Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ процесса взаимодействия колеса локомотива с рельсом 8
1.1 Обзор существующих гипотез образования силы сцепления колеса локомотива с рельсом
1.2 Факторы, оказывающие влияние на уровень коэффициента сцепления 21
1.3 Анализ методов обнаружения срыва сцепления и мероприятий, направленных на повышение и стабилизацию коэффициента сцепления 32
Цель и задачи исследований 54
2 Разработка модификаторов трения колес тягового подвижного состава с рельсами 55
2.1 Теоретические предпосылки механизма модификации тяговых поверхностей трения 55
2.2 Методика физико-математического моделирования фрикционной пары "колесо-рельс" 64
2.3 Применение методов математического планирования эксперимента для разработки составов модификаторов трения 84
2.4 Лабораторное оборудование 100
2.5 Оценка трибологических характеристик модифиаторов трения СМТМ и СМТХ 120
Выводы 134
3 Частотный анализ состояния контакта "колесо-рельс" в присутствии модификаторов трения
3.1 Удаление линейного тренда 13 7
3.2 Расчет спектрально-статистических характеристик сигнала 138
3.2.1 Проверка процесса на стационарность 138
3.2.2 Расчет моментов распределения 139
3.2.3 Вычисление плотности спектра мощности (ПСМ) диагностического сигнала 142
3.2.4 Вычисление взаимной корреляционной функции 145
3.2.5 Вычисление кросс-спектра 146
3.2.6 Оценка спектральных характеристик рядов, значительно изменяющихся во времени 147
3.3 Анализ экспериментальных данных 151
Выводы 211
4 Эксплуатационные испытания МТ 212
Основные выводы 222
Библиографический список 224
- Факторы, оказывающие влияние на уровень коэффициента сцепления
- Методика физико-математического моделирования фрикционной пары "колесо-рельс"
- Оценка трибологических характеристик модифиаторов трения СМТМ и СМТХ
- Вычисление плотности спектра мощности (ПСМ) диагностического сигнала
Введение к работе
Одним из главных направлений повышения эффективности эксплуатации железнодорожного транспорта является увеличение весовых норм и скоростей движения поездов. Рост этих показателей при любых погодных и климатических условиях обусловливает высокие требования к потенциальным сцепным качествам колёс.
Улучшение условий взаимодействия системы "колесо-рельс" достигается как на стадии проектирования локомотивов, так непосредственно и при их эксплуатации.
Сцепление колёс с рельсами во многом зависит от структурно-реологических свойств поверхностных загрязнений. Образуемые на поверхности металлов окисные плёнки, а также отсорбированные плёнки смазки, газов и других веществ, содержащихся в окружающей среде, имеют малую толщину, однако, они очень прочно связаны с металлом и способны воспринимать, не разрушаясь, весьма большие нагрузки. Обладая различными физико-механическими свойствами, поверхностные плёнки резко изменяют величину коэффициента трения. Таким образом, в реальных условиях контактирования бандажей колёсных пар с рельсами их взаимодействие определяется не столько структурой кристаллической решетки металлов, из которых они состоят, сколько свойствами поверхностных плёнок, неизбежно присутствующих в зоне контакта.
Несовершенство связи колеса с рельсом как фрикционной системы, доминирующее влияние климатических и погодных факторов, наличие поверхностных загрязнений в качестве одного из главных приоритетов предопределяют улучшение фрикционных свойств трибологической системы "колесо - рельс" на стадии эксплуатации.
В реальных условиях всепогодная эксплуатация работы железнодорожного транспорта достигнута исключительно за счёт применения кварцевого песка.
5 Однако в результате применения песка возникает,, визг'колёс и развивается
волнообразный износ рельсов с короткими вертикальными неровностями.
Невысокая точность подачи необходимого количества песка в зону фрикционного
контакта приводит к попаданию песка на боковую поверхность рельса и,
следовательно, к возрастанию интенсивности износа гребней колёс.
