Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 8
1.1 Анализ причин низкой эксплуатационной надежности строительных и дорожных машин 8
1.2 Традиционные методы повышения надежности строительных и дорожных машин 11
1.3 Методы диагностики агрегатов строительных и дорожных машин .23
1.4 Прогнозирование работоспособности агрегатов строительных и дорожных машин 25
1.5 Модифицирование смазочных материалов 26
1.6 Цель и задачи исследования 35
2 Теоретические исследования 37
2.1 Моделирование изнашивания трущихся деталей строительных и дорожных машин 37
2.2 Диагностирование состояния работающего масла 51
2.3 Анализ способов модифицирования смазочных материалов 52
2.4 Выводы по главе 60
3 Методика экспериментальных исследований 60
3.1 Объекты исследования 60
3.2 Методика экспериментального исследования 61
3.3 Оценка изнашивания методом ЭСАМ 65
3.4 Выводы по главе 69
4 Экспериментальные исследования долговечности строительных и дорожных машин 69
4.1 Выбор оптимального способа модифицирования смазочного материала 69
4.2 Оценка влияния комплексного физико-химического модифицирования на машине трения 71.
4.3 Оценка влияния комплексного физико-химического модифицирования в условиях стендовых испытаний 74
4.4 Оценка влияния комплексного физико-химического модифицирования в условиях эксплуатации , 81
4.5 Выводы по главе 92
5 Пути повышения надежности строительных и дорожных машин 92
5.1 Управление надежностью системы «агрегат-масло» 92
5.2 Прогнозирование остаточного ресурса двигателей фронтальных погрузчиков БелАЗ-7822 105
5.3 Расчёт годового экономического эффекта от внедрения физико-химического модифицирования моторного масла 107
5.4 Выводы по главе 111
Заключение 112
Литература 114
Приложения
- Традиционные методы повышения надежности строительных и дорожных машин
- Прогнозирование работоспособности агрегатов строительных и дорожных машин
- Анализ способов модифицирования смазочных материалов
- Оценка влияния комплексного физико-химического модифицирования на машине трения
Введение к работе
Повышение надежности строительных и дорожных машин, совершенствование их конструкции и эффективности использования в условиях эксплуатации является задачей большого народнохозяйственного значения.
Большой вклад в решение проблемы надежности внесли работы многих ученых отечественных и зарубежных ученых: К.П. Чудакова, Д.П. Великано-ва, Ю.К. Беляева, А.Д. Соловьева, Я.Б. Шора, Е.С. Кузнецова, А.И. Селиванова, Ф.Н. Авдонькина, Н.Я. Говорущенко, С.К. Кюрегяна, В.В. Чайкина, В.А. Зорина, Р. Барлоу, Л. Хунтера, Ф. Прошана, В Радановича и др.
Как показывает практика, ресурс силовых агрегатов строительных и дорожных машин зачастую оказывается существенно меньше нормативного. Это обусловлено отсутствием эффективных методов управления надежностью агрегатов, позволяющих выявить неисправности на стадии развития и предотвратить их тем самым обеспечить высокую долговечность и безотказность, а так же равнопрочный ресурс узлов и агрегатов машин.
Создание надежных машин невозможно без проведения соответствующих исследований, позволяющих оценить влияние конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов на износостойкость узлов и деталей. Разработка мероприятий, обеспечивающих увеличение надежности машин, связана с проведением большого числа износных испытаний, а также изучением и контролем процессов изнашивания, как отдельных деталей, так и машины в целом.
Для успешного решения этих задач исследователи должны владеть надежными и эффективными методами контроля износа, которые бы давали возможность получать достоверные результаты износных испытаний машин и их агрегатов при минимальных затратах времени и материальных средств. Одним их таких методов, наиболее полно соответствующим перечисленным требованиям, является эмиссионный спектральный анализ работающего масла.
Спектральный анализ позволяет одновременно определять в картерном масле наличие всех металлов, применяемых в машиностроении. Зная характерный для данной детали химический элемент и периодически определяя концентрацию этого элемента в работающем масле, можно проследить динамику износа детали. При этом нет необходимости специально готовить машину или агрегат, достаточно знать химический состав изнашиваемых деталей.
