CC BY
35Полученные результаты позволят разработать объективную методику оценки качества хранения зерноуборочных комбайнов и показывают, что для повышения сохранности комбайнов необходимо в первую очередь уделять внимание качеству выполнений операций по очистке и мойке комбайна и его консервации.
Библиографический список
1. Астахова, Е.М. Повышение эффективно-
сти подготовки сельскохозяйственной техники к хранению средствами машинно-технологических станций с разработкой методики оценки качества: диссертация кандидата технических наук: 05.20.03 Рязань, 2007 169 с.: 61 07 - 5/2960
2. Валько, А.А. Повышение качества подготовки и контроля хранения техники / А.А. Валько // Техника в сельском хозяйстве - 1980. - №8.
УДК 621.43.057.5
Г. А. Борисов, д-р техн. наук, профессор, Рязанский ГАТУ Е. Е. Семенова, канд. техн. наук, Рязанский ГАТУ И. Н. Колодяжная, канд. техн. наук, Рязанский ГАТУ
АНТИДЕТОНАТОРЫ БЕНЗИНОВЫХ ТОПЛИВ, ИХ ЗНАЧЕНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
Одной из причин, ограничивающих ресурс двигателей внутреннего сгорания (ДВС), использующих в качестве топлива бензин, является взрывной характер его горения в камерах сгорания. При этом скорость сгорания достигает величины в 1000 раз превышающей нормальную. Это явление называется детонацией.
Поиски средств борьбы с этим явлением привели к появлению антидетонаторов - специальных веществ, добавка которых в топливо обеспечивает его равномерное сгорание. До недавнего времени широко распространенным антидетонатором был тетраэтилсвинец Рв(С2Н5)4 (сокращенно - ТЭС), открытый в 1921 году в лабораториях американской фирмы «Дженерал моторе». Уже в 1923 году эта фирма выпустила в продажу новое горючее с присадкой ТЭС - этилированный бензин, производство которого к 1925 году достигло 750 миллионов литров в год.
Однако наряду с бесспорными достоинствами ТЭС обладает и серьезным недостатком: как и большинство соединений свинца, он ядовит. Поэтому одновременно с широким распространением ТЭС продолжались поиски менее токсичных антидетонаторов, начавшиеся с опробования веществ, обладающих схожими с ТЭС свойствами. В то время антидетонационное действие ТЭС объясняли
тем, что он легко разлагается с образованием порошка свинца РвО с выделением большого количества тепла: Р (С,К). —> 2С.Н.. + Р ,
в' 2 5'4 4 10 в’
Р + О^РО + 50000 кал.
в в
При этом частицы нагреваются до 4-5 тысяч°С, что обеспечивает равномерное воспламенение топлива и исключает детонацию.
Если учесть, что кроме способностей образовывать окисные соединения антидетонатор должен обладать и легколетучестью - способностью быстро превращаться в газ, смешивающийся с газовой смесью топлива и воздуха, - то становится понятно, почему одним из первых «конкурентов» ТЭС стал пентакарбонил железа Ре(СО)5 (ПКЖ). Он разлагается лучше ТЭС, образует окись и при этом менее ядовит. В 1923 году Германия выбросила на рынок огромное количество топлива с присадкой ПКЖ, получившего название мотали-на. Но высокооктановый моталин давал при сгорании окислы, которые оседали на стенках цилиндров твердым наростом, что приводило к выходу из строя поршневой группы бензинового двигателя.
Прошли годы, а ТЭС продолжал оставаться вне конкуренции, несмотря на изменившиеся взгляды на эффект антидетонации. Согласно современной точке зрения этот эффект обусловлен химически-
© Борисов Г. А., Семенова Е. Е., Колодяжная И. Н., 2012
ми превращениями не только антидетонатора, но и самого горючего. Было установлено, что в смеси с воздухом углеводороды горючего могут в результате взаимодействия с кислородом превращаться во взрывоопасные перекиси, которые являются источником детонации. Действие же антидетонаторов заключается в их способности препятствовать накоплению таких перекисей. Было установлено, что особенно хорошо в этой роли выступают соединения свинца, железа, никеля и ряда других металлов с кислородом, обрывающие цепи пе-рекисных молекул и тем самым предотвращающие детонацию. А это означало, что вопрос об использовании в качестве антидетонаторов разлагающихся на окиси карбонилов металлов сохраняет свою актуальность.
