Избирательный перенос при трении (стр. 4 из 5)

Коэффициент полезного использования тепла К определяется отношением необходимого тепла Q_Pк общему количеству израсходованного тепла Q_общ рассчитывается по формуле (24):

(24)

Результаты расчетов q, Q_общ, К приведем в виде таблицы и графических зависимостей. При этом следует учесть, что в полученных данных Q_общ, Q_потне учтены потери тепла в процессе подвода теплоносителя от источника тепла до двигателя.

В некоторых случаях эти дополнительные потери могут существенно повлиять на выбор теплоносителя и оценку эффективности и экономичности средств и способов предпусковой тепловой подготовки двигателя.

Данные по двигателю ЯМЗ – 238:

Площадь двигателя F = 4м²;

Масса двигателя G_мет = 750 кг;

Масса охлаждающей жидкости G_ож = 35 кг;

Масса масла при G_м = 23,4 кг.

Результаты расчетов приведены в таблице 7.

Таблица 7 – Результаты расчетов предпусковой тепловой подготовки двигателя.

Время разогрева , час	Теплопроизводительность, q ккал/час	Общий расход тепла, Qккал	Коэффициент полезного использования тепла К	Расход тепла на разогрев масла, Qмккал	Процент затрат на разогрев масла
1/3 1 2 5 16	31060 11411 6569 3834 3023	10834 12835 15835 24835 57835	0,91 0,77 0,62 0,40 0,17	785	7,24
				1185	9,23
				1785	11,27
				3585	14,44
				10185	17,61

На основании расчетных данных таблицы 7 строим графики зависимости теплопроизводительности средств тепловой подготовки двигателя, расхода тепла и коэффициента полезного использования тепла от продолжительности предпускового разогрева двигателя (

).

5. ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ ПЕРЕНОС ПРИ ТРЕНИИ

Избирательный перенос (ИП) – это комплекс физико-химических явлений на контакте поверхностей при трении, который позволяет преодолеть ограниченность ресурса трущихся сочленений машин и снизить потери на трение. ИП есть особый вид трения, который обусловлен самопроизвольным образованием в зоне контакта неокисляющейся тонкой металлической пленки с низким сопротивлением сдвигу и неспособной наклепываться. На пленке образуется в свою очередь полимерная пленка, которая создает дополнительный антифрикционный слой.

Весьма полезным свойством ИП является также свойство работать в средах, где трение при граничной смазке не может эффективно выполнять свои функции. ИП проявляет способность перестройки защитных систем, которые варьируются в зависимости от свойств среды, являющейся исходным материалом для образования системы снижения износа и трения.

ИП применен или апробирован в машинах: самолетах, автомобилях, станках, паровых машинах, дизелях тепловозов, прессовом оборудовании, редукторах, оборудовании химической промышленности, механизмах морских судов, магистральных нефтепроводах, электробурах, холодильниках, гидронасосах, нефтепромысловом оборудовании. ИП применяется также в приборах и может быть использован для повышения стойкости режущего инструмента при сверлении, фрезеровании, протягивании, дорновании и резьбонарезании.

ИП позволяет:

1. при изготовлении машин экономить металл (15-20%) за счет большей грузоподъемности (в 1,5-2 раза) пар трения;

2. увеличить срок работы машин (в 2 раза), сократить период приработки двигателей (в 3 раза) и редукторов (до 10 раз), соответственно сократить расход электроэнергии;

3. в подшипниках качения и скольжения уменьшить расход смазочных материалов (до 2 раз);

4. повысить КПД глобоидных редукторов с 0,7 до 0,85; винтовой пары с 0,25 до 0,5;

увеличить экономию драгоценных металлов (золота, платины, серебра) в приборах в 2-3 раза за счет большей надежности электрических контактов.

Анализ физических процессов при ИП проводился в сравнении с процессами, происходящими при граничном трении — наиболее изученном и широко распространенном в узлах трения машин и механизмов. При граничном трении основными факторами, определяющими износ поверхностей трения, являются:

— пластические деформации, приводящие к наклепу поверхностей и разрушению микронеровностей;

— окислительные процессы: образующиеся при трении окисные пленки, хотя и препятствуют схватыванию и глубинному вырыванию, хрупки и быстро разрушаются;

— внедрение отдельных участков поверхности одной детали в сопряженную поверхность другой, что при скольжении вызывает образование неровностей поверхностей и при многократном воздействии их разрушение;

— адгезионное схватывание, приводящее к переносу материала одной детали на другую и усиление изнашивания;

— наводороживание поверхностей трения деталей, что ускоряет изнашивание в зависимости от условий работы трущихся деталей более чем на порядок.

В связи с отмеченными факторами защита от износа должна быть многофакторной, вероятно, в некотором соответствии с перечисленными выше явлениями. Заметим, что применение для защиты от изнашивания только смазки хотя и предохраняет от схватывания (не весьма надежно), но не спасает от взаимного внедрения неровностей, пластического деформирования, окисления и разрушения окисных пленок и других необратимых процессов.

Почти все смазочные материалы содержат поверхностно-активные вещества (ПАВ), что предопределяет возможность пластификации поверхностных слоев материалов трущихся деталей и снижения сил трения . При обычном трении окисные пленки препятствуют проникновению среды (а в месте с ней и ПАВ) к металлу, в результате пластические деформации участков контакта охватывают более глубокие слои (рис. 1. а).

а) б)

Рис. 1. Схема распространения деформаций в местах контакта при граничной смазке (а) и ИП (б):

1 — чугун; 2 — сталь; 3 — окисные пленки; 4 — сервовитные пленки

При ИП оксидные пленки отсутствуют, в результате деформируется лишь сервовитная пленка; подповерхностные слои металла деформации не претерпевают (рис. 1. б). Поскольку молекулы ПАВ находятся в порах сервовитной пленки, не исключается скольжение и внутри пленки по принципу диффузионно-вакансионного механизма, но с малой затратой энергии. Все это снижает трение и изнашивание.

Создание условий в узле трения, при которых образуется сервовитная пленка:

● разработка металлоплакирующих смазочных материалов и присадок к ним (добавлением бронзовой пудры в трансмиссионное масло);

● разработка материалов, содержащих металлоплакирующий состав, обеспечивающий в процессе трения формирование сервовитной пленки (добавление латунных поршневых колец);

● разработки конструкционных мероприятий (бронзовые вставки или специальные металлоплакирующие элементы в конструкцию узла трения), обеспечивающие образование сервовитной пленки (ФАБО- финишная безабразивная обработка поверхностей деталей узлов).

В следствии выше сказанного ИП будем достигать методом добавления латунных поршневых колец, т.к. он является целесообразным более надешным и долгосрочным, но трудоемким. Для этого нам нужно организовать изготовление этих колец.

5.1 ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ

Многообразие функций, которые выполняют кольца, с учетом особенностей конструкции поршневой группы у двигателей разных типов и назначения обусловили большое разнообразие конструкции как компрессионных, так и особенно маслосъемных колец.