Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение долговечности автотракторных дизелей применением присадки к моторному маслу на основе наночастиц цветных металлов Александров Владислав Александрович

Повышение долговечности автотракторных дизелей применением присадки к моторному маслу на основе наночастиц цветных металлов
<
Повышение долговечности автотракторных дизелей применением присадки к моторному маслу на основе наночастиц цветных металлов Повышение долговечности автотракторных дизелей применением присадки к моторному маслу на основе наночастиц цветных металлов Повышение долговечности автотракторных дизелей применением присадки к моторному маслу на основе наночастиц цветных металлов Повышение долговечности автотракторных дизелей применением присадки к моторному маслу на основе наночастиц цветных металлов Повышение долговечности автотракторных дизелей применением присадки к моторному маслу на основе наночастиц цветных металлов Повышение долговечности автотракторных дизелей применением присадки к моторному маслу на основе наночастиц цветных металлов Повышение долговечности автотракторных дизелей применением присадки к моторному маслу на основе наночастиц цветных металлов Повышение долговечности автотракторных дизелей применением присадки к моторному маслу на основе наночастиц цветных металлов Повышение долговечности автотракторных дизелей применением присадки к моторному маслу на основе наночастиц цветных металлов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Александров Владислав Александрович. Повышение долговечности автотракторных дизелей применением присадки к моторному маслу на основе наночастиц цветных металлов : Дис. ... канд. техн. наук : 05.20.03 Саратов, 2005 232 с. РГБ ОД, 61:05-5/4149

Содержание к диссертации

Введение

1. Состояние вопроса и задачи исследования 9

1.1. Надежность сельскохозяйственной техники в эксплуатации . 9

1.2. Факторы, влияющие на ресурс автотракторных дизелей 11

1.3. Анализ способов повышения долговечности трущихся деталей автотракторных дизелей 22

1.4. Анализ современных присадок к моторным маслам 29

1.5. Выводы и задачи исследования 46

2. Теоретическое обоснование увеличения долговечности трущихся сопряжений двигателя за счет применения присадки к моторному маслу на основе наночастиц цветных металлов 48

3. Программа и общая методика исследований 67

3.1. Программа исследований 67

3.2. Методика лабораторных испытаний 68

3.3. Методика физико-химических исследований поверхностей трения .78

3.3.1. Методика лазерного эмиссионного микроспектрального анализа поверхностных пленок 78

3.3.2. Рентгенофазовый анализ поверхностей трения 81

3.3.3. Методика определения энергии активации пластической деформации материалов образцов 81

3.4. Методика стендовых испытаний дизелей 85

3.5. Методика эксплуатационных испытаний 99

3.6. Обработка экспериментальных данных и оценка точности измерений... 102

4. Разработка состава присадки на основе наночастиц цветных металлов 104

4.1. Технологические основы получения наноразмерных порошков цветных металлов , 107

4.2. Технология получения наноразмерных порошков сульфидов и дисульфидов металлов ,.. ПО

4.3. Технология приготовления смазочной композиции 111

4.4. Результаты предварительных лабораторных испытаний 113

4.5. Оптимизация состава смазочной композиции 122

5. Результаты испьітаний 137

5.1. Результаты лабораторных испытаний 137

5.2. Результаты физико-химических исследований поверхностей трения ... 154

5.2.1. Результаты лазерного эмиссионного микроспектрального анализа.. 154

5.2.2. Результаты рентгенофазового анализа поверхностей 156

5.2.3. Результаты оценки энергии активации пластической деформации материалов образцов 159

5.3. Результаты стендовых испытаний дизелей 161

5.3.1. Изменение механических потерь на трение 162

5.3.2. Изменение давления масла в главной масляной магистрали 164

5.3.3. Изменение расхода картерных газов 165

5.3.4. Износ деталей сопряжения "шейка коленчатого вала —вкладыш" за время испытания 166

