелей нужно проводить при меньшем времени, обеспечивающем сохранение величины сил трения на высоком уровне.

Анализ литературных источников позволил установить, что комплексное решение проблемы ускорения приработки деталей, заключающееся в применении новых приработочных покрытий, присадок к воздуху и маслу, научно обоснованных режимов может дать большую эффективность и обеспечить максимальную подготовку дизелей к эксплуатации с повышенным ресурсом.

В соответствии с вышеизложенным, в работе поставлены следующие задачи:

1. Теоретически и экспериментально обосновать концепцию, ускорения процесса обкатки дизелей.

2. Доказать необходимость применения приработочных покрытий, металлопла-кирующих и пластически-деформирующих присадок для ускоренной приработки деталей дизелей.

3. Создать новые приработочные присадки к маслу и воздуху для ускоренной приработки деталей в период обкатки дизелей; разработать способы и устройства введения присадок к воздуху.

4. Разработать методику расчета режимов ускоретюй обкатки дизелей. Определить трибологические принципы назначения режимов ускоренной обкатки, критерии оценки качества обкатки дизелей.

5.Провести лабораторные исследования по определению грибологических свойств присадок и масел, физико-механических свойств поверхностей трения деталей.

6.Провести стендовые испытания дизелей с приработочными присадками при различных способах и технологиях обкатки.

7.Внедрить процесс ускоренной обкатки дизелей на ремонтных заводах МСХП Российской Федерации, дать экономическую оценку.

2. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ УСКОРЕНИЯ ПРИРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

ДВИГАТЕЛЕЙ В ПЕРИОД ОБКАТКИ

Расширение объема знаний в области физики, химии и механики твердого тела привело к понимашно сложности структуры поверхностного слоя при трении. В последнее время возросло число работ, в которых граничный слой смазочной среды с прилегающими пленками на твердых контактиругсяшгх поверхностях рассматривается как один из основных факторов взаимодействия при трении. Это привело к созданию теории фрикционного взаимодействия поверхностей при трении с описанием процессов массопереноса.

На основании теоретических разработок в диссертации получена формула для определения удельной линейной интенсивности изнашивания деталей при приработке:

¡ь=1/6КРсш(ЕШ1,1/К)т11/(ЬНВ)]1/4(5хп/ав)> , (1)

где К - коэффициент, учитывающий реальный деформированный объем; Рс- давление; 11тах, - шероховатость поверхности; Я - радиус кривизны выступов; Ь -параметр опорной кривой профиля поверхности; НВ - твердость; т„ - касательное напряжение; а в - предел прочности; I - показатель кривой усталости.

Анализируя полученную зависимость, видим, что удельная линейная интенсивность изнашивания зависит от величины давления Рс, шероховатости поверхности 11пах, Я, а также от предела прочности металла а в и касательных напряжений при скольжении тп . Причем, для увеличения интенсивности изнашивания необходимо уменьшить сгв, а для ее снижения - уменьшить т„. Отсюда, условия ускорения прира-

ботки деталей во время холодной обкатки и снижения износа во время горячей обкатки будут следующие: холодная обкатка - <1ав/& < - ёт„/&; горячая обкатка без нагрузки с1сгв/с11 = с1тп/Л; горячая обкатка под нагрузкой с!схв/<й > скп/Л .

Обкатку и эксплуатацию дизелей с позиции износа деталей можно проиллюст-рироватькривыми (рис.1).

Рис.1. Кривые износа детали

1 - на масле без прира-боточных присадок; 2 -на масле с металлопла-кирующими и пластически - деформирующими присадками.

Эксплуатационный ресурс Тэ детали можно выразить формулой:

Тэ=(Июи-Ипр)^а, (2)

где И шах - максимально допустимый износ; И „р - приработочный износ; tq ос -скорость изнашивания при эксплуатации.

Так как И тах - величина постоянная для данной детали, увеличения ресурса можно достичь только уменьшением И щ, и а.

Согласно теории Боудена Ф.П., Тейбора Д. сила трения Б в условиях граничной смазки определяется по формуле:

Р=А[а№'8тв + (1-о„)8жвдк] , (3)

где А - площадь, несущая приложенную нагрузку;

- часть площади А, на которой произошло разрушение масляной пленки;

- сопротивление срезу металлических соединений в местах контакта металлов;

Бжид-'Сопротивление сдвигу смазочной пленки.

Таким образом, сопротивление движению при скольжении состоит из сил сопротивления срезу металлических соединений в местах разрыва масляной пленки, сопротивления скольжению самой смазочной пленки.

Для предотвращения непосредственного контакта металлических поверхностей смазка должна содержать поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые адсорбируются на поверхностях металлов с образованием металлических мыл. Поверхностно-активные вещества способствуют реализации эффекта П.А.Ребиндера, заключающегося в снижении прочности металла на срез, что облегчает процесс разрушения узлов схватывания и увеличивает интенсивность приработки поверхностей трения деталей. В этом случае <х„—-0, а 8ТВ имеет минимальное значение, что обеспечивает низкое значение силы трения. Таким свойством должно обладать приработочное масло в период холодной обкатки дизеля, во время которой желательна интенсивная приработка с низким трением.

При горячей обкатке дизеля в зоне трения соединения "поршневое кольцо -гильза цилиндра" возникают высокие температуры вследствие трения и сгорания топлива. При этом эффективность действия ПАВ снижается. Поэтому при ускоренной приработке с повышенными нагрузками на поверхности трения необходимо наносить из состава смазочного масла плешей антифрикционных металлов или MoS2 и тем самым реализовывать эффект пластического деформирования (ПД) микронеровностей с целью интенсивного формирования оптимальной геометрии поверхностей трения, снижения интенсивности износа трущихся деталей и коэффициента трения.

Высказанные теоретические положения показывают, что эффективная приработка может быть обеспечена пленками, нанесенными на поверхности трения деталей при их обработке, например, методом ФАБО, и формирующимися на поверхности металла в процессе трения. При этом важно, что наряду с малым сопротивлением на срез STB, обеспечивающим ускоренную приработку при холодной обкатке, в период горячей обкатки пленки позволяют формировать в поверхностных слоях композиции, повышающие износостойкость в процессе установившегося трения. Одновременно для ускорения приработки необходимо увеличивать нагрузку.

Для реализации рассмотренных выше процессов автором разработан ряд при-работочных присадок, содержащих в качестве активного компонента медь, олово, хром. Основа присадок - олеиновая кислота (С17Н33СООН). Она хорошо растворяется в минеральных маслах и является поверхностно-активным веществом. Однако применение чистой олеиновой кислоты недостаточно эффективно при температурах свыше 400К (не исключются задиры, схватывания).

Улучшение приработочных свойств присадки достигалось введением в олеиновую кислоту хлорокиси меди и 0,0-диалкил-8-трихлорамилдитиофосфата. Полученную композицию вводили в минеральное масло при следующем соотношении компонентов, мае. %: хлорокись меди - 0,1 ... 0,9 ; 0,0-диалкил-8-трихлорамилдитиофосфат - 0,07—0,63 ; олеиновая кислота - 0,5...4,5 ; минеральное масло - остальное.

На данный состав получено авторское свидетельство №1456453 ( Б.И. №5, 1989).

В дизелях (типа ЯМЗ) применяют гильзы цилиндров с упрочненной (закаленной) рабочей поверхностью. Такие гильзы труднее прирабатываются. Поэтому с целью ускорения приработки упрочненных поверхностей разработаны новые приработочные присадки комплексного действия ОМХ-2 (а.с. 1621500), ОМХ-3 и ОМХ-4 (положительные решения на выдачу патентов № 96110562104 и № 96110588/04), содержащие органические соединения олова и хрома. Приработочное масло с присадкой ОМХ-3 имеет следующий состав, мае. %: аммоний хромовокислый - 0,1...0,5 ; аммоний гексахлорстанат - 0,1...0,5 ; олеиновая кислота - 0,4...2,4 ; минеральное масло - остальное.

Для сравнения эффективности полученного приработочного масла с приработочным маслом, ранее известным ( A.C. №1201297, Б.И., №48, 1985), провели лабораторные

исследования. Результаты исследований показали, что масло М10-Г-(2К) с присадкой ОМХ-3 позволяет ускорить приработку деталей в 2,9 раза, уменьшить их износ в 2,7 раза, увеличить время сопротивления схватыванию в два раза, снизить коррозионную активность в три раза, а также значительно уменьшить шероховатость приработанной поверхности по сравнению с известным приработочным маслом.

Разработана эксплуатационная присадка ОМО-10 к минеральным маслам, рекомендуемая автором в качестве присадки для масел первой заправки дизелей. Результаты лабораторных испытаний показали, что предлагаемый состав присадки позволяет существенно ( в 2,3 раза) снизить коррозионную активность присадки в масле по сравнению с прототипом, улучшить антифрикционные свойства масла в 1,25 раза и повысить противоизносные свойства в 2,2 раза.