Однако метод спектрального анализа в силу своей специфики дает возможность получить информацию лишь о суммарном (интегральном) износе всех изнашиваемых поверхностей одной или нескольких деталей, а так же машины в целом.
Спектральный анализ в нашей стране и за рубежом является одним из основных методов исследования металлов и сплавов руд и минералов. Простота и универсальность спектрального анализа, высокая чувствительность и быстрота определения многих химических элементов позволили использовать этот метод также в металлургической, машиностроительной, химической и других отраслях промышленности, а также геологии и геохимии.
Анализ прогрессивных методов показал, что для управления надежностью машин наиболее применимыми являются физико-химические и спектральные методы анализа работающего масла. Однако до настоящего времени эти методы исследования долговечности для целей диагностики основных агрегатов СДМ еще не получили должного распространения. Это в значительной степени объясняется недостаточной изученностью возможностей предлагаемых методов, что не позволяет их использовать для СДМ большой единичной мощности. Этому также препятствуют отсутствие математических моделей описывающих механизм изменения долговечности по параметрам работающего масла. Их разработка с использованием вероятностных методов расчета позволила бы дать научно обоснованную оценку надежности СДМ и разработать пути ее повышения в эксплуатации.
Наиболее перспективным способом повышения долговечности и, соответственно, надежности агрегатов машин с замкнутой системой смазки является модифицирование смазочных материалов. Модифицирование масел осуществляется как физическими методами (очистка, воздействия электромагнитным полем, ультразвуком и т.д.), так и химическими (введение присадок и добавок).
Изучение влияния модифицирования работающих масел на различных масштабных уровнях с учетом всего многообразия процессов приводящих к снижению надежности машин, позволит разработать низкозатратные ресурсосберегающие технологии, обеспечит возможность полной реализации ресурса, заложенного при производстве машины, улучшить их экологические характеристики.
В связи с вышеизложенным целью настоящей работы является повышение эксплуатационной надежности строительных и дорожных машин путем комплексного физико-химического модифицирования моторного масла.
Научная новизна диссертации заключается в следующем:
научно обоснована классификация различных способов модифицирования смазочных материалов, позволяющая выполнить выбор оптимального способа модифицирования;
научно обоснован механизм модифицирования смазочного материала магнитным полем;
разработан новый способ повышения износостойкости пар трения и улучшения антифрикционных и противозадирных свойств смазочного масла путем его комбинированного физико-химического модифицирования. Предлагаемый способ защищен патентом РФ № 30867.
Практическая ценность работы заключается в разработке методов кон-. троля и управления надежностью строительных и дорожных машин. С этой целью разработаны: способ комплексного физико-химического модифицирования смазочных материалов непосредственно в условиях эксплуатации в те-
чение всего жизненного цикла, в том числе на борту машины, обоснован выбор и предложен ряд диагностических параметров, а так же метод высоковольтной диагностики работающего масла.
Разработаны рекомендации, которые могут быть использованы для выбора способа модифицирования и управления надежностью строительных и дорожных машин.
Улучшены экономические характеристики исследуемых машин.
Работа выполнена в лабораториях кафедры «Автомобили и тракторы», кафедры химии, лаборатории гидравлики ТГАСУ в период с 2000 по 2006 г.
Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении практических занятий студентов специальности «Подъемно-транспортные и дорожно-строительные машины»
В результате выполненной работы разработаны и внедрены:
технология физико-химического модифицирования моторного масла фронтальных погрузчиков БелАЗ-7822 в ЗАО «Стройсер-вис» (г. Кемерово);
Диагностика машин по параметрам работающего масла в ООО «Вахрушевец» (г. Киселевск Кемеровской обл.).
Основная часть результатов работы опубликована [109-119].
Традиционные методы повышения надежности строительных и дорожных машин
Традиционно решение проблемы повышения надежности агрегатов строительных и дорожных машин в условиях эксплуатации производится путем статистического анализа возникающих неисправностей. На основе статистических данных разрабатываются различные мероприятия, направленные в основном на совершенствование конструкции машин и системы их технической эксплуатации.