5.3.5. Результаты спектрального анализа моторного масла 166

5.3.6. Влияние присадки на качество рабочих поверхностей деталей двигателя 172

5.3.7. Влияние присадки на эффективную мощность и удельный расход топлива 173

5.3.8. Влияние разработанной присадки на изменение физико-

химических свойств моторного масла 175

5.4. Результаты эксплуатационных испытаний дизелей 177

5.5. Выводы 178

6. Расчет экономической эффективности применения присадки "кластер-м" к моторному маслу 182

Общие выводы 186

Список литературы

Введение к работе

В настоящее время одной из причин снижения производства сельскохозяйственной продукции и повышения ее себестоимости является сокращение машинно-тракторного парка и существенное ухудшение его состояния. Техническая оснащенность механизированных процессов в растениеводстве, в частности тракторами, не превышает 40-50 %, причем более 80 % составляют базо» вые модели, выработавшие амортизационный срок, от 15 до 20 % из них не участвуют в работе по причине неисправности [1]. Это обусловливает несвоевременность и низкое качество выполнения полевых работ, а также высокие материальные и трудовые затраты на поддержание предельно изношенной техники в работоспособном состоянии. Ежегодные затраты на ремонт, техническое обслуживание и работу машинно-тракторного парка страны составляют 90—100 млрд руб., то есть 17-20 % по отношению к выпуску валовой продукции сельского хозяйства [2].

Анализ показателей надежности сельскохозяйственной техники в условиях эксплуатации показал, что до 30-50 % отказов приходится на двигатели внутреннего сгорания (ДВС). После ремонта данные показатели увеличиваются на 20-30 %. Согласно многочисленным исследованиям, долговечность как нового, так и капитально отремонтированного двигателя зависит в основном от технического состояния двух сопряжений - "поршневое кольцо — гильза цилиндра" и "шейка коленчатого вала - вкладыш". Отказы, связанные с износом данных сопряжений, являются наиболее частой причиной попадания автотракторных дизелей в капитальный ремонт.

Эффективным мероприятием, позволяющим повысить износостойкость трущихся деталей двигателя в процессе эксплуатации, является модифицирование смазочной среды специальными надбазовыми присадками. Механизм действия присадок, дополнительно вводимых в моторное масло, заключается в создании защитных пленок на трущихся поверхностях, которые препятствуют их непосредственному контакту, снижая трение, износ и предотвращая схваты-

вание. Перспективное направление в этой области — использование в качестве компонентов присадок наноразмерных порошков (НРП) различных материалов.

Однако на сегодняшний день многие вопросы разработки и эффективного применения НРП в качестве присадок к моторным маслам для повышения долговечности трущихся сопряжений автотракторных ДВС требуют дополнительного изучения. Необходимы специальные исследования процессов, происходящих в зонах трения деталей машин при наличии в смазочной среде наноразмерных порошкообразных материалов. Є целью определения оптимального количественного и качественного состава смазочной композиции на основе i-mi-io-размерного порошкообразного материала необходимо разработать математическую модель процесса износа трущихся деталей агрегатов машин. Кроме того, требуется глубокий анализ поверхностей трения деталей машин, полученных при использовании смазочных композиций, содержащих наноразмерные порошкообразные материалы. Необходимо также провести комплексные испытания двигателей с использованием экспериментальных смазочных материалов.

Таким образом, исследования, посвященные данной проблеме, представляют значительный теоретический и практический интерес.

Цель работы - повышение долговечности автотракторных дизелей в условиях эксплуатации за счет применения присадки к моторному маслу на основе наночастиц цветных металлов.

Объекты исследования - дизель А-01М, моторное масло М-Ю-Гг, сопряжения дизеля А-01М: "поршневое кольцо — гильза цилиндра" и "шейка коленчатого вала - вкладыш".

Предмет исследования - технологии приготовления и применения смазочных композиций, состоящих из моторного масла М-Ю-ТЛ и присадок к нему на основе наночастиц цветных металлов.

Методика исследований включала в себя лабораторные, стендовые и эксплуатационные испытания смазочных композиций, состоящих из моторного масла и присадок в виде НРП различных материалов.

