Оцінка триботехнічних параметрів мастильних матеріалів при граничному мащенні в умовах локального контакту

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 621.891

ОЦІНКА ТРИБОТЕХНІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ МАСТИЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ ПРИ ГРАНИЧНОМУ МАЩЕННІ В УМОВАХ ЛОКАЛЬНОГО КОНТАКТУ

Спеціальність

05.02.04 - тертя та зношування в машинах

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Мікосянчик Оксана Олександрівна

КИЇВ 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному транспортному університеті Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: Заслужений діяч науки і техніки України, доктор технічних наук, професор Дмитриченко Микола Федорович, Національний транспортний університет, завідувач кафедри „Виробництво, ремонт та матеріалознавство”

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Івщенко Леонід Йосипович, Запорізький національний технічний університет, завідувач кафедри „Металорізальні верстати та інструменти”

кандидат технічних наук, професор Лабунець Василь Федорович, Національний авіаційний університет, професор кафедри „Технології відновлення авіаційної техніки”

Провідна установа: Хмельницький національний університет Міністерства освіти і науки України, кафедра „Машинознавство”, м. Хмельницький

Захист відбудеться “26” травня 2006 р. о 10⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.059.03 в Національному транспортному університеті за адресою: 01010, м. Київ, вул. Суворова, 1, ауд. 333.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного транспортного університету за адресою: 01103, м. Київ, вул. Кіквідзе, 42.

Автореферат розісланий “14” квітня 2006 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Матейчик В.П.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Розширення діапазону навантажувально-швидкісних та температурних експлуатаційних факторів трибомеханічних систем в стаціонарних та нестаціонарних умовах призводить до підвищення вимог за показниками надійності та довговічності конструкційних матеріалів. Найбільш економічним напрямком удосконалення роботи вузлів тертя є розробка нових композицій мастильного матеріалу з ефективними змащувальними, антифрикційними та протизношувальними властивостями. Ефективність змащування залежить від механо-фізико-хімічних явищ в триботехнічному контакті на межі метал - мастильний матеріал. Галузь досліджень цих процесів в нестаціонарних умовах, при домінуючому впливі граничного або змішаного режимів мащення, потребує подальшого вивчення. Не існує єдиного підходу щодо питань, пов'язаних з реологічними властивостями масла, ступенем екранування граничних адсорбційних шарів при знакозмінній деформації, динамікою активації поверхні металу та полімеризаційною здатністю компонентів мастильного матеріалу. Визначення механізмів реалізації зазначених процесів буде сприяти підвищенню надійності трибомеханічної системи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана відповідно до договору Міністерства освіти і науки України в напрямку „Розробка найважливіших новітніх технологій науковими установами” за темою “Підвищення надійності машин і механізмів шляхом оптимізації режимів змащування” (№ ДР 0104U007512 в період 04.2004 - 12.2005) та науково-дослідної теми №191 “Віртуальна трибологічна модель двигуна внутрішнього згоряння” (замовник - компанія „АДІАБАТІКС ІНК”, Колумбус, Індіана, США, в період 09.2004 - 03.2005).

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є підвищення надійності та довговічності машин і механізмів за рахунок поліпшення триботехнічних характеристик вузла тертя на основі підбору фракційного складу масла, поліфункціональних присадок і добавок та встановлення якісних і кількісних закономірностей кінетики формування та адаптації граничних шарів на активованій поверхні металу, реологічних, антифрикційних та протизношувальних показників мастильного матеріалу.

Об'єкт дослідження - кінетика формування та структура граничних адсорбційних шарів, залежно від фізико-хімічних властивостей мастильного матеріалу, та механо-фізико-хімічні зміни поверхневих і приповерхневих шарів металу.

Предмет дослідження - вплив реологічних, антифрикційних та протизношувальних властивостей граничних шарів і процесів зміцнення-розміцнення поверхневих шарів металу на режим мащення в контакті.

Методи дослідження передбачали математичне моделювання оптимальних умов експлуатації механізмів та машин, експериментальне визначення динаміки зміни товщини мастильного шару, антифрикційних та протизношувальних властивостей масел, стану контактуючих поверхонь в стаціонарних і нестаціонарних режимах роботи.

Відповідно до мети в роботі поставлені та вирішуються наступні задачі:

- дослідження ефективності мастильної дії компонентів різної природи в діапазоні зміни навантаження, швидкості та температури в стаціонарних і нестаціонарних умовах при різних видах тертя - коченні з проковзуванням та ковзанні;

- визначення механізмів формування мастильного шару та адаптації граничних адсорбційних шарів до динамічних умов;

- дослідження природи адсорбційних шарів, їх реологічних, антифрикційних та протизношувальних властивостей при структуризації на активованій тертям поверхні металу;

- встановлення факторів, які визначають кінетику зношування та вид зносу контактних поверхонь в період пуску, при максимальному моменті тертя, залежно від фракційного складу масла та присадок;

- розробка методики оцінки триботехнічних параметрів та створення математичної моделі ефективності мащення на основі факторного аналізу та покрокової множинної регресії, які дозволяють прогнозувати довговічність трибомеханічної системи.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

1. Розроблені методи прогнозування довговічності пар тертя з локальною формою контакту на основі оцінки:

- антифрикційних та протизношувальних властивостей масел за динамікою зміни мікротвердості, шорсткості та реологічних характеристик масел (нестаціонарний режим);

- ефективності мащення та антифрикційних властивостей за зміною реологічних характеристик масел при формуванні граничних адсорбційних шарів (стаціонарний та настаціонарний режими).

2. Створена математична модель для прогнозування надійності трибомеханічної системи в умовах кочення з проковзуванням при нестаціонарному режимі на основі рівнянь регресії, які визначають динаміку зношування випереджаючої та відстаючої поверхонь та кінетику формування граничних шарів. адсорбційний мастильний тертя навантаження

3. Визначені навантажувальні, кінематичні та температурні умови (стаціонарний і нестаціонарний режими), в яких масла різного фракційного складу набувають в контакті властивостей неньютонівських рідин; при цьому реологічні характеристики є основним критерієм ефективності мащення, антифрикційних та протизношувальних властивостей.

4. Встановлено вплив концентрації органічних (парафінові, нафтенові та ароматичні вуглеводні, кислоти, ефіри дикарбонових кислот) та неорганічних (МоS₂, фулерен С₆₀, графіти ГСМ-1 та ГС-4, металокерамічна присадка RVS) речовин на механізм формування і природу адсорбційних шарів, антифрикційні та протизношувальні властивості.