Весьма перспективным решением данной проблемы является применение фрикционных композиций, содержащих в своем составе кварцевый песок и кремнеевую кислоту. Такие композиции обладают достаточно высокими фрикционными свойствами, способствуя значительному повышению коэффициента сцепления системы «колесо-рельс» и, как следствие, тягового момента локомотива. Также возникает необходимость создания фрикционной композиции, содержащей дополнительно в своем составе компоненты, способствующие ускорению химических реакций, приводящих к быстрому образованию поверхностных пленок и модификации поверхностей трения.
Вопросу использования кварцевого песка, для повышения коэффициента сцепления системы «колесо-рельс» посвящены работы Каменева, Осенина, Исаева и др., вопросу использования модификаторов трения, содержащих кварцевый песок работы Чёрного, Майбы, Могилевского, Лубягова и др.
Однако в перечисленных выше работах авторы решают проблему снижения
интенсивности изнашивания при применении модификаторов трения по сравнению с использованием песка и повышением уровня коэффициента сцепления воздействуя лишь на его молекулярную составляющую. В данных работах не уделено должного внимания подбору компонентов, влияющих на повышение молекулярной составляющей коэффициента сцепления.
При выборе фрикционных композиций для механических систем трения качения с проскальзыванием необходимо обязательно учитывать ряд факторов, имеющих место в реальных условиях эксплуатации подвижного состава, которые
непосредственно влекут за собой различные изменения поверхностного слоя бандажей колёсных пар локомотива и рельсов и условий их взаимодействия.
Поэтому первой задачей для достижения поставленной цели по выбору наилучшего состава фрикционной композиции является анализ комплексного влияния различных компонентов включаемых в состав модификаторов трения на триботехнические параметры механической системы.
Скорость протекания химических реакций в контакте в присутствии МТ будет зависит от параметров контакта: нагрузки, скорости относительного проскальзывания, температуры поверхности контакта, шероховатости поверхности, степени ее загрязнения.
Из сказанного вытекает необходимость решения второй задачи: провести оценку влияния внешних факторов на величину коэффициента сцепления трибосистемы «колесо-рельс» в присутствии различных модификаторов. Решение второй задачи возможно только экспериментально - теоретическими методами. Следовательно, необходимо разработать физико-математическую модель взаимодействия колес тягового подвижного состава (ТПС) с рельсами для проведения модельных испытаний и соответствующую методику оценки.
И, наконец, третья задача заключается в проведении эксплуатационных испытаний по определению коэффициента сцепления системы «колесо-рельс» при введении в контакт модификаторов трения.
Общая методика исследования. Для решения поставленных задач в работе широко применялись современные методы физического моделирования. Для построения модели и планов оптимизации использован пакет прикладных программ.
Для определения влияния разработанных МТ на величину коэффициента сцепления и температуру рассматриваемого фрикционного контакта при различных скоростях относительного проскальзывания использовались методы виброакустической диагностики и методы спектрально-статистической обработки временных рядов.
7 Для исследования влияния активизаторов сцепления на формируемые в
процессе трения поверхностные слои материалов бандажей колёс и рельсов
использовались следующие физические методы изучения поверхностных слоев:
исследование микротвёрдости по глубине изношенных слоев, определение
параметров шероховатости, металлографический анализ поперечного шлифа,
оптическая микроскопия и рентгеноспектральный микроанализ.
Автор выражает благодарность научному руководителю профессору
Щербаку П.Н., а также профессору Шаповалову В.В. и к.т.н. Могилевскому В.А.
за неоценимую помощь, оказанную ему при работе над диссертацией.
Факторы, оказывающие влияние на уровень коэффициента сцепления
Толщина поверхностного слоя загрязнений неоднородна по ширине дорожек трения. Более тонкие (толщиной 1...20мкм) и с меньшим количеством смазочных веществ слои находятся в центральной части дорожек катания колёс по рельсам, а значительно более толстые ( 50мкм) — по их краям. Основу твёрдых загрязнений составляют окислы железа, кремний, алюмосиликаты. В меньших количествах — соединения С, Са, Mg, Ni, Pb, Си. Содержание воды колеблется от 1...3% в сухую погоду и существенно увеличивается при высокой влажности и выпадении осадков. Поверхностное загрязнение полидисперсно. Наиболее вероятный размер частиц - 1.. .3 мкм.
