Классификация нанопрепаратов - восстановительных, антифрикционных и противоизносных добавок (вафпид), продлевающих ресурс механизмов и машин

Нанопрепараты 4 класса

Нанопрепараты этого класса модифицируют на поверхностях трения деталей машин самовосстанавливающиеся антифрикционные износостойкие как стационарные металлокерамические (при использовании РВС, ХАДО, СУПРОТЕК и других добавок), органометаллокерамические («ОМКА-добавка»), так и жидкокристаллические (например, «Реагент-2000») слои.

Уникальность нанопрепаратов-добавок данного класса заключается в том, что эксплуатационный износ поверхностей трения деталей машин компенсируется образованием на поверхностях защитного слоя металлокерамики без разборки, в работающей машине, в режиме штатной эксплуатации и используются они, в основном, для обработки тяжелогруженных агрегатов машин с высокой степенью износа.

Применение этих нанопрепаратов-добавок позволяет не только восстанавливать изношенные сопряжения, но и увеличивать износостойкость поверхностей деталей и их ресурс, обеспечивать экономию ГСМ и энергоресурсов.

Эксплуатация техники в условиях сельского хозяйства имеет свою специфику, которая существенно отличается от условий эксплуатации машин и оборудования в других отраслях народного хозяйства.

В течение всего срока службы машин, учитывая техническое состояние агрегатов в разные периоды эксплуатации, и применяя соответствующие классы наноматериалов в эти периоды, можно существенно продлить ресурс агрегатов без их разборки.

Для существенного сокращения времени обкатки двигателя после ремонта, продления ресурса и снижения расхода топлива в начальный период эксплуатации после обкатки наибольшее предпочтение имеют первые три класса нанопрепаратов (таблица): модификаторы трения, реметализанты и кондиционеры металла, обладающие наименьшим коэффициентом трения, а также свойством (3-й класс) исключать задиры в паре трения деталей. В эти классы входят препараты Форум, Римет, ФЕНОМ, ER, WAGNER и др. Эти препараты могут снижать трение в 3 - 7 раз.

Препараты 4-го класса - RVC (РВС), БЕМИТ, СУПРОТЕК, ФОРСАН и др. обладают свойствами восстанавливать геометрию деталей в зоне износа и компенсировать увеличившиеся зазоры в паре трения в результате износа. Эти нанопрепараты также снижают трение в 3 - 5 раз. Предположительно, этот класс препаратов целесообразно применять в процессе штатной эксплуатации машин в интервале допустимых износов деталей и зазоров в ресурсных сопряжениях.

Модификаторы трения

Реметализанты

Кондиционеры металла

Ревитализанты

Лабораторно-практическое задание – 1.5

по дисциплине “Наноматериалы”

Ресурс дизельных двигателей тракторов после капитального ремонта

Цель занятия: изучить свойства и возможности применения наноматериалов в техническом сервисе сельхоз. машин; законспектировать учебный материал; быть готовым ответить на вопросы по учебному материалу.

Учебный материал

На тракторах и автомобилях отечественного производства устанавливаются дизельные двигатели следующих марок: Д-240, А-41, ЯМЗ-238НБ, ЯМЗ-240Б, СМД-62, КАМАЗ-740 и др.

Проведенные исследования показывают, что даже у двигателей, прошедших капитальный ремонт в специализированных ремонтных предприятиях, межремонтный период уменьшается в сравнении с доремонтным до 30- 50%.

Преобладающими причинами поступления в капитальный ремонт двигателей являются износы деталей основных, или ресурсоопределяющих, сопряжений гильза-поршень и вкладыш-шейка коленчатого вала, проявляющихся в виде повышенных прорывов газов в картер, повышенного расхода масла на угар, посторонних стуках, низкого давления в главной масляной магистрали и других признаках. Кроме перечисленных причин, основанием для капитального ремонта служат повреждения блока цилиндров, задиры в сопряжениях гильза-поршень, шейка вала-вкладыши, износы сопряжений поршневой группы палец-поршень и поршневой палец-втулка верхней головки шатуна, поломки или деформации основных деталей.

Основной причиной снижения долговечности отремонтированных двигателей является существенное отличие технологии их ремонта от технологии изготовления.

