CC BY
0
достоверностью использоваться для других тракторов с учетом приведенного значения диаметра эквивалентного отверстия (d3n).
Заключение. Герметичность тракторной трансмиссии определяет уровень загрязнения масла абразивными частицами из окружающей среды и, как следствие, скорость изнашивания и ресурс трибологической системы в целом. Эффективными мерами улучшения режима смазывания трансмиссий является повышение герметичности узла установкой рациональных конструкций сальников, манжет, уплотнений, прокладок и применением компенсатора герметичности. Рациональным является сочетание и качественная реализация данных мероприятий с учетом особенностей конструкции и условий эксплуатации машин.
Библиографический список
1. Основы трибологии (трение, износ, смазка) / под ред. А. В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 2001. - 664 с.
2. Трибология : международная энциклопедия. Т. I. Историческая справка, термины, определения / под. ред К. Н. Войнова. - СПб.: АНИМА; Краснодар, 2010. - 176 с.
3. Современная трибология : Итоги и перспективы / отв. ред. К. В. Фролов - М.: ЯКИ, 2008. - 480 с.
4. Чичинадзе, А. В. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А. В. Чичинадзе, Э. М. Берлинер, Э. Д. Браун [и др.]; под общ. ред.А. В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 2003. - 576 с.
5. Малкин, В. С. Надежность технических систем и техногенный риск. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2010. - 432 с.
6. Ленивцев, А. Г. Снижение интенсивности абразивного изнашивания тракторной силовой передачи применением компенсатора герметичности : дис. ... канд. техн. наук: 05.20.03 / Ленивцев Александр Геннадьевич. - Самара, 1999. -132 с.
7. Володько, О. С. Методические основы исследований надежности и работоспособности технических систем / О. С. Володько, А. Г. Ленивцев II Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. - Самара, 2013.-№3,-С. 40-44.
УДК 621.892.84
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИФРИКЦИОННЫХ И ПРОТИВОИЗНОСНЫХ ДИСКОТИЧЕСКИХ МЕЗОГЕННЫХ ПРИСАДОК ДЛЯ ПЛАСТИЧНЫХ СМАЗОК МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ
Терентьев Владимир Викторович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Технический сервис», ФГБОУ ВПО Ивановская ГСХА им. академика Д. К. Беляева.
153012, г.Иваново, ул. Советская, 45.
E-mail: [email protected]
Акопова Ольга Борисовна, д-р хим. наук, ст. науч. сотрудник НИИ наноматериалов, ФГБОУ ВПО Ивановский ГУ.
153025, Иваново, ул. Ермака 39.
E-mail: [email protected]
Баусов Алексей Михайлович, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Технический сервис», ФГБОУ ВПО Ивановская ГСХА им. академика Д. К. Беляева.
153012, г.Иваново, ул. Советская, 45.
E-mail: [email protected]
Герасимов Алексей Иванович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Тракторы и сельскохозяйственные машины», ФГБОУ ВПО Ивановская ГСХА им. академика Д. К. Беляева.
153012, г. Иваново, ул. Советская, 45.
E-mail: [email protected]
Телегин Игорь Михайлович, аспирант кафедры «Технический сервис», ФГБОУ ВПО Ивановская ГСХА им. академика Д. К. Беляева.
153012, г. Иваново, ул. Советская, 45.
E-mail: [email protected]
Ключевые слова: карбоксилаты, износ, смазка, трение, присадка, мезофаза.
Цель исследования - улучшение трибологических показателей серийных пластичных литиевых смазок, используемых в узлах трения сельскохозяйственных машин. В статье представлены результаты экспериментальных исследований антифрикционных и противоизносных свойств пластичных смазочных материалов с присадками жидкокристаллической природы - карбоксилатами меди, формирующими в мезофазе колончатые надмолекулярные структуры. Выбор присадок для исследований обусловлен размерами их молекул. Синтез присадок осуществлялся различными методами (метод сплавления и механоактивации в измельчителе ударно-отражательного типа). Три-бологические исследования проводились на машине трения. Исследования показали, что введение в качестве присадок к литиевым смазкам исследуемых карбоксилатов меди позволяет снизить коэффициент трения в 1,5-3,45 раза, что в целом позволяет уменьшать потери на трение в трибосопряжениях. Износ элементов пар трения снижается
в 1,4-4,8 раза, что позволяет в дальнейшем увеличить ресурс деталей пар трения сельскохозяйственных машин и оборудования. Улучшение трибологических характеристик связано с тем, что при переходе в мезоморфное состояние данные соединения, собранные в гексагональные домены, ориентируются относительно поверхности трения, имея при этом пониженную прочность при сдвиговой деформации. Обнаружено, что для исследованных карбоксила-тов меди при добавке их в литиевую смазку явно наблюдается зависимость от концентрации присадки в диапазоне от 1 до 20 масс. %: чем выше ее концентрация, тем больше снижение коэффициента трения и износа. Полученные результаты показывают перспективность использования карбоксилатов меди в качестве антифрикционных и противоизносных присадок к пластичным смазкам на литиевой основе.
