Способ повышения эксплуатационных свойств двигателей внутреннего сгорания, машин, механизмов, обрабатывающих инструментов в процессе их работы

 

Использование: двигателестроение, в частности эксплуатация машин, механизмов, двигателей внутреннего сгорания и обрабатывающих инструментов. Сущность изобретения: способ повышения эксплуатационных свойств двигателей внутреннего сгорания, машин, механизмов, обрабатывающих инструментов в процессе их эксплуатации заключается в трибохимической модификации поверхностей трения путем введения в штатное смазочное масло или другую рабочую среду полимонофторида углерода в концентрации 0,1 - 0,3 об.% и последующей работе узла трения не менее 10 минут. 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к области механики, в частности к эксплуатации двигателей внутреннего сгорания (ДВС), машин, механизмов, обрабатывающих инструментов.

Известны способы повышения эксплуатационных свойств машин, механизмов, ДВС, обрабатывающих инструментов путем применения в узлах трения деталей (инструментов) с антифрикционными рабочими поверхностями [1,2,3] с высокотвердыми износостойкими покрытиями [4] с поверхностями, упроченными поверхностным пластическим деформированием.

Недостатком этих способов является необходимость полной разработки обрабатываемого объекта и проведение обработки рабочих поверхностей каждой детали отдельно, что экономически не целесообразно.

Известны способы повышения эксплуатационных свойств объектов путем применения смазочных материалов или других рабочих сред со специальными присадками и наполнителями [5] Недостатками этих способов являются: при применении присадок: узкая область применения (только для моторных масел, для пластичных смазок, охлаждающих жидкостей и т.д.) низкая термическая стабильность ухудшение других эксплуатационных свойств, например вводимые в моторные масла моющие сульфонатные присадки ухудшают его противоизносные свойства необходимость введения всего комплекса присадок при каждой замене рабочей среды.

при применении антифрикционных наполнителей: низкая универсальность низкая седиментационная устойчивость в материалах с низкой вязкостью высокая степень осаждения в системах очистки
необходимость введения комплекса наполнителей при каждой замене рабочей среде.

Известен способ увеличения послеремонтного ресурса машин /двигателей внутреннего сгорания/ путем их приработки с маслом, содержащим металлоплакирующие присадки [6] Этот способ как наиболее близкий по существу к прилагаемому техническому решению принят нами за прототип.

Недостатками прототипа являются:
образование на рабочих поверхностях трения плакирующих металлических пленок, для которых необходимо наличие достатка большого зазора между контактирующими поверхностями, что резко сужает область применения таких присадок (полностью исключается область прецезионного машиностроения и приборостроения),
невозможность регулирования толщины плакирующего слоя,
плакирующие металлические пленки в определенных условиях (повышенные температуры) вызывают ускоренное окисление рабочих сред,
при повышенных нагрузках в узлах трения отслаивающиеся частицы плакирующего слоя, содержащие твердые частицы металлов, например хрома, могут вызвать интенсивный абразивный износ узла трения.

Задачей настоящего изобретения является повышение универсальности, расширение области применения и эффективности способа повышения эксплуатационных свойств ДВС, машин механизмов, обрабатывающих инструментов.

Задача решается тем, что повышение эксплуатационных свойств двигателей внутреннего сгорания, машин, механизмов, обрабатывающих инструментов в процессе их работы на штатных смазочных материалах или иных рабочих средах осуществляется путем трибохимической модификации трущихся поверхностей путем введения в систему смазки и /или/ охлаждения работающего объекта модификатора в концентрации 0,1 0,3 об. с последующей его работой в течение не менее 10 мин, а в качестве модификатора используют полимонофторид углерода.

Испытания предполагаемого технического решения проводили на различных объектах техники.

Пример конкретного использования предложенного cпособа.

Пример 1. Проводили стендовые испытания двигателя ГАЗ-24 после капитального ремонта. Цель испытаний: определение возможности работы модифицированного двигателя без масла.

Испытания проводили следующим образом: В прогретый двигатель был введен модификатор в концентрации 0,25 об. двигатель проработал на масле с модификатором 20 минут, после чего масло с двигателя было слито. Испытания проводили поэтапно, производя через определенные промежутки времени залив штатного масла без модификатора с целью контроля давления в системе смазки. Ход испытания и его результаты представлены в табл.1.

После разборки двигателя следов износа на шейках коленвала, вкладышах подшипников и гильзе цилиндра не обнаружено.