5. Визначені залежності інтенсивності зношування та виду зносу пар тертя (сталь, чавун, бронза) від ступеня зміцнення-розміцнення поверхневих шарів металу та фракційного складу базової основи масла, наявності присадок та добавок в нестаціонарному режимі в умовах кочення з проковзуванням та ковзання.

Практичне значення результатів досліджень складають:

- розроблені методики оцінки триботехнічних характеристик масел серій ХФ12-16 з залишковими нафтовими фракціями, МС-20, для автоматичних коробок передач на основі ефірів дикарбонових кислот, РАО-8 та ріпакової олії за динамікою зміни реологічних, антифрикційних та протизношувальних властивостей в контакті;

- розроблена методика практичного використання антифрикційної та протизношувальної нанодисперсної добавки фулерен С₆₀ до моторних масел в нестаціонарному режимі в умовах кочення з проковзуванням і ковзання;

- запропонована математична модель ефективності мащення в залежності від експлуатаційних (навантаження, швидкість, температура) та конструкційних (тип металу, фракційний склад масел, наявність присадок і добавок) факторів дозволяє визначати оптимальні умови експлуатації трибомеханічної системи.

Результати досліджень впроваджені в технологічний процес при виробництві масел серій ХФ12-16 та АКП на ЗТМ „Аріан” та прийняті до впровадження в конструкторських бюро державного підприємства „Завод 410 цивільної авіації” та ТОВ „Автомобільний центр” (м. Київ).

Особистий внесок здобувача. Всі основні результати, що виносяться на захист, отримані здобувачем самостійно. В роботах у співавторстві здобувачу належать: [1] - методика оцінки впливу фізико-хімічного складу масел на ефективність змащування; [2] - розробка основних критеріїв оцінки антифрикційних властивостей; [3] - аналіз механізму руйнування граничних шарів в умовах масляного голодування; [4] - запропонована методика удосконалення припрацювання зубчастих коліс; [5] - розроблена методика оцінки впливу мастильного матеріалу на механізм руйнування контактних поверхонь; [6] - аналіз впливу експлуатаційних факторів та конструкційних параметрів металу на режим мащення; [7, 13] - оцінка впливу негідродинамічних факторів на формування товщини мастильного шару; [8] - визначено області прояву пружньо-в'язкого антифрикційного ефекту при надбанні маслами неньютонівських властивостей в контакті; [9] - запропоновано в якості критерію ефективності мащення реологічні характеристики граничних шарів; [10,11,21] - проведена оцінка взаємозв'язку між інтенсивністю зношування та кінетикою мікротвердості поверхневих шарів металу при змащуванні вузла тертя різними композиціями мастильних матеріалів; [12,19,20] - аналіз механізму формування та адаптації граничних шарів при полімеризації вуглеводневих компонентів та складових антифрикційних добавок на активованій тертям поверхні металу.

Апробація результатів роботи. Результати роботи доповідались та обговорювались на наукових конференціях професорсько-викладацького складу і студентів НТУ (Київ, 2004, 2005), на науково-практичній конференції „Управління безпекою та якістю транспортних засобів і перевезень” (Київ, 2003), на 7-му міжнародному симпозіумі українських інженерів-механіків у Львові (2005), на міжнародних науково-технічних конференціях „Прогрес в технології горючих копалин та хімотології паливно-мастильних матеріалів” (Дніпропетровськ, 2005), „Процеси механічної обробки, верстати та інструмент” (Житомир, 2005), „Покращення конструктивних та експлуатаційних показників автомобілів і машин” (Київ, 2005) та „Metody obliczeniowe I badawcze w rozwoju pojazdуw samochodowych I maszyn roboczych samojezdnych” (Rzeszow, 2005).

Публікації. Основні положення дисертації опубліковано у 21 друкованих роботах: у 13 статтях в фахових виданнях ВАК України, в 5 деклараційних патентах на винахід, в 2 матеріалах наукових конференцій, в 1 статті в науковому спеціалізованому журналі.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, основної частини з п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел з 123 найменувань та додатків. Повний обсяг дисертації складає 235 сторінок, з них 162 сторінки основного тексту, 78 рисунків, 23 таблиці і два додатки на 19 сторінках.

Основний зміст роботи

У вступі до дисертації обґрунтована актуальність теми, сформульована мета та задачі дослідження, викладена наукова новизна результатів досліджень, показано їх практичне значення, надані відомості про апробацію та публікацію основних положень роботи.

У першому розділі розкрито стан питання щодо надійності трибомеханічної системи при різних режимах мащення, наведені критерії вибору мастильного матеріалу відповідно до умов експлуатації. Розглянуто напрям підвищення якості мастильного матеріалу за рахунок підбору базової основи з застосуванням мінеральних, синтетичних та рослинних масел, введення присадок і антифрикційних добавок, що дозволяє розширити галузь їх застосування. Для граничного та змішаного режимів мащення необхідно враховувати комплекс факторів, які забезпечують мастильну дію в контакті: фізико-хімічні властивості масла, напружений механо-фізико-хімічний стан поверхонь тертя, температуру, кінематику контакту, навантаження.

На основі проведеного аналізу літературних джерел визначені мета і задачі дослідження.

У другому розділі розглянута структура методики трибологічних досліджень при визначенні взаємозв'язку зовнішніх факторів, мастильного матеріалу та поверхонь тертя. Використання одноконтактної установки СМЦ-2 з цифровим керуванням потужністю через перетворювальний блок дозволили розширити діапазон досліджень (стаціонарний та нестаціонарний режими тертя; кінематика контакту - чисте кочення, кочення з проковзуванням, ковзання). Дослідження товщини мастильного шару проводилось методом падіння напруги в режимі нормального тліючого розряду, що дало можливість диференціювати природу змащувального шару та виявити кінетичну залежність його формування від таких факторів, як навантаження, швидкість, температура, фізико-хімічний склад змащувального матеріалу, структура та тип металу пар тертя. Застосування метода штучних баз дозволяє в динамічних умовах навантаження аналізувати такі зміни триботехнічних параметрів, як лінійний знос поверхонь тертя, динаміку деформаційного стану поверхневих шарів металу, градієнт механічних властивостей металу по глибині. На основі обробки емпіричних даних методами покрокової множинної регресії та факторним аналізом виділено значимі триботехнічні параметри, що визначають довговічність вузла тертя, за кінетикою змін яких можливо прогнозувати оптимальні експлуатаційні умови роботи трибомеханічної системи.

