Способ внесения мелкодисперсных добавок в жидкие смазки с помощью акустической кавитации

УДК 621.89

СПОСОБ ВНЕСЕНИЯ МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ ДОБАВОК В ЖИДКИЕ СМАЗКИ С ПОМОЩЬЮ АКУСТИЧЕСКОЙ КАВИТАЦИИ

А. А. Симдянкин, доктор техн. наук, профессор; М. Н. Слюсарев, аспирант ФГБОУ ВО РГАТУ им. П. А. Костычева, г. Рязань, Россия, e-mail: seun2006@mail.ru

Проведен обзор методов улучшения трибологических параметров узлов трения сельхозмашин. Рассмотрены современные способы получения жидких смазок с мелкодисперсионными добавками и предложен способ получения таких смазок с помощью акустической кавитации. Проведены исследования зависимости кавитационной потери объема металла и концентрации металла в масле от времени обработки ультразвуком. Способ позволяет упростить процесс внесения добавок в смазки, а также поддерживать на заданном уровне требуемые характеристики смазочных жидкостей. Для автоматизированной реализации способа разработано устройство, содержащее рабочую емкость, акустический излучатель, механизм подачи диспергируемых материалов, механизм перемешивания жидкости, блок определения характеристик смазки, узел включения/отключения. Описано назначение узлов и принцип работы устройства. Даны рекомендации по использованию предложенного способа для повышения износостойкости пар трения автотракторных двигателей внутреннего сгорания.

Ключевые слова: агломерация, акустическая кавитация, диспергирование, жидкие смазки, мелкодисперсные добавки, узлы трения, ультразвуковое излучение.

Введение

Эффективность современного сельского хозяйства, в том числе своевременность выполнения сельхозработ, уменьшение потерь урожая и затрат на производство, во многом зависит от надежности используемых тракторов, комбайнов и других сельхозмашин и механизмов.

Основные технико-экономические и эксплуатационные характеристики современной сельхозтехники в большой степени определяются тяжелыми условиями работы и степенью износа узлов трения. В настоящее время известны методы улучшения трибологических параметров узлов трения за счет изменения их конструкции [9, 16] или применения для пар трения антифрикционных материалов [8], что существенно повышает стоимость механизмов.

Широкое распространение получили методы, основанные на улучшении характеристик смазочных масел, выполняющих следующие основные функции: антифрикционные, противоизносные, противозадир-ные, теплоотводные, а также функции защиты узлов от вредных воздействий внешней среды [6].

Известны способы улучшения характеристик смазочных масел при воздействии на них постоянного магнитного поля [12] или постоянного электрического тока [15], однако, в этих работах не приведены результаты испытаний и критерии оценки характеристик обработанных масел.

Также известны способы улучшения характеристик смазочных масел за счет воздействия на них лазерного излучения [5] и Y-излучения [4]. Практическое применение вышеприведенных способов представляется малореальным вследствие дороговизны и сложности применяемых установок.

В литературе [2, 7, 10] приводятся результаты исследований влияния ультразвука на характеристики смазок, однако в них отсутствуют данные по оценке изменения трибологических характеристик масел в зависимости от частотных и мощностных параметров источника ультразвука.

Широкое промышленное применение получили методы улучшения трибологиче-ских и иных характеристик смазочных масел за счет добавления в базовую основу присадок и добавок. При этом используются органические маслорастворимые присадки; модификаторы трения - маслорас-творимые поверхностно активные вещества, содержащие легирующие элементы; антифрикционные добавки - частицы твердых неорганических веществ, нерастворимых в масле [1].

В данной работе рассматриваются методы получения и внесения в базовое масло антифрикционных добавок, состоящих из микро- и/или наночастиц неорганических материалов, не растворяемых в масле. При этом от размера вносимых частиц и эффективности технологии перемешива-

ния суспензии зависят трибологические характеристики, а также стабильность и ресурс работы полученного масла.

Известен способ [14] получения присадок при помощи обработки твердых компонентов в специальном измельчающем устройстве с одновременной обработкой постоянным током (рис.1). После обработки полученная масса сепарируется и добавляется к базовому маслу.

3.1 13 7.1 1 7.2 и 3.2

1.2 15 18 19 16 17

Рис. 1. Измельчающее устройство: 1, 1.1, 1.2 - станина с опорами; 2 - корпус; 3.1, 3.2 - первый и второй валы с цапфами;

7.1, 7.2 - первое и второе токосъемные кольца; 8 - крышка; 13, 14 - токосъемные кольца на валах; 15, 16 - скользящие контакты, 17 - изоляционное основание; 18, 19 - клеммы

К недостаткам способа следует отнести многоступенчатость процесса получения добавки, сложную конструкцию оборудования и недостаточную стабильность полученного масла, обусловленную механическим дроблением частиц и перемешиванием взвеси.

