Время проведения эксперимента выбиралось эмпирическим путем из условия получения достоверных данных об износе.
Лунки наносились на твердомере БО-2 алмазным конусом с углом при вершине 120°. Измерение отпечатков конуса проводилось на микроскопе МЕТАМ Р-1.
Первая серия испытаний проводилась по четырехшарикововой схеме (рис. 3.2.1.) согласно ГОСТ 9490-75. Испытания имели целью определить противоизносные свойства масел (базового и масел с присадками) и проранжировать их по способности снижать износ.
В качества параметра, оценивающего противоизносные свойства, применялся показатель износа Dи по ГОСТ 9490-75.
Показатель износа Dи определяли при постоянной нагрузке 500Н, время испытаний 60 мин.
Показателем износа Dи в миллиметрах считают среднее арифметическое значение диаметров пятен износа нижних шариков двух параллельных испытаний.
Результаты испытаний представлены в таблице 3.1.
Если показатель износа, характеризующий противоизносные свойства базового масла, равный 1,0, принять за 100%, то улучшение противоизносных свойств можно оценить в процентах по отношению к базовому маслу, что и отражено в таблице 3.1.
Вторая серия испытаний - определение коэффициента трения (антифрикционных свойств) производилась по схеме испытаний «диск-диск» (рис. З.1.). Материалы дисков соответствовали материалу шариков для четырехшариковой схемы (сталь ШХ15 HRC62). Результаты испытаний представлены в таблице 3.2.
Таблица 3.1 - значение показателей износа для различных смазочных материалов.
| № п/п | Смазочный материал | Ср. значение показ-ля износа Dи, мм | Улучшение противоизносных св-в, % |
| 1 | Индустриальное масло И-20 (базовое масло) | 1,0 | 0 |
| 2 | И-20 с присадкой RVS | 0,9 | 10 |
| 3 | И-20 с присадкой 0128 | 0,9 | 10 |
| 4 | И-20 с присадкой 0228 | 0,85 | 15 |
| 5 | И-20 с присадкой 0328 | 0,83 | 17 |
| 6 | И-20 с присадкой ГТН-1 | 0,83 | 17 |
| 7 | И-20 с присадкой ГТН-12 | 0,87 | 13 |
Таблица 3.2 - Значение коэффициента трения для различных смазочных материалов.
| № п/п | Смазочный материал | Коэффициент трения | Улучшение антифрикционных св-в, % |
| 1 | Индустриальное масло И-20 (базовое масло) | 0,85 | 0 |
| 2 | И-20 с присадкой RVS | 0,075 | 10 |
| 3 | И-20 с присадкой 0128 | 0,08 | 0 |
| 4 | И-20 с присадкой 0228 | 0,072 | 10 |
| 5 | И-20 с присадкой 0328 | 0,047 | 41 |
| 6 | И-20 с присадкой ГТН-1 | 0,056 | 30 |
| 7 | И-20 с присадкой ГТН-12 | 0,064 | 20 |
На основании полученных результатов, которые предоставлены в таблице 3.1 и 3.2, можно проранжировать смазочные материалы в ряд, с убыванием противоизносных и антифрикционных свойств:
1 И-20 с присадкой 0328
2 И-20 с присадкой ГТН-1
3 И-20 с присадкой ГТН-12
4 И-20 с присадкой 0228
5 И-20 с присадкой RVS
6 И-20 с присадкой 0128
7 Базовое масло
Третья серия испытаний проводилась по схеме «кольцо-кольцо» (торцы колец), рис. 3.1, согласно ГОСТ 23.224-86 «Обеспечение износостойкости изделий» по группе А.
Сравнительным экспресс испытаниям подвергались следующие материалы:
- сталь 40Х (HRC52) в сочетании с бронзой Вр. С30;
- чугун специальный ЧС (НВ210) в сочетании с серым модифицированным чугуном С4М (НВ252).
Результаты испытаний.
При испытаниях: сталь 40Х в паре с бронзой (нагрузка 800Н, скорость скольжения 0,5 м/с) в базовом масле И-20 - скорость изнашивания составила 117 мкм/ч, а коэффициент трения 0,066.
При этом микротвердость поверхностей трения:
- сталь 40Х - 5720 Мпа;
- бронза Вр. С30 - 2540 Мпа.
При испытаниях идентичных пар трения, но в масле И-20 с присадкой RVS, при идентичном нагрузочно-скоростном режиме скорость изнашивания составила 100 мкм/ч, а коэффициент трения 0,052.
При этом микротвердость поверхностей трения:
- сталь 40Х - 6420 Мпа;
- бронза Вр. С30 - 2740 Мпа.
Результаты испытаний приведены в таблице 3.3.
