Підвищення протизносних властивостей паливно-мастильних матеріалів електричним полем - Автореферат

Таким чином, у межах широкої наукової і практичної проблеми забезпечення високого рівня триботехнічних властивостей ПММ та надійності деталей механічної техніки постає актуальна наукова технічна задача розроблення методу підвищення протизносних властивостей ПММ електричним полем та дослідження закономірностей його впливу на пари тертя. Встановити закономірності впливу електричного поля на протизносні властивості ПММ, величину їх поверхневого натягу та формування зносостійкості пар тертя. Розробити метод підвищення протизносних властивостей вуглеводневих ПММ електричним полем та пристрій для його здійснення. Уперше встановлено закономірності впливу електричного поля на протизносні властивості ПММ. Набула подальшого розвитку фізична модель впливу електричного поля на протизносні властивості ПММ, яка відрізняється від існуючих врахуванням впливу зовнішнього електричного поля і явища трибоелектризації на властивості ПММ, що дозволило обґрунтувати вагомість дії електричного поля на протизносні властивості ПММ.З метою дослідження протизносних властивостей ПММ, оброблених електричним полем, було розроблено методику дослідження протизносних властивостей палив та маловязких рідин за схемою «циліндр - площина» з трибоконтактом по твірній циліндра, матеріал зразків «сталь 9ХС-латунь ЛС59-1». У третьому розділі теоретично обґрунтовано метод підвищення протизносних властивостей ПММ електричним полем, а також проаналізовано основні принципи та механізми впливу електричного поля на протизносні властивості ПММ. Одержано модельні залежності, що пояснюють взаємозвязок між основними фізичними параметрами трибосистем і електричним полем: Здійснено математичне планування проведення експериментів і обробку результатів під час випробувань на тертя та зношування з застосуванням методики математичної теорії планування експерименту. Четвертий розділ присвячено експериментальним дослідженням впливу електричного поля на протизносні властивості ПММ, на величину їх поверхневого натягу та формування зносостійкості поверхонь тертя. У разі випробувань протизносних властивостей ПММ за розробленою методикою встановлено, що характер залежностей обємного зношування від шляху тертя при різних швидкостях ковзання та різних нормальних навантаженнях для зразків напрацьованих в базовому авіапаливі ТС-1 та обробленому електричним полем є подібним, однак є і суттєві відмінності: по-перше, за однакових значень швидкостей ковзання величини обємного зношування зразків напрацьованих у обробленому електричним полем авіапаливі ТС-1 є у 1,2...1,4 разів меншими ніж для зразків напрацьованих у базовому авіапаливі.У дисертації вирішена актуальна науково-технічна задача, яка полягала в розробленні методу підвищення протизносних властивостей ПММ електричним полем. Фізичну модель впливу електричного поля на протизносні властивості мастильних середовищ спроектовано і реалізовано у вигляді пристрою для підвищення протизносних властивостей ПММ, який зберігає фізичну можливість відтворення впливу електричного поля на протизносні властивості ПММ. Установлено закономірності впливу електричного поля на протизносні властивості рідинних ПММ при їх випробуваннях на тертя та зношування і на величину поверхневого натягу досліджуваних середовищ. уперше встановлено, що за однакових значень швидкостей ковзання величини обємного зношування зразків напрацьованих у обробленому електричним полем авіапаливі ТС-1 є у 1,2...

Основний зміст роботи

У дисертації вирішена актуальна науково-технічна задача, яка полягала в розробленні методу підвищення протизносних властивостей ПММ електричним полем. У дисертаційній роботі представлено результати теоретичних і експериментальних досліджень щодо можливості підвищення протизносних властивостей ПММ шляхом використання електричного поля. Установлено закономірності впливу указаного поля на основні процеси, що супроводжують тертя та зношування в трибоспряженнях. Запропоновано підвищення ресурсу рідинних ПММ шляхом їх очищення електричним полем.

Одержані результати комплексних досліджень дозволили зробити такі основні висновки: 1. На основі опрацьованих вітчизняних та зарубіжних літературних джерел виконано аналіз теорій і механізмів тертя та зношування. Проаналізовано сучасні теорії та експериментальні дослідження електризації вуглеводневих рідин. Встановлено, що сучасні способи підвищення протизносних властивостей ПММ не повною мірою задовольняють вимоги, які світовий ринок ставить до них. На сьогодні, у наукових працях недостатньо інформації щодо проведення випробувань ПММ, оброблених електричним полем, на тертя та зношування, відповідно замало експериментальних даних.

2. Проаналізовано загальновизнані методи дослідження тертя та зношування, вибрано сертифіковану та розроблено власну методики випробувань триботехнічних властивостей ПММ для досліджень дисертаційної роботи.