Органические вещества, снятые с дорожек трения колёс и рельсов в пристенных слоях толщиной 5 - 10 нм, обладают вязкостью в 1,5-4 раза меньше объёмной. Тонкие плёнки смазки на поверхности твёрдого тела не устойчивы, особенно в присутствии влаги.
Очень часто выступы поверхности трения колёс и рельсов бывают свободными от смазки, а основная её масса сосредотачивается внутри
поверхностного загрязнения и во впадинах поверхности (рис. 1.10).
В работах [4, 27, 36, 40, 42, 45, 52] показано, что величина коэффициента сцепления изменяется по ширине дорожки катания рельсов, зависит от климатической зоны, характера перевозимых грузов, типа земляного полотна. Кроме того, на величину коэффициента сцепления существенное влияние оказывают погодные условия, более того величина коэффициента сцепления, обусловленная главным образом состоянием фрикционного контакта, зависит как от времени года, так и от времени суток.
Проведённый анализ факторов показывает, что существенное влияние на уровень коэффициента сцепления колеса локомотива с рельсом оказывает состояние фрикционного контакта. Значительный разброс коэффициента сцепления главным образом обусловлен погодно-климатическими условиями и характером поверхностных загрязнений. В соответствии с этим мероприятия по повышению величины и стабильности коэффициента сцепления должны быть направлены на формирование необходимого состояния фрикционного контакта. Случайный характер факторов влияющих на степень реализации тяговых усилий локомотивов не позволяет производить точные расчеты и однозначно прогнозировать коэффициент сцепления по всему пути следования локомотива, а следовательно существует необходимость оснащения локомотивов высокоточными и высокоскоростными устройствами обнаружения срыва сцепления.
В соответствии с изложенным в разделе 1.2 стабильная реализация высоких тяговых усилий локомотивов возможна за счет проведения мероприятий направленных на повышение коэффициента сцепления колеса с рельсом и использования современных устройств обнаружения срыва сцепления.
Улучшение фрикционных свойств трибологической системы колесо рельс достигается как на стадии проектирования локомотивов, так непосредственно и при их эксплуатации [55], по средствам мер, обеспечивающих направленное воздействие на физико-химическое состояние контактирующих поверхностей. Основные мероприятия, направленные на повышение уровня сцепления представлены на рис. 1.11.
Мероприятия, направленные на увеличение потенциального коэффициента сцепления на стадии проектирования локомотива ведутся по трём основным направлениям: уменьшения уровня напряжения в контакте, улучшение физико-механических свойств рельсовой и колёсной стали, и совершенствование конструкции локомотива с целью исключения неблагоприятного на условия реализации сил сцепления.
Уменьшение уровня напряжения в контакте колеса с рельсом достигается следующими методами [11,15,17,36, 55,56, 58-62].: Изменение радиуса колеса Изменение физико-механических свойств тел Изменение технологии изготовления колёсных пар Оптимизация профиля бандажа колеса локомотива Изменение нормальной нагрузки Физико-химические характеристики колёсной и рельсовой стали оказывают существенное влияние на их прочность, твёрдость, пластичность сопротивление износу и образованию усталостных дефектов. Твердость и трещиностоикость стали, в первую очередь, определяют её сопротивление образованию и развитию трещин, отслоению металла, пластичным деформациям, износу [61], которые в свою очередь являются причиной ухудшения условий фрикционного взаимодействия колеса с рельсом. Совершенствование конструкции локомотива, с точки зрения повышения сцепных свойств, преследует цель исключить неблагоприятное воздействие динамических процессов в контакте на коэффициент сцепления колеса с рельсом. Решение этой проблемы достигается путём дифференцированного решения составляющих её частных задач: Выравнивание нагрузок по отдельным колёсным парам; Совершенствование связи между колёсными парами и тележкой; Выравнивания динамических колёсных нагрузок Исключения посредством конструктивного совершенствования колёсных пар дополнительного кинематического проскальзывания колёс относительно рельсов; Снижения динамического крутящего момента; Совершенствования связи рамы тележки с рамой локомотива; Согласование тяговых характеристик двигателей отдельных колёсных пар локомотива; Совершенствования конструкции колёсной пары Разработки специальных противоразгрузочных устройств, систем предупреждения боксования и других средств. Анализируя работы [10,13,14,47,60-72, 91, 92] с позиции молекулярно-механической теории, как наиболее полно в настоящее время описывающей закономерности процессов трения и изнашивания в контакте твёрдых тел [5,73,74], необходимо отметить, что проведение этих работ позволяет повышать коэффициент сцепления колёс с рельсами до значений, обусловленных физико-химическим состоянием взаимодействующих поверхностей колёс локомотива с рельсами..