Одним из важных направлений повышения надежности СДМ является совершенствование систем очистки воздуха, смазочных материалов и рабочих жидкостей. В этой области наиболее известны работы [48, 101, 67, 94] коллективов под руководством профессоров М.А. Григорьева, К.В.Рыбакова, Э.И. Удлера и др. Благодаря этим исследованиям в настоящее время вопросы очистки и фильтрации, различных горюче-смазочных материалов и рабочих жидкостей автомобилей, тракторов, строительно-дорожных и сельхозмашин изучены теоретически и используются при производстве машин н в практике их эксплуатация. Однако резервы совершенствования процесса очистки практически исчерпаны и одним из путей дальнейшего развития систем очистки может стать стабилизация свойств масла за счет дисперсного состава. Например, в работе [36] показано, что ультразвуковая обработка масел по зволяет повысить стабильность масел, стойкость масляной пленки и увеличить противоизносные свойства на 8-12%.
Другой подход к проблеме повышения надежности агрегатов СДМ заключается в улучшении физико-механических свойств конструкционных и материалов, применяемых для изготовления трибосопряжений. Это достигается за счет улучшения антифрикционных, противоизносных, противозадир-ных, реологических и других свойств поверхностей трения, приводящих к повышению их износостойкости, химической стойкости и т. п. [54]. Глубокие исследования М.М. Хрущева, Б.Н. Костецкого, Б.И. Дерягина, И.В. Крагель-ского и многих других отечественных и зарубежных исследователей позволили разработать фундаментальные положения о формировании триботехни-ческих свойств соединений. На этой базе разработаны новые перспективные способы восстановления и упрочнения деталей трибосопряжений и усовершенствованы известные [51]. Известные технологические методы обеспечения износостойкости деталей узлов трения можно разделить на несколько групп [70]: химико-термические, объемная и поверхностная закалка, электрохимические, механотермические, наплавка износостойких слоев, напыление порошковых покрытий, ионо-плазменная обработка, механическое упрочнение и др. Применение этих методов вызвано стремлением повысить эксплуатационные качества машин.
Химико-термическая обработка (ХТО) достаточно давно используется для упрочнения деталей двигателей СДМ. Упрочнение поверхности детали заключается в создании тонкого легированного слоя за счет диффузии легирующих элементов с последующей закалкой поверхности. Поверхностный слой приобретает высокую твердость, таким образом, обеспечивается повышенная износостойкость деталей. Различают несколько видов ХТО [44]: цементирование, азотирование, борирование, насыщение хромом, никелем, цианирование, борохромирование, карборирование и др. Проблеме применения этого метода в производстве деталей ДВС посвящены многочисленные работы [40]. ХТО получила наиболее широкое распространение, по причине простоты, доступности и высокой эффективности. ХТО подвергают коленва-лы, цилиндры, поршневые кольца, седла клапанов, зубья шестерен.
Поверхностная закалка также достаточно часто используется в процессе производства деталей трибосопряжений, она может применяться либо совместно с ХТО, либо как самостоятельный метод упрочнения деталей. Она включает две операции: нагрев поверхностного слоя и его быстрое охлаждение. Различают следующие методы поверхностной закалки: высокочастотный, контактный, плазменный, при нагреве в электролите, лазерный. Наиболее распространенным и изученным в настоящее время является высокочастотный метод нагрева в индукционных печах. Недостатком этого метода упрочнения деталей является их коробление и необходимость чистовой обработки закаленной детали. Поэтому в настоящее время все большее распространение получают плазменные и лазерные методы. Плазменные методы предусматривают нагрев поверхности струей низкотемпературной плазмы [43]. Лазерные методы заключаются в разогреве поверхностного слоя лазерным излучением в инфракрасном диапазоне, сфокусированным в пятно относительно малого диаметра. Например, в работе [60] указывается, что оптимальная величина диаметра около 10 мкм, при этом луч должен совершает пилообразное движение (сканирование), покрывая необходимые участки детали. Высокая скорость нагрева и последующего охлаждения позволяет сохранить как геометрические параметры детали, так и исходную шероховатость поверхности, поэтому после такой обработки не требуются дополнительные технологические операции. При всех преимуществах этого метода лазерной закалке подвергаются только наиболее ответственные детали, например коленвалы ДВС. Это связано с высокой стоимостью лазерных установок.
