АРВО - технология антифрикционной и ресурсовосстанавливающей обработки

Размещено на http://www.allbest.ru/

АРВО - технология антифрикционной и ресурсовосстанавливающей обработки

К.ф.м.н. В. И. Новиков, генеральный директор ООО «Венчур-Н», главный конструктор разработок

Ключом к решению многих технических и экономических проблем является разработанная нами технология антифрикционной и ресурсовосстанавливающей обработки (АРВО) машин и механизмов различного назначения.

Известно, что механический износ деталей машин является прямым следствием процесса трения. Преодоление трения поглощает 30-40% всей вырабатываемой в мире энергии, а потери в промышленности развитых стран вследствие трения и сопутствующего ему износа достигают 4-5% национального дохода. В нашей стране износ всех видов оборудования приближается к катастрофическому уровню.

Разработаны десятки материалов и технологий для борьбы с трением и износом. Но они не обеспечивают, в полной мере, восстановления изношенных деталей.

Впервые, уникальная совокупность восстановительных и противоизносных свойств была открыта у некоторых представителей класса природных минералов серпентинитов. Авторами открытия являются геологи Всероссийского института методики и техники разведки в г. С.-Петербурге (Маринич Т.Л.). Большая работа по изучению свойств серпентинитов и возможностей их практического применения проводится в Военно-морской академии С.-Петербурга под руководством начальника судостроительного факультета капитана первого ранга Половинкина В.Н.

С 1990 г. многие фирмы предлагают серпентиниты под различными названиями НИОД, РЮ-11, ММТ, ТСП ПЗС, РВС, ХАДО, ФОРСАН, «Живой металл», «Геомодификатор», «Геоактиватор» и т.д.

Несмотря на значительные усилия и большой промежуток времени, серпентиниты, до сего дня, не получили широкого распространения. На наш взгляд, это объясняется тем, что ослепленные очевидностью антифрикционного и восстановительного эффекта от применения серпентинитов, поставщики перечисленных триботехнических составов, фактически, переложили сложности проработки технологических, методических и организационных вопросов на плечи производственных предприятий, которым такие задачи решать сложно и обременительно.

В настоящее время существует единственная в России, разработанная по государственному заказу, технология антифрикционной и ресурсовосстанавливающей обработки (АРВО), специально адаптированная к условиям массового применения.

ООО «Венчур-Н» разработало и апробировало техническую документацию вариантов технологии

АРВО для двигателей внутреннего сгорания, для энергетического оборудования и для металлорежущих станков.

Техническая документация для конкретных вариантов технологии АРВО разработана в ходе выполнения контрактов с Министерством образования РФ в рамках научно-технической программы № 005 «Научные исследования высшей школы в области транспорта» по разделу № 08 «Разработка технологии антифрикционной обработки двигателей внутреннего сгорания, восстанавливающей рабочий ресурс и уменьшающей расход топлива и количество вредных выбросов в атмосферу» (совместно с ЭЗ «Протон» МИЭТ), а также с Министерством промышленности, науки и технологий в «Долгосрочной программе энергосбережения в г. Москве» на 2000 г. по проекту «Разработка технологии антифрикционной обработки узлов трения в системах инженерных энергетических коммуникаций, обеспечивающей увеличение ресурса и уменьшение энергопотребления» (совместно с ЭЗ «Протон» МИЭТ и АО «ВНИИЭ»). По заданию Российского авиационно-космического агентства совместно с ФГУП «НПО Техномаш» разработана технология АРВО для металлорежущих стан ков.

В основе технологии АРВО лежит применение специально разработанной АРВ-композиции (АРВК ТУ 025471-001-29439337-01), добавление которой в смазку позволяет восстанавливать форму и размеры, и увеличивать ресурс движущихся узлов из стали и чугуна любого оборудования, без прекращения его эксплуатации. АРВ-композиция является суспензией, состоящей из базовой жидкости и сложной смеси искусственных или естественных силикатов металлов (к которым относятся серпентиниты) в виде твердого порошка с размерами частиц 5-15 мкм. Ее действие аналогично действию вышеперечисленных антифрикционных средств на основе серпентинита.