Одним из карбонильных антидетонаторов является циклопентадиенилтрикарбонил марганца (ЦТМ). Карбонил С5Н5Мп(СО)3 представляет собой желтое диамагнитное легколетучее кристаллическое вещество с запахом камфары, устойчивое на воздухе, но разрушающееся под действием света. ЦТМ хорошо растворяется в бензинах, изооктане, спиртах и нерастворим в воде. Температура плавления С5Н5Мп(СО)3 равна 77°С. Бензиновые растворы ЦТМ под воздействием света вначале меняют свою окраску, затем мутнеют и, наконец, из них выпадает коричневый осадок, который содержит 31% Мп, 28% С, 5% Н и 35% О.
Анализ показал, что осадок содержит гидроксильные группы ОН и карбонильные группы СО. Появление осадка связано с поглощением части спектра с длиной волны в диапазоне от 2500 до 5500 А, а также с процессами окисления и распада ЦТМ, протекающими и без доступа света. Предотвращение распада ЦТМ легко достигается смешиванием его с различными красителями, поглощающими свет в указанном выше диапазоне. Антидетонационная эффективность бензиновых растворов ЦТМ, обработанных красителями, не изменяется, остается исключительно высокой.
Результаты исследований показали, что детонационная стойкость автомобильных бензинов с ЦТМ выше, чем этих же бензинов с ТЭС как при одинаковом содержании металла (марганца и свинца), так и при одинаковом количестве присадок.
В качестве выносителей продуктов распада и окисления ЦТМ применяют дихлорэтан, этилбро-мид, бис-(этилксантоген)-1, метилтиофен, трикре-зилфосфат и ряд других. Обычно на 1 кг топлива добавляют 0,25 г выносителя. Добавление дихлорэтана и этилбромида в стехиометрических количествах к бензину, содержащему оптимальное количество ЦТМ, снижает количество нагара соответственно на 24 и 28%. По мере увеличения концентрации выносителя отложение нагара на поверхностях клапанов и свечей зажигания (в виде марганца и его оксидов) уменьшается, приближаясь к уровню в бензине, не содержащем антидетонатор.
Вообще следует отметить, что период, когда не была решена проблема образования нагара на деталях поршневой группы двигателей и свечей в результате использования антидетонатора на основе ЦТМ, давно миновал. Новый Государственный стандарт РФ разрешает использовать антидетонаторы ЦТМ. Кстати, в стандарте впервые отсутствует разрешение на использование ТЭС. Как показывают натурные испытания двигателей, установленных на автомобилях «ВАЗ», износ их цилиндро-поршневой группы при использовании ЦТМ в среднем в 1,5 раза меньше.
В настоящее время предпочтение отдается метилциклопентадиенилтрикарбонилу марганца СН3 С5Н5Мп(СО)3, у нас его обозначают как метил-ЦТМ, в США он имеет разные названия, в химической промышленности его именуют МД-СМТ, в нефтяной - АК-ЗЗХ, а в продаже он известен под торговой маркой «Хайтекс-3000» (имеется в виду рецептура антидетонатора на его основе).
Метил-ЦТМ представляет собой прозрачную маловязкую жидкость светло-янтарного цвета с запахом скошенной травы. Он имеет плотность 1,39г/см3 и кипит при 223°С. Метил-ЦТМ хорошо растворим в бензине, изооктане, углеводородах и нерастворим в воде.
Метил-ЦТМ стал в США серьезным конкурентом для тетраэтил свинца благодаря своей экологической безопасности и высокой антидетонаци-онной стойкости. Содержание полициклических ароматических соединений при использовании метил-ЦТМ снижается. Выхода из строя каталитических систем нейтрализаторов двигателя при пробеге 120 тыс. км не наблюдалось.