Дальнейшие исследования в области лазерных технологий упрочнения деталей позволили разработать более эффективный метод повышения их износостойкости. Таким методом является лазерное легирование с одновременной закалкой поверхностного слоя [43]. Этот метод заключается в том, что поверхность детали покрывается тонким слоем вещества, содержащего легирующие элементы. При этом исследования в этой области [44] направлены на подбор оптимального режима сканирования поверхности, который подбирается таким образом, чтобы температура в микрообъемах поверхности обеспечивала плавление. В процессе плавления легирующие элементы внедряются в кристаллическую решетку материала детали. Из-за высокой скорости нагрева и охлаждения помимо твердых растворов легирующих элементов, в материале детали образуются метастабильные структуры с избыточным по сравнению с твердым раствором содержанием легирующего элемента, и, кроме того, возникает возможность внедрения легирующих элементов, с которыми вещество детали не образовывает твердый раствор. Такие метастабильные структуры прочно связаны между собой и обладают сверхвысокой твердостью. Они позволяют обеспечить резкое повышение износостойкости. Этот метод широко используется для упрочнения алюминиевых сплавов. Известно, что для образования твердого раствора в алюминий можно вводить не более 12% кремния, так как избыточный кремний выпадает в виде крупных вкраплений и не обеспечивает дальнейшее повышение твердости материала. Лазерный метод легирования позволяет вводить в алюминий до 40% кремния как показано в работе [39]. Избыточный кремний образует мелкодисперсную метастабильную фазу, равномерно распределенную в материале, которая позволяет резко повысить твердость. Таким способом можно повысить износостойкость поршней ДВС и др. деталей. Однако этот метод, как и предыдущий достаточно дорог и находит применение только для наиболее ответственных деталей.
Прогнозирование работоспособности агрегатов строительных и дорожных машин
Применение ГЕРМ для оценки работоспособности машин дает возможность получать из сферы эксплуатации практически непрерывную информацию об их техническом состоянии [98, 99, 94], что позволяет оценивать надежность не по ранее полученным статистическим данным, а непосредственно путем расчета и прогнозирования возможного поведения машин в предполагаемых условиях эксплуатации. При этом появляется возможность управления надежностью путем оперативного воздействия, как на конструкцию машины, так и на условия эксплуатации.
Оценка надежности машин по ПРМ в основном базируется на общем методологическом подходе теории надежности [104]. Как известно, надежность является комплексным свойством, которое включает в себя безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Информация, заключенная в работающем масле, дает возможность оценивать в основном два свойства - безотказность и долговечность. Из стандартных показателей надежности непосредственно по ПРМ, можно определить показатели долговечности.
В процессе рядовой эксплуатации показатели долговечности с меньшей надежностью могут быть получены на основе скоростей износа [12], определенных для узкого интервала времени работы (20...30 дней). Такой подход к оценке показателя долговечности основывается на допущении, что основное количество машин работает в режиме стабилизированного износа, продол жительность которого соизмерима с техническим ресурсом, а меньшая часть в режиме приработки, продолжительность которого значительно меньше технического ресурса. В то же время в процессе приработки снимается с поверхности трения 20...40% от допустимой массы металла, поэтому ресурс машин в данном случае следует оценивать по последнему параметру за вычетом массы металла, снимаемого с деталей в процессе приработки.
Наиболее перспективным способом повышения долговечности и, соответственно, надежности агрегатов машин с замкнутой системой смазки является модифицирование смазочных материалов. Об этом свидетельствуют многочисленные исследования [93, 101, 36, 8-27]. Модифицирование масел ведется как физическими методами (очистка, воздействия электромагнитным полем, ультразвуком и т.д.), так и химическими (введение присадок и добавок). Эта технология позволяет повысить износостойкость трущихся деталей с наименьшими затратами, а кроме того повысить технико-экономические показатели машин.