Однако, напрямую, эти средства в технологии АРВО не применяются. Более того, обработка оборудования какими-либо средствами, непредусмотренными официально признанной технологией АРВО, имеет большую вероятность отрицательных последствий.

В отличие от планирующих присадок (на основе дисульфида молибдена, телефона и т.д.), модификаторов трения и кондиционеров металла (ER ФЕНОМ) и реметаллизантов («РиМЕТ»), АРВК не образует пленку на поверхности металла, а внедряется в нее под действием взаимного контактного давления двух соприкасающихся деталей (например, зубья шестерен, шарик и дорожка качения в подшипнике, компрессионное кольцо и стенка цилиндра и т.п.). В действии АРВК можно выделить следующие фазы:

- очистка, микрошлифование поверхностей трения и внедрение в них под действием контактного давления;

- распределение силикатов металлов в приповерхностном объеме с возможным образованием твердых растворов путем замещения катионов магния в силикатах катионами железа, восстановление формы и размеров деталей;

- образование антифрикционного эффекта на контактирующих поверхностях за счет уменьшения шероховатости до Ra = 0,15 мкм и выравнивания твердости обеих поверхностей на уровне HRC 56-58.

В результате внедрения силикатов, поверхность металла приобретает свойства стеклокерамики с коэффициентом трения в 3-10 раз меньшим, чем исходного металла, и с износостойкостью, увеличенной на 50% и более. В Институте Машиноведения РАН на четырехшариковой машине трения получено уменьшение скорости износа в два раза по сравнению с обычным маслом.

Интенсивность внедрения силикатов в поверхность пропорциональна локальному давлению в пятне контакта. Поэтому вызванные износом деталей биения стимулируют внедрение силикатов именно в наиболее изношенные участки поверхности, что приводит к восстановлению формы и размеров деталей. Процесс внедрения автоматически прекращается при достижении исходных формы и размеров. Одновременно резко уменьшается вибрация машин, иногда на величину до 10dB.

Энергетическое оборудование

С февраля 2000 г. началась обработка по технологии АРВО механических узлов энергетического оборудования РТС-1, 2, 3 и 4 г. Зеленограда, ТЭЦ 12, 20, 21, 25 и 26 г. Москвы, ГРЭС-4 Каширы. Достигнуто снижение температуры подшипников вентиляторов и дымососов на 6-11 градусов, температуры радиально-упорного подшипника сетевого насоса - на 6 градусов, температуры подшипников двигателей - на 5 градусов; снижение вибрации - 30-70% по виброперемещению, виброскорости и виброускорению; увеличение производительности компрессоров на 30-50%.

Всего обработано более 250 единиц оборудования. Средняя стоимость обработки единицы оборудования (все 4 подшипника) составила 1000 руб. Проверена возможность повышения надежности эксплуатации:

- бустерных, сетевых, конденсатных и других видов насосов, в частности, решена задача уменьшения скорости износа и улучшения вибросостояния подшипников электродвигателя конденсатного насоса;

- всех видов тягодутьевого оборудования, в том числе, с принудительной смазкой через маслостанции, с одновременной обработкой опорного подшипника РВП;

- электродвигателей с консистентной смазкой подшипников, в частности, за счет уменьшения вибрации в осевом направлении.

Опробована и получила, в первом приближении, одобрение новая концепция повышения надежности эксплуатации оборудования, разработанная на основе уникальных возможностей технологии АРВО. В концепции предусмотрено:

- проведение входного контроля и первичной обработки по технологии АРВО всех поступающих подшипников;

- регулярный виброконтроль оборудования с пополнением компьютерной базы данных по вибросостоянию всего оборудования;

- целенаправленная обработка оборудования с учетом конкретного вибросостояния и степени износа.