При использовании метил-ЦТМ приемистость, также как и при ЦТМ, зависит от химического состава бензинов: чем больше парафиновых и меньше ароматических углеводородов, тем выше приемистость две.
В настоящее время более 60% неэтилированных бензинов в США выпускается с карбонильным антидетонатором на основе метил-ЦТМ. В 1997 году этот антидетонатор появился и на российском рынке. По неофициальным данным один из заводов в Волгограде уже начал выпуск бензинов с американским антидетонатором марки «Хайтекс-3000». Стоимость одной тонны антидетонатора «Хайтек-3000» равняется 2200-39000 долларов США и зависит от размера партий и стоимости доставки. Фирма «Этилкорпорейшен» отказывает в продаже технологии изготовления метил-ЦТМ даже своим ближайшим соседям -Мексике и Бразилии. В ближайшие годы она намерена производить его исключительно на территории США. Таким образом, она является монополистом.
Исследования наших ученых показывают, что
0,2г. антидетонатора «Хайтекс-3000» достаточно, чтобы перевести бензин марки А-72 в бензин марки
А-76. Это соответствует в пересчете на металл 50-ти мг марганца. А чтобы получить бензин Аи-92 из бензина А-90, надо добавить антидетонатор в пе-ресчетном количестве на металл равном 18мг Мп.
Исследования в области разработки антидетонаторов на основе карбонилов металлов продолжаются, и это вселяет надежду на то, что усовершенствованные антидетонаторы позволят повысить ресурс ДВС, работающих на бензинах и сэкономить значительное количество высокооктано-
вого топлива.
Библиографический список
1. Сыркин, В. Г. Химия и технология карбонильных материалов. / В. Г. Сыркин - М.: Химия,
1985,-240 с.
2. Сыркин, В.Г. Карбонильные металлы. /
В.Г.Сыркин - М.: Металлургия, 1978,-240 с.
3. Сыркин, В. Г. Карбонилы металлов в технологиях XXI века./ В. Г. Сыркин // Панорама нефтехимии №1, 1998, - С. 50-58.
УДК 621.9.048.4
М. Н. Горохова, канд. техн. наук, ГОС НИТИ
Д. Г. Чурипов, аспирант, Рязанский ГАТУ
С. Д. Полищук, д-р техн. наук, профессор, Рязанский ГАТУ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО УПРОЧНЕНИЯ
Актуальность
Среди многих методов упрочнения и увеличения ресурса инструментов и деталей определенное место занимает электроискровое легирование (ЭИЛ). К настоящему времени накоплен значительный опыт его применения, который используется многими предприятиями [1-4 и др.].
Наряду с этим, использование этого экономичного метода бывает порой недостаточно эффективным, ограничены объемы его применения. Это связано с отсутствием знаний об основных причинах ограниченного ресурса инструментов и деталей, факторах, способствующих увеличению износостойкости, непониманием особенностей электроискрового процесса и отсутствием достаточного практического опыта работы на установках ЭИЛ. Также препятствует успешному использованию электроискрового метода упрочнения отсутствие необходимой технологической документации по его применению. При высокой универсальности электроискрового метода нанесения металлопокрытий для создания эффективных упрочняющих технологий требуется система, позволяющая упростить методологию их разработки.
Целью данной работы являлось создание классификации объектов упрочнения и восстановления электроискровым методом и выявление для каждой группы объектов методологических и тех-
нологических особенностей электроискровой обработки с учетом разрушающего действия на рабочие поверхности основных внешних факторов и преобладающих видов износа. Работа направлена на создание системы, позволяющей упростить методологию разработки упрочняющей и восстанавливающей технологии в пределах технологических возможностей электроискрового метода.