Методика физико-математического моделирования фрикционной пары "колесо-рельс"
Исходя из представленного анализа, можно предположить, что силикатные граничные слои, формируемые на контактных поверхностях в результате протекания триботехнических реакций, способны повышать износостойкость стальных пар трения при достаточно высоком и стабильном коэффициенте трения.
При режимах трения характерных для процессов срыва сцепления и юза, сопровождаемых высокими скоростями проскальзования, температурами вспышек, а также высокими контактными давлениями неизбежно развитие процессов схватывания. В связи с этим, как отмечено в работах Г.В. Виноградова /148, 149/, важную роль играют окисные слои, предотвращающие интенсивное схватывание не только при сухом трении, но и при наличии на фрикционных поверхностях остатков жидких масляных сред. При этом снижения интенсивности процессов схватывания можно достичь за счёт ускорения окисления поверхностей трения. Помимо этого введение в состав модификатора трения сильного окислителя в необходимом количестве должно способствовать формированию на фрикционных поверхностях однородных окисных слоев, состоящих преимущественно из Fe2C 3 и Fe3C 4 - оксидов железа обладающих более высокими температурами плавления и механическими характеристиками по сравнению с двухвалентным оксидом железа — FeO. Формирование подобных окисных слоев позволит повысить молекулярную составляющую коэффициента трения путем образования мостиков сварки оксид - оксид.
Из работы /149, 150, 151, 152/ известно, что введение перманганата каля в жидкое стекло наблюдается резкое повышение коэффициента трения. Преманганат калия относится к группе сильных окислителей. Поэтому в растворе со щелочной средой (рН=10 - 12) перманганат калия диссоциирует на ионы К+ и основные ионы оксида марганца МпО А с высшей степенью окисления +7. В этом состоянии марганец активно проявляет свои окислительные способности. При контакте щелочной силикатной среды с металлической поверхностью трения бандажей колёсных пар локомотивов и рельсов происходит химическая реакция замещения. В результате этой реакции ионы железа уходят в раствор с образованием нерастворимого осадка трёхвалентного гидрооксида железа, а на поверхности железа образуются плотные ферромагнитные плёнки Fe(Mn04)2.
Образовавшиеся на поверхности трения ферромагнитные плёнки, обладают высокой упругостью и твёрдостью /153, 154/, и не прокалываются микровыступами шероховатостей контртела, обеспечивая при этом защиту от схватывания сопряжённых поверхностей трения. Формируемые на поверхности трения плёнки успешно сопротивляются сдвигу, что приводит к повышению коэффициента сцепления и росту температуры рабочего процесса.
Возрастание температуры процесса, вызывает разрушение полимерных цепей щелочных силикатов, с образованием активных поляризованных молекул. Имея определённый заряд диполя, продукты механо и термодеструкции взаимодействуют с поверхностью трения. Результатом этого взаимодействия является образование ферросилидных плёнок Fe2(SiC 3)3 на металлических фрикционных плверхностях.
Аналогично перманганату калия КМпС 4 введение в состав модификатора трения бихромата калия способствует интенсификации окислительных процессов приводящих к возрастанию коэффициента сцепления с образованием на поверхности трения устойчивых вторичных структур с высокой температурой плавления состоящих из хромита FeO Сг20з и фаялита Fe2SiC 4.