Концепция позволяет за короткое время перейти от пассивного ожидания катастрофического износа к активному поддержанию вибросостояния и степени износа на оптимальном уровне. Затраты на реализацию концепции окупятся, даже если удастся предотвратить хотя бы одну тяжелую аварию в год. В целом, чистый годовой экономический эффект от увеличения срока службы механических узлов оборудования и снижения затрат на эксплуатацию может достигать 300% от стоимости обработки по технологии АРВО. антифрикционный обработка машиностроительный

Применение технологии АРВО в энергетике позволяет решить следующие задачи:

1. Уменьшение скорости износа подшипников в 2-3 раза вследствие резкого уменьшения коэффициента трения во всех движущихся узлах уже в первый час после внесения АРВК в смазку работающей установки.

2. Приведение уровня вибрации, превышающего допустимые пределы, к нормальным значениям, что в несколько раз снижает вероятность тяжелых аварий (разрушение посадочных мест, роторов, статоров и т.д.).

3. Постепенное восстановление изношенных механических узлов, что проявляется в последовательном уменьшении значений вибропараметров подшипников в следующем порядке: виброускорение, виброперемещение, виброскорость, а также в увеличении производительности компрессоров, иногда, на 30-50%.

4. Уменьшение стоимости эксплуатации оборудования за счет увеличения сроков службы оборудования, исключения тяжелых аварий и улучшения качества профилактических и регламентных работ, вследствие снижения нагрузки на ремонтный персонал.

5. Улучшение экологических показателей производства вследствие подавления вибрации и шума в самих источниках, а также решения задач ресурсе- и энергосбережения.

Уменьшение опасности техногенных катастроф

Важное место в технологии АРВО занимает оценка вибросостояния подшипников до и после обработки с помощью специально разработанной методики вибродиагностики, позволяющей по показаниям виброперемещения, виброскорости и виброускорения, измеренным виброметром ВУ-034 фирмы «ДИАМЕХ», определить причину повышенной вибрации в подшипниках и соответственно построить алгоритм обработки.

В настоящее время, специалистами нашего предприятия проведен контроль вибросостояния большого количества энергетического оборудования. Анализ результатов виброизмерений показывает, что, примерно, 20% подшипников с жидкой смазкой и 25% подшипников с консистентной смазкой имеют вибрацию, превосходящую, иногда значительно, допустимые пределы.

Проведенный нами анализ причин этой ситуации показывает, что основными причинами является то, что в последнее десятилетие наблюдается ухудшение качества смазок и подшипников, встречаются попытки экономить на смазках, на численности персонала, что приводит к нарушению сроков регламентных работ.

Длительная работа с повышенной вибрацией вала двигателя или исполнительного механизма приводит к разрушению роторов, статоров, корпусов или посадочных мест, вследствие чего издержки могут значительно превысить стоимость простой замены подшипников.

Наши наблюдения за оборудованием с вибрацией, превышающей допустимые значения, свидетельствуют о том, что такая вибрация вызывает разрушения в местах, достаточно удаленных от источника вибрации. Поэтому последствия вибрации трудно предсказать и предотвратить. Вследствие этого, ситуация с массовым наличием источников повышенной вибрации чревата реальной опасностью техногенных катастроф.

Нам известен только один способ подавления вибрации в самом источнике. Такими возможностями обладает технология АРВО, позволяющая быстро и эффективно исправить положение.

Средняя стоимость обработки единицы оборудования равна 1000 руб., что несоизмеримо меньше возможных финансовых потерь. При этом срок службы подшипников и других механических узлов увеличивается в 2-3 раза, что снизит нагрузку на ремонтный и обслуживающий персонал.

Автомобильный транспорт

Технология АРВО прошла массовую апробацию на Зеленоградском автокомбинате г. Москвы, где в декабре 1999 г. были обработаны 130 карбюраторных и 20 дизельных двигателей. У всех двигателей степень сжатия в цилиндрах восстановлена до номинального значения и выровнена по цилиндрам, показания по СН и дымности уменьшились, в среднем, на 25%, причем эти характеристики сохранялись при пробеге после обработки от 42 до 84 тыс. км.

