Способ восстановления поверхностей узлов трения при эксплуатации

 

Изобретение относится к триботехнике, в частности к самоорганизующимся процессам при фрикционном взаимодействии на основе природных тонкодисперсных минералов. Техническим результатом изобретения является повышение износостойкости, снижение сопротивления трения и восстановление узлов трения двигателей, механизмов и устройств за счет инициирования самоорганизующихся трибопроцессов, возникающих при добавлении технологической среды в штатное смазочное масло двигателей, механизмов, устройств, и последующей приработки в эксплуатационном режиме. В качестве технологической среды используется тонкодисперсный порошок серпентинита с пониженным содержанием магнетита. Новым в способе является возможность управления трибопроцессами посредством инициирования самоорганизующихся процессов трения, основанных "на памяти наследственности" материала узла трения под воздействием тонкодисперсного природного минерала - серпентинита со следующим фазовым составом, мас.%: серпентин 87,4-88,0, железо в изоморфной примеси 8,2-8,6, алюминий в изоморфной примеси 2,2-2,4, кремнезем 0,6-1,0, доломит 0,6-1,0. 1 табл.

Изобретение относится к триботехнике, в частности к самоорганизующимся процессам при фрикционном взаимодействии на основе природных тонкодисперсных минералов, и предназначено для инициирования самоорганизующихся трибопроцессов в направлении восстановления физических связей поверхностного слоя с тонкодисперсной средой основного материала в смазочной среде двигателей внутреннего сгорания, механизмов и устройств.

Известен способ формирования сервовитной пленки на контактируемых и трущихся поверхностях /1/, позволяющий повысить ресурс трущихся поверхностей за счет размещения абразивоподобного порошка природного серпентинита дисперсностью 0,001-1 мкм в количестве от 2 до 40 мас.% в связующем.

Недостатком данного способа является необходимость чрезмерного измельчения минерала для снижения опасности абразивного изнашивания. При этом происходит потеря большей части "рабочих" частиц и, следовательно, возникает необходимость многократного увеличения концентрации порошка в связующем, что делает данный способ нерентабельным.

Известен способ безразборного восстановления трущихся соединений /2/ с целью повышения производительности и снижения себестоимости процесса восстановления сопрягаемых поверхностей деталей трения без разборки за счет подачи в зону трения технологической среды, содержащей смесь металлических порошков и формирования покрытия при эксплуатационной нагрузке. В качестве технологической среды используются смесь глицерина, щавелевой и олеиновой кислот, а в качестве смеси металлических порошков - мелкодисперсные порошки меди и олова при соотношении компонентов мас.%: медь - 15-20, олово 5-10, глицерин 20-25. щавелевая кислота 0,5-1,5, олеиновая кислота - остальное. Процесс восстановления осуществляется посредством фрикционного нанесения покрытий из пластичных металлов, содержащихся в специальной технологической среде, содержащей также поверхностно-активные вещества и позволяющей удалять окисные пленки и пластифицировать обрабатываемые поверхности из частиц порошка.

Недостатком данного способа являются ограниченные толщина пленки и ресурс при однократной операции.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ безразборного восстановления трущихся соединений /2/.

Техническим результатом изобретения является повышение износостойкости, снижение сопротивления трения и восстановление узлов трения двигателей, механизмов и устройств за счет инициирования самоорганизующихся трибопроцессов, возникающих при добавлении технологической среды в штатное смазочное масло двигателей, механизмов, устройств, и последующей приработки в эксплуатационном режиме. В качестве технологической среды используется тонкодисперсный порошок серпентинита с пониженным содержанием магнетита.

Предлагаемое изобретение отличается от прототипа тем, что восстановление геометрических размеров изношенных деталей происходит за счет инициирования самоорганизующихся трибопроцессов в направлении восстановления физических связей поверхностного слоя узла трения с имеющейся в смазочной среде тонкодисперсной фракцией основного материала трибоузла (продукты износа) и установления физических связей с введенной в смазочную среду тонкодисперсной фракцией природного минерала.

Стационарное состояние пограничного слоя трибоузла соответствует динамическому равновесию процессов разрушения и восстановления физических связей. Изношенная деталь находится в циклическом состоянии процессов разрыхления, диспергирования и ротационного движения частиц износа /3/.

Добавление тонкодисперсного (0,01-5 мкм) порошка в штатный смазочный материал двигателя, механизма, устройства в расчетном количестве (0,01-0,4 маc.%), и с фазовым составом, представленным в таблице, приводит к нарушению динамического равновесия разрушения - восстановления физических связей.

Самоорганизация заключается в наследственной "памяти" /3/ материала. Входящие в состав порошка Al и Fe являются катализаторами образования пиролитического углерода по границам зерен до подповерхностного слоя, а серпентин модифицирует граничный слой с высокой степенью свободных связей, присоединяющих "потерянный" материал из дисперсной среды.

Способ включает: добавление тонкодисперсного порошка природного серпентинита с низким содержанием магнетита в штатный (работавший) смазочный материал двигателей внутреннего сгорания, механизмов и устройств в расчетном количестве, приработку объекта на штатных режимах работы, проверку технического состояния и последующую обработку до получения номинальных характеристик.

Эффективность предлагаемого способа восстановления поверхностей трения при эксплуатации подтверждается следующими примерами: Пример 1. Однократная обработка (добавление тонкодисперсного порошка природного серпентинита с низким содержанием магнетита в штатный смазочный материал в количестве 0,3 маc.%) 2-х подшипников 5-36236 и их приработка на штатных режимах работы в течение 2 часов приводит к снижению торцевого биения с 30 мкм до 10 мкм.

Пример 2. Однократная обработка шпиндельного подшипника коробки скоростей токарного станка IK-62 (добавление тонкодисперсного порошка природного серпентинита с низким содержанием магнетита в штатный смазочный материал в количестве 0,1 маc.%) и приработка на штатных режимах работы в течение 3 часов приводит к уменьшению люфта с 0,10 до 0,03 мм.

Источники информации 1. Патент РФ 2006708, кл. F 16 С 33/14, 1994.

2. Патент РФ 2062821, кл. 6 С 23 С 26/00, 1995.

3. М. Хебда, Чичинадзе А.В. Теоретические основы: Справочник по триботехнике. T.I. М.: Машиностроение, Варшава: ВКЛ, 1989. 397 с. (Н.М. Алексеев. Глава 5 "Результат взаимодействия элементов трибологической системы").

Формула изобретения

Способ восстановления поверхностей узлов трения при эксплуатации, включающий добавление технологической среды в штатное смазочное масло двигателей, механизмов, устройств и последующую приработку в эксплуатационном режиме, отличающийся тем, что в качестве технологической среды используют тонкодисперсный порошок серпентинита с пониженным содержанием магнетита со следующим фазовым составом, мас. %: Серпентин Mg₆{ Si₄O₁₀} (OH)₈ - 87,4-88,0 Железо в изоморфной примеси Fe - 8,2-8,6 Алюминий в изоморфной примеси Al - 2,2-2,4 Кремнезем SiO₂ - 0,6-1,0 Доломит СаМg(СО₃)₂ - 0,6-1,0

РИСУНКИ

Рисунок 1