Новизна разработанного состава присадки защищена патентом РФ на изобретение N 2041247, Б .И. N 22, 1995.

Для ускорения приработки деталей ЦПГ дизелей разработан способ холодной обкатки с применением приработочных присадок к воздуху (патент РФ на изобретение № 2066776. Б.И., № 26, 1996 г.). Способ предусматривает существенное улучшение экологии за счет создания замкнутого цикла циркуляции воздуха с приработоч-ной присадкой (рис. 2).

Рис.2. Схема экологически чистого способа холодной обкатки двигателей: 1 - выпускной коллектор; 2 - впускной коллектор; 3 - трубопровод; 4 - распылитель; 5 - диффузор; 6 - воздушный фильтр; 7 - кран; 8 - емкость.

Согласно предложенной концепции ускоренной приработки деталей, режимы дизеля назначают из условия обеспечения трения в прирабатываемых соединениях на постоянном уровне/Учитывая то, что основные потери на трение приходятся на детали цилиндро-поршневой группы (до 70 % потерь), расчет режимов обкатки проводили применительно к соединению "гильза цилиндра-поршневое кольцо".На основе формулы, разработанной В.В.Аджером и В.И.Комендантом в диссертации получена формула для определения коэффициента трения в паре "гильза цилиндра-поршневое кольцо": '

30 Р Каг • Ыак

Г=Л 1п-+В , (4)

уЬ-8'п-(Наг + На,с)

где Р - нагрузка, Н; 11аг, Как - среднее арифметическое отклонение шероховато-

2

сти зеркала гильзы и поршневого кольца, мкм; V - кинематическая вязкость масла, м /с; Ь - ширина поршневых колец, мм; 8 - ход поршня, мм; п - частота вращения коленчатого вала, мин'1 ; А и В -постоянные числа, характеризующие условия трения в соединении.

Величины чисел А и В определяли по известным коэффициентам трения соединений, полученных расчетом на основе энергетической теории трения и подтвержденных лабораторными испытаниями. При обкатке на маслах: М-10-Г2(к) - f 1 =0,118, А 1 =0,015, В ! =0,04 ; М-10-Г2(К) +2 % ОМХ-3- Гг = 0,098, А 2=0,014, В 2 =0,025.

При условии сохранения коэффициента трения на постоянном уровне Г 2 I в диссертации получена формула для определения времени ускоренной обкатки

Т„Р2= Тпр1/ ехр |<Г1"В2)/А2"(ГГВ1)/А11, (5)

где Тщ,1 - время типовой обкатки.

Для ускоренной обкатки на масле М-10-Г2(К) +2 % ОМХ-3 : Тпр2= 0,24 Т^ (Тпр1 -время типовой обкатки на масле М-Ю-Гзд), что соответствует сокращению времени обкатки в 4-е раза.

Режимы ускоренной обкатки и прогнозируемые приработочные и эксплуатационные износы деталей соединений дизеля рассчитывали по специально разработанным программам.

В процессе приработки деталей на каждой ступени нагрузки происходит снижение коэффициента трения. Для сохранения коэффициента трения на постоянном уровне разработан способ обкатки с колебательным изменением частоты вращения и нагрузки на каждой ступени обкатки. При этом частоту колебаний увеличивали пропорционально изменению условий трения. Коэффициент увеличения Ку находили по формуле

Ку=1Чмп ¡(К) / 1ЧМП 1(к), (6)

где N„,1 ¡(я), Ммп ¡<к) - мощность механических потерь соответственно в начале и в конце ступени.

На данный способ обкатки получено авторское свидетельство на изобретение № 1809349. Разработан стенд, реализующий этот способ обкатки (а. с. № 1815603).

3 .МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В основу методики изучения объектов исследований положен системный подход. В теоретическом плане процесс обкатки дизеля рассматривали как сложную три-бомеханическую систему, состоящую из подсистем, взаимодействующих друг с другом. Изучение системы осуществляли в процессе лабораторных, стендовых и эксплуатационных испытаний. При обкатке дизелей анализировали физические, химические,

тепловые и другие явления и процессы, оказывающие влияние на свойства трущихся поверхностей деталей в период их приработки.

Работу выполняли в несколько этапов.

На первом этапе изучили фактический уровень долговечности отремонтированных дизелей, провели анализ современных методов интенсификации и повышения качества приработки; показали целесообразность использования комплекса мероприятий по совершенствованию приработки отремонтированных дизелей.

На втором этапе, на основе последних достижений трибологии, провели теоретическое обоснование решения проблемы. Для этой цели использовали методы математического моделирования, теорию планирования экспериментов. При расчетах и исследованиях использовали программирование и моделирование процессов на ПЭВМ ШМ АТ РС. Теоретические исследования предопределили круг экспериментальных работ, разработку новых способов и технологий, решающих поставленную проблему.

В комплекс экспериментальных исследований входили:

- лабораторные испытания образцов масел и присадок;

- лабораторные испытания, моделирующие условия работы поверхностей трения деталей;

- исследования физико-механических характеристик трущихся поверхностей образцов и основных деталей дизеля;

- отработка теоретических разработок в заводских условиях на отремонтированных дизели;

- испытания отремонтированных дизелей в эксплуатационных условиях.

Оценку качества приработки деталей при проведении исследований проводили

по многочисленным параметрам (Мт, Ымп, Т, Рм, Ыа, И, Нц, Рг, ^.гуг, N6, <3т, обеспечивающим достоверность результатов.

Лабораторные исследования проводили на образцах, изготовленных из материалов деталей основных пар трения дизеля ЯМЗ-240Б: гильза цилиндра - поршневое кольцо; гильза цилиндра - поршень; коленчатый вал-, вкладыш. Шероховатость 11а поверхностей трения перед испытанием была следующая: гильз цилиндров - 0,32 мкм, поршневых колец - 0,63 мкм, поршней - 0,32 мкм, шатунных шеек коленчатого вала -0,32 мкм, шатунных вкладышей - 0,25 мкм. Испытания проводили на модернизированной машине трения СМЦ-2 с применением самоустанавливающейся колодки, что обеспечило хорошую повторность результатов испытаний. Режимы испытаний меняли в пределах: п=300...1500 мин"1, Р=20...2000 Н.

Для сравнительных испытаний использовали наиболее эффективные присадки: МКФ-18У; Гретерин-4; КТЦМС-4; ОГМ-ЗМ; Гарант; ПМЦ-2; УР-357; ОМХ-2; ОМХ-3 и масла ОМД-8 и М-4з/8-Грк. Присадки вводили в масло М-Ю-Гад, принятое в качестве базового, в соответствии с рекомендациями авторов, от одного до двух процентов. При определении оптимальных концентраций присадок в масле, процентное со-

держание меняли в пределах 0,1—10%. В качестве присадок к воздуху применяли три состава: АЛП-ПМС, ОГМ-С и ОМХ-С.

Для определения возможности проведения ускоренной обкатки дизелей с применением присадок был проведен многофакторный эксперимент. Обработку результатов проводили на ЭВМ ЕС-1022.

Изучение физико-механических свойств проводили с использованием металлографических микроскопов ПМТ-3, К'еорЬо1-21. Состав структуры поверхностного слоя определяли снятием ОЖЕ-спектрограмм на спектрометре РН-1-660. Топографию поверхностей трения оценивали на профилографе-профилометре завода "Калибр" модели 201.

Физико-химические свойства приработочных присадок и масел определяли стандартными методами с использованием приборов АП-1, 5123, ЛМФ-72. Спектральный анализ проб масла проводили на установке МФС-3.

Микрометраж деталей осуществляли индикаторным нутрометром и скобой с точностью измерений 0,001мм. Потерю массы деталей определяли на аналитических весах ВЛР-200М.

Стендовые испытания проводили на стенде КИ-5274. Расход топлива определяли прибором АИР-50, расход газов - расходомером РГ-40-1. При стендовых испытаниях применяли наиболее эффективные (по данным лабораторных испытаний) присадки и масла, в том числе и присадки к воздуху АЛП-ПМС, ОГМ-С и ОМХ-С. Для введения присадок в воздух использовали специальное устройство, обеспечивающее получение аэрозоли присадки в воздухе.

Сравнительную оценку различных способов обкатки проводили со ступенчатым изменением режимов. Качество приработки деталей в период обкатки контролировали по критериям, основными из которых являлись N „п, Н-, (} г, qмyI.,

Износ деталей дизелей определяли микрометражом и взвешиванием, согласно ГОСТ 18509-80. Для определения последействия приработочных присадок проводили 40-часовые испытания на стандартном масле М-10-Гг(к)-

Эксплуатационным испытаниям подвергнуты дизели ЯМЗ-240Б, отремонтированные на Зарайском РТП. Дизели эксплуатировали на масле М-10-Г2(к) в различных хозяйствах Московской области. Дизели испытывали до поступления в ремонт, согласно плану [МИЛ]. Оценку точности испытаний проводили в соответствии с ГОСТ 17510-79.

