Способ обработки поверхностей трения узлов трения

Способ обработки поверхностей трения узлов трения

Реферат

 

Сущность изобретения: для улучшения антифрикционных и противоизносных свойств на поверхности трения узлов трения наносят твердосмазочное покрытие толщиной 10 15 мкм и в узел трения вводят минеральное масло, содержащее 0,5 1 мас. присадки, представляющей собой продукт взаимодействия олеиновой кислоты и молибденово-кислого аммония при следующем соотношении компонентов, мас. молибденово-кислый аммоний 20, олеиновая кислота 100. 4 ил. 5 табл.

Изобретение относится к способам обработки поверхностей трения узлов трения и предназначено для снижения механических потерь на трение и увеличения долговечности трущихся сопряжений двигателей внутреннего сгорания, агрегатов и узлов трансмиссии и ходовой части машин.

Антифрикционные свойства масел, выпускаемых промышленностью и используемых в настоящее время, определяются маслянистостью дистиллята. Товарные масла не содержат в своем составе антифрикционных присадок [1] Противоизносные свойства закладываются в основном специальной группой противоизносных присадок.

Снижение трения в сопряжениях не ведет к автоматическому уменьшению износа. Во многих случаях улучшение антифрикционных свойств ведет к росту интенсивности изнашивания поверхностей трения [2] особенно при повышенных нагрузках.

Известна товарная антифрикционная присадка марки "Фриктол" (ТУ 38.401118-83). Данная присадка имеет явно выраженные антифрикционные показатели и низкие противоизносные, однако и они при высоких нагрузках резко ухудшаются.

Известны твердосмазочные материалы, которые уменьшают трение и не ухудшают противоизносных свойств масел при высоких нагрузках, а их эффективность зависит от концентрации. Причем концентрация выше 3-5% не ведет к улучшению трибохарактеристик.

Наибольшее распространение получили добавки на основе дисульфида молибдена [3] Добавка в виде порошка имеет основной недостаток выпадение в осадок дисульфида молибдена из-за нестабильности суспензии и его фильтрация в системах очистки масла.

Наиболее близким к предлагаемому является использование твердосмазочного материала в виде твердосмазочных покрытий прототип. Антифрикционные и противоизносные свойства поверхностей трения с нанесенным твердосмазочным покрытием зависят от долговечности самого покрытия. Из-за малых толщин наносимого слоя (5-20 мкм) он быстро разрушается при больших нагрузках и их колебаниях. Как правило, покрытия работают в начальный период эксплуатации машины и после их разрушения (изнашивания) трибохарактеристики узлов трения ухудшаются [4] Целью изобретения является улучшение антифрикционных и противоизносных свойств поверхностей трения узлов трения при смазывании маслами.

Поставленная цель достигается тем, что одновременно с твердосмазочным покрытием, нанесенным на поверхность трения, в период эксплуатации в масло вводится антифрикционная присадка на основе аммония молибденово-кислого и олеиновой кислоты [5] Данный способ обработки поверхностей трения соответствует критерию "новизна", так как имеет отличие от прототипа применения твердосмазочного покрытия на основе дисульфида молибдена. Таким отличием является использование одновременно с твердосмазочным покрытием на основе дисульфида молибдена присадки на основе аммония молибденово-кислого и олеиновой кислоты, вводимой в масло.

Использование дополнительно присадки на основе аммония молибденово-кислого и олеиновой кислоты позволяет существенно улучшить антифрикционные и противоизносные свойства поверхностей трения узлов трения в режиме малых, средних и высоких нагрузок. Это достигается путем более полной реализации и активизации трех механизмов смазывающего действия: физической адсорбции, хемосорбции и химической реакции, приводящих к их синергизму как на поверхности трения, так и в объеме смазочного материала.

На фиг. 1 представлены результаты сравнительных испытаний базового варианта минерального масла М-8-В₁ (кривая 1) и предлагаемого решения (кривая 2) при высоких нагрузках. В режиме от 392 до 784 Н включительно наблюдаются изменения характера кривой 2 в связи с включением в работу других механизмов, обеспечивающих эффективность антифрикционного и противоизносного действий смазочной композиции. Это проявляется в изменении крутизны кривой температуры.

Способ обработки поверхностей трения, заключающийся в сочетании твердосмазочного покрытия и присадки, реализует три механизма смазывающего действия одновременно. Он ведет к синергизму их взаимодействия как на поверхности трения, так и в объеме смазочного материала и улучшает трибохарактеристики масел.