Известен также способ [13] получения смазочного состава, заключающийся в добавлении в смазочное масло дисперсионного порошка металла, полученного методом электрического взрыва проводников в среде аргона или водорода. Применение эффективной технологии получения мелкодисперсного материала добавки позволяют получить масло с улучшенными три-бологическими характеристиками. Недостатками данного способа являются его сложность и высокая стоимость, обуслов-

ленные повышенными требованиями к обеспечению безопасности при практической реализации метода электрического взрыва проводников и сложной конструкцией применяемого оборудования.

Представляется перспективным [17] способ получения модифицирующей ме-таллосодержащей добавки для моторных масел, включающий добавление нанораз-мерного порошка металла в базовое моторное масло и диспергирование его посредством ультразвуковых колебаний в режиме акустической кавитации. Положительный эффект данного способа заключается в том, что при обработке акустической кавитацией степень деагломерации частиц повышается, а скорость седиментации взвеси уменьшается. Таким образом повышается качество и стабильность получаемого масла. Недостатком вышеизложенного способа является сложность, связанная с необходимостью предварительного получения наноразмерного порошка металла.

Анализ вышеуказанных разработок показал необходимость совершенствования и упрощения способов получения смазочных масел с мелкодисперсионными добавками. Поэтому была поставлена следующая цель исследования - разработка простого и эффективного способа получения смазочных масел с мелкодисперсными добавками, позволяющими улучшить основные характеристики масла, его стабильность и ресурс.

Методы и материалы

Для обработки масел использовалась ванна ультразвуковой очистки «Ya Xun 3560» («Ya Xun», China) с частотой ультразвуковых колебаний 43 кГц и изменяемым диапазоном мощности генератора колебаний (30, 50 Вт). В качестве объекта, подвергаемого кавитационному изнашиванию, выбрана фольга алюминиевая толщиной 9 мкм.

Известно, что принцип работы ванн для ультразвуковой очистки деталей основан на удалении частиц за счет эрозии поверхности детали, помещенной в зону акустической вибрационной кавитации [11]. Ванна «Ya Xun 3560» использовалась авторами для ультразвуковой обработки жидких смазочных масел, поэтому для оценки ее работоспособности она тестировалась на наличие ультразвукового излучения путем помещения листа алюминиевой фольги в масло - непосредственно над излучателем. Ванна включалась на пять минут при установленной мощности излучения генератора 50 Вт (рис.2).

Нива Поволжья № 4 (49) ноябрь 2018 155

Рис. 2. Ультразвуковая ванна, наполненная маслом, и с фольгой, расположенной над излучателем: 1 - фольга до обработки; 2 - фольга после обработки в течение пяти минут

Во время работы ванны наблюдалось интенсивное движение масла в зоне кавитации, активная эрозия поверхности фольги, попадание микрочастиц металла в масло, их агломерация и диспергирование. Детальный анализ замеченного эффекта позволил предложить оригинальный способ внесения мелкодисперсных добавок в жидкие смазки.

Были проведены исследования зависимости кавитационной потери объема металла и концентрации металла в масле от времени обработки ультразвуком. Исследования проводились экспериментально-расчетным методом.

На первом этапе экспериментально определялась зависимость кавитационной потери массы металла от времени обработки для интервалов времени Т = 1, 2, 3, ... 10 мин.

Последовательность действий первого этапа:

1) по шаблону было вырезано 10 прямоугольных листов фольги размером 110 х 80 мм;

2) ванна заполнялась маслом с высотой слоя 5 мм;

3) подготовленный лист фольги трижды взвешивался на электронных весах и размещался в масле непосредственно над излучателем;

4) устанавливался режим мощности излучателя ванны 50 Вт;

5) излучатель ванны включался на одну минуту;

6) лист вынимался из ванны, промывался от масла и трижды взвешивался на электронных весах;

7) результаты записывались в таблицу;

8) пункты 3-7 повторялись для времени работы ванны 2-10 минут;

На втором этапе, для каждого интервала времени из диапазона от одной до десяти минут рассчитывались кавитационные потери объема по формуле

т

У — ,

где Ду - кавитационная потеря объема металла; Ат - кавитационная потеря массы металла; р - плотность металла (алюминия).

На третьем этапе для каждого интервала времени из диапазона 1.10 мин рассчитывались количество частиц металла (^ и концентрация металла (п) в масляной суспензии. Количество частиц рассчитывалось по формуле

N —

где Ду - кавитационная потеря объема металла; Vч - средний объем частицы металла.

Объем частицы рассчитывался по предлагаемой авторами формуле

4 h

¥ч — —к.э kд

3 2

где h - толщина листа фольги; кэ - коэффициент частичной эрозии, обратно пропорциональный числу «микровзрывов», необходимых для эрозии фольги, соизмеримой по размеру с ее толщиной; кд - коэффициент кавитационного диспергирования, обратно пропорциональный среднему числу измельчений частицы, уже оторванной от поверхности металла.