4.ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ПРИРАБОТОЧНЫХ СОСТАВОВ И МАСЕЛ

Оптимальную концентрацию разработанной присадки ОМХ-3 находили по изменению момента силы трения, температуры масла, износу деталей и времени сопротивления схватыванию. Исхода из условий ускорения приработки деталей и экономи-

ческих соображений, оптимальное содержание присадки приняли равной 2 % по массе.

Испытания различных приработочных составов, содержащих в своей основе олеиновую кислоту и отличающихся солями металлов (хлорокись меди , аммоний молибденовокислый, аммоний хромовокислый, аммоний гексахлорстанат), показали, что для ускорения приработки соединения "гильза-первое поршневое кольцо" более эффективна двухкомпонеьггная присадка ОМХ-3, содержащая аммоний хромовокислый и аммоний гексахлорстанат. В этом случае достигается наиболее эффективное снижение момента силы трения ( в 1,3 раза) по отношению к начальному значению М т (рис.3). Площадь приработки достигает 96 % от всей поверхности трения. Это объясняется содержанием хлора, олова и хрома, способствующих быстрому образованию вторичных мягких структур на поверхности трения.

Мт.

Н"м

6.0

5.6 5,2 4.8 4,4 4.0 3,6

Рис.3. Изменение момента силы трения от времени испытаний образцов "поршневое кольцо - гильза цилиндра" (Р=17б4 Н, п=500 мин"1): 1 - М-10-Г2(к) ; 2 - М-10-Гад +2% МКФ-18У ; 3- М-10-Г2(к) +2% Гретерин-4; 4- М-10-Г2(к) +2% КЩМС-4; 5 - М-10-Г2(к) +2% ОГМ-ЗМ; 6 - ОМД-8; 7 - М-10-Гад +2% ОМХ-3.

Присадка УР-357 и масло ОМД-8 относятся к приработочным составам пласти-ческидеформирующего действия. Их эффективность обеспечивается органическими маслорастворимыми соединениями молибдена. Присадка УР-357 к маслу М-10-Гад снижает момент силы трения до 1,13 раза. Износ достигает 3,8 мг, шероховатость Ка=2,2 мкм. На масле ОМД-8 момент силы трения снизился до 4,3 Нм, износ деталей составил 2,2 мг, шероховатость Ка=0,14 мхм. Таким образом, масло ОМД-8 более эффективно с точки зрения снижения износа и шероховатости.

При применении присадки ПМЦ-2 для приработки соединения "гильза-второе поршневое кольцо", получены следующие результаты: Мт=4,0 Нм; И=4,0 мг; Ка=0,23 мкм; при применении присадки ОМХ-3 - Мт=3,75 Нм; И=3,2 мг; Ка=0,1 б мкм. Лучшей является присадка ОМХ-3, сочетающая в себе твердый металл - хром и мягкий металл - олово. При анализе результатов испытаний различных присадок, установлено, что лучшими приработочными составами являются М-10-Г2(К)+2% ОМХ-3; М-10-Гад+2 % ОЩ-ЗМ; ОМД-8.

Противозадирная стойкость образцов деталей при испытании с повышенными нагрузками (Р=2000 Н) наибольшая после приработки на масле ОМД-8 и составах

М-10-Г2(к)+2 % ОГМ-ЗМ, М-10-Гвд+2 % ОМХ-3. Время сопротивления схватыванию составляет для ОГМ-ЗМ - 26 мин, для масла ОМД-8 более 30 мин., для ОМХ - 3 более 40 мин.

По сравнению с чистым маслом М-10-Гад применение составов с приработоч-ными присадками (кроме масла ОМД-8) увеличивает коррозионную активность масел по отношению к вкладышам коленчатого вала дизеля. Это вызвано действием олеиновой кислоты и солей активных металлов присадок.

Испытания присадок АЛП-ПМС, ОГМ-С, ОМХ-С, вводимых с воздухом для ускорения приработки деталей в период холодной обкатки дизелей, показали, что наилучшие результаты обеспечивает присадка ОМХ-С. Она позволяет быстро формировать оптимальную микрогеометрию поверхностей трения соединений.

Введение в масло М-10-Гад присадки ОМХ-3 увеличивает микротвердость образцов деталей на 8% по сравнению с чистым маслом М-4з/8-Грк, которая при нагрузке Р=1000 Н достигает в зоне максимальных значений 2600 МПа. Масло ОМД-8 также повышает микротвердость образцов на 8% в сравнении с маслом М-10-Гвд. Приработка с большими нагрузками при использовании приработочных присадок ведет к увеличению микротвердости поверхностей трения. Полученные данные изменения микротвердости позволяют прогнозировать увеличение ресурса таких деталей.

ОЖЕ-спектросхопия образцов деталей показала, что при использовании для приработки присадки ОМХ-3 на поверхностях трения деталей образуется пленка толщиной до 0,3 мкм, состоящая из хрома (до 35% ) и олова (до 64%). Непосредственно на поверхности пленки установлено повышенное содержание углерода до 94%, что способствует снижению трения и износа. Сорокачасовые испытания на масле М-10-Г2/к) показали более качественные поверхности у деталей, приработанных с присадкой ОМХ-3 (97% - железа и отсутствие кислорода).

5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТЕЙ ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ ДИЗЕЛЕЙ ДЛЯ УСКОРЕННОЙ ПРИРАБОТКИ МЕТОДАМИ ФАБО

Для обеспечения высокой несущей способности контактирующих поверхностей все большее распространение находит метод ФАБО. Сущность ФАБО состоит в том, что поверхности деталей покрывают тонким слоем (1...3 мкм) бронзы, меди, олова или др. металлов, вследствие чего они приобретают высокие антифрикционные свойства. Низкий коэффициент трения обеспечивается благодаря низкому сопротивлению сдвигу материала антифрикционного приработочного покрытия и малой величине площадки фактического контакта, обусловленной наличием малодеформи-рованной твердой основы. В этом случае коэффициент трения определяется по формуле:

Г=т0/Рк+а, (7)

гле т о - сопротивление сдвигу при отсутствии контактного давления ; Р к - контактное давление; а - пьезокоэффициент антифрикционного приработочного покрытия.

В качестве медесодержащего химического соединения при ФАБО в мегалло-плакируклцих технологических средах используется хлорид меди СиС12' 2Н20, хорошо растворяющийся в глицерине и воде. При фрикционной обработке происходит гидролиз соли с образованием соляной кислоты:

СиС12' 2НгО — 2НС12 + СиО +Н21. (8)

Небольшое количество соляной кислоты положительно влияет на модифицирование поверхностных слоев трущихся деталей, уменьшает коррозионное воздействие, удаляет окисные пленки. На поверхностях трения образуются защитные слои в виде хлорида железа:

6НС1+Гс203 — 2РсСЬ+ЗН20 , (9)

В результате взаимодействия продуктов превращения глицерина, находящихся в зоне фрикционной обработки, происходит восстановление продуктов коррозии и растворение активных металлов и их соединений. Возможные химические реакции взаимодействия выглядят следующим образом:

О О

и н

Н-С + СиО — Н — С + Си} ; (10)

\ \ Н ОН

(формальдегид) (муравьиная кислота)

Таким образом, использование ФАБО в металлоплакирующих средах позволяет получить на обрабатываемой поверхности антифрикционное приработочное покрытие из меди и полимеров.

Весьма ценными свойствами обладает композиционное покрытие медью с дисульфидом молибдена, который облагораживает медь, резко снижает сопротивление сдвигу на площадках контактирования поверхностей. Такая микроструктура медьди-сульфидмолибденового покрытия обеспечивает сравнительно короткий период приработки и высокое сопротивление задиру. Важным свойством дисульфида молибдена является, кроме того, способность вступать в химическое взаимодействие с деформированным слоями поверхности металла с образованием сульфидов, повышающих несущую способность трущегося соединения.

Мо82 + Ре Ге в2 +Мо (II)

Выделяющийся молибден диффундирует в поверхности трения, насыщая их, повышает износостойкость и усталостную прочность. Кроме того Мо образует с Бе легкоплавкую эвтектику, способствующую пластическому деформированию шероховатостей и ускореншо приработки.

На основании приведенного теоретического обоснования разработаны новые технологические составы, обеспечивающие нанесение антифрикционного прирабо-точного покрытия на рабочие поверхности гильз в процессе хонингования.

Состав № 1, мае. %: хлорид меди -1,3; ортофосфорная кислота -0,3; формалин -2,4; вода-до 100(а.с.№ 1778165).

Состав № 2, мае. %: хлорид меди -10; сульфат никеля -4; глицерин -30; вода- до 100 (патент РФ на изобретение №2041253).

