Способ модифицирования трущихся поверхностей

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в узлах трения,Повышение износостойкости узлов трения улучшает характеристики надежности и долговечности современных машин и механизмов,Известно. что введение между трущимися поверхностями смеси из абразивных частиц с диаметром частиц б5 мкм и связующего снижает интенсивность изнашивания поверхностей эа счет нивелирования поверхностей трения, улучшения теплопередачи между поверхностями, снижения электростатической напряженности.Однако использование известных способов обладает рядом недостатков:- возмокно наличие крупных цельных частиц абразива, что приводит к резкому увеличению износа;- при одновременном введении большого числа абразивных частиц становится более вероятной коагуляция этих частиц, вызванная наличием большого числа свободных связей. что приводит к образованию крупных частиц;- невозможно поддерживать оптимальное содержание абразивного порошка мекду трущимися поверхностями, что приводит при избытке частиц абразива к интенсивному изнашиванию поверхностей, а при низком содержании абразивных частиц - к снижению эффективности их воздействия;- различное количество абразивных частиц, которое необходимо на этапе приработки и в процессе эксплуатации узла. Это делает обязательным удаление излишних абразивных частиц из узла трения после приработки для предотвращения интенсивного изнашивания в условиях эксплуатации,Известна присадка кдизельномутопливу АЛП. Присадка представляет собой 3.:;-ный раствор органополиалюмооксана в дизельном масле ДСили ДС, Приработка деталей ускоряется эа счет абразивного действия продуктов сгорания присадки, При сгорании топлива присадка выпадает в камере сгорания и на стенках гильзы цилиндров в виде белого порошка оксида алюминия), служащего притирочной пас гай,При реализации этого способа абразивные частицы вводятся в зону трения постепенно, но оптимизации процесса изнашивания не происходит, так как количество образовавшегося абразивного порошка зависит от процентного содеркания присадки АЛПв дизельном топливе и не зависит от состояния поверхностей трения. Кроме того, недостатками является то, что:- присадка действует не на все сопряжения двигателя;- присадка вызывает повышенный износ топливной аппаратуры и обладает высокой коррозионной агрессивностью из-за наличия меркаптановой серы;- использование присадки вызывает отложения на распылителях, ухудшает производительность форсунок, нарушает процесс сгорания топлива, вызывая падение мощности дизеля.Наиболее близким по технической сущНости и достигаемому результату является способ, при реализации которого из .: оеделенного количества природного исгертого кварца и синтетического солидола образуют смесь, подвергают ее механоактивации, Готовую смесь вводят в зону трения и производят приработку. В процессе приработки на трущихся поверхностях формируются сервовитные пленки, что уменьшает коэффициент трения между трущимися поверхностями.Однако описанный способ включает предварительную механоактивацию смеси, что предусматривает дополнительное оборудование для этой операции, увеличивает трудозатрат и энергозатрат,Кроме того, частицы вводятсяв зону трения одновременно, что повышает вероятность коагуляции частиц.Оптимизации процесса изнашивания не происходит, так как содержание истертого кварца в смеси не зависит от состояния трущихся поверхностей,При использовании этого способа необходимо строго контролировать размеры частиц кварца, так как частицы размером более 5 мкм могут вызвать значительное изнашивание.Задачей предлагаемого изобретения является модифицирование трущихся поверхностей для повышения их износостойкости.Техническим результатом, достигнутым изобретением является ускорение формирования оптимальной шероховатости трущихся поверхностей за счет участия в процессе трения образовавшихся абразивных частиц, количество которых обеспечивает минимальный износ узла трения,Поставленная задача реализуется тем, что между трущимися поверхностями размещают состав из минерального порошка и органического связующего.Новым в предлагаемом способе является то, что в качестве минерального порошка используют дисперированнцй минерал, 20013235 10 15 20 35 40 45 50 гладкости уменьшается значение когезион- ан ного компонента, потому что уменьшается ко способный образовывать частицы абразива в условиях трения. При этом соотношение компонентов в составе:минерал, способный к образованию абразивных частиц - 0,1-10 мас. ,органическое свяэующе - остальное.В качестве минерала. способного образовывать частицы абразива в условиях трения, может быть использован антигорит.В процессе трения площадь фактического контакта поверхностей состоит иэ множества микроконтактов, расположенных в местах наиболее полного сближения поверхностей. При вэаил 1 одействии микро- контактов в течение очень короткого времени (10 -10 с) к площадке контакта подводится большая энергия, Частица минерального порошка, попавшая в зону контакта, испытывает необратимую пластическую деформацию. Работа необратимой пластической деформации при этом на 60-90 О превращается в теплоту, Так как время взаимодействия очень небольшое, объемы, подвергаемые воздействию, малые, то температура вводится не как статически определенная величина, а как мера локальной концентрации кинетической энергии.