У третьому розділі встановлено, що антифрикційні властивості і мастильна здатність масел МС-20, І-40 і РАО-8 при контактних навантаженнях 250 - 570МПа та швидкостях кочення від 0,48 до 3,37 м/с повністю визначаються ефективною в'язкістю масел в контакті, які набувають властивостей в'язкопружних рідин. В межах низьких швидкостей кочення (до 1,5 м/с) існує синергізм впливу у_max і V_?К на зміну ефективної в'язкості, яка досягає граничного значення. З підвищенням тиску до 570 МПа зростання ?_еф для всіх досліджуваних масел сповільнюється, що свідчить про досягнення в контакті граничного об'єму рідини. Для синтетичного масла РАО-8 встановлено в 1,2 рази більше підвищення ?_еф з зростанням навантаження, на відміну від мінеральних масел, що пов'язано з певною структурною асоціацією поліальфаолефінових молекул. Підвищення температури до 70⁰С обумовлює збільшення кінетичної енергії адсорбованих молекул масла, яка починає перевищувати енергію їх зв'язку з поверхнею, відбувається розрідження масла і зменшення ?_еф в контакті. Якщо для мінеральних масел МС-20 і І-40 при у_max=250 МПа встановлено зменшення ?_еф на 42% і 26% відповідно, то для РАО-8 зафіксовано збільшення ?_еф на 12%. З підвищенням контактної напруги до 570 МПа для менш в'язких масел РАО-8 і І-40 спостерігається збільшення ?_еф на 15%, в порівнянні з МС-20, для якого реалізується механізм запізнюючої дії тиску на в'язкість (рис.1,а).

Із збільшенням градієнту швидкості зсуву до 1,5-3?10⁴ с^-1, що відповідає підвищенню сумарної швидкості кочення до 1,5 м/с, для всіх досліджуваних масел зафіксовано зменшення ефективної в'язкості в контакті, в середньому на 75-85%, надалі в'язкість масел стабілізується і залишається незмінною, що характерно для ньютонівських рідин. Встановлено, що при V_?К 3,37 м/с, у_max 570 МПа, незалежно від температури, для масел МС-20 і І-40 простежується чітка кореляція ?_еф в контакті і в'язкістю при атмосферному тиску: більш в'язке масло МС-20 характеризується і більшою ?_еф, в порівнянні з менш в'язким маслом І-40, що підтверджує наше припущення про запізнюючу дію тиску на в'язкість для МС-20 при прояві в'язкопружних властивостей в контакті при V_?К 0,48 м/с (рис. 1, б).

а)

б)

Рис. 1 Залежність ефективної в'язкості масел від контактних напруг при V_?К0,48м/с (а) та при V_?К 3,37 м/с (б)

При дослідженні змащувальної здатності масел МС-20, І-40 і РАО-8 встановлено, що формування товщини мастильної плівки відбувається до V_?К 1,5 м/с, а, отже, визначається неньютонівськими властивостями масел (рис. 2). Збільшенню товщини мастильної плівки в контакті при низьких сумарних швидкостях кочення сприяють гідродинамічні і негідродинамічні процеси. Приріст товщини мастильної плівки сприяє локалізації дотичних напруг зсуву в змащувальному шарі, що підвищує антифрикційні властивості масел (рис. 3). Максимальні значення коефіцієнтів тертя при V_?К 0,48 м/с обумовлені незначними дотичними напругами зсуву, створюваними проковзуванням. Із збільшенням швидкості ковзання до 0,12 м/с відбувається видалення граничних адсорбованих структурованих шарів при проковзуванні, які забезпечують частково граничний режим мащення. Десорбція молекул в рідку фазу обумовлює зменшення в'язкості масла, починає домінувати гідродинамічний режим мащення в контакті, що призводить до нелінійного зменшення коефіцієнтів тертя (на 35-50%).

Рис. 2 Формування товщини мастильного в функції шару при 570 МПа. швидкості кочення при 570 МПа.

Рис. 3 Зміна коефіцієнта тертя

Дослідження зазначених масел в режимі пуск-зупинка встановили, що адсорбційний шар нестабільний. При 250 МПа, 16⁰С для масла МС-20 у міру напрацювання N ? 500 в 10% циклів спостерігається руйнування граничного шару, надалі відбувається адаптація адсорбційних змащувальних компонентів, що характеризується стабільним значенням товщини змащувальної плівки на стоянці, яка дорівнює 1,162 - 1,630 мкм. Для масла І -40 руйнування граничного шару зафіксовано в 30 % циклів, їх адаптація відбувається лише до закінчення експерименту при N ? 600. Сформовані мінеральними маслами адсорбційні шари мають фізичну природу. Для масла РАО-8 зрив змащувального шару на стоянці зафіксовано в 7% циклів до N ? 400. При напрацюванні N > 460 встановлюється стабільна товщина адсорбційного шару - 0,204 мкм. РАО-8 формує як фізичні адсорбційні шари, так і дискретно, на 70 % площі контакту, самогенеруючі органічні плівки, товщина яких складає 0,050 - 0,093 мкм.

Для масла МС-20 товщина адсорбційного шару зменшується з підвищенням температури, також зменшується ступінь його руйнування - до 6% циклів, що обумовлено прискоренням адаптації адсорбційних змащувальних шарів у міру напрацювання N ? 430, товщина яких складає 0,572 - 1,005 мкм. Масло І-40 характеризується дещо іншою закономірністю мащення з підвищенням температури - товщина граничного шару (h_адс = 0,057-0,511 мкм) аналогічна цьому параметру при 16°С, але ступінь руйнування збільшується до 50%. На відміну від мінеральних масел, для синтетичного масла РАО-8 при 70°С встановлено формування адсорбційного змащувального шару на 50% більше, ніж при 16°С; при цьому руйнування граничного шару не спостерігалося. Підвищення температури масла інтенсифікує утворення хемосорбційних плівок, які формуються при напрацюванні N ? 350 на всій поверхні контакту.

Мінеральні масла містять понад 50% нафтенопарафінової фракції, молекули якої неполярні. Такі бездипольні молекули вуглеводнів при переході з розчиненого стану в твердо-кристалічний, під впливом поля твердої фази металу, зазнають зміну в структурі і орієнтується так, що їх осі лежать в площині, дотичній до поверхні. Такий спосіб орієнтації характеризується слабкою адсорбційною взаємодією молекул, про що свідчить і зменшення напруги зсуву масляного шару мінеральних масел при напрацюванні. Дослідження антифрикційних властивостей масел МС-20 і І-40 підтверджує наше припущення про нематичний механізм ковзання молекул масла - в умовах динамічного навантаження при 250 МПа зафіксовані найменші коефіцієнти тертя (рис.4).