Многочисленными исследованиями установлено, что скорость изнашивания деталей ресурсоопределяющих сопряжений капитально отремонтированных двигателей внутреннего сгорания значительно превышает скорость изнашивания аналогичных деталей новых двигателей.

Из вышеприведенных закономерностей следует, что для замедления скорости возрастания зазоров в ресурсных сопряжениях деталей после капитального ремонта двигателей необходимо изыскать или создать способы или новые технологии, существенно снижающих износы деталей. Эту задачу предположительно можно решить путем применения восстановительных антифрикционных и противоизносных нанодобавок.

Все известные в настоящее время нанодобавки по компонентному составу и физико-химическим процессам взаимодействия их с трущимися поверхностями, по свойствам защитно-восстановительных покрытий, а также по механизму функционирования в эксплуатационном режиме можно разделить на четыре класса

- модификаторы трения,

- реметализанты,

- кондиционеры,

- ревитализанты.

Для эффективного применения наноматериалов условно установлены следующие периоды послеремонтной штатной эксплуатации машин:

- период эксплуатационной обкатки;

- начальный послеремонтный период рядовой эксплуатации машин до достижения 40 - 60% износа ресурсных сопряжений механизмов (расходования ресурса), устанавливаемого по результатам диагностирования;

- последующий период рядовой эксплуатации тракторов после достижения 40 - 60% износа или 400 - 600 моточасов наработки.

Очевидно, что для обкатки отремонтированных двигателей и агрегатов целесообразно применять смазочные материалы, содержащие наноматериалы, обладающие противозадирными свойствами и обеспечивающие наименьший коэффициент трения в механизмах с целью исключения задиров и заеданий, особенно в ресурсных сопряжениях, а также с целью сокращения времени обкатки агрегата и экономии топлива и электроэнергии.

Установлено, что с момента окончания эксплуатационной обкатки машины (агрегата) и до окончания начального периода эксплуатации или, условно, до наступления допустимых без ремонта зазоров в ресурсных сопряжениях, по результатам диагностирования механизмов также целесообразно применять наноматериалы первых 3-х классов, которые снижают коэффициент трения в сопряжениях деталей механизмов в 3 - 7 раз. При износах деталей в ресурсных сопряжениях в пределах 40 - 60% или расходования ресурса, по результатам диагностирования, целесообразно применять восстановительные наноматериалы в качестве добавок к маслам, которые обеспечивают восстановление геометрии деталей и зазоров в сопряжениях практически до номинальных значений.

Основным критерием при выборе того или иного нанопрепарата для обкатки двигателя или агрегата трансмиссии трактора является гарантированное исключение образования «задиров» и заклинивания деталей в ресурсных сопряжениях. В связи с этим основным требованием, предъявляемым к экспериментальной установке, является возможность создания жестких условий для образования «задиров», заеданий и заклинивания образцов при испытании смазочных материалов, содержащих нанопрепараты. Это требование можно обеспечить путем максимальной локализации нагрузки в трибосопряжении образцов.

Для продления ресурса агрегатов в начальный послеремонтный период штатной эксплуатации трактора после обкатки, до наступления 40 - 60% износа по результатам диагностирования, методикой выбора рационального наноматериала предусматривается проведение экспериментальных исследований по выявлению наноматериала, обеспечивающего максимальный противоизносный и антифрикционный эффекты в трибосопряжении испытываемых образцов. Наличие этих свойств в масляной композиции позволит не только продлевать ресурс механизмов, но и экономить топливо.

Методика обоснования и выбора наноматериала для последующего (после начального) периода эксплуатации трактора с целью восстановления зазоров в ресурсных сопряжениях и геометрии деталей, близких к нормативным первоначальным значениям без разборки агрегатов, заключается в исследовании возможности получения в лабораторных условиях изменения диаметра и массы образцов путем наращивания металлокерамическо-го защитного слоя (МКЗС) на поверхностях трения образцов.

В этот период эксплуатации агрегата целесообразно применять наноматериалы 4-го класса, то есть ревитализанты. Основным критерием в оценке необходимости применения ревитализантов является наличие диагностических признаков или параметров, указывающих на то, что ресурсные сопряжения механизмов достигли 40 - 60% износа или расходования ресурса. Позже - за пределами указанной границы величины износа, применять наноматериал не рекомендуется, т.к. реанимировать износы близкие к предельным значениям невозможно.

Лабораторно-практическое задание – 1.6