Во время взаимодействия наблюдается освобождение из кристаллических решеток заряженных и незаряженных частиц, В зоне микроконтакта нарушается максвеллооское распределение по энергиям и взаимодействие частиц носит случайный характер, что делает возможными химические реакции, запрещенные термодинамикой,В таких условиях становится возможным образование частиц абразива.Например, антигорит(твердость по Моосу 3 - 4) получается в результате процесса серпентинизации оливина;2 М 92%04 + 2 Н 20 + СОр =-М 9 зЗаОЯОН)+ М 9 СОзВ условиях трения становится возможной обратная реакция с образованием из антигорита оливина, который является абразивом (твердость по Уоосу 7).Образовавшиеся в процессе трения частицы имеют очень малый размер (соизмеримый с пятном микроконтакта),Сопротивление трения при взаимном перемещении поверхностей складывается из адгезионного и когеэионного сопротивлений. Известно, что значение сопротивления трения с увеличением гладкости поверхности уменьшается, но при очень малой шероховатости начинает резко возрастать. Это связано с 1 ем, что с увеличением количество неровностей, которые дефорлируются или срезаются, но постепенно начинает возрастать фактическая площадьконтакта и происходит удаление с поверх.ности адсорбционных слоев, что приводит кусилению адгеэионного взаимодействия,так как начинают действовать силы сцепления металлической связи.Малые частицы абразива, участвуя втрении, с одной стороны, нивелируют поверхности, уменьшая когезионную состав.ляющую, с другой стороны, препятствуютвыглаживанию поверхностей и, дискретноразделяя поверхности, предотвращают увеличению адгезионной составляющей,Со временем часть абразивных частицуходит из зоны трения или впрессовываетсяв трущиеся поверхности, что приводит к увеличению сопротивления трения.При увеличении сопротивления трениявозрастает энергия, рассеиваемая междутрущимися поверхностями, что приводит кусилению процесса образования абразивных частиц, При снижении сопротивлениятрения интенсивность образования абразивных частиц уменьшается, обеспечиваяподдержание оптимального количества абразивных частиц между трущимися поверхностями.Постепенное образование частиц абразива снижает вероятность их коагуляции итем самым вероятность появления крупныхчастиц.Авторами предлагаемого изобретениябыло установлено:1. Содержание в смеси между трущимися поверхностями минерала более 10 приводит к увеличению изнашивания из-закоагуляции частиц минерала и ухудшениясмазывания поверхностей.2. При содержании минерала менее0,1его количества недостаточно для образования необходимого числа частиц абразива, которые способны повлиять наизосостойкость поверхностей.Технология модифицирования трущихся г 1 оиерхностей заключается в следующем:из необходимого количества порошка минерала, способного к образованию в процессетрения между трущимися поверхностямичастиц абразива, и органического связующего образуют смесь. Полученную сл 1 есьразмещают между трущимися поверхностями,Технический результат изобретенияподтверждается следующими конкретнымиприл 1 ерами,П р и м е р 1. Берут диспергировлнныйтигорит (1008 мкм, 503 мкм) вличестве 2 гр (2) и синтетический соли2001323 П име Показатель Чистый соли ол 16,2 1,8 23,1 Интенсивностьизноса, г/ч 10Составитель В. СитушкинТехред М.Моргентал Корректор С. Лисина Редактор Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Заказ 3123 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул Гагарина, 101 дол в количестве 98 гр (98), образуют смесь. Полученную смесь размещают между образцами машины трения СМЦ. Испытания проводят по схеме "вал-частичный вкладыш" при скорости 5 м/с, давлении 3 МПа, В качестве образца используют стальной (ст 45) цилиндр.П р и м е р 2. Смесь готовят по примеру 1, но соотношение компонентов в смеси:антигорит - 10 гр (10 ф-)солидол - 90 гр (90%).П р и м е р 3, Смесь готовят по примеру 1, но соотношение компонентов в смеси:антигорит - 0,1 гр (0.1),солидол - 99,9 гр (99,9),Время испытания на машине трения 3 ч. Результаты испытания по примерам 1-3 сведены в таблицу, Для сравнения представлены результаты испытания чистого солидола,Результаты испытаний показывают: интенсивность изнашивания образцов уменьФ о р мул а и зоб рете н и я 1. СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ТРУЩИХСЯ ПОВеРхнОстеи, заключающийся В том, что между трущимися поверхностями размещают состав из минерального порошка и органического связующего, отличающийся тем, что в качестве минерального порошка используют диспергированный минерал, способный к образованию в процессе трения между трущимися поверхностями часшается при введении в солидол диспергированного антигорита,(56) Венцель Е,С., Панев И,Г. Об оценке про 5 тивоиэносных свойств масел по гранулометрическому составу загрязнений/Долговечность трущихся деталей машин.Сборник научных статей. Выпуск 4, М.: Машиностроение, 1990, с. 255,10 Радин Ю,АСуслов П.Г. Безыэносностьдеталей машин при трения, - Л.: Машиностроение, Ленинград.отд-ние, 1989. с, 118119,Хайнике Г. Трибохимия /Пер, с англ,15 М,Г,Годфельда - М.: Мир,1987, с. 75. 76,217.,Костров И,Н. Минералогия. М.: Мир,1971. с. 375,Под ред. Хебды М., Чичинадзе А.В,Справочник по триботехнике т.1, М.: Маши 20 ностроение, 1989, с.41.Авторское свидетельство СССРМт 1601426, кл. Г 16 С 33/14. 1990,тиц абразива при следующем соо 1 ноше нии компонентов, мас:Минерал, способный к образованию абразивных частиц 0,1 - 10,0 Органическое связующее Остальное2, Способ по п.1, отличающийся тем, 25 что в качестве минерала. способного к образованию в процессе трения между тру трущимися поверхностями абразивных частиц, используют диспергированный антигорит.30