Лабораторным испытаниям подвергали образцы, имитирующие работу ресурсоопределяющих пар трения. При этом определяли момент трения, износ и температуру. Стендовые испытания дизелей А-01М проводили на обкаточно-тормозиом стенде КИ-5274 ГОСНИТИ є определением триботехнических свойств нового состава смазочной композиции. В результате эксплуатационных испытаний выявлено влияние разработанной присадки к моторному маслу на ресурс дизелей А-01М.

Результаты испытаний обрабатывали методами математической статистики с использованием стандартных программ на персональной ЭВМ.

Научная новизна. На основе кинетической концепции прочности материалов теоретически обосновано и практически подтверждено увеличение долговечности трущихся деталей двигателя за счет наличия на их поверхностях защитной пленки, сформированной под действием присадки к моторному маслу на основе маночастиц цветных металлов.

Определены трибологические характеристики смазочных композиций на основе различных наноразмерных добавок и изучены физико-химические особенности сформированных поверхностных слоев в зоне контакта деталей.

Разработана эксплуатационная смазочная композиция на основе наноразмерных порошкообразных материалов. Экспериментально-теоретическим методом обоснованы оптимальный состав и концентрация предлагаемой присадки к моторному маслу.

Практическая ценность. Разработан новый состав эксплуатационной присадки к моторному маслу на основе наноразмерных порошкообразных материалов, применение которой в процессе эксплуатации дизелей позволяет снизить величину механических потерь, износ основных сопряжений и удельный расход топлива, увеличить доремонтный и межремонтный ресурс дизелей.

Достоверность результатов работы подтверждается сравнительными испытаниями, использованием современных методов и технических средств

исследования, а также применением экспериментально-теоретических положений по планированию эксперимента.

Реализация результатов исследований. Результаты проведенных исследований могут быть использованы на ремоитно-технических предприятиях, машинно-тракторных станциях, в акционерных обществах и фермерских хозяйствах, а также на автотранспортных предприятиях Министерства сельского хозяйства и других предприятиях, эксплуатирующих технику, оснащенную дизельными двигателями.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов СГАУ в 2001— 2005 гг.; ежегодном межгосударственном постоянно действующем научно-техническом семинаре "Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания " (г. Саратов, 2001-2004 гг.); международной научно-практической конференции "Народное хозяйство Западного Казахстана: состояние и перспективы развития" (г. Уральск, 2004 г.); международном симпозиуме "Славянтрибо-6" (г. Санкт-Петербург, 2004 г.).

Публикации. По результатам выполненных теоретических и экспериментальных исследований опубликовано 13 печатных работ общим объемом 2,44 печ.л., в том числе 0,83 печ.л. принадлежит лично автору.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 185 страницах машинописного текста, состоит из введения, шести глав, общих выводов, содержит 18 таблиц, 56 рисунков и б приложений. Список использованной литературы включает в себя 176 наименований

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

- теоретическое обоснование повышения долговечности двигателя за счет снижения интенсивности изнашивания его ресурсоопределяющих сопряжений при использовании смазочной композиции на основе наночастиц цветных металлов;

математическая модель процесса трения деталей при наличии в смазочной среде присадки на основе наночастиц цветных металлов;

результаты экспериментальных исследований разработанного состава присадки на основе наночастиц цветных металлов;

оценка экономической эффективности использования присадки в условиях эксплуатации дизелей.

Надежность сельскохозяйственной техники в эксплуатации

Своевременное и качественное выполнение механизированных работ при производстве сельскохозяйственной продукции при минимальных затратах производственно-технологических ресурсов в значительной степени зависит от технического уровня и надежности техники.

Анализ результатов многолетних наблюдений за мобильной сельскохозяйственной техникой в условиях эксплуатации выявил недостаточный уровень ее надежности, особенно отдельных агрегатов. Так, согласно данным Ю.В. Булгакова [3], характеристику безотказности основных элементов тракторов Т-4 и Т-4А можно представить следующим образом (табл. 1.1).