Широко распространены химические методы модифицирования смазочных масел. Одной из решаемых при этом задач является стабилизация щелочного числа масла при его окислении и поступлении в него кислых продуктов, образующихся при сгорании топлива. Так в работе [8] авторами предлагается усовершенствованная смазочная система дизеля, включающая аппарат ввода трибохимических восстановителей в работающее моторное масло. Данный аппарат представляет собой емкость, заполненную твердым щелочным реагентом, через которую пропускается моторное масло. Это устройство устанавливается либо вместо одного из фильтроэлемеытов, либо в охлаждающую ветвь масляной системы и позволяет стабилизировать щелочное число масла на заданном уровне в течение времени в несколько раз превышающего периодичность его замены в двигателе. В результате такого усовершенствования периодичность замены масла возрастает до 60 тыс. км, на 40% снижается дымность отработавших газов, на 10% повышается вязкость. Такая система позволяет повысить надежность ДВС работающих в установившихся режимах с совершенной системой очистки воздуха и масла, когда преобладающими являются коррозионные виды изнашивания, в то время как большинство ДВС СДМ эксплуатируются в условиях переменных нагрузок в тяжелых дорожных условиях (запыленность), поэтому следует учитывать абразивное изнашивание трибосопряжений. Для повышения долговечности деталей трибосистем «агрегат-масло» (ТСАМ) наряду с в высокой нейтрализующей способностью масел необходимы их высокие противоизносные и противозадирные свойства.
Одним из направлений повышения противоизносных свойств масел является введение в него поверхностно активных веществ. Такой добавкой может служить олеиновоая кислота [11]. Так ее добавка в количестве 1% повышает сопротивляемость заеданию в 1,5 раза. Однако эффект наблюдается только в очень узком диапазоне нагрузок, а кроме того жирные кислоты могут образовывать коррозионно активные продукты [12].
К другому направлению можно отнести использование модификаторов трения. В качестве модификаторов трения используются различные органические и неорганические молибденосодержащие соединения, графит, боразо-тосодержащие органические соединения, фторсодержащие соединения и др. При введении в масло дисульфида молибдена образуется однородная пленка в местах непосредственного контакта сопряженных металлических пар трения [13], при этом между M0S2 и Fe протекает реакция в несколько стадий с повышением температуры. Эффективность действия этой присадки зависит от наличия других противозадирных и моющее-диспергирующих присадок в масле. Однако наличие воды в масле способствует ухудшению антифрикционных свойств дисульфида молибдена. Введение боразотосодержащих соединений улучшает антифрикционные, противоизносные, антикоррозионные свойства и термоокислительную стабильность нефтяных смазочных масел [14]. Наилучшими свойствами обладают фениламинизооктилфеноксидиборат и диэтилентриамин 1,2,3,4-додецил-бензодиоксиборолидин. Стендовые испытания на двигателях ЗМЗ-511 и ЗМЗ-402.10 показали, что введение 0,1% масс, присадки в моторное масло повышает долговечность двигателя за счет снижения износа на 5-7% и увеличивает срок службы масла, при этом достигается экономия топлива до 2,6% за счет повышения антифрикционных свойств масла. Фторированный графит (CFx)n, так же используемый в качестве модификатора трения [15], взаимодействует с поверхностями трения. В зоне трения радикалы фтора реагируют с металлическими поверхностями и образуют на них гладкий эластичный слой фторидов металла. Такие поверхности становятся более гладкими, выдерживают большее число циклов на-гружения, хемсорбируют смазку и отталкивают воду.
Анализ способов модифицирования смазочных материалов
Выполненный литературный обзор позволил разработать классификацию модифицирующих воздействий. Воздействия на смазочный материал можно разделить по энергетическому (рис. 2.6) и физико-химическому принципу (рис. 2.7).