З підвищенням контактної напруги до 570 МПа, при об'ємній температурі масел 16⁰С досліджувані масла характеризуються зменшенням основних параметрів ефективності змащувального процесу. Для мінеральних масел встановлено переважання змішаного режиму мащення з домінуючим впливом граничного, а для синтетичного масла РАО-8 характерний граничний режим мащення. Основним критерієм ефективності антифрикційних властивостей при 570 МПа, 70⁰С є здатність масла формувати хемосорбційні плівки на активованій поверхні металу. Для МС-20 зафіксовано прискорення адаптації граничних шарів (N ? 250) і формування СОП на всій площі контакту, що забезпечує зменшення напруги зсуву масляного шару в 2 рази. Із збільшенням температури до 70⁰С h_соп зменшується на 20%, в порівнянні з h_соп при 16⁰С, проте напруга зсуву масляного шару залишається стабільною. В роботах Райко М.В. встановлений приріст товщини СОП з підвищенням температури для мінеральних високов'язких масел в стаціонарному режимі тертя. Але в умовах багатоциклічних дій для МС-20 збільшення градієнта швидкості зсуву масляного шару склало 50%, що призводить до часткового стирання хемосорбційної плівки. Однак підвищена термостійкість граничних шарів і низький опір зсуву захищає поверхні від металевого контакту і забезпечує зниження коефіцієнта тертя (рис.4,а).

Менш в'язкі масла І-40 і РАО-8 при 570 МПа не проявляють ефективної змащувальної дії при 70⁰С - впродовж всього експерименту не встановлено адаптації адсорбційних шарів. Підвищення градієнта швидкості зсуву із збільшенням температури, в середньому, в 3 рази призводить до дезорієнтації і десорбції молекул, домінування граничного режиму мащення, який характеризується високими значеннями коефіцієнтів тертя (рис.4,б).

а

б

Рис. 4 Зміна коефіцієнта тертя у міру напрацювання в умовах пуску для МС-20 (а) та І-40 (б)

В четвертому розділі метою проведених досліджень є визначення змащувальної здатності присадок та антифрикційних добавок до мінерального масла І-40 (1% бутилкаучуку, 5% петролатуму, 1% олеїнової кислоти, 1% графіту ГСМ-1, 1% графіту ГС-4, 0,5%-ні суспензії фулерена С₆₀ та МоS₂, 0,25% суспензії металокерамічної добавки RVS) та встановлення механізму утворення і адаптації граничних шарів на контактуючих поверхнях і вплив їх активних компонентів на механічні властивості поверхні металу.

Встановлено, що в несталих умовах роботи відбувається руйнування адсорбційних шарів, що приводить до утворення ювенільної поверхні. При введенні в масло бутилкаучуку значно підвищується адсорбційна активність ненасичених молекул присадки в реакціях полімеризації. Додавання олеїнової кислоти в концентрації, яка перевищує критичну концентрацію асоціації молекул (0,2%), обумовлюючи додаткове міцелоутворення в адсорбційному шарі, приводить до інтенсивної взаємодії поляризованих дипольних молекул з активованою поверхнею металу, внаслідок чого відбувається інтенсифікація хімічних реакцій з підвищенням температури і значно збільшується товщина хемосорбційних і хімічних плівок. Емісія електронів з поверхні тертя при змащуванні розчином петролатума збільшує ступінь адгезійної взаємодії неполярних молекул вуглеводнів, проте зменшується при цьому сила когезійної взаємодії, що приводить до дезорієнтації молекул з підвищенням температури і зриву змащувального шару. При введенні в масло дисперсних добавок, які характеризуються пошаровою структурою кристалічної решітки (МоS₂, ГСМ-1 та ГС-4, фулерену С₆₀), та добавки RVS домінуючим чинником в процесі формування стійких граничних шарів є інтенсивність плівкоутворення вуглеводневих компонентів масла і орієнтування базисних площин добавок паралельно поверхні, що полегшує проковзування кристалітів під дією тангенціальних сил і зменшує імовірність руйнування адсорбційного шару.

При аналізі реологічних властивостей змащувального масла І-40 з присадками та добавками встановлені загальні закономірності, які полягають в наступному: внаслідок незначного приросту товщини змащувального шару при страгуванні (h = 0,603 - 1,009 мкм) в контакті виникають високі градієнти швидкості зсуву, які обумовлюють зниження об'ємної ефективної в'язкості масла, в середньому в 2 рази; активація поверхонь пар тертя, утворення аніонів і радикалів вуглеводневих молекул являються передумовами при формуванні і адаптації граничних адсорбційних шарів, при цьому збільшення ефективної в'язкості у фрикційному контакті складає 40-75% (рис. 5); для змащувального масла в контакті встановлені характерні властивості неньютонівських рідин при формуванні граничних плівок; напруга зсуву масляного шару зменшується на 40-57% по мірі адаптації адсорбційних шарів.

Аналіз реологічних і антифрикційних властивостей композицій виявив загальну закономірність - в процесі формування і адаптації граничних адсорбційних шарів відбувається зменшення напруги зсуву масляного шару до дії знакозмінних дотичних напруг, що є основною передумовою до ефективного зниження коефіцієнта тертя. Добавки МоS₂ і фулерена С₆₀ характеризуються найкращими антифрикційними властивостями. По - перше, на 12% знижується початковий коефіцієнт тертя, встановлений для базового масла І-40. По-друге, вже при N ? 480 зафіксовано зменшення f, в середньому на 33%, а стале значення f за весь період напрацювання зменшується на 52% і 56,5% для MoS₂ і фулерена С₆₀ відповідно (рис. 6).

Проведений аналіз інтенсивності зношування Ст 45 не встановив загальної тенденції щодо зносу випереджаючої чи відстаючої поверхонь. В всіх експериментах спостерігається лише одна закономірність - підвищення зносостійкості випереджаючої чи відстаючої поверхонь обумовлено меншою інтенсивністю розміцнення поверхневих шарів в період припрацювання та подальшою інтенсивністю зміцнення.

