Метод определения оптимальной концентрации присадок в маслах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Метод определения оптимальной концентрации присадок в маслах

За последние четверть века использование избирательного переноса значительно расширилось. Стремление создать материалы для работы в узлах трения машин, реализующие процесс несамопроизвольного восстановления ионов металлов на металлической поверхности и обладающие комплексом положительных свойств, привело к обилию разработок металлосодержащих присадок. В настоящее время трудно указать область машиностроения, в которой избирательный перенос не был бы применен или апробирован.

Однако в литературе нет однозначного ответа об оптимальной концентрации присадок в маслах, реализующих избирательный перенос при трении.

Оптимальным количеством меди, согласно исследований, было принято 3 мас.%. При использовании смазочных материалов общего назначения эффект избирательного переноса реализуется путем введения в их состав поверхностно - активных веществ. В индустриальные масла общего назначения добавляля 0.75 - 1% стеаратов мягких металлов. Авторы работы показали, что наибольшая эффективность комплексообразующих соединений проявляется в очень узком диапазоне концентраций (0.05 - 0.2 мас.%), что значительно меньше концентраций - 1 - 5 мас.%, традиционно применяемых в промышленности противоизносных и противозадирных присадок. Эти данные совпадают с результатами исследований А.К. Прокопенко и Ю.С. Симакова при их оценки оптимальной концентрации присадки МКФ - 18. При методе безразборного восстановления двигателей внутреннего сгорания в масло двигателя вводится металлоплакирующая присадка объемом 0.3% по отношению к объему масла.

В.М. Бондюгин и В.В. Быченков установили возможность ускорения приработки тяжелонагруженных зубчатых передач при использовании подобной присадки. При технологической обкатке редуктора бурового насоса в состав масла И - 50 вводились 1,5 мас.% МКФ - 18У. Использование присадки с такой концентрации позволило сократить срок приработки механизма в 2 раза.

При концентрации 10 мас.% медесодержащей добавки в смазке ЦИАТИМ - 201 реализуется эффект избирательного переноса.

Триботехнические испытания по определению оптимальной концентрации присадки МКФ - 18 проводились А.К. Прокопенко на парах трения, изготовленных из стали 45. Удельная нагрузка на образцы составляла 20 МПа. В качестве базового смазочного материала использовалось индустриальное масло И - 20А. Концентрация присадки менялась от 0.02 до 2% от массы масла. При концентрации 0.15 мас.% в ряде экспериментов был достигнут режим сверхнизкого трения. Однако при испытании присадки в больших концентрациях была обнаружена вторая область оптимальных концентраций - 1 мас.%, в некоторой был получен такой же режим трения.

Из этого можно сделать вывод, что для каждой отдельной присадки существует оптимальная концентрация в масле, обусловленная определенными критериями ее применения, однако эта концентрация не выходит за рамки 0,2 … 3 мас.%.

Одним из нерешенных для разработанной присадки оставался вопрос об оптимальной концентрации ее в масле.

С целью выявления оптимальной концентрации присадки были проведены исследования триботехнических характеристик. Присадку в масло вводили в количестве 0,5 мас.%, 1 мас.%, 1,5 мас.%, 2 мас.% и 2,5 мас.%.

Известно, что набор экспериментальных значений нескольких независимых факторов («условий опытов») оказывает существенное воздействие на статистические качества результатов обработки эксперимента, в частности, при определении параметров регрессии. Наилучшие рекомендуемые сочетания исходных данных находят методами планирования эксперимента. В экспериментах были учтены эти рекомендации: значения независимого фактора Х₁ выбраны равноотстоящими, опыты проведены при всех сочетаниях значений Х₁ и Х₂. При изменении значений Х₁ (от 0,5 до 2,5 процента) при всех значениях Х₂ и в каждой из трех серий опытов, отличающихся по значению нагрузки, искомое оптимальное (наименьшее) значение степени износа было отчетливо «перекрыто», что подтвердила последующая статистическая обработка. Поиск оптимальных значений в другом диапазоне значений Х₁ признан нецелесообразным по техническим причинам. При варьировании значений Х₂ в диапазоне 5…7 процентов (также с постоянным шагом) ощутимого изменения результирующего фактора обнаружено не было, что опять-таки подтверждено дальнейшими расчетами. Для уточнения этого были проведены дополнительные опыты с двумя другими значениями Х₁, в определенной мере произвольными, причем последующий контрольный анализ показал, что, по техническим причинам, они несколько отличны от «круглых» чисел. Однако рассчитанная ковариация для наборов попарных сочетаний признаков Х₁ и Х₂ оказалась достаточно близкой к нулю (менее 10-⁶), что позволяло надеяться на хорошие статистические качества результатов дальнейшей обработки имеющихся данных (что и подтвердилось в последствии). В связи со значительными продолжительностью и стоимостью экспериментов по указанным причинам ограничились имеющимися данными.

Первичный, «визуальный» анализ результатов эксперимента показывает, что значения зависимого фактора Y - степени износа являются наименьшими при Х₁ = 1,5. Это верно при каждом значениях Х₂ и при каждом фиксированном значении нагрузки. Более того, все значения Y при Х₁= 1,5, меньше любого значения Y при других значениях Х₂ при каждом значении нагрузки, и за несколькими исключениями - вообще при всех значениях нагрузки.

Предположение о том, что значение Х₁ = 1,5 является наилучшим среди выбранных, необходимо было подтвердить статистической обработкой, учитывающей влияние случайных погрешностей.

Для этого был предпринят поиск функциональной зависимости между исследуемыми факторами. Так как в рассматриваемом случае неизвестны какие-либо теоретические данные о влиянии факторов Х₁, Х₂ на Y, то нет оснований предложить (и ограничиться) каким-либо конкретным типом функциональной зависимости (показательная, степенная и т.д.). В таком случае, как известно, подбирают зависимость возможно более простого вида, с небольшим числом подлежащих определению параметров, но, вместе с тем, хотя бы качественно соответствующую характеру изменения данных и позволяющую решить конкретную прикладную задачу.

Список литературы

присадка масло трение

1. Топоров А.В., Полетаев В.А., Покровский А.А., Киселев В.В., Пучков П.В., Зарубин В.П. Новые конструкции комбинированных магнитожидкостных уплотнений. / 17-я Международная Плесская научная конференция по нанодисперсным магнитным жидкостям. - Сборник научных трудов. - 2016. - С. 421-429.

2. Полетаев В.А., Киселев В.В., Топоров А.В. Упрочнение валов пожарных насосов нанесением металлизированных покрытий. / Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. - 2014. - Т. 1. - №1 (5). - С. 400-405.

3. Мельников В.Г., Гунина В.В., Киселев В.В. Повышение долговечности узлов трения строительной техники. / Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2003. - №7. - С. 28.

4. Киселев В.В., Топоров А.В., Пучков П.В. Перспективы применения магнито-жидкостных устройств в пожарной и аварийно-спасательной технике. - Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. - 2010. - №2. - С. 63-64.

5. Киселев В.В., Гомонай М.В., Пучков П.В., Лисовская И.А. Перспективы применения нанопорошков силикатов в смазочных материалах, используемых в аварийно-спасательной и пожарной технике. / Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. - 2015. - №3 (26). - С. 38-46.

Размещено на Allbest.ru