Сравнительные экспресс-испытания термостойкости и износостойкости ....

Сравнительные экспресс-испытания термостойкости и износостойкости многофункциональной смазочной композиции МСК «МЕГОС»

На сегодняшний день существуют разные типы компрессорных станций – стационарные
и подвижные. Такие установки, состоящие из самого компрессора и вспомогательного оборудования, используют для получения сжатых газов.
 
Сжатые газы выступают в качестве энергоносителя для пневматического оборудования и как сырье для получения отдельных газов из воздуха. К основным целям использования сжатых газов на производстве относятся: подача воздуха на пневмоприводы трубопроводной арматуры, подача для пуска дизельных электростанций, пневмоиспытания оборудования и подключение в производственных помещениях различных пневмоинструментов [1].
 
На компрессорных станциях существует ряд проблем. В процессе эксплуатации компрессоры требуют частого ремонта, периодически повышается допустимый уровень шума, а также из нашиваются основные детали сопряжений. Для решения этих проблем на одном из заводов Республики Татарстан (ООО «Рабика-энергосбережение»), занимающихся вопросами энергосбережения при эксплуатации компрессорных станций,
очистных сооружений и в нефтедобывающей отрасли, успешно внедрена технология экономии до 25% энергии без замены оборудования. Технологии, разработанные на базе этой многопрофильной научно-производственной организации, направлены на оптимизацию и повышение экономической эффективности производственных процессов. Они позволяют значительно сократить расход электроэнергии, сжатого воздуха, воды, топлива и других ресурсов.
 
Рассмотрим одну из таких технологий, а именно применение многофункциональной смазочной композиции МСК «Мегос» (ТУ 0257-001-726339-46-2012) в качестве добавки к смазочным маслам компрессорных станций.
 
Принципиально новое направление в создании смазочных материалов основано на научном открытии Д.Н. Гаркунова, известном как эффект безызносности [2]. Эффект безызносности – новый вид трения, который обусловлен самопроизвольным образованием в зоне контакта тонкой неокисляющейся металлической пленки с низким сопротивлением сдвигу и неспособностью накапливать дислокации при деформации [3]. На пленке может
происходить образование координационных соединений из продуктов механической деструкции углеводородов смазки, создавая дополнительный антифрикционный слой, так называемую серфингпленку. Избирательный перенос при трении – явление, по своему характеру противоположное изнашиванию: если при изнашивании во время трения
все процессы в зоне контакта сводятся к разрушению поверхности, то процессы при избирательном переносе носят созидательный характер: они необратимы и относятся к самоорганизующимся процессам неживой природы [4].
 
На кафедре «Технологии обработки материалов» МТ-13 МГТУ им. Н.Э. Баумана был проведен ряд экспериментальных исследований по оценке интенсивности износа пар трения и термостойкости смазочных композиций в процессе применения МСК «Мегос» в качестве добавки к основному смазочному материалу. Аналогичные исследования были проведены на зарубежных моторных маслах, смазочно-охлаждающих технологических
смесях (СОТС) и компрессорных маслах. На кафедре МТ-13 разработана методика № 01-13-0Д-2011 экспериментальной оценки термостойкости жидких и пластичных смазочных материалов [5]. Сущность методики № 01-13-0Д-2011 заключается в триботехнических испытаниях сопряжений в соответствии с патентом № 2378637, при которых регистрируется температура саморазогрева окружающего их смазочного материала, по
величине которой оценивают его температурную стойкость. Методика позволяет попутно сделать оценку пятна контакта, линейного, объемного и весового износа испытываемых образцов в смазочной среде.
 
Испытания проводятся по нескольким схемам (рис. 1). Оценка термостойкости смазочной композиции проводилась по схеме испытаний «ролик – ролик» на машине трения Айшингера [6]. Испытания по этой схеме могут быть применены для исследования термостойкости смазочных материалов, предназначенных для использования
в подшипниках скольжения, сопряжениях «кулачок – толкатель», парах трения «кольцо – гильза цилиндра двигателя внутреннего сгорания» и других аналогичных узлах трения. Основные трибологические характеристики и размерности контролируемых величин приведены в табл. 1. Испытания на машине трения по схеме «ролик–ролик» проводятся как сравнительные экспресс-испытания, схема которых приведена на рис. 2.
 
Технические характеристики машины трения МТ-10
1. Привод клиноременный.
2. Электродвигатель 2206/504.
3. Частота вращения рабочего ролика – 400 об./мин.
4. Набор грузов по 0,45…14,85 кг.
5. Максимальная нагрузка на валу трения – 300 кг.
6. Смазки образцов погружением
в масляную ванну.
7. Изменение нагрузки – ступенчатое.
8. Вес машины – 30 кг.
9. Потребляемая мощность – 400 Вт.
10. Габариты: 500×250×260 мм.
 
Тестовая машина трения Айшингера вращательного действия (рис. 3) работает следующим образом: кольцо на валу приводится во вращение от электромотора и смазывается погружением в масляную ванну. Ролик, заключенный в обойму, прижимается к ролику (кольцу) с усилием, обеспечиваемым грузами и системой рычагов. Таким
образом, между роликом (кольцом) и роликом возникают процессы трения и износа [3].
Машина трения не имитирует работу какоголибо узла машины, она предназначена для сравнительных испытаний смазочных материалов и присадок согласно международному стандарту АSTM-2782.
 
Оценочными параметрами испытываемых материалов на данной машине служат:
1. Температура саморазогрева масла в ванне.
2. Пятно контакта, характеризующее износ сопряжения.
3. Размер и состояние поверхности пятна износа ролика.
Исследованы следующие СОТС: Автокат-78 (ТУ 7774-009-27883685-99), Lenox, Shell (полусинтетика). Результаты испытаний смазочных композиций на основе этих жидкостей с добавлением различной концентрации МСК «Мегос» приведены в табл. 2.
 
Особый интерес представляет динамика изменения температуры саморазогрева СОТС при добавлении различных концентраций МСК «Мегос». Анализ результатов исследований (табл. 3, 4), показывает, что по термостойкости наиболее оптимальной является концентрация от 5…10% МСК «Мегос» для СОТС Автокат-78 и Lenox, а для СОТС
Shell (полусинтетика) эта концентрация составляет не более 5%.
 
На рис. 4, 5, 6 представлены зависимости величины износа смазочных композиций от процентного содержания присадки МСК «Мегос» в СОТС. Выводы
 
1. Наиболее эффективная концентрация МСК «Мегос» для СОТС типа Lenox, Shell и Автокат-78 составляет 5%.
2. При увеличении концентрации МСК «Мегос» в составе СОТС от 5 до 10% отмечается незначительное улучшение показателей износостойкости.
3. По результатам испытаний можно сделать ряд рекомендаций относительно применения
МСК «Мегос»:
 
 МСК «Мегос» реализует избирательный перенос на трущихся поверхностях, тем самым увеличивая ресурс инструмента и некоторых узлов трения;
 применение МСК «Мегос» увеличивает площадь фактического контакта в оверхностях,
реализующих возвратно-поступательное движение, поэтому может быть рекомендована в качестве добавки к компрессорным маслам и СОТС;
 МСК «Мегос» позволяет осуществить безразборный ремонт механизмов;
 МСК «Мегос» снижает уровень шума изношенного оборудования до допустимого значения.
4. Применение МСК «Мегос» в качестве добавки к СОТС Lenox, Shell и Автокат-78 не приводит к значительному уменьшению температуры саморазогрева.