Рис. 5 Зміна ефективної в'язкості при Рис. 6 Зміна коефіцієнта тертя

формуванні граничних шарів. в період пуску

Додавання присадок на основі фулерена С₆₀ і МоS₂ підвищує зносостійкість пар тертя - інтенсивність зношування в період припрацювання зменшується до 5,432 - 2,879?10^-8. Якщо загальний лінійний знос в процесі експерименту для даних добавок однаковий, то знос випереджаючої і відстаючої поверхонь характеризується протилежними якісними і кількісними показниками (рис.7). Основним фактором, який впливає на характер зносу, є проковзування. При використовуванні в якості добавки фулерена С₆₀ формування граничних адсорбційних шарів пов'язано з механо-хімічними процесами в зоні тертя при дії знакозмінних дотичних напруг в результаті активації температурного чинника при проковзуванні; не встановлено значного розміцнення відстаючого зразка - мікротвердість поверхневого шару стабільна до N ? 2500, що забезпечує зниження інтенсивності зношування, в порівнянні з випереджаючою поверхнею.

Вплив проковзування на механо-хімічні процеси при використовуванні присадки М₀S₂ полягає в зменшенні ступеня текстурування площин легкого ковзання на відстаючій поверхні, обумовлюючи механодеструкцію сформованого і постійне оновлення адсорбційного шару.

а)б)

Рис. 7 Кінетика зміни мікротвердості поверхневих шарів металу і лінійного зносу для суспензій фулерена С₆₀ (а) та МоS₂ (б)

При змащуванні мінеральним маслом І-40 з досліджуваними присадками та добавками на випереджаючій поверхні зафіксовано наступні особливості зміни градієнту механічних властивостей по глибині. Для базового масла І-40, а також його суміші з добавками фулерена С₆₀, МоS₂ і ГС-4, встановлено значне підвищення мікротвердості на глибині 0,3 - 6 мкм для І-40 і на глибині 0,25 - (2,5-3,2) мкм для зазначених присадок. Добавки RVS і петролатума характеризуються більш широким спектром зміцненої зони на відстані 0,3 - (7,5-8,5) мкм від поверхні. Додавання ГСМ-1 і олеїнової кислоти призводить до розміцнення не тільки поверхневого шару, але і приповерхневих шарів металу в процесі тертя. Але якщо при наявності в І-40 олеїнової кислоти проявляється пластифікуючий ефект Ребіндера, то для суспензії ГСМ-1 при N ? 2000, з підвищенням температури зафіксовано синхронне значне розміцнення як випереджаючої, так і відстаючої поверхонь тертя, що свідчить про вихід дислокацій на поверхню при їх досягнутому критичному рівні в приповерхневих шарах.

За одержаними емпіричними даними створена математична модель оцінки надійності змащувального процесу в нестаціонарному режимі. Встановлено, що формування товщини мастильного шару (для суспензії фулерена С₆₀) визначається, перш за все, реологічними характеристиками масла, зовнішніми факторами і динамікою зміни мікротвердості поверхневих шарів металу, яка залежить від їх ступеня активації.

h_адс(ѓ)=г, з_еф, Т, V_ков, ф, Н_200вип, N, Н_200відс (за рівнянням регресії лінійної моделі)

h_адс=-7.9856 - 2.0228?10^-2 v + 0.59557 w + 4.2241?10^-3 r + 39.999z - 9.7691?10^-2 t + 8.3945?10^-3 q + 1.9768?10^-4 x + 2.6900?10^-3 h.

При зношуванні поверхонь тертя головними факторами, які впливають на кінетику зносу, є наробітка, мікротвердість поверхневих шарів металу, напруга зсуву масляного шару та температура. Слід зазначити, що температурний фактор, згідно коефіцієнту кореляції, більш значимим є для відстаючої поверхні, що свідчить про інтенсифікацію його впливу на полімеризаційні процеси, які призводять до зміцнення поверхневих шарів на цій поверхні та підвищують її зносостійкість.

U_вип(ѓ)=N, Н_200вип, ф, Н_200відс (за рівнянням регресії лінійної моделі)

U_вип=1.8608 + 6.0437?10^-5 x - 3.6140?10^-3 q - 1.6732?10^-2 t + 7.7246?10^-4 h;

U_вип(ѓ)=N?Н_200відс, Н_200вип², V_ков?ф, f, ф Н_{200 відс},...(за рівнянням регресії нелінійної моделі)

U_вип=- 63.708 - 2.4710?10^-7 x?h - 1.5007?10^-4 q² - 1.1881?10⁺² z?t?u + 1.6407?10^-4 t?h + 0.19558 q - 6.6925?10^-6 x?q - 4.6886?10^-8 x² + 1.7776?10⁺² z + 1.5116 t -2.4972?10^-3 t?q + 4.3157?10^-3 x - 0.51141 x?z?u - 0.28148?z?q.

Оцінка параметрів факторним методом встановила п'ять комбінацій значимих факторів, які визначають надійність трибомеханічної системи: параметр товщини мастильного шару (повнота факторизації - 85%), антифрикційний параметр, параметр дисперсності мастильного матеріалу, параметри зносу.

Аналіз рівня взаємозв'язку триботехнічних параметрів дає можливість визначити оптимальні режими експлуатації вузла тертя (рис. 8,9).

Рис. 8 Вплив напруг зсуву масляного шару та Рис. 9 Кінетика зносу відстаючої поверхні наробітки на динаміку зношування при зміні температури масла та мікротвердості випереджаючої поверхні (суспензія ГС-4) випереджаючої поверхні (олеїнова кислота)

В п'ятому розділі встановлено прискорення формування граничних шарів в 5 разів, в 95% циклів домінування гідродинамічного режиму мащення, зниження інтенсивності зношування контактних пар на 70% за рахунок зміцнення поверхневих шарів металу по мірі напрацювання для масел для автоматичних коробок передач на основі синтетичного масла РАО-8, ефірів дикарбонових кислот, ріпакової олії, антиокислювальної присадки іонол та поліфункціональної в'язкістної і депресорної присадки поліметакрилатного типу інфеніум С9425. Підвищення термоокислювальної стабільності вуглеводневих компонентів при додаванні іонолу та стійкість присадки поліметакрилатного типу до градієнту швидкості зсуву проявляється в більш пологій залежності ефективної в'язкості граничних шарів від градієнту швидкості зсуву. Встановлено прискорення адаптації плівок, яка характеризується в зменшенні напруги зсуву масляного шару та коефіцієнта тертя, в середньому, на 50% (рис. 10).