Поэтому, с целью интенсификации окислительных процессов при трении и увеличения скорости возрастания коэффициента трения в состав разрабатываемых модификаторов трения было предложено ввести ряд сильных окислителей, таких как перманганат калия КМпС 4, бихромат калия К2Сг207 и оксида марганца МпО.
Таким образом, рабочая гипотеза механизма повышения коэффициента сцепления и снижения интенсивности изнашивания при трении в среде ЛїТоснована на: комплексной механохимической чистке поверхности трения бандажей колёсных пар локомотивов, состоящей из механической чистки абразивом и нейтрализации действия поверхностных загрязнений щелочной средой; повышении механической составляющей коэффициента сцепления, обусловленном присутствием абразива в зоне фрикционного контакта; повышении молекулярной составляющей коэффициента сцепления за счет формирования на поверхности трения устойчивых к термическому воздействию вторичных структур с высокими прочностными свойствами; повышении скорости роста коэффициента сцепления за счет интенсификации окислительных трибохимических процессов путем введения в состав модификатора трения ряда сильных окислителей; протекании в зоне фрикционного контакта процессов физической и химической адсорбции молекул силикатов, образовании на поверхности металла пленок вторичных структур, предположительно состоящих из одного или группы химических соединений: силикатов железа, твёрдых растворов кремнезёма в окислах железа, относительно легкоплавких эвтектик, силицидов и др. Формируемые на поверхности металла вторичные структуры способствуют снижению интенсивности износа.
Оценка трибологических характеристик модифиаторов трения СМТМ и СМТХ
Данные исследований показывают, что величина невыдавленного объема загрязнений находится в зависимости от реализуемых условий трения, что выдвигает определенные требования к лабораторным испытаниям, представляющим собой модель контакта "колесо-рельс", требуется разработка и создание испытательных комплексов, позволяющих выполнять данные работы с минимальными затратами. Проведение вышеуказанных работ по исследованию пары трения колесо-рельс с использованием натурных образцов не только требует колоссальных капиталовложений, но и обеспечение реально невыполнимых условий. Оптимальным способом проверки проектных решений и нахождение рациональных параметров, как на стадии стендовых, лабораторных, так и доводочных испытаний является физическое моделирование реальных условий эксплуатации и воспроизведение их на моделях механических фрикционных систем (ФМС) с исследуемой парой трения.
В первую очередь необходимо решить вопрос о создании достоверной физической модели пары трения "колесо-рельс", обеспечивающей реализацию равных по толщине пленок загрязняющего материала составляющих величины ее невыдавленных объемов. Создание физической модели пары трения "колесо-рельс" на основе существующих методов моделирования, в виду ее специфики, приводит к ряду противоречий. Равенство удельного количества невыдавленного загрязняющего материала, соответствующего определенной толщине невыдавленного слоя, требует равенства контактных давлений, скоростей скольжения, равновесной шероховатости контактирующих поверхностей натурного образца и его модели. Впервые проблема моделирования и исследования фрикционных механических систем как единого целого была поставлена в работе [158]. В соответствии с методикой процесс трения следует рассматривать как некоторую связь, которая замыкает динамические подсистемы машины, взаимодействующие через трение, в единую динамическую систему.
Специфика разработки физической модели пары трения колесо-рельс состоит в том, что ее силовая нагруженность является величиной постоянной и определяется весом ТПС. Обеспечивая при физическом моделировании геометрическое подобие, константа подобия нагрузки CF будет равна константе подобия массы Ст, то есть CF =С„ = С/, так как F = mg, соответственно в константах подобия CF=CnCg и при Cg=l имеем CF =С„. Контактное давление q = F/Sa, где Sa - номинальная площадь контакта, в константах подобия равно Cq = CFjCSt = Cj/Cf = С,. Таким образом, обеспечивая геометрическое подобие ТПС, в соответствии с методикой физического моделирования [159], в контакте колесо-рельс не возможно реализовать Cq = 1.
