Трибологические испытания
Державний хіміко-технологічний університет
Когда проведено: 12.07.2006
Кем проведено: Доцентом кафедри Хіммаш УДХТУ, к. т. н. Дудкою А. М.
Где проведено: м. Дніпропетровськ
Описание испытания:
1. Мета випробувань
Метою випробувань змащувальних властивостей алмазо-фулеренової присадки «UltraDiamond» є встановлення її ефективності в якості додатку до автомобільних олив та мастил вузлів кочення і ковзання, а також перевірка сумісності присадки з найбільш поширеними марками моторних та трансмісійних олив.
2. Методика та режими досліджень
Випробування змащувальних властивостей присадки «UltraDiamond» проводились на серійній машині тертя МФТ-1, у якій реалізується схема тертя двох циліндричних зразків по торцевій площині. Така схема досліджень триботехнічних характеристик пари тертя відповідає ГОСТ 23210-88. Для досягнення підвищених значень питомого навантаження в парі тертя коефіцієнт взаємного перекриття зразків склав Кв= 0,06, що дозволило досягти номінальних значень питомого навантаження Рп = 350 кг/см2 при загальному навантаженні 63 кг. При цьому зразок з неповною площею контактування виготовлявся таким чином, щоб забезпечити контактування по прямокутникам в трьох площинах, які розташовані під кутом 120°.Порівняльні випробування змащувальних властивостей алмазо-фулеренової присадки «UltraDiamond» для автомобільних олив та мастил проводилось у три етапи:
на першому етапі визначалися триботехнічні характеристики пари тертя (коефіцієнт тертя, температура поблизу зони контактування, вагове зношення матеріалів за 4 години роботи, шорсткість робочої поверхні) при змащуванні базовою оливою;
на другому етапі визначались триботехнічні характеристики пари тертя при змащуванні базовою оливою з добавкою 0,1% вагових присадки «UltraDiamond»;
на третьому етапі визначалися триботехнічні характеристики пари тертя при змащуванні відпрацьованою базовою оливою з 0,1% вагових присадки «UltraDiamond», яка експлуатувалась в двигуні легкового авто на протязі пробігу у 92000 км.
3. Результати випробувань змащувальних властивостей присадки «UltraDiamond»
Результати випробувань приводяться в таблиці:
Результати випробувань змащувальних властивостей олив в режимах роботи пари тертя сталь...сталь (тертя ковзання) близьких до критичних, при крапельному змащуванні базовою оливою АЗМОЛ МІ5/4040 "Супер" на початку досліджень суттєво проявлялась нестабільність роботи пари тертя зі зміною коефіцієнта тертя в межах f=0,129-0,22 та стрімким зростанням температури . Тривалість процесу нестабільності (приробки) складала для цього режиму 14-16 хвилин. Подальша робота пари тертя порівняно стабілізувалась з середніми значеннями коефіцієнта тертя f=0,163 і температурою поблизу зони тертя t=200ºС. Слід відмітити, що на протязі випробувань цієї пари (4 години) чотири рази виникала нестабільність роботи пари тертя внаслідок процесів заїдання та схвачування. Ці процеси супроводжувалися зростанням коефіцієнта тертя до f=0,22 та температури поблизу зони контакту до t=250 ºС. По закінченню випробувань встановлено, що зношення стальних зразків складало:
для зразка з суцільною поверхнею тертя Ig=0,00620 г;
для зразка з неповною (Kв = 0,06) поверхнею тертя Ig = 0,00045 г.
Різниця у величині зношення пояснюється різною твердістю досліджуваних матеріалів. Шорсткість робочої поверхні матеріалу пари тертя збільшилась від значень Rа=0,1-0,15 мкм на початку роботи до Ra=0,57-0,65 мкм після проведення випробувань.
Експериментально встановлено, що при додаванні в базову оливу АЗМОЛ М15/4040 "Супер" 0,1% вагових алмазо-фулеренової присадки «UltraDiamond» стабільність роботи пари тертя зростає при зниженні середніх значень коефіцієнта тертя та температури поблизу зони контакту. Процес приробки цієї пари тертя при змащуванні оливою з присадкою зменшився майже в 2 рази (7 хвилин). Подальша робота пари тертя характеризується високою стабільністю з монотонним зменшенням коефіцієнта тертя. Максимальне значення температури поблизу зони контакту не перевищує t=217°С, що значно менше ніж при дослідженні пари тертя зі змащуванням базовою оливою (t=250ºС). Величина зношення стальних зразків при змащуванні базовою оливою з присадкою «UltraDiamond» склала:
для зразка з суцільною поверхнею тертя Іg = 0,00195 г;
для зразка з неповною (кв = 0,06) поверхнею тертя Іg = 0,00010 г.
Таким чином, зменшення вагового зношення стальних зразків пари тертя при змащуванні базовою оливою з присадкою «UltraDiamond» складало від 3,2 до 4,5 разів у порівнянні зі звичайною базовою оливою.
Шорсткість робочої поверхні зразків пари тертя при змащуванні базовою оливою з присадкою «UltraDiamond» складала Ra=0,3-0,36 мкм, що майже в два рази менше від шорсткості при змащувати базовою оливою (Ra = 0,65-0,57мкм).
Після визначення показників зношення та шорсткості матеріалів досліджувана пара тертя ставилася на випробування ще на протязі 4 годин роботи. В процесі цих випробувань відмічена стабільна робота пари тертя зі змащуванням базовою оливою з присадкою «UltraDiamond» при середніх значеннях коефіцієнта тертя f=0,135-0,139 і максимальній температурі поблизу зони контакту не вище 197°С. Збільшення вагового зношення зразків за цей період не установлено.
На третьому етапі випробувань змащувальних властивостей олив з присадкою «UltraDiamond» було взято відпрацьовану оливу з пробігом 92000 км. Марка оливи: DELPHI 10W-40 + 0,1% вагових присадки «UltraDiamond». Перед початком випробувань робоча поверхня досліджуваних стальних зразків була відновлена до шорсткості Ra=0,1-0,15 мкм шляхом зняття на шліфувальному папері верхнього шару.
Проведені випробування дозволили встановити, що у цьому випадку процес приробки пари тертя тривав більше однієї години при середніх значеннях коефіцієнта тертя f=0,142-0,199 і максимальній температурі t=223°С. Подальша робота пари тертя характеризувалась відносною стабільністю при f= 0,127-0,135 і температурі t= 176-197°С. Величина вагового зношення зразків за 4 години роботи складала:
для зразка з суцільною поверхнею тертя Ig = 0,01280 г;
для зразка з неповною (Кв=0,06) поверхнею тертя Ig = 0,00130 г.,
Висновок наукового керівника
В лабораторних умовах проведені порівняльні випробування змащувальних властивостей присадки «UltraDiamond». Встановлено, що для пари тертя сталь…сталь, яка працює при Рп = 350 кг/см2 і швидкості ковзання V=0,75 м/с додавання присадки зменшує швидкість зношення матеріалів у 3,2-4,5 рази.
Все указанные выше данные подтверждены документально.