В технике известны способы воздействия на углеводородные смазочные материалы магнитным полем. Например, способ магнитной обработки смазочных материалов [33-35], согласно которому по трубопроводу осуществляют подачу смазочного масла и воздействуют на него магнитным полем, силовые линии которого перпендикулярны потоку смазочного масла. При этом за счет расположения пар магнитов по ходу движения смазочного масла со смещением и перегголюсовок осуществляется воздействие ассиметричного магнитного поля на смазочный материал, приводящее к изменению структуры (плотности) и текучести (вязкости) жидкого смазочного материала. Это, в свою очередь, приводит к улучшению трибологических свойств смазочных масел.
Развиваемый нами концептуальный подход предполагает рассмотрение любого исследуемого процесса или поведения системы на трех принципиально различных уровнях организации вещества: на микро-, мезо- и макроуровнях, причем каждый из них, в свою очередь, также может быть разбит на микро - мезо - и макроподуровни. При этом пограничные или так называемые переходные слои между соседними уровнями и подуровнями, например, между микро - и мезоуровнями, представляют собой практически новое поверхностное состояние некоторого гибридного, комбинированного уровня, который, по-видимому, можно считать автономным, самостоятельным. Гибридные уровни являются, на наш взгляд, наиболее важной составляющей организации вещества, т.к. они наследуют признаки соседних («родительских») уровней. Полностью эти явления характерны и для смазочных материалов. При этом процессы старения рассматриваются нами как эффект накопления и суперпозиции трансляционных превращений в среде с последующим изменением ее свойств. Формирующиеся на различных структурных уровнях ра-зориентированные субструктуры являются масштабным инвариантом, а качественные и количественные изменения среды - движущей силой процесса. Применение данного подхода означает переход от континуального описания, где среда представляется семейством материальных точек к дискретному, а дисперсная система рассматривается как совокупность микро-, мезо- и макрообъемов во всей иерархии масштабов. Поэтому систему «агрегат-масло» можно рассматривать с позиции синергетических законов поведения неоднородных неравновесных целостностей, претерпевающих локальные структурные превращения и стремящихся к равновесному состоянию путем формирования на полимасштабных уровнях диссипативных структур. Последние являются источниками эстафетного распространения локального, структурного и вещественного превращений в полях градиентов напряжений и химических потенциалов во всем объеме материалов.
Рассмотрим способ активации жидкости, заключающийся в непосредственном воздействии магнитного поля на гетерогенную физико-химическую систему.
В этом случае процессы диффузионного массопереноса и массообмена частиц в условиях наложения внешнего магнитного поля можно описывать с позиций развития свободно-естественной конвекции. Экспериментальная и теоретическая разработка задач естественной конвекции проведена к настоящему времени достаточно подробно [24].
Если физико-химическая система является гетерогенной, то постоянно действующий микроканал при наложении магнитного поля может существовать на границе раздела фаз, если в граничной области образуется двойной электрический слой. В микроканале, т.е. в области диффузионного и гидродинамического слоев может наблюдаться интенсификация процессов переноса заряженных частиц параллельно поверхности и под любым к ней углом в зависимости от направления диффузионного потока в граничной области, электрического и магнитного полей.
Оценка влияния комплексного физико-химического модифицирования на машине трения
В настоящей работе использовался автоматизированный испытательный комплекс созданный на кафедре гидравлики ТГАСУ, включающий машину трения и устройство автоматического нагружения. Испытания проводились иа сопряжении «колодочка-ролик». Испытания проводились в 2 этапа.
На 1-м этапе проводились испытания на износ в течение 10 часов при постоянной нагрузке на масле М-10ДМ, на масле с присадкой «Гарант-М», на масле с присадкой при воздействии магнитного поля. Материал сопряжения СЧ15, наиболее часто использующийся в узлах трения механических систем СДМ. Выбор такого материала позволяет моделировать работу три-босопряжения поршневое кольцо - гильза цилиндра ДВС. Износ определялся взвешиванием образцов на аналитических весах с точностью до 0,1 мг.