Разработан способ нанесения покрытия с помощью двухпозиционной хонго-ловки с подводом состава непосредственно в зону обработки (рис. 4). Способ обеспечивает черновое или чистовое хонингование гильз цилиндров и нанесение антифрикционного приработочного покрытия за одну операцию, (патент РФ на изобретение № 2064975).

Рис.4. Схема нанесения антифрикционного покрытия на поверхности гильз цилиндров с использованием двухпозиционной хонголовки: 1 - гильза цилиндра; 2 - хонголовка; 3,5 - трубопроводы; 4 - муфта; 6 - электронасос; 7 -заливная горловина; 8 - емкость; 9 -брусок; 10 - жиклер.

Для нанесения антифрикционного приработочного покрытия проводили хонингование гильз дисульфидмолибденовыми брусками М5-15 с использованием вместо СОЖ составов № 1 и № 2 на режиме: У0 = 24 м/мин, Увп. = 8 м/мин, р = 0,02 Мпа, То=20 с. При испытаниях контролировали изменение момента силы трения Мт, период его стабилизации, температуру смазочного масла, износ и шероховатость поверхностей трения образцов.

Кривые изменения момента силы трения, представленные на рис.5, показывают, что образцы с покрытиями, нанесенными при ФАБО, имеют более низкое трение: Мг = 2,1 Н-м при использовании для ФАБО состава № 1 (кривая 2) и Мт= 1,3 Н-м при использовании состава № 2 (кривая 3).

Установлено, что для нанесения антифрикционного покрытия на гильзы цилиндров дизелей целесообразно проводить процесс хонингования антифрикционны -

1 1

г \ 2

3

0 10 20 30 40 50 т. мин

Рис.5. Изменение момента силы трения от времени испытаний образцов "поршневое кольцо-гильза цилиндра" на масле М-10-Г2(ю (Р=1000Н, п=500 мин"1): 1 - без покрытия; 2-е покрытием (состав № 1); 3 - с покрытием (состав № 2).

ми брусками М5-15 с использованием состава № 2, позволяющего снизить момент силы трения в 2,3 раза, время его стабилизации в 1,5 раза, износ образцов в период приработки в 1,73 раза, уменьшить шероховатость приработанных поверхностей на 23 % по сравнению с образцами без покрытия.

Стендовые испытания дизелей с гильзами, обработанными методом ФАБО, показали, что износостойкость гильз цилиндров повысилась : дизелей Д-240 в 1,2 раза; ЯМЗ в 1,75 раза; СМД-62 в 2 раза. Износостойкость поршневых колец, работавших с гильзами, обработанными ФАБО, также повысилась соответственно в 1,2; 1,3; 1,9 раза.

6. СТЕНДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ДИЗЕЛЕЙ НА ПРИРАБОТОЧНЫХ СОСТАВАХ. ОТРАБОТКА РЕЖИМОВ, СОСТАВОВ, ТЕХНОЛОГИЙ УСКОРЕННОЙ ОБКАТКИ

Исследования проводили в два этапа. На первом этапе были исследованы наиболее эффективные по данным лабораторных испытаний составы: М-10-Г2(К); М-10-Г2(К) и присадка АЛП-4Д к топливу; приработочное масло ОМД-8; масло М-10-Г2(К) с присадками ОГМ-ЗМ и ОМХ-3. Испытания осуществляли на режимах типовой и ускоренной обкатки. Время ускоренной обкатки, в зависимости от ггриработочного состава и способа, определяли расчетом и экспериментально, согласно разработанной методике.

Второй этап предусматривал проведение ускоренной обкатки с наиболее эффективными составами по результатам первого этапа. Кроме присадок к маслу, были использованы присадки к воздуху. Для испытаний выбраны: масло ОМД-8+АЛП-ПМС; масло М-10-Г2(к)+2% ОГМ-ЗМ и присадка ОГМ-С к воздуху; масло М-10-Г2(Х)+2% ОМХ-3 и присадка ОМХ-С к воздуху.

В период холодной обкатки дизелей установлено, что среднее значение мощно-

сти механических потерь за 25 мин. холодной обкатки на масле М-10-Гвд составила 38,74 кВт, на составе М-1О-Гад+2% ОГМ-ЗМ оно оказалось на 7% меньше, на масле ОМД-8 - на 11% и на составе М-10-Г2(к)+2% ОМХ-3 - на 19%. Стабилизация потерь на трение на масле М-10-Гвд за 25 мин. обкатки не наступила. На составе М-10-Г2(к)+2% ОГМ-ЗМ стабилизация потерь на трение наступила через 15мин, на масле ОМД-8 -через 20 мин и на составе М-Ю-Гвд+2% ОМХ-3 через 10 мин.

Установлено, что наибольшие потери на трение наблюдаются при использовании стандартного моторного масла М-Ю-Гвд. Присадка ОМХ-3 наиболее эффективна как для снижения потерь на трение, так и для уменьшения времени их стабилизации. Столь быстрое уменьшение расхода мощности на трение является результатом комплексного воздействия олеиновой кислоты и олова.

Испытания по расходу картерных газов показали, что по сравнению с маслом М-10-Гад расход картерных газов снизился: на масле ОМД-8 на 8%; на масле М-10-Г2(К) с присадкой ОГМ-ЗМ - на 15%; масле М-Ю-Гвд с присадкой ОМХ-3 - на 23%.

Во время обкатки дизелей контролировали изменение давления и температуры масла, а также расход топлива. Температуру масла и давление контролировали по приборам обкаточного стенда. Расход топлива определяли прибором АИР-50 в характерных точках частичной регуляторной характеристики дизеля (при Мк=400; 600; 800 Нм).

Установлено, что наименьшее изменение давления масла (на 0,15 и 0,17 Мпа) за время обкатки произошло при введении в маслоМ-10-Гэд присадок ОГМ-ЗМ и ОМХ-3. Причиной этого является образование антифрикционных пленок металлов меди и олова на поверхностях трения коленчатого вала, которые уменьшают износ.

Определение износостойкости основных деталей (гильз цилиндров, поршневых колец, вкладышей, шеек коленчатых валов) проводили с помощью микрометража и по потере массы деталей. Замеры проводили до обкатки, после обкатки, а также после 40-часовых испытаний.

Наименьший суммарный износ поршневых колец наблюдался у дизелей, обкатанных на масле ОМД-8 и составе М-10-Г2(К)+2% ОМХ-3 - соответственно 82 и 86% от износа на масле М-10-Г2(К).

Наибольший износ гильз цилиндров дизелей наблюдался при использовании присадки к топливу АЛП-4Д, что объясняется абразивным действием окиси алюминия, которая образуется при сгорании присадки. Применение присадки ОГМ-ЗМ увеличило износ гильз цилиндров на 30 % в сравнении с износом на масле М-10-Гвд. Масло ОМД-8 более эффективно в зоне работы маслосъемных колец. Равномерное снижение износа гильз цилиндров получено при использовании присадки ОМХ-3, содержащей хром и олово. Износ в этом случае снизился на 3% по сравнению с обкаткой па масле М-Ю-Гад. Суммарный износ после 40-часовой обкатки при использовании присадки ОМХ-3 на 40% меньше по сравнению с износом гильз, обкатанных на масле М-10-Гад.

Данные показывают, что меньшие износы за время обкатки и 40-часовых испы-

таний под нагрузкой имеют шатунные шейки дизелей, обкатанных на составе М-10-Г2(к)+2% ОМХ-3. Остальные приработочные составы по увеличению износа шатунных шеек коленчатого вала можно расположить в последовательности: масло ОМД-8, масло М-10-Г2(к)+2% ОГМ-ЗМ и масло М-10-Г2(к).

Качество приработки оценивали по изменению шероховатости деталей, площади приработки поверхностей трения деталей. Анализ данных показал, что наименьшую шероховатость имеют гильзы цилиндров дизелей, обкатанных на масле М-10-Г2(К)+2% ОМХ-3 (11а=0,032 мкм). После 40-часовых испытаний шероховатость снизилась до Ка=0,029 мкм. Следует отметить, что эксплуатационная шероховатость гильз цилиндров даже несколько выше - Ка=0,031 мкм, (рис.6).

Рис.6. Изменение шероховатости поверхностей трения гильз цилиндров дизеля ЯМЗ-240Б : 1 - М-10-Г2(к) ; 2 - М-10-Г2(к) +2% АЛП-4Д к топливу; 3 - М-10-Г2(к) +2% ОГМ-ЗМ; 4 - ОМД-8; 5 - М-Ю-Гад +2% ОМХ-3 ;6 - эксплуатационная шероховатость

Наибольшую площадь приработки имеют шатунные вкладыши дизелей, обкатанных на масле М-Ю-Гвд+2% ОМХ-3. В этом случае площадь приработки вкладышей после обкатки составила 89%, а после 40-часовых испытаний 96%, что соответственно на 41 и 17% больше, чем на масле М-10-Г2(К).