3. Розроблено фізичну модель та визначено математичні залежності впливу електричного поля на протизносні властивості ПММ. Фізичну модель впливу електричного поля на протизносні властивості мастильних середовищ спроектовано і реалізовано у вигляді пристрою для підвищення протизносних властивостей ПММ, який зберігає фізичну можливість відтворення впливу електричного поля на протизносні властивості ПММ.

4. Установлено закономірності впливу електричного поля на протизносні властивості рідинних ПММ при їх випробуваннях на тертя та зношування і на величину поверхневого натягу досліджуваних середовищ. У результаті чого: ? уперше встановлено, що внаслідок оброблення електричним полем авіапалива ТС-1 величина лінійного зношування зразків знизилась до 2,5 разу, внаслідок оброблення дизельного палива ? до 1,3 разу та оливи М-20/5040 «Азмол» ? до 1,2 разу);

? уперше встановлено, що за однакових значень швидкостей ковзання величини обємного зношування зразків напрацьованих у обробленому електричним полем авіапаливі ТС-1 є у 1,2...1,4 разів меншими ніж для зразків напрацьованих у базовому авіапаливі;

? уперше встановлено, що за однакових значень нормальних навантажень обємне зношування зразків напрацьованих у обробленому електричним полем авіапаливі ТС-1 є в середньому у 1,2 разу меншим ніж для зразків напрацьованих у базовому авіапаливі;

? уперше встановлено зменшення інтенсивності обємного зношування у 1,3...2,3 разів на 1000 м шляху за однакових значень швидкостей ковзання порівняно для зразків напрацьованих у авіапаливі ТС-1 обробленому електричним полем та у базовому авіапаливі;

? уперше встановлено зниження коефіцієнта тертя сталі ШХ15 із зростанням швидкості ковзання у разі змащування контакту авіапаливом ТС-1 та оливою М-20/5040 обробленими електричним полем відповідно у 1,3 та 1,4 разу порівняно з коефіцієнтом тертя, заміряним в цих ПММ у стані поставки.

? уперше встановлено вплив електричної обробки ПММ на зміну фазового складу та формування зносостійкості поверхонь тертя;

? уперше встановлено, що для авіапалива ТС-1 поверхневий натяг, порівняно з вимірами у базовому середовищі та після обробки електричним полем, зменшився у 1,3 разу, для дизельного палива у 1,2 разу;

5. Розроблено принципово новий метод підвищення протизносних властивостей ПММ (пат. № 34918, Україна). Сконструйовано, виготовлено та апробовано пристрій для підвищення протизносних властивостей ПММ (пат. № 31878, Україна). Для підвищення ресурсу рідинних ПММ шляхом їх очищення силовими полями запропоновано використання розроблених гідроциклона для очищення робочих рідин від механічних домішок (пат. № 15975, Україна) та пересувної установки для очищення робочих рідин електричним полем (пат. № 18337, Україна).

Розроблено практичні рекомендації щодо застосування методу підвищення протизносних властивостей ПММ електричним полем, які упроваджені на підприємствах «MIKRONINTER» (Київське науково-виробниче підприємство) та «УКРНДНЦ хіммотології і сертифікації паливно-мастильних матеріалів і технічних рідин» (Український науково-дослідний та навчальний центр, м. Київ).

1. Кравец И.А. Стабилизация эксплуатационных свойств органических масел для газотурбинных двигателей методом воздействия внешним электромагнитным полем / И.А. Кравец, И.Л. Трофимов, Е.Л. Матвеева, В.В. Бурыкин // Проблеми тертя та зношування. - К.: НАУ, 2006. - Вип. 46. - С. 201-209.

Автором проведено літературний пошук за поставленою проблемою. Виявлено недостатньо висвітлені сторони та запропоновано можливі нові рішення.

2. Зубченко О.М. Дослідження поведінки діелектричних рідин в сильних електричних полях / О.М. Зубченко, І.Л. Трофімов // Проблеми тертя та зношування. - К.: НАУ, 2007. - Вип. 47. - С. 95-104.

Автором проаналізовано сучасний стан проблеми, одержано основні експериментальні дані.

3. Трофімов І.Л. Пересувна установка для очистки робочих рідин, що використовуються в технологічних цілях / І.Л. Трофімов, О.М. Зубченко, В.В. Бурикін // Технологические системы. - 2007. - Вып. №3 (39)/2007. - С. 80-85.

Автором проаналізований сучасний стан проблеми та одержано основні експериментальні дані. Пересувну установку, яку описано в роботі, спроектовано і виготовлено з безпосередньою участю провідних фахівців Захарчука В.П., Зубченка О.М.

