Введение к работе
Актуальность темы. Опыт эксплуатации пожарных автомобилей и агрегатов показывает, что их долговечность в подавляющем большинстве случаев (более 90 %) определяется износостойкостью контактирующих поверхностей его деталей и зависит от ряда конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов. Повышение работоспособности за счет перехода к водорастворимым смазочным материалам может быть рациональным, например, в системах пожаротушения, где вода и ПАВ используются на постоянной основе, а решение этой задачи является важным.
Известны работы по использованию в качестве смазочных материалов (СМ) мезогенных веществ. Считается, что растворы поверхностно-активных веществ (ПАВ), являющихся лиотропными мезогенами, в водосмазываемых парах трения типа металл-полимер способствуют формированию эффективных граничных смазочных слоев благодаря надмолекулярной самоорганизации. Актуальной задачей является выявление корреляции между особенностями надмолекулярной структуры смазочного раствора и трибологическими характеристиками пары трения.
Работа выполнялась в рамках плана НИР Ивановского госуниверситета, исследования поддержаны грантами: Минобрнауки РФ 2.1.2/4670 (2008–10 гг.), РФФИ 11-08-01102-а (2011 г.).
Цель исследования: Повышение работоспособности водосмазываемых подшипниковых пар скольжения путем введения присадок мезогенных ПАВ.
Для достижения сформулированной цели выполняли следующие задачи:
-
Провести модельные триботехнические испытания присадок класса неонолов в широком диапазоне концентраций и режимов трения;
-
Выполнить цикл физико-химических исследований водных растворов неионогенных ПАВ для объяснения влияния эффектов самоорганизации на процесс трения;
-
Разработать модель смазочного слоя, образованного из водного раствора неионогенного ПАВ при трении скольжения, включающую оценку надмолекулярной самоорганизации СМ;
-
Разработать метод расчетной оценки эффекта надмолекулярной самоорганизации СМ;
-
Выявить корреляцию между трибологическими характеристиками смазочного слоя и его физико-химическими особенностями;
-
Дать практические рекомендации по применению водных растворов неионогенных ПАВ в металлполимерных подшипниках скольжения.
Методы исследования. Задачи решались с помощью теоретических и экспериментальных методов. В теоретической части использованы основные положения теории Майера-Заупе. В экспериментальной части работы использовали методы оптической поляризационной термомикроскопии, вискозиметрии, ИК-спектроскопии, построения изотерм поверхностного натяжения и др. Измерение трения и износа выполнены в соответствии с известными методиками. Экспериментальные зависимости обрабатывали с применением регрессионного анализа.
Научная новизна работы:
-
Построена вероятностная математическая модель надмолекулярной самоорганизации мезогенного компонента СМ в смазочном слое.
-
Получены экспериментальные данные о взаимосвязи физико-химических и трибологических характеристик исследуемых СМ.
-
Установлена корреляция между аналитически полученным параметром самоорганизации и экспериментальным значением коэффициента трения.
Достоверность полученных результатов. Основные результаты и выводы настоящей работы обеспечиваются корректным применением известных методик физико-химических исследований к выбранным классам смазочных материалов; адекватностью построенных регрессионных моделей; статистической обработкой экспериментальных данных.
Практическая значимость.
1. Разработаны рекомендации по применению водных растворов неионогенных ПАВ в металлполимерных подшипниках скольжения.
2. Результаты исследования используются в учебном процессе на кафедре «Пожарная техника» ИвИ ГПС МЧС России в лекционных спецкурсах, лабораторных практикумах, при выполнении курсовых и дипломных работ.
3. Основные практические рекомендации по использованию в качестве присадок к СМ водных растворов НПАВ в подшипниковых узлах пожарных насосов внедрены в пожарной части № 77 г. Пыть-Ях, Тюменской области.
Соответствие паспорту специальности. Выводы и положения диссертации соответствуют п. 4 «Смазочное действие: гидро-газодинамическая смазка, гидро- и газостатическая смазка, эластогидродинамическая смазка, граничная смазка», п. 11 «Термодинамика и самоорганизация трибосистем» паспорта специальности 05.02.04 – трение и износ в машинах.
Апробация результатов работы. Результаты настоящей диссертации были представлены автором на следующих научных конференциях, совещаниях и симпозиумах: I, II, III научн. конференциях молодых ученых Регионального науч.-образоват. центра по наноматериалам «Жидкие кристаллы» в рамках IV, V, VI фестиваля студентов, аспирантов и молодых ученых, Иваново, апрель 2007, 2008, 2009 гг.; III Междунар. науч.-практ. конф. «Пожарная и аварийная безопасность объектов», Иваново, декабрь 2007 г.; I Международной науч.-практ. конф. «Современные проблемы науки», Тамбов, март 2008 г.; Науч. семин. НИИ наноматериалов «Проблемы трибофизики жидких кристаллов» Ивановского гос. ун-та, май 2008 г.; V Междунар. науч.-практ. конф. «Современные методы в теоретической и экспериментальной трибоэлектрохимии», Плёс, июнь 2008 г.; Регион. науч.-техн. конф. «Материаловедение и надежность триботехнических систем», Иваново, апрель 2009 г.; VII Междунар. науч. конф. по лиотропным жидким кристаллам и наноматериалам «Успехи в изучении термотропных жидких кристаллов», Иваново, сент. 2009 г.; II и III Международных форумах по нанотехнологиям, Москва, окт. 2009 г., нояб. 2010; 9 и 10 Междунар. конф. «Трибология и надежность», Санкт-Петербург, окт. 2009 г., окт. 2010 г.; II Междунар. семин. «Техника и технология трибологических исследований», Иваново, октябрь 2009 г.; Конф. молодых ученых ЦФО РФ «Актуальные направления научных исследований», г. Калуга, ноябрь 2009 г.; 12 Междунар. науч.-практ. конф. «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня», Санкт-Петербург, апрель 2010 г., Науч.-техн. конф. «Трибология – машиностроению», посвященной 120-летию М.М. Хрущова, Москва, дек. 2010 г.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 14 научных работ, в том числе 1 монография, 6 статей в журналах ВАК, 7 статей в сборниках научных трудов и материалах конференций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения и шести глав, заключения, списка литературы, включающего 210 наименований. Работа изложена на 148 страницах машинописного текста, содержит 69 рисунков и 15 таблиц.