Приработочные присадки к воздуху вводили в камеры сгорания обкатываемых дизелей при помощи специального устройства( а.с. № 1638338). Устройство обеспечивает предварительное дозированное смешивание присадки с воздухом и последующее смешивание полученной воздушной смеси с основным потоком воздуха, поступающим в цилиндры дизеля.

Комплексное применение новых присадок ОМХ-3 и ОМХ-С приводит к снижению изнашивания деталей ЦПГ дизеля. Так, износ поршневых колец при обкатке на масле М-10-Г2(к)+2% ОМХ-3 и с присадкой ОМХ-С к воздуху составил 0,0864 г, что на 14 % меньше чем при обкатке на том же составе, но без присадок к воздуху. Износ после 40-часовых испытаний также оказался на 12% меньше. Износ поршневых колец с применением присадок ОГМ-ЗМ и АЛП-ПМС выше на 22...33%, что объясняется повышенной коррозионной активностью присадки ОГМ-ЗМ и абразивным действием присадки АЛП-ПМС.

Средний износ гильз цилиндров с применением присадки ОМХ-С составил после обкатки 2,5 мкм, после 40-часовых испытаний 5,9 мкм, что соответственно на 43 и 26% меньше в сравнении с обкаткой на составе М-Ю-Гвд+2% ОМХ-3. Введение присадок в воздух ОГМ-С и АЛП-ПМС дает больший (на З6...60%) износ гильз цилинд-

ров в сравнении с присадкой ОМХ-С.

Определение мощности механических потерь у дизелей ЯМЗ-240Б, обкатанных на приработочных составах, во время 40-часовых испытаний, показало, что наилучшие результаты имеют дизели, обкатанные на составе М-10-Г2(к)+2% ОМХ-3 и ОМХ-С к воздуху. Так, мощность механических потерь в начале испытаний имела значение 22,83 Нм и стабилизировалась через 12 ч испытаний на значении 22,41 Нм, что на 6...9% меньше, чем на других составах (рис. 7).

Результаты проведенных исследований позволяют сделать вывод, что ускоренная обкатка дизелей на составе М-1О-Гвд+2% ОМХ-3 с одновременным введением присадки ОМХ-С к воздуху дает наилучшие результаты по сравнению с другими ис-

27 Имп, Н*м

Рис.7. Изменение мощности механических потерь у дизелей ЯМЗ-240Б, обкатанных на приработочных составах, в течение 40-часовых испытаний на масле М-10-Гад : 1 - М-10-Г2(к); 2 - ОМД-8 и АЛП-ПМС к воздуху; 3 - М-10-Гвд +2% ОГМ-ЗМ и ОГМ-С к воздуху; 4 -М-10-Г2(к) +2% ОМХ-3 и ОМХ-С к воздуху.

следуемыми составами. Кроме того, для дизелей, обкатанных на указанных составах по ускоренной технологии, достаточно проводить эксплуатационную обкатку в течение 12 моточасов, что в 5 раз меньше времени типовой эксплуатационном обкатки.

У дизелей ЯМЗ-240Б, обкатанных на составе М-10-Г2(К)+2% ОМХ-3, при добавлении присадки ОМХ-С к воздуху в течение 10 - часового цикла испытаний расход масла на угар оказался равным 0,58%, что на 23% меньше, чем у дизелей, обкатанных по типовой технологии на масле М-10-Г2(к).

Дизели, обкатанные на составе М-10-Г2(К)+2% ОМХ-3 и с добавлением присадки ОМХ-С к воздуху работают эффективнее (табл.1). Так, после обкатки и 40-часовых испытаний при номинальной частоте вращения коленчатого вала 1900мин."' их эффективная мощность составила 228 кВт, удельный расход 224 г/кВт.ч, что на 7 и 6,28% эффективнее, чем у дизелей, обкатанных на масле М-Ю-Гвд по типовой технологии. Это явилось результатом снижения мощности механических потерь на трение, а также лучшей приработки дизеля.

Определение срабатываемости присадки ОМХ-3 в масле М-10-Г2(1с) проводили до полной замены масла первой заливки свежим. Было взято восемь проб масла. Результаты анализа проб масла показали, что кинематическая вязкость и щелочное число до его полного расхода остается практически на уровне свежего (табл.2). Содержание

Таблица 1.

Параметры дизелей ЯМЗ-240Б после стендовых испытаний

Контролируемый Приработочный состав Эффективность

параметр Масло М-10-Г2(К) М-10-Г2(к) + 2%ОМХ-3 и ОМХ-С к воздуху применения ускоренной обкатки, %

Частота вращения 1900 1900 -

коленчатого вала,

мин."1

Крутящий момент, 1071 1146 7,00

Нм

Эффективная 213,08 228,00 7,04

мощность дизеля,

кВт

Удельный расход 239 224 6,28

топлива, г/кВт.ч

металлов присадок также намного превышает допустимый уровень (50% от содержания в свежем масле).

Таблица 2.

Изменение основных физико-химических свойств масла М-Ю-Гвд+2% ОМХ-3 при обкатке дизелей ЯМЗ-240Б

Номер образца масла Вязкость кинемати -ческая при 373К, мм2/с Щелочное число масла, мгКОН/г Содержание металлов присадок, %

Са Ъп 8п Сг

1 9,28 5,40 0,18 0,045 0,045 0,054

2 7,95 5,80 0,17 0,040 0,043 0,050

3 7,86 5,65 0,16 0,040 0,042 0,048

4 8,56 5,63 0,18 0,040 0,040 0,047

5 8,74 5,72 0,18 0,040 0,039 0,045

6 7,87 5,68 0,18 0,040 0,041 0,044

7 7,78 5,25 0,18 0,040 0,042 0,048

8 8,24 5,44 0,17 0,040 0,042 0,048

Свежее 9,34 5,85 0,19 0,050 0,050 0,060

масло

Примечание: номер образца состава соответствует количеству обкатанных на

нем дизелей до полной его замены свежим. 7. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ДИЗЕЛЕЙ

Эксплуатационные испытания наиболее объективно отражают эффективность технологических мероприятий, направленных на повышение ресурса отремонтированных дизелей.

Данные о ресурсе дизелей ЯМЗ-240Б получены в результате их эксплуатации в хозяйствах Московской области. Были собраны сведения о ресурсе 20-ти новых дизелей ЯМЗ-240Б и 20-ти отремонтированных на Зарайском РТП после типовой обкатки на масле М-10-Г2. Дизели эксплуатировались на тракторах К-701.

Новые дизели наработали в среднем 3465 моточасов до поступления в ремонт, или в 1,75 раза меньше нормативного значения наработки, равного 6000 моточасов. Дизели после ремонта и типовой обкатки на Зарайском РТП имели среднюю наработку 2389 моточасов, что составляет 69 % от средней наработки новых и примерно в два раза меньше нормативной (4800 моточасов).

В 1987...1994 гт. были поставлены на эксплуатационные испытания в хозяйствах Московской области 60 отремонтированных дизелей ЯМЗ-240Б после ремонта и ускоренной обкатки. Из них 20 дизелей были обкатаны на масле ОМД-8 с добавлением присадки АЛП-ПМС к воздуху, 20 дизелей на масле М-10-Г2(к) + 2% ОМХ-3 с добавлением присадки ОМХ-С к воздуху и 20 дизелей на масле М-10-Гад +2 % ОМХ-3 с добавлением присадки ОМХ-С к воздуху с последующей эксплуатационной обкаткой на масле первой заправки (М-10-Гад с 1 % присадки ОМО -10).

Средняя наработка 18 дизелей, обкатанных на масле ОМД-8 при добавлении присадки АЛП-ПМС в воздух составила 2851 моточас. После обкатки ца масле М-10-Г2(к) + 2% ОМХ-3 и добавлении ОМХ-С в воздух средняя наработка 19 дизелей составила 3072 моточаса. После обкатки на масле М-10-Гад+2% ОМХ-3 и добавлении присадки ОМХ-С к воздуху с последующей эксплуатационной обкаткой на масле первой заправки средняя наработка 20 дизелей до ремонта составила 3261 моточас.

По сравнению с типовой обкаткой ресурс дизелей увеличился соответственно на 19; 29 и 37 % .

Лучшие результаты из отремонтированных дизелей ЯМЗ-240Б имеют дизели, прошедшие ускоренную обкатку на масле М-10-Гвд +2% ОМХ-3 и ОМХ-С к воздуху с последующей эксплуатационной обкаткой на масле первой заправки. Их средняя наработка до ремонта соста&тяет 3261 моточас, что на 37 % выше, чем у отремонтированных и обкатанных по типовой технологии, и всего на 6 % меньше, чем у новых.