Кроме того, в требовании методики [159] реализация геометрического подобия требует изменения линейных размеров шероховатостей контактирующих поверхностей колеса и рельса в соответствии с принятым масштабом линейных размеров, равно как и необходимости в соответствии с hM=hH/C, реализации на модели соответствующей толщины пленки загрязняющего материала, а также величин невыдавленного объема. Однако, как это показано выше, изменить толщину пленки hM, соизмеримую с размерами полимолекул составляющих компонентов в условиях модели «колесо-рельс» невозможно, она должна быть одинакова для натурного образца и его модели и соизмерима с размерами полимолекул компонентов реальных загрязнителей. В соответствии с этим применение традиционной методики моделирования для пары трения "колесо-рельс" не обеспечивает реализацию на модели отмеченных выше условий.
На основе данных представлений рассмотрим разработку физической модели ФМС ТПС с парой трения сцепления "колесо - рельс". В данной ФМС исследуемая физическая модель должна включать как равноправные: узел трения с учетом случайного характера тягово-тормозных сил в зоне контакта "колесо - рельс" и их динамическими характеристиками, а также динамически изменяющиеся параметры ТПС. Решение при помощи физического моделирования такой сложной комплексной задачи нельзя свести к одному известному алгоритму. Необходимо использовать различные методы моделирования.
Составление единой физической модели ФМС объединением моделей механических систем ТПС и пары трения "колесо - рельс" не дают желаемого результата по адекватности реализуемых видов трения и изнашивания для натурного образца и его модели. Анализ показал, что причиной этого является отсутствие динамической совместимости процессов протекающих на фрикционном контакте и в механической системе модели и натурного образца ФМС.
В разработанной методике комплексного физического моделирования динамически нафуженных механических систем с узлами трения "стержнем" объединяющим и преобразующим применяемые методики моделирования являются разработанные и примененные принципы динамического подобия динамически нафуженных механических систем с узлами трения.
По определению динамические нафузки являются функциями времени и зависят от ускорения, частоты и амплитуды колебаний. Поэтому за критерий динамического подобия механических систем принято равенство частот собственных колебаний натурного образца и его модели. Анализ механических систем крутильных и линейных колебаний показал, что для .любой n-массной механической системы условием динамического подобия является равенство констант подобия массы m и жесткости С, то есть Ст = Сс или С, = Сс для системы крутильных колебаний. Обеспечивая при этом константу подобия частоты Са = 1, необходимо модельный эксперимент проводить в реальном масштабе времени С, =1.
Рассмотрим условия динамического подобия фрикционных узлов. Традиционное представление о свойствах упругой системы динамически нагруженной ФМС нуждаются в уточнении. ФМС, как минимум, состоит из двух упругих подсистем, объединенных в единое целое через фрикционный контакт в узле трения. В соответствии с этим и узел трения следует рассматривать как подсистему, состоящую из двух уровней, объединенных поверхностью трения.
Пару трения "колесо рельс" можно представить как подсистему, в которой колесо и рельс составляют ее механическую часть. Компонентами ее являются приведенные массы колеса и рельса связанные своими жест-костями связей соответственно с механической системой пути и подвижного состава.
Вычисление плотности спектра мощности (ПСМ) диагностического сигнала
Как было отмечено в первой главе, одним из доминирующих факторов, определяющих величину и стабильность коэффициента сцепления колёс тягового подвижного состава с рельсами, является состояние фрикционного контакта, обусловленное главным образом, наличием третьего тела в зоне контакта. Наиболее перспективным методом регулирования коэффициента сцепления является модификация поверхности трения колеса и рельса специальным смазочным фрикционным материалом, обеспечивающим требуемые триботехнические характеристики.