Анализируя представленные в табл. 1.1 данные, можно сделать вывод о том, что наименее надежным агрегатом трактора Т-4А является двигатель, так как он имеет наименьшую наработку на отказ и наибольшее количество отказов от общего их количества по трактору.

Основной тенденцией в развитии современного тракторного двигателе-строения является повышение агрегатной мощности. Поэтому современные дизельные двигатели сельскохозяйственного назначения отличаются высокой степенью форсирования рабочего процесса и скоростного режима. Максимальное давление в цилиндре составляет 8,5...12 МПа, степень сжатия - 14,5-18, скоростной режим - 1500...3000 мин"1. Максимальная температура в процессе сгорания топлива составляет 2500 С. Приведенные данные позволяют заключить, что узлы и детали дизелей работают в условиях повышенной механической и тепловой напряженности, подвергаются непрерывному воздействию внешних и внутренних неблагоприятных факторов. Все это значительно ускоряет процесс изменения их технического состояния и непосредственно отражается на надежности.

Для поддержания техники в исправном состоянии в сельском хозяйстве предусмотрена планово-предупредительная система технических обслуживании и ремонтов. На проведение ТО, текущих и капитальных ремонтов сельскохозяйственных машин затрачивается средств в 5—6 раз, а труда в 10—15 раз больше, чем на их изготовление, в то время как ресурс отремонтированной техники составляет 30-50 % ресурса новой при нормативном не менее 80 % [4].

Значения показателей надежности новых и капитально отремонтированных двигателей различных марок представлены в табл. 1.2 [5].

Сравнивая показатели надежности, приведенные в табл. 1.2, можно отметить, что долговечность сельскохозяйственных дизелей после ремонта сокращается в 3,5-6 раз, а наработка на сложный отказ — в 1,4—1,6 раза по сравнению с новыми двигателями. По мнению Н.В. Храмцова [4], основными технологическими причинами невысокой надежности техники в послеремонтный срок эксплуатации являются: - плохое качество обработки трущихся поверхностей восстанавливаемых деталей (оборудование, оснастка и инструмент ремонтных предприятий не обеспечивают той точности и чистоты обработки, которую имеют детали, изготовленные на заводах серийной продукции); - невысокая техническая культура производства (недостаток средств надежной промывки деталей перед сборкой, современного сборочного и контрольно-измерительного оборудования и т.д.); - использование нерациональных технологических приемов ремонта деталей, сборки и испытания двигателей из-за малой программы ремонта; - недостаточный уровень стендовой приработки; несоблюдение режимов эксплуатационной обкатки.

Таким образом, эффективность использования сельскохозяйственных машин в значительной степени зависит от технического состояния наиболее сложного и дорогостоящего агрегата - двигателя, долговечность и безотказность работы которого определяются условиями эксплуатации и качеством капитальных ремонтов.

Методика физико-химических исследований поверхностей трения

Целью данного исследования являлось установление изменений в качественном составе поверхностей, сформированных под действием разработанной металлсодержащей смазочной композиции,

Метод лазерного эмиссионного микроспектрального анализа (ЛЭМСА) основан на термическом возбуждении свободных атомов или одыоатомных ионов и регистрации оптического спектра испускания возбужденных частиц. Каждому элементу соответствуют определенные линейные спектры испускания атомов и ионов, что позволяет индентифицировать их в анализируемой пробе, при этом интенсивность спектральных линий каждого элемента зависит от его содержания [149].

Исследование поверхности проводили на лазерном микроспектро анализаторе LMA-10 ("Карл Цейсе", Иена) (рис. 3.10) с твердотельным лазером, представляющим собой комбинацию активного элемента (рубинового стержня) и возбуждающей его активные ионы лампы накачки (стержневой ксеноновой импульсной лампы). Для получения спектров с четкими и интенсивными линиями применяли дополнительное возбуждение лазерного факела поперечным искровым разрядом между двумя угольными электродами.