Одной из актуальных проблем при использовании технических средств в современном сельскохозяйственном производстве является обеспечение длительного ресурса машин и оборудования при минимальных затратах средств на мероприятия технической эксплуатации. Обеспечить высокую надежность машин можно за счет применения износостойких материалов пар трения. Кроме этого, более экономичным путем решения данной проблемы является применение в узлах трения машин и оборудования эффективных смазочных материалов, позволяющих обеспечивать в паре трения при различных нагрузочно-скоростных факторах надежное разделение поверхностей трения.
Для повышения трибологических характеристик смазочных материалов в настоящее время широко используют различные присадки. Известно, что одними из эффективных присадок, позволяющих улучшать ряд характеристик жидких и пластичных смазок, являются жидкокристаллические соединения [1-7].
Цель исследования - улучшение трибологических показателей серийных пластичных литиевых смазок, используемых в узлах трения сельскохозяйственных машин.
Задача исследований - изучить влияние на трибологические характеристики пластичных литиевых смазок (литол-24) введения присадок из класса жидких кристаллов в различном процентном соотношении.
Материалы и методы исследований. В качестве присадок использовались синтезированные одним из авторов жидкокристаллические дискотические мезогенные соединения - валерат и ундецилат меди (рис. 1).
R - CnH2n+i
п = 4 - валерат; п = 10 - ундецилат.
Рис. 1. Строение карбоксилатов меди (I)
Ранее в работах [1, 2] было показано, что длинноцепочечные карбоксилаты меди (КМ) формируют мезофазу, характерную для дискотических мезогенов, с колончатой гексагональной (Colh) упаковкой. При переходе в мезоморфное состояние данные соединения, собранные в гексагональные домены, ориентируются относительно поверхности трения, имея при этом пониженную прочность при сдвиговой деформации, что позволяет снижать триботехнические характеристики трущихся узлов, особенно в тяжелонагруженных парах трения.
Карбоксилаты меди, которые использовались при исследовании, были получены методом сплавления (JIM 609-404510-89), а также методом механоактивационного синтеза в измельчителе ударно-отражательного типа [2].
Выбор мезогенных карбоксилатов меди для трибологических исследований из серии КМ, синтезированных и описанных авторами ранее, осуществлялся, исходя из наименьших размеров молекул данной серии соединений (табл. 1) [2]. Геометрические характеристики карбоксилатов меди были определены из их моделей, построенных и оптимизированных с использованием программы HyperChem, ММ+.
Таблица 1
_Геометрические характеристики карбоксилатов меди_
Тип соединения Длина молекулы, А Толщина молекулы, А Ширина молекулы, А
Валерат меди 12,80 3,29 11,15
Ундецилат меди 26,78 4,16 19,93
Такой выбор обоснован тем, что при меньших размерах большее число молекул соединения будет участвовать в процессе трения. Как представляется авторами, при трении слои смазочного материала взаимно перемещаясь, разделяют поверхности трения. Результатом такого перемещения является разрушение связей между слоями. Скорость дальнейшего восстановления таких связей зависит от степени блокировки дисперсных частиц смазки частицами присадок. При увеличении количества молекул присадки в пластичной смазке степень блокировки увеличивается. Это способствует увеличению подвижности молекул, а, соответственно, облегчению непрерывного обновления адсорбированной на поверхности смазочной пленки.
Валерат и ундецилат меди добавлялись в различной концентрации в пластичную смазку литол-24, и затем выполнялась серия трибологических испытаний в различных условиях нагружения.
Исследования проводились на машине трения 2070 СМТ-1, по схеме «вращающийся диск-неподвижный шар». Условия эксперимента: частота вращения диска - 500 мин1, диаметр диска - 40 мм, материал пары трения - диск - сталь 45 с твердостью 60 НРС, шар - сталь ШХ-15. Нагружение на образцы ступенчатое от 200 до 400 Н. Пробег при каждой нагрузке составлял 1 км. Перед приложением нагрузки на диск однократно наносился смазочный материал, что определяло граничный режим смазки. Для оценки противо-износных свойств изучаемых присадок замерялось пятно износа на шаре с помощью микроскопа МПБ-2.
Результаты исследований. Исследования, выполненные ранее авторами [2, 3], показывают, что при введении карбоксилатов меди в пластичные смазки на основе кальциевых мыл износ неподвижного образца при различных нагрузках с увеличением длины углеводородной цепи имеет тенденцию к снижению.
При этом было обнаружено, что смесь ундецилата меди с синтетическим солидолом обнаруживает мезоморфизм уже при комнатной температуре, что позволяет добиться в процессе трения существенного улучшения трибологических показателей [2].