Точность испытаний по ГОСТ 17510-79 составила от 6,5 до 12,9 %, что вполне допустимо для эксплуатационных испытаний. Для новых дизелей она составила 9,6%, а для отремонтированных и обкатанных: по типовой технологии -12,9%; по ускоренной на масле ОМД-8 с добавлением в воздух присадки +АЛП-ПМС - 9,7%; по ус-

коренной на масле М-10-Г2(К)+2% ОМХ-3 при добавлении в воздух присадки ОМХ-С - 9,5%; по ускоренной на масле М-10-Г2(К) + 2% ОМХ-3 при добавлении в воздух присадки ОМХ-С с последующей эксплуатационной обкаткой на масле первой заправки (М-10-Г2(к)+ 1% ОМО -10)- 6,5 %. Это говорит о большей стабильности значений ресурсов новых и отремонтированных дизелей с применением ускоренной технологии обкатки в сравнении с отремонтированными дизелями и обкатанными по типовой технологии.

8. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В ПРОИЗВОДСТВО И ИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

Проведенные исследования позволили разработать технологические процессы ускоренной обкатки основных марок отремонтированных дизелей: Д-144, Д-65, Д-240, СМД-18, СМД-62, А-41, А-01М, Д-160, ЯМЗ-238НБ, ЯМЗ-240Б и др., применяемых в сельскохозяйственном производстве страны. Процессы обеспечивают сокращение времени стендовой обкатки до 3,5 раз, эксплуатационной - до 5 раз. Режимы ускоренной обкатки дизелей ЯМЗ-240Б приведены в табл.3.

Таблица 3.

Режимы ускоренной обкатки дизелей ЯМЗ-240Б

Этапы обкатки Частота вращения Крутящий момент, Время обкатки,

колен, вала, мин"1 Нм мин

Холодная 1000 0 5

1200 0 5

1400 0 5

Горячая без на- 1500 0 10

грузки

Горячая под на- При максимальной 300 10

грузкой подаче топлива 380 10

550 5

730 5

910 5

Всего: 60

На основании исследований, для широкого внедрения разработанно руководство РД 10 РОССИЯ 01.0010-92 по ускоренной обкатке отремонтированных дизелей, согласовано с ГОСНИТИ, НИИАТ, Росагропромстандартом, АО "Росагрореммаш" и утверждено в МСХП РФ.

Безопасность использования присадок OEM, ОГМ-С,ОМХ-2, ОМХ-3, ОМХ-С, ОМО-10 и их растворов подтверждена токсикологическими исследованиями, проведенными в лаборатории экологии Киевского НИИЭИБ им. Л.Б.Громашевского. Уста-

новлена возможность их использования при обкатке дизелей. По степени токсичности присадки относятся к 4-му классу, что соответствует токсичности моторных масел.

Для изготовления присадок типа ОМХ-2, ОМХ-3 и ОМО-Ю в заводских условиях разработана компактная установка, обеспечивающая приготовление 100 кг присадки в течение двух часов. Это позволяет экономить средства ремонтных предприятий.

Независимую оценку эффективности применения разработанных присадок к маслу и воздуху проводили в лабораториях ГОСНИТИ, СГАУ. Присадки одобрены и рекомендованы к применению.

К настоящему времени разработанные процессы внедрили 28 ремонтных предприятий. Применение ускоренной обкатки дизелей дает экономию электроэнергии в два раза, топлива в четыре раза, повышает производительность работы тракторов по сравнению с типовым процессом обкатки на стандартных маслах. Годовой экономический эффект, подтвержденный заводами, составил более 31651267 тыс. руб. ( в ценах октября 1996 г.).

Общий сравнительный экономический эффект на один дизель ЯМЗ-240Б равен 3105281 руб., в том числе: от сокращения времени стендовой обкатки - 41301 руб; от сокращения времени эксплуатационной обкатки - 466831 руб; от повышения межремонтного ресурса дизеля - 2597149 руб.

Процессы восстановления гильз цилиндров дизелей ЯМЗ и СМД-62 с нанесением антифрикционного приработочного покрытия внедрены на МРЗ "Топкинский"; дизелей Д-240 и ЯМЗ на РЗ "Ртшцевский"; дизелей Д-144 в АОЗТ "Сельхозтехника" г. Звенигород. Годовой экономический эффект по данным предприятиям составил 2320185 тыс.руб.(без учета повышения ресурса дизелей).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

Приработка деталей в период обкатки дизелей является исключительно сложным процессом, протекающим под влиянием большого числа непрерывно изменяющихся факторов. В диссертационной работе осуществлено комплексное решение проблемы ускорения и повышения качества приработки деталей в период стендовой и эксплуатационной обкатки дизелей.

По результатам проведенных исследований сделаны следующие выводы:

1. Путем классификации и анализа существующих способов ускорения приработки деталей в период обкатки дизелей установлено, что наиболее перспективными направлениями решения проблемы являются: применение приработочных покрытий на поверхностях трения деталей, определяющих ресурс дизеля в целом, применение приработочных присадок в масло и воздух, оптимизация режимов обкатки дизелей, разработка новых способов и технологий.

2. На теоретическом уровне описаны явления и процессы, происходящие в зоне фрикционного контакта, что позволило определить основную концепцию проведе-

ния ускоренной обкатки дизелей: 1) интенсификация приработки деталей в период холодной обкатки с последующим снижением интенсивности их изнашивания при горячей обкатке; 2) проведение горячей обкатки с сохранением мощности механических потерь на трение на уровне, близком к постоянному. Определены основные критерии оперативной оценки качества приработки деталей в период обкатки - О г, О т, N

мп, N е, С[е.

3. Для реализации концепции создан ряд приработочных присадок к маслу и воздуху (ОГМ; ОМХ-2, 3, 4; АЛП-ПМС; ОМХ-С и др.), обеспечивающих ускорение приработки деталей из-за адсорбционного понижения прочности поверхности металла (эффект ПА.Ребиндера) в период холодной обкатки и снижения интенсивности изнашивания деталей в процессе горячей обкатки дизеля, при реализации эффектов металлоплакирования и пластического деформирования поверхностей трения. Разработаны составы и способ нанесения антифрикционных приработочных покрытий на зеркало гильз цилиндров с целью уменьшения приработочного износа деталей ЦПГ. Разработаны способы и устройство, обеспечивающее доставку присадок в зоны трения деталей дизеля. Новизна разработок подтверждена шестью авторскими свидетельствами, четырьмя патентами, и двумя положительными решениями на выдачу патентов.

4. Разработана методика расчета режимов ускоренной обкатки дизелей с использованием ПЭВМ, определены трибологические принципы назначения режимов обкатки. Разработаны способ и конструкция обкаточного стенда, обеспечивающие сохранение мощности механических потерь дизеля при его обкатке на уровне близком к постоянному, за счет изменения частоты колебаний нагрузки и оборотов.

5. Определена оптимальная концентрация присадки ОМХ-3, равная 2 % по массе. Сравнительная оценка эффективности приработочных присадок привела к следующим результатам:

- применение присадок МКФ-18У, Гретерин-4, КТЦМС-4, ОГМ-ЗМ, содержащих в своей основе олеиновую кислоту и различные соединения меди, позволило существенно снизить трение, износ и шероховатость поверхностей деталей. Среди этих присадок лучшие результаты получены при применении присадки ОГМ-ЗМ. Момент силы трения снизился на 4,5 Нм, износ уменьшился до 2,7 мг, шероховатость уменьшилась до 11а=0,18 мкм, что достигается в результате действия соединений меди и хлора в растворе олеиновой кислоты;

- присадки, содержащие соединения хрома (ОМХ-2), ультрадисперсные порошки алмаза (Гарант), обеспечивают дальнейшее снижение момента силы трения до 4,15 и 4,05 Нм, шероховатость поверхностей трения до 0,21 мкм и 0,19 мкм, износ образцов деталей до 4,2 и 4,3 мг соответственно.

- присадка УР-357 и масло ОМД-8 относятся к приработочным составам пла-стическидеформирующего действия. Их эффективность обеспечивается органическими маслорастворимыми соединениями молибдена. Присадка УР-357 к маслу М-10-Гад снижает момент силы трения в 1,13 раза, износ составляет 3,8 мг, шероховатость

Яа=2,2 мкм. На масле ОМД-8 момент силы трения снизился до 4,3 Нм, износ деталей составил 2,2 мг, шероховатость Ка=0,14 мкм. Таким образом, масло ОМД-8 более эффективно с точки зрения снижения износа и шероховатости.

6. Наиболее современные приработочные присадки содержат комплексные соединения металлов в растворах органических кислот. К ним относятся присадка ПМЦ-2, содержащая соединения меди и цинка, и присадка ОМХ-3, содержащая соединения хрома и олова. При применении присадки ПМЦ-2 получены: Мт=4,0 Нм; И=4,0 мг; Ка=0,23 мкм; при применении присадки ОМХ-3 - Мт=3,75 Нм; И=3,2 мг; 11а=0,16 мкм. Лучшей является присадка ОМХ-3, сочетающая в себе твердый металл -хром и мягкий металл - олово. При анализе результатов испытаний различных присадок установлено, что лучшими приработочными составами являются М-10-Г2(К)+2% ОМХ-3; М-Ю-Гад+2% ОГМ-ЗМ; ОМД-8.