ЛЭМСА с помощью прибора LMA-10 заключается в следующем. Подвергаемая спектрохимическому анализу поверхностность образца, лежащего на предметном столике специального микроскопа, визировали в режиме отраженного света, после чего совмещали с фокусом пучка лучей, даваемого твердотельным импульсным лазером. В момент лазерной вспышки образовывалась воронка диаметром 0.. .500 мкм и глубиной 1.. .700 мкм и при этом испарялось

Установка для лазерного эмиссионного микроспектрального анализа материалов: 1 - лазерный микроспектроанализатор LMA-10; 2 - спектрограф PGS-2 небольшое количество исследуемого вещества. Синхронное возбуждение полученного парового облака проходящим через него поперечным искровым разрядом между двумя электродами вызывало характерное излучение, спектральный состав которого регистрировался связанным с прибором спектрографом PGS-2 (см. рис. ЗЛО).

Для различения характерных спектральных линий элементов с различными длинами волн от соседних спектров использовали диффракционную решет ку с 651 штр./мм и блесковой длиной волны 3000 А.

При проведении качественного спектрального анализа применяли способ проекции микроплазмы на входную щель спектрографа PGS-2, ширину которой выбирали равной 25 мкм, а длину — 3 мм.

Спектрограф оснащали указанной выше решеткой, спектрографической фотопластинкой типа ORWO ZU 2, которую обрабатывали разбавленным в отношении 1:4 проявителем типа МН-28 в течение 4,5 мин при температуре 18 С. Основные установочные параметры спектрографа и микроанализатора представлены в табл. 3.2.

Для определения изменений, происходящих в структуре поверхностного слоя образцов трения под действием присадки на основе наночастиц цветных металлов, был произведен рентгенофазовый анализ поверхностного слоя образцов трения на дифрактометре ДР 01-1- 3 [151,152].

Рентгенофазовый анализ проводили для качественного определения фазового состава продуктов трибохимических превращений,. получаемых на поверхности образцов трения.

В основе рентгеноструктурного анализа лежит явление дифракции рентгеновских лучей, проходящих через кристаллическую решетку. Расчет вели по интерференционным максимумам, наблюдающимся при выполнении условия %\-2ds mB, получившего название уравнения Вульфа-Брегга. Изменяя углы отражения дифракционных максимумов 2G при заданных длинах волн рентгеновского излучения, можно определять межплоскостные расстояния d и, следовательно, идентифицировать исследуемые продукты.

С учетом атомных номеров соединений, входящих в состав исследуемых продуктов, использовали анод Си-Ка, обеспечивающий Ка рентгеновское излучение с длиной волны \ 15,405 нм при напряжении на рентгеновской трубке 25 кВ и анодном токе /а = 20 мА. Отраженные рентгеновские лучи регистрировали электронно-вычислительным устройством ЭВУ-1-4 с записью на диаграммной ленте.

При фазовой интерпретации использовали следующие карточки из картотеки JCPDS: № 6-0696 (a-Fe), № 4-673 (p-Sn), № 4-787 (Al), № 17-744 (M0S2), № 4-836 (Си), № 4-831 (Zn).

Технологические основы получения наноразмерных порошков цветных металлов

Ограниченное применение порошкообразных материалов в качестве присадок к моторному маслу обусловлено, прежде всего, их низкой дисперсностью. Анализ современных металлсодержащих смазочных композиций показал, что размер частиц порошкообразного наполнителя может колебаться от 0,5 до 100 мкм. Использование порошка с данной дисперсностью в составе моторного масла может негативно отразиться на работе системы смазки и даже привести к поломке двигателя.

Однако известны способы получения порошков различных материалов с частицами размером 0,01...0,05 мкм [167-170].

В нашем случае в качестве способа производства наноразмерных порошков была выбрана плазменная технология, основанная на испарении сырья (крупнодисперсного порошка или прутка) в плазменном потоке с температурой 5000...6000 К и конденсации пара до частиц требуемого нанометрового диапазона (патент РФ № 2068400).

