Дослідження ефективності мастильної дії компонентів різної природи в діапазоні зміни навантаження, швидкості та температури в стаціонарних і нестаціонарних умовах при різних видах тертя. Механізм адаптації граничних адсорбційних шарів до динамічних умов.
Аннотация к работе
Ефективність змащування залежить від механо-фізико-хімічних явищ в триботехнічному контакті на межі метал - мастильний матеріал. Не існує єдиного підходу щодо питань, повязаних з реологічними властивостями масла, ступенем екранування граничних адсорбційних шарів при знакозмінній деформації, динамікою активації поверхні металу та полімеризаційною здатністю компонентів мастильного матеріалу. Методи дослідження передбачали математичне моделювання оптимальних умов експлуатації механізмів та машин, експериментальне визначення динаміки зміни товщини мастильного шару, антифрикційних та протизношувальних властивостей масел, стану контактуючих поверхонь в стаціонарних і нестаціонарних режимах роботи. Визначені навантажувальні, кінематичні та температурні умови (стаціонарний і нестаціонарний режими), в яких масла різного фракційного складу набувають в контакті властивостей неньютонівських рідин; при цьому реологічні характеристики є основним критерієм ефективності мащення, антифрикційних та протизношувальних властивостей. В роботах у співавторстві здобувачу належать: [1] - методика оцінки впливу фізико-хімічного складу масел на ефективність змащування; [2] - розробка основних критеріїв оцінки антифрикційних властивостей; [3] - аналіз механізму руйнування граничних шарів в умовах масляного голодування; [4] - запропонована методика удосконалення припрацювання зубчастих коліс; [5] - розроблена методика оцінки впливу мастильного матеріалу на механізм руйнування контактних поверхонь; [6] - аналіз впливу експлуатаційних факторів та конструкційних параметрів металу на режим мащення; [7, 13] - оцінка впливу негідродинамічних факторів на формування товщини мастильного шару; [8] - визначено області прояву пружньо-вязкого антифрикційного ефекту при надбанні маслами неньютонівських властивостей в контакті; [9] - запропоновано в якості критерію ефективності мащення реологічні характеристики граничних шарів; [10,11,21] - проведена оцінка взаємозвязку між інтенсивністю зношування та кінетикою мікротвердості поверхневих шарів металу при змащуванні вузла тертя різними композиціями мастильних матеріалів; [12,19,20] - аналіз механізму формування та адаптації граничних шарів при полімеризації вуглеводневих компонентів та складових антифрикційних добавок на активованій тертям поверхні металу.Для граничного та змішаного режимів мащення необхідно враховувати комплекс факторів, які забезпечують мастильну дію в контакті: фізико-хімічні властивості масла, напружений механо-фізико-хімічний стан поверхонь тертя, температуру, кінематику контакту, навантаження. Дослідження товщини мастильного шару проводилось методом падіння напруги в режимі нормального тліючого розряду, що дало можливість диференціювати природу змащувального шару та виявити кінетичну залежність його формування від таких факторів, як навантаження, швидкість, температура, фізико-хімічний склад змащувального матеріалу, структура та тип металу пар тертя. Встановлено, що при V?К 3,37 м/с, ?max 570 МПА, незалежно від температури, для масел МС-20 і І-40 простежується чітка кореляція ?еф в контакті і вязкістю при атмосферному тиску: більш вязке масло МС-20 характеризується і більшою ?еф, в порівнянні з менш вязким маслом І-40, що підтверджує наше припущення про запізнюючу дію тиску на вязкість для МС-20 при прояві вязкопружних властивостей в контакті при V?К 0,48 м/с (рис. Десорбція молекул в рідку фазу обумовлює зменшення вязкості масла, починає домінувати гідродинамічний режим мащення в контакті, що призводить до нелінійного зменшення коефіцієнтів тертя (на 35-50%). Для масла МС-20 товщина адсорбційного шару зменшується з підвищенням температури, також зменшується ступінь його руйнування - до 6% циклів, що обумовлено прискоренням адаптації адсорбційних змащувальних шарів у міру напрацювання N ? 430, товщина яких складає 0,572 - 1,005 мкм.В стаціонарних умовах тертя в межах швидкості кочення 0,48 - 3,7 м/с встановлені наступні триботехнічні характеристики масел різного фракційного складу, які не враховуються ЕГД-теорією мащення: - надійним показником несучої здатності є ефективна вязкість в контакті, для якої встановлено існування граничної межі зміни при збільшенні тиску (при 570 МПА експериментальні значення ефективної вязкості на 3-5 порядків менші, ніж за розрахунковою формулою Баруса) та некорельованість з вязкістю за атмосферних умов; поліпшення антифрикційних властивостей масел обумовлено синергізмом трьох чинників - вязкістно-пружнім ефектом (при підвищенні тиску), зменшенням напруг зсуву масляного шару (при збільшенні температури), відновленням ньютонівських властивостей масла (при зростанні швидкості). Встановлено, що в нестаціонарних умовах тертя режим мащення за розрахунковим параметром ? визначається негідродинамічною складовою товщини мастильного шару: зміни шорсткості та приріст товщини в період пуску не залежать від складу мастильного матеріалу (відхилення, в середньому, 5-10%), а товщина граничних шарів коливається в межах 0,0014 - 5,77 мкм, що складає 0,024 - 100%. Пр