Испытания проводились: на масле М-1ОДМ; на масле с присадкой; на масле с присадкой, под воздействием магнитного поля;
Результаты оценки износа приведены на рис. 4.1. Наиболее эффективным способом снижения износа является комбинированное вещественно-полевое модифицирование масла, которое позволяет обеспечить снижение износа до 23% по сравнению с товарным маслом М-10ДМ
На втором этапе триботехнических испытаний были получены зависимости коэффициента и момента трения от величины нагрузки. Испытания проводились аналогично 1 этапу. В ходе эксперимента в зависимости от нагрузки замерялись момент и коэффициент трения, кроме того, фиксировалась нагрузка, при которой происходило схватывание поверхностей. Результаты испытания приведены в табл. 4.2.
По результатам проведенных испытаний построены зависимости и коэффициента трения, показанные на рис. 4.2. Так при добавлении присадки в количестве 0,3% от общей массы масла наблюдается заметное снижение момента и коэффициента трения по сравнению с чистым маслом. При воздействии магнитного поля коэффициент и момент трения также снизились, а, кроме того, произошло повышение несущей способности масляной пленки. Как видно из рисунка снижение коэффициента трения составило в среднем 25%. Полученные данные могут быть аппроксимированы экспоненциальной зависимостью. Нагрузка, при которой возникало схватывание поверхностей, возросла с 440 Н до 550 Н. Можно предположить, что при воздействии магнитного масла интенсифицируются адсорбционные процессы на поверхностях трибосопряжения.
В дальнейшем были проведены стендовые испытания на модельной установке, имитирующей реальные процессы, происходящие при работе узлов и агрегатов машин. В этом случае показателем эффективности воздействия является износ деталей трибосопряжений, который определялся по параметрам работающего масла, а так же методом взвешивания. Стендовые испытания проводились на экспериментальной установке, состоящей из автомобильного компрессора двигателя автомобиля ЗИЛ-130.
Оценка воздействия модифицирования смазочного материала в стендовом испытании проводилась взвешиванием основных деталей автомобильного компрессора и спектральным анализом масла. Результаты испытаний приведены на рис. 4.3. Установлено положительное влияние модифицирование на снижение изнашивания трущихся деталей компрессора. Наиболее эффективно комплексное вещественно-полевое воздействие. Так, темп износа основных трущихся деталей снизился в среднем соответственно: по поршневым кольцам в 1,3 ...1,5 раза; по вкладышам (подшипникам скольжения) в 1,2... 1,4 раза. Результаты физико-химического анализа рис. 4.4, так же подтвердили эффективность предлагаемого метода. Улучшены кислотно-щелочные свойства работающего масла. Щелочное число возросло на 10%, что может свидетельствовать об интенсификации процесса массопереноса.
Результаты спектрального анализа рис. 4.5-рис. 4.8 показали снижение концентрации основных элементов-индикаторов износа в масляной системе компрессора. Наименьшая концентрация соответствует физико-химическому модифицированию. Таким образом, показано снижение износа других деталей компрессора, не подвергавшихся взвешиванию. Как видно из рисунков, концентрация железа снизилась в ],4 раза, алюминия в 1,3 раза, свинца в 1,1 раза и кремния в 1,2 раза. Отметим, что испытуемое дизельное масло марки М-10ДМ представляет собой смесь дистиллятного и остаточного компонентов с композицией присадок - комплексных химических соединений. Помимо основных компонентов в его состав входят ингибиторы коррозии, поверхностно-активные вещества, моюще-диспергирующие, противоокисли-тельные, противоизносные присадки, примеси воды, кислород воздуха, что значительно усложняет интерпретацию результатов эксперимента. Но так как энергии магнитного поля постоянных магнитов, используемых в данных экспериментах, явно недостаточно для нарушения прочных ковалентных связей в многокомпонентной системе, естественно предположить, что наблюдаемые эффекты обусловлены, прежде всего, структурными процессами ассоциатив-но-деассоциативного характера. При внешнем воздействии в слое движущейся жидкости создаются условия для образования новой структурной организации системы. С одной стороны, протекают процессы нарушения дальнего порядка в ее исходном состоянии (деассоциативный процесс), а с другой, за счет образования активных комплексов с некомпенсированными связями, процессы спонтанной организации пространственного и временного порядка, приводящего к возникновению наделенных другим комплексом свойств новых полимолекулярных ансамблей (ассоциативный процесс).