Работоспособность и ресурс инструментов и деталей зависят от многих факторов, к которым относятся качественные характеристики этих объектов и условия их эксплуатации. Условно эти факторы можно разделить на факторы внешнего воздействия и внутренние. К последним факторам отнесем качественные характеристики инструментов и деталей, которые определяются, главным образом, как прочностными свойствами материала, из которого они изготовлены, так и прочностными свойствами поверхностного слоя, а также параметрами рельефа рабочей поверхности.
Результаты исследований
Износ и потеря работоспособности инструментов и деталей разного назначения часто связаны с изменениями в поверхностном слое, происходящими в процессе их эксплуатации. В табл. 1 приведены результаты анализа преобладающих видов износа различных объектов с учетом разрушающего действия на рабочие поверхности основных внешних факторов.
© Горохова М. Н., Чурилов Д. Г., Полищук С. Д., 2012
Таблица 1 - Условия эксплуатации и характер износа различных инструментов и деталей
№ п/п Тип инструмента, детали Условия эксплуатации Вид и преобладающий характер износа
Инструменты и технологическая оснастка
1 Металлорежущие инструменты из инструментальных сталей Трение в контакте с материалом заготовки при высоких локальных давлениях и температурах на режущей кромке и в прикромочнои зоне, локальный контакт с ювенильной поверхностью материала заготовки Затупление (механический износ) режущей кромки, абразивный, адгезионный и тепловой износ рабочих поверхностей
2 Разделительные штампы листовой штамповки из инструментальных сталей Затупление (механический износ) режущей кромки, абразивный, адгезионный, усталостный и фреттинг-износ рабочих поверхностей
3 Формообразующие штампы горячей штамповки Трение в контакте с разогретым до пластического состояния металлом заготовки и окалиной Изменение формы и размеров деформирующих элементов (механический, усталостный и тепловой износ), трещинообра-зование
4 Валки станов горячей прокатки
5 Валки станов холодной прокатки Трение в контакте с материалом заготовки при высоких локальных давлениях Изменение формы и размеров деформирующих элементов, механический, усталостный и абразивный износ рабочих поверхностей
6 Литейные формы Контакт с расплавом материала отливки Изменение формы и размеров элементов литформы, тепловой износ и трещиноо-бразование
7 Формы холодного прессования Трение в контакте с сыпучим металлическим порошком Изменение формы и размеров элементов рабочих частей, абразивный и усталостный износ
8 Формы горячего прессования Трение в контакте с сыпучим материалом заготовки при повышенных температурах Изменение формы и размеров элементов рабочих частей, абразивный, адгезионный или водородный, тепловой и усталостный износ
9 Инструменты для захвата и фиксирования деталей Трение в условиях преимущественно упругого контакта с различными материалами Изменение формы и размеров элементов инструмента, абразивный и механический износ
10 Слесарно-монтажные инструменты Трение в контакте с материалом заготовки при повышенных давлениях
Детали машин
11 Различные детали, поверхности которых работают в условиях неподвижных соединений: а) наружные поверхности (вал, ось); б)внутренние поверхности (корпус) Многоцикповое воздействие малых и средних давлений при микроперемещениях в контакте с другими деталями Изменение размеров рабочей поверхности, механический, усталостный и фреттинг-износ. Результат: снижение плотности контакта по периметру соединения с сопряженной деталью
12 Различные детали, поверхности которых работают в условиях трения скольжения: а) без смазки (сухое); Трение скольжения при малых и средних локальных давлениях в контакте с другими деталями Истирание и увеличение зазора с сопряженной деталью вследствие износа: - механического, адгезионного, абразивного, усталостного;
б) со смазкой - водородного
13 Различные детали, поверхности которых работают в условиях контакта: а) с потоком газа; Контакт при нормальной или повышенной температуре: - с потоком газа при наличии капель жидкости и твердых включений Изменение формы и размеров отдельных рабочих элементов вследствие износа: - эрозионного; коррозионного; абразивного
б) с жидкостью; - с различными жидкостями - коррозионного (в т.ч. водородного), эрозионного; кавитационного
в) с твердой средой - с сыпучими и несыпучими материалами - абразивного.