Проведенные испытания подтверждают возможность работы двигателя более одного часа без смазки. Образовавшийся модифицированный слой предохраняет двигатель от износа. Последнее обстоятельство позволяет в случае утечки масла из системы смазки добраться автотранспортному средству до ближайшего пункта ремонта. Такая живучесть модифицированного двигателя особенно важна для техники, участвующей в ралли, сельскохозяйственной, лесозаготовительной и военной техники.

Пример 2. Проводили стендовые испытания новых двигателей ГАЗ-24 и ВАЗ-2104 с целью определения влияния модификации трущихся узлов двигателя на число оборотов холостого хода. Для этого в прогретые двигатели на холостом ходу вводили модификатор в концентрации 0,2 об. и при фиксированной подаче топлива регистрировали изменение числа оборотов двигателя на холостом ходу. Результаты приведены на фиг. 1.

Приведенные результаты указывают на увеличение оборотов холостого хода в двигателях, работающих с модификатором, на 40 60% по сравнению с двигателями, работающими на штатном масле.

Соответствующая регулировка подачи топлива позволяет достичь его экономии до 10%
Пример 3. На стенде с двигателем ГАЗ-24 определялась оптимальная концентрация модификатора в масле. Для этого в прогретый двигатель при его работе на холостом ходу вводили модификатор в разных концентрациях и фиксировали изменение числа холостых оборотов во времени при постоянной подаче топлива. Для определения влияния концентрации модификатора на рост числа холостых оборотов каждый раз брался новый обкатанный двигатель.

Результаты испытаний приведены на фиг. 2.

Представленные на фиг. 2 графики свидетельствуют, что концентрация модификатора ниже чем 0.1 об. не эффективна, а концентрация более чем на 0,3 об. дает незначительное увеличение числа оборотов холостого хода и экономически не целесообразна.

Пример 4. Проводили 100-часовые стендовые испытания двигателя ГАЗ-24 с целью определения влияния предложенного способа на износ поршневых колец. Испытания проводили по следующей схеме:
1 этап на штатном масле
2 этап на штатном масле с добавкой 1,5 об. присадки СУРАТ (прототип)
3 этап на штатном масле
4 этап на штатом масле с добавкой 0,25 об. предложенного модификатора
5 этап на штатном масле
Результаты испытаний приведены на фиг. 3. За износ поршневых колец двигателя работающего на штатом масле взято среднее арифметическое по результатам трех этапов испытаний 1,3 и 5. То есть на износе сказался эффект последствия испытуемой присадки СУРАТ и предложенного способа.

Приведенные данные свидетельствуют, что предложенный способ на 20 40% эффективнее прототипа.

Пример 5. Эффективность способа проверяли при добавлении 0,18 об. модификатора в индустриальному маслу И-Г-А-32 для капельной смазки узлов трения машины для шитья обуви СПР-1. Испытания проводили на двух машинах. Одна работала на смазочном материале по базовому варианту на индустриальном масле И-Г-А-32, а другая на опытном масле индустриальном масле И-Г-А-32 с 0,18 об. модификатора.

У обеих машин перед сборкой был проведен микрометраж отобранных узлов трения. Машины были собраны, заправлены маслом и отработали по 8 смен в режиме холостого хода. После чего были остановлены и была проведена оценка выбранных узлов трения. Износ определялся визуально, путем замера величины размерного износа деталей (микрометрированном) и путем замера величины шероховатости. Результаты измерений приведены в табл. 2.

Данные табл. 2 подтверждают эффективность предложенного технического решения для снижения износа узлов трения машины для шитья обуви СПР-1.

Пример 6. Испытания проводили на сверлильном полуавтомате при скорости резания 40 м/мин, подаче 0,15 мм/оборот, глубине резания 0,6 мм инструментом из быстрорежущей стали Р6М5. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости использовался при штатной работе станка Акватол 10М, а при опытной Акватол 10М с 0,2 об. модификатора.

Введение модификатора при сверлении стали 45 позволило сократить расход инструмента на 65%
Приведенные примеры подтверждают эффективность патентуемого способа повышения эксплуатационных свойств ДВС, машин, механизмов и обрабатывающих инструментов.

Формула изобретения

Способ повышения эксплуатационных свойств двигателей внутреннего сгорания, машин, механизмов, обрабатывающих инструментов в процессе их работы на штатных смазочных материалах или иных рабочих средах, путем трибохимической модификации трущихся поверхностей, отличающийся тем, что модификатор вводят в систему смазки и/или охлаждения работающего объекта в концентрации 0,1 0,3 об. с последующей его работой не менее 10 мин, а в качестве модификатора используют полимонофторид углерода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4