Таблица 3.3 - Результаты испытаний пары трения сталь 40Х бронза Вр. С30.
| Смазочный материал | Параметры | |||
| Скорость износа, мкм/ч | Коэффициент трения | Микротвердость стали, Мпа | Микротвердость бронзы МПа | |
| И-20 | 117 | 0,066 | 5720 | 2540 |
| И-20 + RVS | 100 | 0,052 | 6420 | 2740 |
| Улучшение свойств, % | 14 | 21 | 11 | 7 |
При испытаниях: чугун специальный ЧС в паре с серым модифицированным чугуном СЧМ (нагрузка 800Н, скорость скольжения 0,5 м/с) в базовом масле И-20 скорость изнашивания составила 10 мкм/ч, а коэффициент трения - 0,127.
При этом микротвердость поверхностей трения:
- ЧС - 3100 Мпа;
- СЧС - 3000 Мпа.
Характер переходного процесса представлен на рис. 3.2.3.
При испытаниях идентичных пар трения, но в масле И-20 с присадкой RVS, при идентичном нагрузочно-скоростном режиме скорость изнашивания составила 8,7 мкм/ч, а коэффициент трения 0,1.
При этом микротвердость поверхностей трения:
- ЧС - 5140 Мпа;
- СЧС - 7240 Мпа.
Результаты испытаний сведены в таблицу 3.4.
Таблица 3.4 - Результаты испытаний пары трения СЧ - СЧМ.
| Смазочный материал | Параметры | |||
| Скорость износа, мкм/ч | Коэффициент трения | Микротвердость ЧС, МПа | Микротвердость СЧМ, МПа | |
| И-20 | 10 | 0,127 | 3100 | 3000 |
| И-20 + RVS | 8,7 | од | 5140 | 7240 |
| Улучшение свойств, % | 13 | 21 | 39 | 59 |
Выводы и рекомендации по внедрению.
Анализируя результаты лабораторных испытаний, которые предоставлены в таблицах 3.1 - 3.4, можно сделать следующие выводы:
1) Применение присадки RVS в базовых минеральных маслах индустриальном И-20 снижает скорость изнашивания материалов от 8 до 14% и механические потери на трение - от 10 до 21%.
2) Применение присадок RVS в базовом масле значительно интенсифицирует образование на поверхностях трения защитных износостойких пленок (вторичных структур). Особенно твердые пленки образуются на чугунах (микротвердость возрастает от 26% до 59%), затем сталях - 11% и в меньшей степени бронзах - 7%.
3) Применение присадки RVS значительно сокращает время приработки (обкатки). Данная присадка может служить в качестве приработочного и модифицирующего материала.
При применении присадки RVS все пары трения становятся чувствительными к быстрому увеличению нагрузки (скорости нагружения, н/с).
При больших скоростях нагружения эффективности присадки нет, и даже проявляется ее отрицательный эффект. Пары работают неустойчиво и склонны к задиру. Поэтому при применении присадки RVS изделие, агрегаты, двигатель необходимо прирабатывать ступенчато от минимальных нагрузок от минимальных нагрузок до эксплуатационных. Величина нагрузки на каждой из ступеней и время работы определяется в зависимости от конструкции изделия и материалов пар трения, т.е. в каждом конкретном случае отдельно.
Сравнения с альтернативными технологиями.
Таблица 3.5 RVS - технология и классический ремонт на примере тележки трамвайного вагона Т-3
| Технологическая операция | Виды ремонта тележки трамвайного вагона Т-3 | |
| Капитальный ремонт с заменой изношенных деталей | Ремонт по технологии RVS | |
| Демонтаж и разборка | Требует специально оборудованное помещение и обученный персонал. | Не требуется |
| Дефектация | Требует оборудования и справочных данных | По косвенным признакам |
| Комплектация запчастями | Требует наличия складов, системы учета и дополнительных материальных затрат на закупку запаса запчастей | Не требуется |
| Сборка и установка | Требует помещения, оборудования и специально обученного персонала | Не требуется |
| Заливка нового масла | Расходуется объем масла в редукторе | RVS добавляются в старое масло |
| Обкатка и замена масла | Работа с неполной загрузкой, дополнительный расход масла | Приработка в течение 20 минут |
Экономическая целесообразность применения данной технологии.
К настоящему времени имеется практический опыт применения данной технологии на оборудовании и технике всех отраслей промышленности, транспорта и энергетике, а именно:
- Гидросистемы:
* масляные насосы любых типов, гидроклапаны, и распределители, гидроцилиндры.
- Компрессоры:
* поршневые и турбокомпрессоры.
- Промышленные редукторы и трансмиссии.
- Отдельно стоящие подшипники, открытые шестеренчатые передачи (как пример -регенеративный воздухоподогреватель на ТЭЦ и ГРЭС).
- Двигатели внутреннего сгорания:
* дизельные и карбюраторные всех типов и марок.
Экономическая целесообразность применения данной технологии. 1) Резкое сокращение расходов на ремонт:
1.1) Замена капитальных и плановых ремонтов на профилактическую обработку.
1.2) Не требуется замена трущихся деталей, т.к. постоянно поддерживая металокерамический слой в рабочем состоянии, можно отказаться от необходимости их замены.