Для решения вопросов увеличения уровня и стабильности [135] коэффициента сцепления колёс тягового подвижного состава с рельсами разработаны две модификации модификатора трения: силикатный модификатор трения содержащий бихромат калия (СМТХ) и силикатный модификатор трения содержащий перманганат калия (СМТМ), выпускаемых в виде твердых брикетов и в пастообразном состоянии. Для тягового подвижного состава, работающего на малых плечах оборота (дрезины, мотовозы, путевые машины, маневренные тепловозы и т.д.), а также для совместного использования со стандартными песочницими установленными на тяговом подвижном составе -твердые модификаторы трения, а для магистральных локомотивов для самостоятельного использования пастообразный модификатор трения.
Критериями оценки триботехнических характеристик были приняты: коэффициент трения, весовой износ, скорость провышения коэффициента трения после подачи в контакт анализируемых модификаторов.
В ходе испытаний, проводимых с использованием универсального измерительно-вычислительного комплекса, предназначенного для проведения трибологических исследований, описанного выше было установлено, что одним из достоинств разработанных модификаторов является повышенная скорость достижения предельного значения коэффициента трения по сравнению со случаем применения песка и активизатора АС-РАПС-ФЖ.
Кроме того, применение СМТМ и СМТХ позволяет добиваться самых высоких значений коэффициента сцепления (по сравнению с применением других АС-РАПС-ФЖ и песка). Эффективность применения МТ становится наиболее наглядной в условиях наличия насыщенных слоев поверхностных загрязнений. Ускоренная нейтрализация поверхностных загрязнений обуславливается комплексной чисткой поверхностей трения, обусловленной присутствием абразива и моющими свойствами щелочных силикатов. Кроме того, применение СМТХ позволяет добиваться самых высоких значений коэффициента сцепления (по сравнению с применением других МТ), применение СМТМ позволяет обеспечить наиболее высокую скорость повышения коэффициента сцепления. Эффективность применения разработанных модификаторов становится наиболее наглядной в условиях наличия насыщенных слоев поверхностных загрязнений. Ускоренная нейтрализация поверхностных загрязнений обуславливается комплексной чисткой поверхностей трения, обусловленной присутствием абразива и полярностью молекул жидкого стекла. С целью увеличения механической составляющей коэффициента трения в состав разработанных модификаторов были введены абразивы различной твёрдости и дисперсности. В состав разработанных модификаторов производились добавки порошка корунда (А120з) различной дисперсности, изменялась дисперсность кварцевого песка входящего в состав модификаторов трения, также была введена силиконовая жидкость, обеспечивающая при трении оседания на фрикционных поверхностях мягкого абразива. Проведённые опыты не принесли желаемого результата. Для подтверждения возможности увеличения молекулярной составляющей коэффициента трения и ускорения скорости его роста за счёт интенсификации окислительных процессов протекающих на фрикционном контакте, в состав разработанных модификаторов трения вместо бихромата калия и перманганата калия была осуществлена добавка азотной кислоты (HN03) средней концентрации (рис. 2.25) контакт различных модификаторов трения Из рисунка 2.25 видно, что величина коэффициента трения после подачи в контакт модификатора трения с азотной кислотой превышает, значения коэффициента трения при наличии в контакте кварцевого песка и АС-РАПС-ФЖ. При этом при введении в состав силикатного модификатора трения азотной кислоты средней концентрации приводит к росту скорости повышения коэффициента трения, что подтверждает выдвигаемую гипотезу о положительном влиянии интенсификации окислительных процессов. Падение коэффициента трения при подаче в контакт силикатного модификатора обуславливается избытком жидкой фазы в составе МТ. Исследования показывают, что применение разработанных модификаторов позволяет значительно снизить интенсивность изнашивания образцов по сравнению со случаями применения кварцевого песка при равных прочих условиях. скоростях проскальзывания при использовании различных МТ С целью изучения механизма изнашивания был произведен визуальный анализ фрикционных поверхностей с использованием электронного микроскопа при 100 и 200 - кратном увеличении.
Для образцов работавших с использованием песка характерны следы массового удаления материла с фрикционных поверхностей характерные для процессов схватывания, следы резания и царапанья абразивом (рис. 2.27).
Для образцов, работавших в присутствии СМТМ и СМТХ (рис. 2.28) характерно отсутствия следов массового отделения материала с фрикционных поверхностей.
