РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ТЕОРЕТИЧНИХ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Програма досліджень
Для реалізації мети і розв’язання, сформульованих в даній дисертаційній роботі
задач, розроблено програму досліджень, яка подана у вигляді блок-схеми (рис
2.1) і передбачає наступні етапи:
1. Проведення аналізу умов роботи деталей ЦПГ двигунів серії СМД та існуючих
методів прискореної обкатки мобільних сільськогосподарських машин з урахуванням
процесів, що підвищують триботехнічні характеристики робочих поверхонь і
надійність машини в цілому. Результатом цього етапу є вибір
електротрибохімічного методу для прискореної обкатки двигунів після
капітального ремонту.
2. Розробка програми, вибір методів та методик теоретичних і експериментальних
досліджень триботехнічних характеристик робочих поверхонь основних сполучень
двигунів СМД-60, СМД-62. Були вибрані такі методи: металографічний,
дюрометричний, рентгенівський структурний та фазовий аналізи, оже-електронна
спектроскопія, дослідження триботехнічних характеристик та фізико-механічних
властивостей поверхонь тертя. Для реалізації ЕТХП були модернізовані машини
тертя СМЦ-2 та 77 МТ-1. Стендові випробування дизельних двигунів проводили на
обкаточному стенді КИ-1368В із запропонованою схемою подачі електричного
струму.
3. Теоретичне обґрунтування можливості використання ЕТХП в якості методу
прискореної обкатки дизельних двигунів з покращенням триботехнічних
характеристик сполучених поверхонь тертя і підвищенням довговічності двигуна в
цілому. Цей етап дав можливість теоретично отримати зв’язок властивостей
робочої поверхні деталі від параметрів електротрибохімічного процесу, а також
оцінити довговічність деталей ЦПГ.
4. Експериментальне дослідження триботехнічних характеристик (коефіцієнт тертя,
величина зносу, температура в зоні тертя, тривалість припрацювання) та
фізико-механічних властивостей (структура та субструктура, розподіл елементів в
нанесеному шарі, мікрогеометрія, твердість робочої поверхні та розподіл
мікротвердості, зчеплення нанесеного мідного шару на робочу поверхню з основою)
поверхонь тертя.
5. Проведення стендових та експлуатаційних випробувань, виявлення впливу
основних режимів електротрибохімічного процесу на тривалість припрацювання.
Результатом етапу була оптимізація режимів обкатки дизельних двигунів серії СМД
з реалізацією електротрибохімічного процесу та дослідження його впливу на
міжремонтний ресурс двигуна.
6. Розробка технології прискореної обкатки дизельного двигуна запропонованим
методом, рекомендацій щодо впровадження у виробництво та техніко-економічна
оцінка її впровадження.
2.2. Методика теоретичних досліджень
Теоретичні дослідження проводили з використанням основних положень теорії
електрохімічних процесів, фізики твердого тіла, теорії вибіркового переносу,
теорії тертя та зношування, законів впливу електричного струму на активне
середовище.
Процес формування мікрогеометрії робочих поверхонь елементів трибосистеми
"гільза циліндра – поршневе кільце" при використанні металоплакуючої присадки і
накладанні зовнішнього електричного поля розглянуто з врахуванням того факту,
що трибосистема є відкритою й відбувається її енергостабілізація.
Спрямовуюча і прискорююча доставка іонів міді й активного радикалу гліцерату на
робочі поверхні деталей пов'язана з дією електричних сил. При цьому
відбувається згладжування мікронерівностей та формування оптимальної геометрії
робочих поверхонь. Виходячи із закону збереження енергії розглянуто
трибохімічні реакції розпаду гліцерату міді і взаємодії його активних радикалів
з матеріалом поверхні. Проаналізовано динаміку зміни мікрооб'ємів в
трибосистемі "гільза циліндрів – поршневе кільце" з урахуванням закону
збереження маси.
Виходячи з теорії тертя і зношування проаналізовано стан врівноваженості
процесів зношування і відновлення плакуючим металом робочих поверхонь й
одержано для цих умов оптимальне значення концентрації присадки в маслі.
На основі закону Фарадея досліджено швидкість нарощування шару металу на
поверхні тертя в залежності від параметрів ЕТХП. Показано можливість керування
цим процесом, при зміні електричних характеристик (струм, напруга, щільність
струму).
Виходячи з теорії надійності й, використовуючи функцію зв'язку величини
спрацювання робочих поверхонь із напрацюванням машини чи агрегату, отримано
диференціальне рівняння зміни процесів зношування й нарощування шару металу.
Отримано вираз для ресурсу, що відповідає стану граничного зносу деталей ЦПГ.
2.3. Обґрунтування вибору складу композиційного масла та методика визначення
його властивостей
Для реалізації електротрибохімічного процесу, покращення робочих поверхонь
гільз циліндра й поршневих кілець в даній роботі використано композиційне
масло, що містить присадку гліцерату міді Cu3(C3H5O3)2.
До композиційних масел з присадками ставляться такі вимоги:
– високі антиокислювальні, антизношувальні, мийні властивості, стабільність за
хімічним складом при зберіганні;
– створювання в процесі припрацювання захисного шару пластичного металу з
товщиною, необхідною для створення визначених умов тертя;
– під час експлуатації за короткий час утворювати покриття, достатнє для
компенсації повного або часткового спрацювання елементів трибосистеми;
– нескладна технологія приготування, компоненти композиційного масла повинні
бути недорогими і недефіцитними, а також нешкідливими для здоров’я людини і
довкілля.
Вибір гліцерину як розчинника галогенідів металів, обумовлений тим, що він має
високу стабільність у мастильних композиціях і при їх зберіганні, дає
можливість оде
- Київ+380960830922