Добавка фулерена С₆₀ в моторне масло ESSO SAE 10w40 в умовах ковзання підвищує надійність пари тертя за рахунок зменшення напруги зсуву масляного шару, незалежно від навантаження, в середньому на 5%, що призводить і до кореляційного підвищення антифрикційних властивостей; зниження лінійного зносу на 48% та 30% для чавуну СЧ 32-52 та на 17% і 54% для сталі 40Х при у_max 7 МПа та 20 МПа відповідно. Утворення полімеризаційного алмазоподібного шару молекулами фулерена на поверхнях чавуну обумовлює підвищення зносостійкості металу за рахунок зміцнення поверхневих шарів, незалежно від навантаження; при 20 МПа на ділянках схоплювання встановлено зміцнення попередньо розміцнених поверхневих шарів, що свідчить про “заліковування” зон вириву.

Рис. 10. Зміна напруги зсуву масляного шару і коефіцієнта тертя. при утворенні плівки бронзи на поверхні Ст45.

Рис. 11 Кінетика зміни коефіцієнта тертя

Високомолекулярні залишкові фракції Уніола та МС-20 в холодильному маслі ХФ12-16 підвищують зносостійкість пари тертя Ст45 - БрОЦС4-4-4 в умовах ковзання за наступним механізмом: збільшення товщини адсорбційних граничних шарів, в середньому в 2-3 рази, та утворення стабільної колоїдної суспензії продуктів зносу бронзи в маслі інтенсифікують намазування бронзи на поверхню сталі на 20% (Уніол) і 40% (МС-20) площі контакту, що обумовлює зменшення коефіцієнта тертя в 1,65 (Уніол) і в 2 (МС-20) рази, в порівнянні з ХФ12-16 на основі дистилятних фракцій (рис. 11). Зменшенню лінійного зносу Ст45 на 66,47% (Уніол) та 87,28% (МС-20) сприяє більш інтенсивне розміцнення поверхневих шарів металу за рахунок екрануючої дії плівки бронзи щодо поширення пластичної деформації по глибині.

Висновки

1. В стаціонарних умовах тертя в межах швидкості кочення 0,48 - 3,7 м/с встановлені наступні триботехнічні характеристики масел різного фракційного складу, які не враховуються ЕГД-теорією мащення:

- надійним показником несучої здатності є ефективна в'язкість в контакті, для якої встановлено існування граничної межі зміни при збільшенні тиску (при 570 МПа експериментальні значення ефективної в'язкості на 3-5 порядків менші, ніж за розрахунковою формулою Баруса) та некорельованість з в'язкістю за атмосферних умов;

- при низьких швидкостях кочення (до V_?к ? 1,5 м/с) формування товщини мастильного шару, незалежно від складу масла, температури і навантаження, визначається ефективною в'язкістю і неньютонівськими властивостями масел;

- поліпшення антифрикційних властивостей масел обумовлено синергізмом трьох чинників - в'язкістно-пружнім ефектом (при підвищенні тиску), зменшенням напруг зсуву масляного шару (при збільшенні температури), відновленням ньютонівських властивостей масла (при зростанні швидкості).

2. Встановлено, що в нестаціонарних умовах тертя режим мащення за розрахунковим параметром л визначається негідродинамічною складовою товщини мастильного шару: зміни шорсткості та приріст товщини в період пуску не залежать від складу мастильного матеріалу (відхилення, в середньому, 5-10%), а товщина граничних шарів коливається в межах 0,0014 - 5,77 мкм, що складає 0,024 - 100%.

3. Природа граничних адсорбційних шарів та їх формування залежать від фізико-хімічного складу мастильного матеріалу: підвищення концентрації ненасичених та насичених високомолекулярних вуглеводнів, дипольних молекул, ефірів дикарбонових кислот, поліальфаолефінів, ріпакової олії та добавок мілкодисперсних компонентів прискорює час адаптації граничних шарів в 1,6 - 5 разів, а наявність крупнодисперсних добавок призводить до збільшення цього параметру в 1,5 рази.

4. Методом факторного аналізу при повноті факторизації 85% встановлено, що реологічні характеристики мастильного матеріалу, який набуває неньютонівських властивостей при структуризації граничних шарів на активованій поверхні металу, визначають інтенсифікацію утворення адсорбційних шарів, що призводить до підвищення ефективної в'язкості в контакті на 40-80% та зменшення градієнта швидкості зсуву на 40-50% і напруги зсуву масляного шару на 30-60%.

5. Встановлена лінійна кореляційна залежність між коефіцієнтом тертя та напругою зсуву масляного шару. Найефективнішими антифрикційними властивостями характеризуються адсорбційні шари фізичної природи з ламелярною структурою (мінеральні масла при у_max = 250 МПа), полімеризаційні плівки нанодисперсної добавки фулерена С₆₀ та текстуровані шари МоS₂.

6. Знос контактних поверхонь в нестаціонарних умовах тертя в період пуску має різну природу і визначається фізико-хімічним складом мастильного матеріалу - адгезійне (І-40, суспензії МоS₂ та С₆₀), корозійно-механічне (розчини бутилкаучуку, олеїнової кислоти, петролатуму) та абразивне (суспензії RVS, графітів) зношування.

7. Встановлено, що активація температурного фактора на відстаючій поверхні при проковзуванні може призвести до антагоністичних процесів:

- підвищення інтенсивності зношування внаслідок проявів ефектів Ребіндера (розчин олеїнової кислоти, масло для автоматичних коробок передач на основі дистилятних фракцій), інтенсифікації окисних реакцій із збільшенням градієнту температур (І-40, розчини бутилкаучуку, петролатуму) та зменшення ступеня текстурування площин легкого ковзання (суспензії МоS₂, графітів);

- збільшення зносостійкості в результаті інтенсифікації полімеризаційних та механо-хімічних процесів на поверхні металу (суспензії фулерену С₆₀ та RVS).

8. Кінетика зносу марок сталей Ст45, ШХ-15,40Х, чавуну СЧ 32-52, бронзи БрОЦС 4-4-4, згідно встановленій аналітичній формі зв'язку триботехнічних параметрів на основі коефіцієнтів кореляції за методом покрокової множинної регресії, залежить від ступеня зміцнення - розміцнення поверхневих шарів металу, фракційного складу та реологічних характеристик мастильного матеріалу.