Интересно было проследить влияние на триботехнические показатели добавления присадок такого типа в пластичную смазку литол-24, которая широко применяется в сельскохозяйственной технике.
Опыты по исследованию трибологических характеристик серийной пластичной смазки литол-24 без присадок и с добавлением 20% масс, валерата и ундецилата меди (рис. 2, 3), тоже показали общую тенденцию улучшения триботехнических показателей смазки.
Так, введение мезогенных присадок КМ-1 приводит к снижению коэффициента трения в 1,5-3,45 раза (в исследованном диапазоне нагрузок) (рис. 2), что в целом позволяет уменьшать потери на трение в три-босопряжениях, а, соответственно, и потери энергии на холостой привод механизмов сельскохозяйственной техники. Следует считать такие присадки перспективными для использования в пластичных смазках различной природы.
■ Литол-24 без присадок Л пол-24+валер ат мед11
■ Л1 ггол-24+ундец! пат мед! I
200 300 400
Нагрузка на образец. Н
Рис. 2. Зависимость коэффициента трения от величины нагрузки при использовании пластичной смазки Литол-24 без добавки и с добавкой присадок жидкокристаллической природы КМ-1
Также было обнаружено, что введение как валерата, так и ундецилата меди приводит к снижению износа в 1,4-4,8 раза в зависимости от величины нагрузки на образец (рис. 3). Максимальное снижение износа наблюдается при высоких нагрузках на образец, что во многом определяется температурным фактором и более быстрым достижением температуры перехода присадки в мезофазу.
Износ подвижного образца (ролика) при введении присадок такого типа снижается в среднем в 1,4-2 раза.
Р н X
■к
О
0,12 л
од - / у
0,08 ■ /
/
0,06 -
0,04 -
0,02 ■
о -
Следует также отметить, что лучшие противоизносные характеристики достигаются при использовании валерата меди.
/
2,5 -
6
«í
§ 1,5
о О
0,5
i Лнтол-24 без присадок JIi пол- 24+в ал ер ат мед11 i Лптол-24+ундпцелатмед11
200 300 400
Нагрузка на образец, Н
Рис. 3. Зависимость износа от величины нагрузки в присутствии пластичной смазки Литол-24 без добавки и с добавкой
присадок KM-1
Заключение. Улучшение противоизносных характеристик позволяет в дальнейшем увеличить ресурс деталей пар трения сельскохозяйственных машин и оборудования.
Обнаружено, что как для валерата, так и для ундецилата меди при добавке их в литол-24 явно наблюдается зависимость от концентрации присадки в диапазоне от 1 до 20 масс. %: чем выше ее концентрация, тем больше снижение коэффициента трения и износа.
В будущем интересно будет проследить влияние на трибологические характеристики смесевых композиций присадок КМ при введении их в пластичные смазки.
Библиографический список
1. Усольцева, Н. В. Жидкие кристаллы: дискотические мезогены / Н. В. Усольцева, О. Б. Акопова, В. В. Быкова [и др.]. - Иваново : Ивановский ГУ, 2004. - 546 с.
2. Акопова, О. Б. Карбоксилаты меди. Моделирование, синтез, мезоморфизм и трибологические свойства / О. Б. Акопова, В. Б. Лапшин, В. В. Терентьев, В. С. Богданов II Жидкие кристаллы и их практическое применение. - 2012. -Вып. 2.-С. 20-28.
3. Терентьев, В. В. Влияние строения дискотических мезогенных присадок-карбоксилатов меди на свойства синтетического солидола / В. В. Терентьев, О. Б. Акопова, В. Б. Лапшин, К. В. Субботин II Ремонт, восстановление, модернизация.-2011. - №4. - С. 31-33.
4. Акопова, О. Б. Влияние молекулярного и надмолекулярного строения дискотических мезогенов на их трибологические характеристики II Успехи в изучении жидкокристаллических материалов / под ред. Н. В. Усольцевой. - Иваново : Ивановский ГУ, 2007. - С. 73-79.
5. Березина, Е. В. Производные фталоцианина как присадки к смазочным композициям. - Иваново : Ивановский ГУ, 2007. - 240 с.
6. Терентьев, В. В. Повышение ресурса узлов трения почвообрабатывающей техники / В. В. Терентьев, В. Б. Лапшин, К. В. Субботин, В. С. Богданов II Научное обозрение. - 2011. - №6. - С. 27-31.
7. Терентьев, В. В. Изучение механизма влияния на триботехнические свойства кальциевых смазок дискотических мезогенов - карбоксилатов меди I В. В. Терентьев, В. Б. Лапшин, О. Б. Акопова II Тез. докл. Первой Всероссийской конференции по жидким кристаллам. - Иваново: Ивановский ГУ, 2012. - С. 209.