Испытания присадок АЛП-ПМС, ОГМ-С, ОМХ-С, вводимых с воздухом для ускорения приработки деталей в период холодной обкатки дизелей, показали, что наилучшие результаты обеспечивает присадка ОМХ-С. Это позволяет быстро формировать оптимальную микрогеометрию поверхностей трения соединений.

7. Полученные данные по микротвердости образцов дают возможность прогнозировать увеличение ресурса деталей дизелей. Так, введение в масло М-10-Гэд присадки ОМХ-3 увеличивает микротвердость образцов деталей на 8% по сравнению с чистым маслом М-4з/8-Грк, которая при нагрузке Р=1000 Н достигает в зоне максимальных значений 2600 Мпа. Масло ОМД-8 повышает микротвердость образцов также на 8% в сравнении с маслом М-10-Г2(К). Эксперименты показали, что приработка с большими нагрузками при использовании приработочных присадок ведет к увеличению микротвердости поверхностей трения.

8. ОЖЕ-спектроскопия образцов деталей показала, что при использовании для приработки присадки ОМХ-3 на поверхностях трения деталей наблюдаются пленки толщиной до 0,3 мкм, состоящие из хрома (до 35% ) и олова (до 64%). Непосредственно на поверхности пленок установлено повышенное содержание углерода до 94%, что способствует снижению трения и износа. Сорокачасовые испытания на масле М-10-Г2(К) показали более качественные поверхности у деталей, приработанных с присадкой ОМХ-3 (97% железа и отсутствие кислорода).

9. В результате лабораторных исследований установлено, что нанесение антифрикционного приработочного покрытия на гильзы цилиндров дизелей целесообразно проводить в процессе хонингования антифрикционными медьдисульфидмолиб-деновыми брусками М5-15 с использованием состава, согласно патенту РФ № 2041253, содержащего, мае. %: хлорид меди 5..15, сульфат никеля 2...6, глицерин 15.. .45, вода остальное.

По данным изяоеных испытаний на машине трения СМЦ-2, антифрикционное покрытие позволяет снизить момент силы трения в 2.3 раза, время его стабилизации в 1,5 раза, износ деталей в период приработки в 1,73 раза, уменьшить шероховатость приработанных поверхностей на 23 % по сравнению с деталями без покрытия.

Стендовые испытания дизелей с гильзами, обработанными методом ФАБО, показали, что износостойкость гильз цилиндров повысилась : дизелей Д-240 в 1,2 раза; ЯМЗ в 1,75 раза; СМД-62 в 2 раза. Износостойкость поршневых колец, работавших с гильзами, обработанными ФАБО, также повысилась соответственно в 1,2; 1,3; 1,9 раза.

10. Сравнительные испытания дизелей ЯМЗ-240Б по типовой технологии обкатки показали, что наименьший (31,41 кВт) расход мощности на трение в период холодной обкатки обеспечивается при использовании присадки ОМХ-3 к маслу М-10-Г2{К) и масла ОМД-8. При этом время стабилизации расхода мощности у дизелей при обкатке на масле с присадкой ОМХ-3 почти в три раза меньше по сравнению с обкаткой на масле М-10-Г2(К) и достигает 10 мин.

Износостойкость деталей ЦПГ и КШМ после обкатки и 40-часовых испытаний наибольшая при использовании масла с присадкой ОМХ-3 и масла ОМД-8. Так, износ поршневых колец дизелей после обкатки с присадкой ОМХ-3 меньше на 8% и после 40-часовых испытаний на 14% по сравнению с дизелями, обкатанными на масле М-10-Г2(к). Масло ОМД-8 способствует снижению износа колец соответственно на 21 и 18%. Средний суммарный износ гильз цилиндров составил: на масле М-10-Гвд - 13,3 мкм; на масле с присадкой ОМХ-3 - 8,0 мкм; на масле ОМД-8 - 9,6 мкм; на масле с присадкой ОГМ-ЗМ - 10,6 мкм. Средний износ шатунных шеек коленчатого вала после обкатки и 40-часовых испытаний составил от 3,0 мкм при обкатке с присадкой ОМХ-3, до 6,7 мкм при обкатке на масле М-10-Г2(к) без приработочных присадок. Износ шатушшх вкладышей снизился при добавлении присадки ОМХ-3 в масло М-10-Г2(К) на 49%, при использовании масла ОМД-8 - на 36% по отношению к маслу М-10-Г2(к). Отсюда, лучшими составами для снижения приработочных износов являются: М-Ю-Г2(к)+2%ОМХ-3 и ОМД-8.

11. Оценка качества приработки поверхностей трения гильз цилиндров, как деталей, имеющих максимальную площадь трения, показала, что уже после обкатки на масле с присадкой ОМХ-3 их шероховатость достигает значений 11а=0,032 мкм, сравнимых с эксплуатационной шероховатостью гильз (Яа=0,031 мкм). Масло ОМД-8 обеспечивает шероховатость Яа=0,034 мкм, присадка ОГМ-ЗМ - Яа=0,036 мкм, что по сравнению с маслом М-10-Гад меньше соответственно на 10 и 5%. Аналогичные данные получены и для площади приработки шатунных вкладышей. Так, площадь приработки шатушшх вкладышей наибольшая (89%) при использовании присадки ОМХ-3, что на 41% больше, чем на масле М-10-Г2(К)-

Средний расход мощности механических потерь в дизелях после стендовой обкатки находится в пределах от 24,29 до 22,51 кВт. Наибольшее значение - после обкатки на масле М-10-Г2(к> а наименьшее - после обкатки на масле с присадкой ОМХ-3, что свидетельствует о более качественной приработке. Это позволит получить экономию топлива в эксплуатационных условиях, будут улучшены мощностные характеристики.

12. Комплексное применение приработочных присадок к маслу и воздуху при

ускоренной обкатке снижает износ до 86,4...98,3 мг для поршневых колец, до 2,5...4,0 мкм для гильз цилиндров, до 1,5.„1,8 мкм для коленчатых валов, до 9...10,7 мг для шатунных вкладышей дизеля, что на 11 ...64% меньше по сравнению с типовой обкаткой на масле М-Ю-Гвд. Лучшим для снижения приработочных износов является состав с присадками ОМХ-3 к маслу и ОМХ-С к воздуху. По сравнению с типовой обкаткой в этом случае износы снижаются на 21...64%.

Шероховатость приработанных поверхностей трения гильз цилиндров уменьшается после ускоренной обкатки до Яа=0,031 ...0,037 мкм, что соответствует эксплуатационной шероховатости гильз цилиндров. Площадь приработки шатунных вкладышей достигает 90%. Наиболее эффективной является ускоренная обкатка с применением присадки ОМХ-3 к маслу и ОМХ-С к воздуху.

Мощность механических потерь у дизелей после ускоренной обкатки на составе М-10-Гад+2% ОМХ-3 и при добавлении присадки ОМХ-С к воздуху составила 22,83 Нм, что на 11% меньше, чем при типовой обкатке, стабилизация мощности механических потерь происходит в пять раз быстрее - через 12 ч.

13. Расход масла на угар при ускоренной обкатке составил 0,58%, что на 23% меньше, чем при типовой обкатке. Эффективная мощность на 7% выше, а удельный расход топлива на 6,28% ниже у дизелей, обкатанных по ускоренной технологии с применением присадок ОМХ-3 и ОМХ-С.

Определение срабатываемосги присадки ОМХ-3 в масле М-10-Г2(К) Показало, что содержание активных элементов (Хп, Бп, Сг) масла с присадкой по мере работы уменьшается до его полной замены. Уменьшение составляет: по цинку - 20%, по олову - 22%, по хрому - 27%, что значительно меньше допустимого уровня снижения -50%.

14. Среднее значение ресурса новых дизелей ЯМЗ-240Б до первого ремонта составляет 3465 моточасов, а отремонтированных и обкатанных по типовой технологии 2389 моточасов, что составляет 69 % от средней наработки новых. Среднее значение ресурса отремонтированных и обкатанных по ускоренной технологии дизелей на масле ОМД-8 с добавлением присадки АЛП-ПМС к воздуху составляет 2851 моточасов, па масле М-Ю-Ггф + 2% ОМХ-3 и с присадкой ОМХ-С к воздуху - 3072 моточаса, на масле М-10-Гад + 2% ОМХ-3 с присадкой ОМХ-С к воздуху и с последующей эксплуатационной обкаткой на масле М-10-Гэд + 1% ОМО-Ю - 3261 моточас, что соответственно на 19; 29 и 37% выше ресурса дизелей, обкатанных по типовой технологии.