4. Трофімов І.Л. Метод підвищення експлуатаційних властивостей мастильних матеріалів дією електростатичного поля / І.Л. Трофімов // Вісник Національного технічного університету України «КПІ» (Машинобудування). - 2008. - вип. №53/2008, ч.1 - С. 134-144.

5. Трофімов І.Л. Розробка пристрою для підвищення експлуатаційних властивостей паливно-мастильних матеріалів / І.Л. Трофімов, В.П. Захарчук // Проблеми тертя та зношування. - К.: НАУ, 2008. - Вип. 49. - Т.2. - С. 8-17.

Автором одержано основні експериментальні дані. Особисто розроблено пристрій для підвищення експлуатаційних властивостей паливно-мастильних матеріалів.

6. Трофімов І.Л. Підвищення ресурсу триботехнічних систем шляхом використання електростатичного поля / І.Л. Трофімов, С.П. Шимчук, О.Д. Коваль // Промислова гідравліка і пневматика. - 2009. № 1(23). - С. 3-8.

Автором одержано основні експериментальні дані. Розроблено метод підвищення експлуатаційних властивостей ММ дією електростатичним полем. Лабораторний прилад тертя, який описано у роботі, спроектовано і виготовлено провідним фахівцем Шимчуком С.П.

7. Трофімов І.Л. Дослідження електризації вуглеводневих палив / І.Л. Трофімов, О.Л. Матвєєва, Л.С. Вєрягіна // Вопросы химии и химической технологии, - №4/2009. - С. 130-137.

Автором одержано основні експериментальні дані. Особисто розроблено та запропоновано пристрій для отримання електричної енергії високих напруг внаслідок електризації вуглеводневих рідин.

8. Boychenko S.V. Stabilization of lubricating materials operational properties by the treatment with electrostatic field / S.V. Boychenko, I.L. Trofimov, M.M. Radomska // Вісник НАУ, - №4(41)/2009. - С.84-88.

Автором одержано основні експериментальні дані. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено підвищення протизносних властивостей ПММ і, як наслідок, пар тертя шляхом обробки МС електричним полем.

9. Трофімов І.Л. Підвищення триботехнічних властивостей палив і олив електричним полем / І.Л. Трофімов // Вопросы химии и химической технологии, - №3/2010. - С. 132-137.

10. Пат. 31878 Україна. МПК (2006) F02M 27/00. Пристрій для обробки діелектричних паливно-мастильних матеріалів / І.Л. Трофімов, О.М. Зубченко, І.А. Кравець. - № 31878; заявл. 13.12.2007; опубл. 25.04.2008. Бюл.№ 8, 2008р.

За безпосередньої участі здобувача розроблено пристрій для підвищення протизносних властивостей паливно-мастильних матеріалів електричним полем.

11. Пат. 34918 Україна. МПК (2006) F02M 27/00. Спосіб обробки діелектричних паливно-мастильних матеріалів / І.Л. Трофімов, В.В. Бурикін, П.П. Захарчук - № 34918; заявл. 10.03.2008; опубл. 26.08.2008. Бюл. № 16, 2008 р.

За участі здобувача розроблено спосіб обробки паливно-мастильних матеріалів з метою підвищення їх протизносних властивостей.

12. Пат. 15975 Україна. МПК (2006) B04C 5/00. Гідроциклон для очистки рідин від механічних домішок / О.М. Зубченко, І.Л. Трофімов, Л.В. Бурдюженко. - № 15975; заявл. 13.02.2006; опубл. 17.07.2006, Бюл. № 7, 2006. - 6 с.

За участі здобувача розроблено гідроциклон для очистки робочих рідин силовими полями.

13. Пат. 18337 Україна. МПК (2006) В03С 5/00. Пересувна установка для очистки забрудненої діелектричної рідини / І.Л. Трофімов, О.М. Зубченко, О.Л. Матвєєва, П.П. Захарчук. - № 18337; заявл. 13.03.2006; опубл. 15.11.2006, Бюл. № 11, 2006. - 8 с.

За участі здобувача спроектовано, виготовлено та апробовано пересувну установку для очистки забрудненої діелектричної рідини.

14. Кравець І.А. Вплив електрообробки на формування протизносних властивостей мастильних середовищ / І.А. Кравець, І.Л. Трофімов, В.В. Бурикін // Міжнар. науково-техн. конф. «Сучасні проблеми трибології» (19 - 21 травня, м. Київ): Тези доп. - К.: ІВЦ АЛКОН НАН України, 2010. - С. 115.

Здобувачем проведено основні експерименти та встановлено закономірності впливу електричного поля на формування протизносних властивостей мастильних середовищ та зносостійкості контактуючих поверхонь тертя деталей машин.