9. За результатами металографічних досліджень встановлено, що ширина зони деформаційного зміцнення приповерхневих шарів металу залежить від:

- кінетики утворення та природи адсорбційних шарів, ступеня структуризації молекул і радикалів мастильного матеріалу на поверхні металу (І-40, суспензій фулерену С₆₀, МоS₂, RVS, петролатуму);

- пластифікуючого ефекту (для розчину олеїнової кислоти не встановлено зони зміцнення);

- граничного рівня накопичення дислокацій (відсутність зони зміцнення для суспензії ГСМ-1 та початкове зародження тріщини при найбільшій ширині зміцненої зони - 10 мкм - для розчину бутилкаучуку).

10. Статистична обробка результатів досліджень методами факторного аналізу і покрокової множинної регресії (лінійна та нелінійна моделі) встановили нормальний закон розподілення похибок вимірювання при довірчій імовірності 0,95, а оцінка якості регресійних залежностей за критеріями Фішера, Стьюдента, коефіцієнтами множинної кореляції та регресії підтвердила адекватність застосування даних методів.

11. Створена математична модель для прогнозування надійності трибомеханічної системи в умовах кочення з проковзуванням при нестаціонарному режимі на основі рівнянь регресії, які визначають динаміку зношування випереджаючої та відстаючої поверхонь та кінетику формування граничних шарів.

12. Результати досліджень впроваджені в технологічний процес при виробництві масел серій ХФ12-16 та АКП на ЗТМ „Аріан” та прийняті до впровадження в конструкторських бюро державного підприємства „Завод 410 цивільної авіації” та ТОВ „Автомобільний центр” (м. Київ).

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Дмитриченко М.Ф., Мнацаканов Р.Г., Якобчук О.Є., Мікосянчик О.О. Дія олив на поверхні тертя при додаванні багатофункціональних присадок // Автошляховик України: Окремий випуск. Вісник Північного наукового центру ТАУ. 2003. №6. С.10 - 14.

2. Мнацаканов Р.Г., Маленко В.І., Довбуш В.О., Мікосянчик О.О. Критерій відносної оцінки протиспрацьовувальних і антифрикційних властивостей мастильних матеріалів // Вісник НАУ. 2003. №1. С. 67 - 70.

3. Дмитриченко Н.Ф., Мнацаканов Р.Г., Микосянчик О.А., Довбуш В.А. Экспериментальное исследование процесса масляного голодания при качении со скольжением в условиях локального контакта // Системні методи керування, технологія та організація виробництва, ремонту і експлуатації автомобілів.2003. №17. С. 48 - 53.

4. Дмитриченко М.Ф., Мнацаканов Р.Г., Посвятенко Е.К., Мікосянчик О.О. Оцінка ефективності припрацювання зубчатих коліс у неусталеному швидкісному і навантажувальному режимах // Автошляховик України: Окремий випуск. Управління безпекою та якістю транспортних засобів і перевезень. 2003. С. 110 - 114.

5. Дмитриченко Н.Ф., Мнацаканов Р.Г., Довбуш В.А., Микосянчик О.А. Анализ состояния контактных поверхностей методом растровой электронной микроскопии // Вісник двигунобудування. 2003. №1. С. 52 - 57.

6. Дмитриченко М.Ф., Мнацаканов Р.Г., Мікосянчик О.О., Якобчук О.Є. Особливості мастильного процесу в умовах перемінних контактних напруг, підвищених кутових швидкостей і зміцнення контактних поверхонь // Вісник НТУ. 2003. №8. С. 20 - 24.

7. Дмитриченко М.Ф., Мнацаканов Р.Г., Мікосянчик О.О. Вплив сумарної швидкості кочення та контактних напруг на формування мастильного шару мінеральними та синтетичними маслами // Управління проектами, системний аналіз і логістика. К.:НТУ. 2004. Вип.1. С. 16 - 20.

8. Дмитриченко М.Ф., Мнацаканов Р.Г., Мікосянчик О.О. Антифрикційні властивості максвелловських рідин при коченні з проковзуванням // Вісник НТУ. 2004. №9. С. 3 - 8.

9. Дмитриченко М.Ф., Мнацаканов Р.Г., Мікосянчик О.О., Кущ О.І. Реологічні властивості граничних шарів як критерій ефективності змащувального процесу // Автошляховик України: Окремий випуск. Вісник Північного наукового центру ТАУ. 2005. №8. С. 52 - 56.

10. Дмитриченко М.Ф., Мнацаканов Р.Г., Мікосянчик О.О., Богданова О.І. Закономірності зношування в триботехнічному контакті при застосуванні добавок графітів марок ГСМ-1 і ГС-4 в динамічних умовах навантаження // Вісник НТУ. 2005. № 10. С. 27 - 33.

11. Дмитриченко М.Ф., Мнацаканов Р.Г., Мікосянчик О.О., Жук Ю.М. Підвищення зносостійкості контактуючих пар при застосуванні металокерамічної присадки // Управління проектами, системний аналіз і логістика. К.: НТУ. 2005. Вип. 2. C. 5 - 9.

12. Дмитриченко М.Ф., Мнацаканов Р.Г., Мікосянчик О.О., Глухонець О.О. Формування та адаптація граничних шарів - основний критерій ефективності мащення в нестаціонарних умовах тертя // Управління проектами, системний аналіз і логістика. К.: НТУ. 2005. Вип. 2. C. 9 - 13.

13. Дмитриченко М.Ф., Мнацаканов Р.Г., Мікосянчик О.О. Рубіжний режим гідродинамічного мащення в умовах нестаціонарного навантаження // Машинознавство. 2005. № 3. С. 26 - 29.

14. Деклараційний патент на винахід 52023А, Україна, 7 F16M17/06, F04B11/00. Вакуумна олива для паромасляних насосів (ВМ-1): Пат. 52023А, 7 F16M17/06,F04B11/00. Заявл. 04.01.2002;опубл.16.12.2002, Бюл. №12, 2002. 4 с.

15. Деклараційний патент на винахід 52024А, Україна, 7С10M105/32. Холодильна олива (ХС-40): Пат. 52024А, 7С10M105/32. Заявл. 04.01.2002; опубл. 16.12.2002, Бюл. №12, 2002. 4 с.

16. Деклараційний патент на винахід 52026А, Україна, 7С10М129.70. Олива для гідромеханічних коробок передач: Пат. 52026А, 7С10М129.70. Заявл. 04.01.2002; опубл. 16.12.2002, Бюл. №12, 2002.4 с.

17. Деклараційний патент на винахід 52025А, Україна, 7С10M105/32. Холодильна олива (ХФ 22С-16): Пат. 52025А, 7С10M105/32. Заявл. 04.01.2002;опубл. 16.12.2002,Бюл. №12, 2002. 4 с.