15. Проведенные исследования позволили разработать технологические процессы ускоренной обкатки основных марок отремонтированных дизелей: Д-144, Д-65, Д-240, СМД-18, СМД-62, А-41, А-01М, Д-160, ЯМЭ-238НБ, ЯМЗ-240Б и др., применяемых в сельскохозяйственном производстве страны. Процессы обеспечивают сокращение времени стендовой обкатки до 3,5 раз, эксплуатационной до пяти раз.

На основании исследований, для широкого внедрения разработанно руководство РД 10 РОССИЯ 01.0010-92 по ускоренной обкатке отремонтированных дизелей,

согласовано с ГОСНИТИ, НИИАТ, Росагропромстандартом, АО "Росагрореммаш" и утверждено в МСХП РФ.

Безопасность использования присадок ОГМ, ОГМ-С,ОМХ-2, ОМХ-3, ОМХ-С, 0м0-10 и их растворов подтверждена токсикологическими исследованиями, проведенными в лаборатории экологии Киевского НИИЭИБ им. ЛБ.Громашевского. Установлена возможность их использования при обкатке дизелей. По степени токсичности присадки относятся к 4-му классу, что соответствует токсичности моторных масел.

Для изготовления присадок типа ОГМ.ОМХ-2, ОМХ-3 и ОМО-Ю в заводских условиях разработана компактная установка, обеспечивающая приготовление 100 кг присадки в течение двух часов. Это позволяет экономить средства ремонтных предприятий.

К настоящему времени разработанные процессы внедрили 28 ремонтных предприятий. Применение ускоренной обкатки дизелей дает экономию электроэнергии в два раза, топлива в четыре раза, повышает производительность работы тракторов по сравнению с типовым процессом обкатки на стандартных маслах. Годовой экономический эффект, подтвержденный заводами, составил более 31651267 тыс. руб ( в ценах октября 1996 г.).

Процесс восстановления гильз цилиндров дизелей ЯМЗ и СМД-62 внедрен на МРЗ "Топкинский"; дизелей Д-240 и ЯМЗ на РЗ "Ртшцевский"; дизелей Д-144 в АОЗТ "Сельхозтехника" г. Звенигород. Годовой экономический эффект по данным предприятиям составил 2320185 тыс.руб (без учета повышения ресурса дизелей).

По теме диссертации опубликованы 64 работы, основные результаты изложены в следующих:

1. Применение присадки ОГМ для ускоренной обкатки двигателей ЗИЛ-130 //Сб.научнлрудов МИИСП. М.: 1986. С.57...59 ( соавторы Некрасов С.С., Стрельцов В.В.).

2.Установка для приготовления приработочных присадок к маслам // Сб.научных трудов МИИСП "Эксплуатационная надежность тракторов и сельхозмашин и способы повышения ее долговечности."М. 1987. С.106...107.

3. Разработка и внедрение процесса ускоренной обкатки автомобильных двигателей. Отчет по НИР. М.:МИИСП. Йнв. № 0287061023, 1987. 171 с. (соавторы Некрасов С.С., Стрельцов В.В. и др.).

4,Определение срабатываемости обкаточного масла ОМД-8 // Сб. научных трудов МИИСП "Способы повышения долговечности тракторов и сельхозмашин.// М. 1988. С.117...120.

5. Автоматическое устройство для непрерывной регистрации суммарного износа ис-

пытуемых образцов // Сб. научн. трудов МИИСП "Способы повышения долговечности тракторов и сельхозмашин". М. 1988. С.120...122 (соавтор Стребков C.B.).

6. Разработать и внедрить процесс ускоренной обкатки тракторных двигателей. От-

чет по НИР. М., МИИСП. Инв.№ 02.89.0009645, 1988. 199 с. (соавторы Некрасов С.С., Стрельцов В.В. и др.).

7. Применение обкаточного масла ОМД-8 для ускоренной обкатки капитально отремонтированных двигателей ЯМЗ-240БС) М.: ЦНТИПР, 1988.

8. Послеремонтная обкатка двигателей //Агропромышленный комплекс России, 1989, № 7. С.38...39. (соавторы Некрасов С.С., Стрельцов В.В. и др.).

9. Ускоренная обкатка автотранспортных двигателей. М.: МИИСП, 1989. 35 с. (соавторы Некрасов С.С., Стрельцов В.В. и др.).

10. Приработочное масло. A.C. СССР № 1456453. Б.И. № 5,1989 (соавторы Некрасов С.С., Стрельцов В.В. и др.).

11. Ускоренная обкатка капитально отремонтированных дизелей //Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1989, №9. С.50...52 (соавтор Некрасов С.С.).

12. Приработочное масло. A.C. СССР. №1621500. Д.С.П., 1990.. (соавторы Некрасов С.С., Стрельцов В.В. и др.).

13. Устройство для подачи приработочной присадки в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания. A.C. СССР № 1638338. Б.И., №12, 1991 (соавторы Некрасов С.С., Стрельцов В.В.).

14. Ускоренная обкатка дизелей при ремонте и эксплуатации // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1991, № 9. С.50...52 (соавторы Некрасов С.С. и Др-)-

15. Эксплуатационные испытания дизелей ЯМЗ-240Б, обкатанных по ускоренной технологии // Сб. научных трудов МИИСП "Способы повышения долговечности сельскохозяйственной техники.// М. 1991. С.3...7 (соавтор Некрасов С.С.).

16. Коррозийное воздействие обкаточных масел // Сб.научных работ Саратовского СХИ //Совершенствование технологии ремонта отдельных узлов транспортных и комбайновых дизелей.//1991. С.53...55.

17. Ускоренная обкатка автомобильных двигателей // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1991, № 11. С.4-9...50 (соавторы Некрасов С.С., Стрельцов

B.В. и др.).

18. К проблеме повышения долговечности отремонтированных дизелей // Техника в сельском хозяйстве, 1991, № 6. С.24...25.

19.0бкатка дизелей при ремонте // Технический сервис в АПК, 1992, № 4. С.18...19.

20. Пути повышения качества и ускорения обкатки двигателей при ремонте сельскохозяйственной техники. М.: ЦНТИПР МСХ РФ, 1992. 40 с (соавторы Некрасов

C.С., Стрельцов В.В.).

21. Состав для нанесения антифрикционного покрытия. A.C. СССР, № 17781665. Б.И., № 44,1992.. (соавторы Некрасов С.С., Карпенков В.Ф. и др.).

22. Антифрикционное плосковершинное хонингование гильз цилиндров дизелей //

Сб. научных трудов МИИСП "Технический сервис в агропромышленном комплексе". М.: 1992. С.46...52 (соавторы Некрасов С.С., Паршин И.П.).

23. Ускорение обкатки дизелей // Сб. научных трудов МИИСП. "Технический сервис в агропромышленном комплексе.//'М.: 1992. С.56...63. 163.

24. Ускоренная послеремонтная обкатка дизелей // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1993, № 7. С.28...29.

25. Способы ускоренной приработки двигателей внутреннего сгорания. A.C. СССР, № 1809349. Б.И., № 14,1993 (соавторы Некрасов С.С., Стрельцов В.В. и др.).

26. Повышение долговечности отремонтированных дизелей путем совершенствования процесса их обкатки // Сб. научных трудов МГАУ "Технический сервис в агропромышленном комплексе" М.: 1993.С.35...44.

27. К вопросу определения сокращенных режимов обкатки дизелей II Сб. научных трудов МГАУ "Транспорт и сельскохозяйственные машины. 1993. С.19...24. . (соавтор Стрельцов В.В.).

28. Финишная антифрикционная безабразивная обработка гильз цилиндров // Инже-

нерно-техническое обеспечение АПК, 1994, № 4. С.18...19.

29. Состав для нанесения антифрикционного покрытия на трущиеся поверхности де-

талей. Патент РФ на изобретение № 2041253. Б.И., №22, 1995.. (соавтор Стрельцов В.В.).

30. Финишная антифрикционная безабразивная обработка отремонтированных гильз цилиндров ДВС // Сб. научных трудов МГАУ "Надежность и ремонт машин", 1994.С.50...57. (соавтор Стрельцов В.В.).

31. Присадка к минеральным маслам. Патент РФ на изобретение № 2041247, Б.И., № 22,1995.. (соавторы Некрасов С.С., Дудников И.А.).

32. Возможности снижения износа дизелей // Тезисы докладов международного конгресса "Защита-95": М. 1995. (соавтор Стрельцов В.В.).

33. Повышение качества и ускорения обкатки дизелей при ремонте // Тезисы международной научно-технической конференции "Износостойкость машин", Брянск, 1994.

34. Теоретические предпосылки снижения коэффициента трения при граничной смазке // Техника в сельском хозяйстве, 1995, № 5. С.16...17

35. Финишная антифрикционная безабразивная обработка гильз цилиндров дизелей //

Современные технологии восстановления и упрочнения деталей - эффективный способ повышения надежности машин (материалы семинара). М.: ЦРДЗ, 1996. С.58...59.

36. Ресурсосберегающая послеремонтная обкатка дизелей //Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1996, № 8. С.24...26.