Принципиальная схема и внешний вид установки для получения нано-размерных порошков представлены на рис. 4.1, 4.2.

В схеме использовали замкнутый газовый цикл. Циркуляцию инертного газа (аргона) по схеме осуществляли при помощи компрессора 1 (см. рис. 4.1).

Компрессированный газ (до 2 кг/см2) через ресивер 2 поступал на рампу 3 ротаметров, через которую распределялся по узлам схемы. В качестве головного аппарата-реактора использовали электродуговой плазмотрон 5 линейной конструкции типа ЭДП-104, к которому присоединяли реакционную камеру 10 с закалочным узлом 6. Процесс переконденсации осуществляли следующим образом. Порошковое сырье из дозатора 4 газовым потоком подавали на срез плазмотрона, в плазменную струю. В реакционной камере порошок испарялся в струе горячего газа и затем, на выходе из камеры, резко охлаждался струями холодного газа в закалочном узле 7 и в трубчатом холодильнике 6. Крупные частицы, в том числе частицы непереработанного сырья, отделялись от наноразмерных порошков в классификаторе 7 инерционного типа. Улавливание наноразмерных порошков осуществляли в рукавном фильтре 9, а очищенный газ через ресивер 2 снова поступал в компрессор 1. По мере накопления в фильтре 9 наноразмериыи порошок выгружался в тару 12.

Электропитание плазмотрона осуществляли от тиратронного выпрямителя с параметрами: /гаах = 200 А и Umax = 400 В.

Полученные таким образом частицы характеризовались следующими параметрами: размер - 10...30 им, удельная поверхность - 100... 150 м /г. Наночастицы имели форму, близкую к сферической, и высокую химическую активность. В ходе проведегшых работ были синтезированы и исследованы не только порошки чистых цветных металлов и их сплавов, но и порошки соединений, полученных по описанной далее технологии.

При проведении предварительных лабораторных испытаний порошкообразных наполнителей на основе дисульфида молибдена и сульфида цинка было установлено, что характерные для данных материалов высокие трибологиче-ские свойства не проявляются в должной степени. Напротив, в процессе испытаний отмечалось крайне неустойчивое значение момента трения и повышенный износ образцов. Причиной этому предположительно служило то, что при получении наноразмерных порошков сульфидов металлов методом плазменной переконденсации происходит необратимый процесс распада молекул исходного сырья под воздействием высокой температуры плазмы. Полученные частицы обладают высокой твердостью и при попадании в зону трения оказывают абразивное действие на материалы пары трения, Указанные обстоятельства вызвали необходимость разработки специальной технологии получения наноразмерных частиц сульфидов и дисульфидов металлов.

Наноразмерные порошки дисульфида молибдена и сульфида цинка получали в две стадии. Методом плазменной переконденсации получали наночасти-цы чистого молибдена и цинка (см. подраздел 4.1). Далее проводили химическую реакцию соединения полученных частиц соответствующего металла с серой при условии сохранения необходимой дисперсности порошка. Массовые доли исходных компонентов, вступающих в реакцию, рассчитывали по формулам:

Результаты физико-химических исследований поверхностей трения

Сравнительное исследование элементного состава поверхностного слоя, сформированного под действием различных смазочных композиций, проводили методом лазерного эмиссионного микроспектрального анализа (ЛЭМСА) на установке LMA-10.

Лазерный эмиссионный микроспектральный анализ как метод определения элементного состава вещества, в отличие от других оптических спектральных, многих химических и физико-химических методов анализа, позволяет одновременно определять большое количество элементов в широком диапазоне концентраций с достаточно высокой чувствительностью и точностью при использовании пробы малой массы (Ї О"4.. Л О"6 масс.%).

Технические условия проведения анализа даны в главе 3. Фрагменты полученных спектрограмм представлены на рис. 5.11.