На фиг. 2 дано обоснование количества вводимой в узел трения с нанесенным на поверхности трения твердосмазочным покрытием присадки, исходя из основных трибохарактеристик изменения температуры, генерируемой в зоне трения Т, и износа d (табл. 1).

Граничные пункты концентрации присадки находятся в пределах 0,5-1% (фиг. 2). Это обусловлено тем, что введение до 1% присадки ведет к улучшению антифрикционных и противоизносных свойств одновременно, в то время как введение свыше 1% присадки приводит к их ухудшению и в большей мере противоизносных свойств (фиг. 2).

Сравнительные данные об антифрикционных и противоизносных свойствах предлагаемого способа следующие.

Работоспособность поверхностей трения узла трения по трибологическим показателям оценивали на четырехшариковой машине трения в соответствии с ГОСТ 9490-75. Время испытания каждого образца 120 мин при режиме нагружения, указанном в табл. 2. Антифрикционные свойства определяли по изменению температуры, генерируемой в зоне трения в соответствии с выражением Т T_max T_o, где Т приращение температуры; Т_max максимальная температура, генерированная в зоне трения; Т_о температура в начале испытания.

Противоизносные свойства определяли по диаметру пятна износа d в соответствии с ГОСТ 9490-75.

Примеры образцов поверхностей трения с нанесенным твердосмазочным покрытием и различной концентрацией присадки по табл. 3 готовили следующим образом.

В качестве покрытия для сравнения использовали дисульфидмолибденовое покрытие на силиконовой (кремнийорганической) связующей, которая обладает хорошими показателями долговечности. В качестве покрытия использовали Q5-7409.

Q5-7409 наносили на поверхность методом окунания с последующей сушкой при 200^оС в течение 1 ч. Толщина покрытия 10-15 мкм. Она определялась последующим замером микаторной скобой с точностью 0,001 мм в трех плоскостях.

В качестве присадки использовали присадку на основе аммония молибденово-кислого и олеиновой кислоты [5] вводимую в базовое масло М-8-В₁. Растворимость хорошая. Выпадения в осадок не наблюдалось.

При контакте твердосмазочного покрытия с присадкой и базовым маслом М-8-В₁ антагонистических проявлений не наблюдалось.

Результаты лабораторных испытаний показали (табл. 1), что предлагаемый способ обработки поверхностей трения узлов трения, заключающийся в нанесении на трущиеся поверхности твердосмазочного покрытия на основе дисульфида молибдена и дополнительного введения в масло присадки на основе аммония молибденово-кислого и олеиновой кислоты при нагрузках до 490 Н включительно, позволяет существенно улучшить антифрикционные свойства базового масла в 1,59 раза, а противоизносные свойства в 1,83 раза. При этом антифрикционные и противоизносные свойства улучшаются по отношению к прототипу соответственно в 1,59 и 1,48 раза.

Для оценки работы поверхностей трения при повышенных нагрузках проводили испытания на четырехшариковой машине трения на режимах, представленных в табл. 4.

Результаты испытаний при нагрузках до 784 Н показали (табл. 5), что в данных условиях наблюдается также устойчивое улучшение антифрикционных (в 1,44 раза) и противоизносных (в 1,42 раза) свойств по отношению к маслу М-8-В₁ (базовый вариант). На фиг. 1 и 3 представлены результаты испытания смазочных композиций в широком диапазоне нагрузок, которые подтверждают улучшение антифрикционных свойств узла трения за счет создания оптимальных условий для реализации условий эффективного смазывания поверхностей трения и улучшение трибологических характеристик базового масла.

Испытания образцов при различных нагрузках, проводимые для оценки смазывающей способности покрытия и его работоспособности при увеличении нагрузки без разрушения (характеристика долговечности), показали (фиг. 4), что поверхности трения с твердосмазочным покрытием, работающие в масле с добавлением присадки, изнашиваются меньше (кривая 4) по сравнению с базовым вариантом (кривая 1). Поверхности трения, работающие в базовом масле только с покрытием (кривая 2) и только с присадкой (кривая 3), также уступают по своим противоизносным свойствам предлагаемому решению. Данное положение характеризует увеличение долговечности покрытия.

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕНИЯ УЗЛОВ ТРЕНИЯ путем нанесения на поверхность трения твердосмазочного покрытия толщиной 10 15 мкм и введения в узел трения минерального масла, отличающийся тем, что в масло предварительно вводят 0,5 1 мас. от минерального масла присадки, представляющей собой продукт взаимодействия олеиновой кислоты и молибденовокислого амония при следующем соотношении компонентов, мас.

Молибденовокислый аммоний 20 Олеиновая кислота До 100

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6