18. Деклараційний патент на винахід 52571А, Україна, 7С10М105/32. Холодильна олива (ХФ 12-16): Пат. 52571А, 7С10М105/32. Заявл. 04.01.2002;опубл. 16.12.2002,Бюл. №12, 2002. 4 с.

19. Дмитриченко М.Ф., Мнацаканов Р.Г., Мікосянчик О.О., Кущ О.І. Поліпшення триботехнічних характеристик автоматичних коробок передач за рахунок створення нових композицій мастильних матеріалів // Materialy XVI Konf. “Metody obliczeniowe I badawcze w rozwoju pojazdуw samochodowych I maszyn roboczych samojezdnych”. Rzeszow: Politechnika, 2005. P. 69 - 75.

20. Дмитриченко М.Ф., Мнацаканов Р.Г., Мікосянчик О.О., Богданова О.І. Вплив активованої поверхні металу на полімеризацію вуглеводневих компонентів масла та фулерену С₆₀ // Materialy XVI Konf. “Metody obliczeniowe I badawcze w rozwoju pojazdуw samochodowych I maszyn roboczych samojezdnych”. Rzeszow: Politechnika, 2005. P. 63 - 69.

21. Дмитриченко Н.Ф, Мнацаканов Р.Г., Микосянчик О.А., Кущ А.И. Повышение износостойкости поверхностного слоя стали модификаторами трения при качении со скольжением // Трение и знос. 2005. т. 26. № 4. С. 391 - 396.

Анотація

Мікосянчик О. О. Оцінка триботехнічних параметрів мастильних матеріалів при граничному мащенні в умовах локального контакту. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.04 - Тертя та зношування в машинах. - Національний транспортний університет, Київ, 2005.

Дисертація присвячена підвищенню надійності та довговічності механізмів за рахунок поліпшення триботехнічних характеристик вузла тертя на основі підбору фракційного складу масла, поліфункціональних присадок і добавок та встановлення якісних і кількісних закономірностей кінетики формування та адаптації граничних шарів, реологічних, антифрикційних та протизношувальних показників мастильного матеріалу. В роботі визначені навантажувальні, кінематичні та температурні умови (стаціонарний і нестаціонарний режими), в яких масла набувають в контакті властивостей неньютонівських рідин; при цьому реологічні характеристики є основним критерієм ефективності мащення, антифрикційних та протизношувальних властивостей.

Запропонована математична модель для прогнозування надійності трибомеханічної системи на основі рівнянь регресії, які визначають динаміку зношування поверхонь тертя та кінетику формування граничних шарів в залежності від експлуатаційних та конструкційних факторів.

Ключові слова: триботехнічні параметри; реологічні, антифрикційні та протизношувальні властивості; неньютонівська рідина; мікротвердість; математична модель.

Аннотация

Микосянчик О. А. Оценка триботехнических параметров смазочных материалов при граничной смазке в условиях локального контакта. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.04 - Трение и изнашивание в машинах. - Национальный транспортный университет, Киев, 2005.

Диссертация посвящена повышению надежности и долговечности узлов трения за счет улучшения их триботехнических характеристик на основе подбора фракционного состава масла, полифункциональных присадок и добавок и установления качественных и количественных закономерностей кинетики формирования и адаптации граничных слоев на активированной поверхности металла, реологических, антифрикционных и противоизносных показателей смазочного материала.

В работе определены нагрузочные, кинематические и температурные условия (стационарный и нестационарный режимы), в которых масла различного фракционного состава приобретают в контакте свойства неньютоновских жидкостей; при этом реологические характеристики являются основным критерием эффективности смазочного действия, антифрикционных и противоизносных свойств. Установлено влияние концентрации органических (парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов, кислот, эфиров дикарбоновых кислот) и неорганических (МоS₂, фулерена С₆₀, графитов ГСМ-1 и ГС-4, металлокерамической присадки RVS) веществ на механизм формирования и природу адсорбционных слоев.

Установлено что кинетика износа стали, чугуна, бронзы, согласно аналитической форме связи триботехнических параметров на основе коэффициентов корреляции по методу пошаговой множественной регрессии, зависит от степени упрочнения - разупрочнения поверхностных слоев металла, фракционного состава и реологических характеристик смазочного материала. По результатам металлографических исследований установлено, что ширина зоны деформационного упрочнения поверхностных слоев металла зависит от кинетики образования и природы адсорбционных слоев, степени структуризации молекул и радикалов смазочного материала на поверхности металла, пластифицирующего эффекта и граничного уровня накопления дислокаций.

Разработаны методики оценки триботехнических характеристик масел серий ХФ12-16, МС-20, АКП, моторного масла с нанодисперсной добавкой фулерен С₆₀ по динамике изменения реологических, антифрикционных и противоизносных свойств в контакте в нестационарном режиме в условиях качения с проскальзыванием и скольжения.

Создана математическая модель для прогнозирования надежности трибомеханической системы на основе уравнений регрессии, которые определяют динамику изнашивания поверхностей трения и кинетику формирования граничных слоев в зависимости от эксплуатационных (нагрузки, скорости, температуры) и конструкционных (типа металла, фракционного состава масел, наличия присадок и добавок) факторов. Анализ триботехнических параметров факторным методом определил пять комбинаций значимых факторов, которые определяют надежность трибомеханической системы: параметр толщины смазочного слоя (полнота факторизации составляет 85%), антифрикционный параметр, параметр дисперсности смазочного материала, параметры износа контактирующих поверхностей. Установленный уровень взаимосвязи триботехнических параметров дает возможность определять оптимальные режимы эксплуатации узла трения.

Ключевые слова: триботехнические параметры; реологические, антифрикционные и противоизносные свойства; неньютоновская жидкость; микротвердость; математическая модель.

Annotation

Mikosyanchyk O. The assessment of tribotechnical parameters of lubricant in bordered oil in condition of the local contact. - Manuscript.

Scientific dissertation on the candidate of the technical science in speciality 05.02.04- Friction and wear in machines.- National Transport University, Kуiv, 2005.

The dissertation is dedicated to the rise of machineryґs reliability and long-life by improving tribotechnical characteristics of the friction knot, what is based on the selection of oilґs fractional structure, polyfunctional dopands and additions and establishing of qualitative and quantitative kinetics' regularities of a forming and adaptation of the bordered spheres on the activated surface of the metal and also based on reological, antifrictional and anti-worn figures of lubricants.

...