Восстановление мощности двигателей проявилось в уменьшении среднестатистического расхода топлива на 4%. Суммарный пробег обработанных автобусов за 8 месяцев 2000 г. возрос, в зависимости от месяца, на 30-40%, что равносильно появлению 30% резерва по численности автобусов, число ремонтов двигателей в группе из 150 обработанных автобусов уменьшилось с 44 в 1999 г. до 23 в 2000 г.

Проверена возможность обработки гидромеханических КПП. Обработке подвергались ГМП-2, прошедшие ремонт и обработку на стенде. После обычной обкатки сливали масло и заливали масло, содержащее АРВК. Затем проводили дополнительную обкатку, в ходе которой происходила обработка. Масло, содержащее АРВК, сливалось и использовалось во время обкатки следующей ГМП-2. Таким образом обработаны 5 ГМП-2. Во всех случаях достигнуто увлечение давления масла на 1 кг/см2.

Идея многократного использования масла, содержащего АРВК, проверена при обкатке 5 двигателей после капитального ремонте. Здесь также сливали масло после обычной, положенной по регламенту обкатки, и заливали масло, содержащее АРВК. За 20 минут дополнительной холодной обкатки давление сжатия в цилиндрах увеличивалось на 1 кг/см2 и выравнивалось по цилиндрам, снижалась вибрация двигателя.

Стендовые испытания при обкатке двигателей УТД-20 на 81 танково-ремонтном заводе показали, что применение технологии АРВО обеспечивает рост крутящего момента и мощности и одновременное снижение удельного расхода топлива, масла, снижение вибрации и дымности (до значений стандарта ЕВРО-2).

Стоимость обработки двигателя и трансмиссии одного автобуса не превышает 1,5-2 тыс. руб. Экономический эффект при обработке автомобильного транспорта складывается из уменьшения числа ремонтов двигателей и трансмиссии, а также из уменьшения расхода топлива и масел. За год эксплуатации экономический эффект может составить 570% чистой прибыли.

Металлорежущее оборудование

Проведена обработка металлорежущих станков (более 50 станков различных видов) на ЭЗ «Протон», в государственном космическом НПЦ им. М.В. Хруничева, на заводе экспериментального машиностроения РКК «Энергия» им. С.В. Королева. На токарных станках достигнуто уменьшение в 3 раза биения обрабатываемой детали, снижена вибрация шпиндельной группы подшипников. Восстанавливается точность ходового винта. Добавление АРВК к охлаждающей жидкости в 3-4 раза повышает стойкость резцов.

Уменьшение числа ремонтов станков и снижение расхода электроэнергии позволяют получить экономический эффект, составляющий 410% чистой прибыли.

Повышение конкурентоспособности продукции отечественного машиностроительного комплекса

Опыт обкатки коробок переключения передач и двигателей внутреннего сгорания, в том числе, личных автомобилей, свидетельствует об уникальных возможностях повышения конкурентоспособности продукции машиностроительного комплекса с помощью финишной обкатки изделий по технологии АРВО. В результате такой обкатки, происходит коррекция размерных неточностей изготовления и минимизация допусков двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, насосов, металлообрабатывающих станков и другого механического оборудования. Одновременно, в 2-3 раза увеличивается ресурс машин. Вследствие применения технологии АРВО основные функциональные характеристики отечественной продукции могут быть доведены до уровня образцов европейских фирм. При этом средняя дополнительная стоимость обкатки единицы продукции не превысит тысячи рублей.

Заключение

Таким образом, убедительно доказано, что технология АРВО обеспечивает эффективное и недорогое восстановление и прекращение износа транспортных средств, энергетического и промышленного оборудования. Нет никаких принципиальных ограничений для переноса технологии АРВО на другие виды оборудования.

Стоимость обработки любого оборудования не превышает 10% от стоимости капитального ремонта механических узлов, поэтому у предприятий появляется возможность приостановить износ оборудования, восстановить его характеристики до номинальных значений и заработать средства на замену оборудования.

Размещено на Allbest.ru