Анализ спектрограмм показал, что основу вещества поверхностей обоих образцов составляют алюминий и олово; в качестве примеси объекты содержат титан, хром, железо. Выявленный состав характерен для алюминиевого сплава АО20-1, применяемого для изготовления антифрикционного слоя подшипников скольжения. В качестве загрязнений на обеих поверхностях присутствуют кремний и кальций.

Дальнейшая расшифровка спектрограмм позволила установить существенное различие в элементном составе поверхностного слоя образцов. Кроме вышеперечисленных элементов, образцы, прошедшие испытание на масле

М-Ю-Гг с присадкой "Кластер-М", дополнительно содержат молибден, в следовых количествах медь и цинк (рис. 5.11, спектрограмма 2). По всей видимости, данные элементы входят в состав новообразований, обнаруженных нами ранее при микроскопическом исследовании, а их присутствие на поверхности является следствием работы образцов в среде моторного масла с присадкой на основе наночастиц цветных металлов.

Таким образом, результаты ЛЭМСА подтверждают наше предположение о том, что в процессе трения компоненты присадки активно взаимодействуют с поверхностными слоями контактирующих деталей и модифицируют их. В результате этих процессов образуется поверхностная пленка, по своему составу, а следовательно, и свойствам отличающаяся от пленки, сформированной на образцах, работавших в среде базового масла.

Трибологические свойства контактирующих поверхностей во многом определяются строением формирующихся при трении структур. Поэтому наряду с изучением элементного состава сформированных пленок большой интерес представляло исследование их фазового состава. Для этих целей проводили рентгенофазовьга анализ образцов на дифрактометре ДРОН-3.

Результаты испытаний показали, что в состав образца, испытанного в среде чистого моторного масла, входят следующие фазы (рис. 5.12): 1) изоструктурная a-Fe с межплоскостным расстоянием d = 2,022; 1,429 АА; 2) изоструктурная А1 с межплоскостным расстоянием d = 2,327; 2,022; 1,429 А А; 3) изоструктурная P-Sn с межплоскостным расстоянием d = 2,903; 2,797; 2,055; 1,653; 1,480; 1,455; 1,441 АА.

Фазовый состав образца, работавшего в среде моторного масла с присадкой, предполагает наличие в спектре фаз подложки и фаз сформированной пленки. Обнаружено присутствие следующих новых фаз (см. рис. 5.12): 1) MoS2 с межплоскостным расстоянием d = 6,085; 2,629; 2,191; 1,581; 1,526 АА; 2) изоструктурная Си с межплоскостным расстоянием d = 2,094; 1,811 АА.

Дисульфид молибдена уверенно идентифицируется по четырем пикам (см. рис. 5.12): (003), (012), (ПО), (113). Судя по интенсивности пиков, дисульфид молибдена присутствует в пленке в следовых количествах. Наличие на поверхности наночастиц M0S2, имеющего гексагональное строение кристаллической решетки, обусловливает высокие антифрикционные и антизадирные свойства смазочного слоя, сформированного под действием моторного масла с присадкой "Кластер-М".

Латунь проявилась в виде фазы изоструктурной меди (200) в количестве несколько большем, чем дисульфид молибдена, что говорит об активном взаимодействии сплава латуни, модифицированной фосфором, с поверхностью трения образцов. У фазы 3-Sn наблюдалось также перераспределение рефлексов: увеличилась интенсивность отражений (200); (220); (400) и уменьшилась интенсивность отражений (10.1) и (301). Перераспределение рефлексов, по-видимому, связано с влиянием олова, входящего в состав наноразмерного порошка сплава латуни с фосфором.

На основании результатов рентгенофазового анализа образцов можно сделать предположение о том, что под действием сложных-трибохимиче-ских процессов, а также высокой активности наночастиц в зоне трения происходит формирование пленки, состоящей из исходных компонентов присадки. Благодаря особенностям своего строения, данные компоненты придают поверхностям высокие антифрикционные и противоизносные свойства.

Похожие диссертации на Повышение долговечности автотракторных дизелей применением присадки к моторному маслу на основе наночастиц цветных металлов