В рассматриваемом случае кэ = 0,1; кд = 0,3.

3

Концентрация металла (м ) в масляной суспензии рассчитывалось по формуле [4]:

3

Рис. 3. График зависимости кавитационной потери металла от времени обработки масла ультразвуком

N

Vм

где N - количество частиц в масляной суспензии; Vм - объем масла.

Результаты

График зависимости кавитационной потери металла Д^ от времени обработки масла ультразвуком приведен на рисунке 3, а зависимости концентрации металла в масляной суспензии от времени обработки масла ультразвуком - на рисунке 4.

Результаты исследования зависимости кавитационной потери объема металла и концентрации металла в масле от времени

обработки ультразвуком показали эффективность метода даже при небольшой мощности ультразвукового излучения.

Зависимость, описывающая потери объема металла от времени обработки ультразвуком, может быть представлена следующим уравнением

V 0,000066 Т2 0,001 6 Т 0,00082 .

При этом проверка по критерию Фишера дает адекватность полученного уравнения, а средняя ошибка аппроксимации составляет величину 3,2 %.

Предлагаемый способ позволяет упростить процесс внесения в жидкости, в част-

Рис. 4. Гоафик зависимости концентрации металла в суспензии от времени обработки масла ультразвуком

Нива Поволжья № 4 (49) ноябрь 2018 157

п

V

ности масла и смазки, мелкодисперсных металлических и неметаллических материалов с целью изменения физико-механических и химических свойств смазочных жидкостей.

Сущность способа состоит в том, что процесс образования мелкодисперсных частиц происходит непосредственно в модифицируемой смазочной жидкости под действием кавитационной эрозии, вызываемой акустической вибрационной кавитацией, при этом изнашиваемые кавитацией материалы находятся в зоне максимальной интенсивности кавитации. Для автоматизированной реализации способа разработано устройство, схема которого представлена на рисунке 5.

зона интенсивного |

кавитационного изнашивания/

Рис. 5. Схема устройства для внесения мелкодисперсных присадок в масло: 1 - емкость; 2 - модифицируемая жидкость; 3 - акустический излучатель; 4 - материалы, подвергающиеся кавитационной эрозии; 5 - механизм подачи диспергируемых материалов в область интенсивной кавитации;

6 - механизм перемешивания жидкости; 7 - блок для определения физико-механических и/или химических характеристик модифицируемой жидкости;

8 - узел включения/отключения

Работа устройства осуществляется следующим образом. В емкости (1) размещается жидкость (2), физико-механические и/или химические характеристики которой предстоит изменить для повышения эффективности работы механизма, например, снизить коэффициент трения в парах трения, после чего включается агрегат (6) перемешивания жидкости (2). Блок 7 определения физико-механических характеристик модифицируемой жидкости (2) забирает часть жидкости из емкости (1) и определяет ее физико-механические и/или химические характеристики, при этом, если выбранная характеристика (или несколько характеристик) модифицируемой жидкости (2) отличаются от требуемых (эталонных), то блок (7) вырабатывает сигнал рассогла-

сования А ^ 0, который передается с его выхода на вход узла включения/ отключения (8). Если А < 0, то узел включения/отключения (8) включает акустический излучатель (3) и механизм (5) подачи диспергируемых материалов в область интенсивной кавитации. После включения акустический излучатель (3) формирует в жидкости (2) область интенсивной кавитации, в которую механизмом (5) подаются материалы (4), и на их поверхностях начинается процесс эрозии. При этом частицы материалов (4) попадают в жидкость (2) и перемешиваются механизмом (6), а блок (7) непрерывно сравнивает одну или несколько характеристик с заданными и вырабатывает сигнал рассогласования А, направляемый на вход узла (8).

При достижении или превышении заданных физико-механических и/или химических характеристик (или какой-либо одной характеристики) жидкости (2) сигнал рассогласования с выхода блока (7) становится больше или равным нулю (А > 0), что вызывает отключение узлом (8) акустического излучателя (3) и механизма (5) подачи диспергируемых материалов (4) в область интенсивной кавитации.

«Срабатывание» (окисление, отфильт-ровывание и пр.) диспергированных частиц материалов (4), находящихся в жидкости (2), сопровождается изменением физико-механических и/или химических характеристик (или какой-либо одной контролируемой характеристики) жидкости (2), вследствие чего на выходе блока (7) появляется сигнал рассогласования А < 0, который передается с его выхода на вход узла включения/отключения (8), включающее акустический излучатель (3) и механизм (5) подачи диспергируемых материалов (4) в область интенсивной кавитации.

Формирование такого типа обратной связи позволяет поддерживать физико-механические и/или химические характеристики (или какую-либо одну характеристику) жидкости (2) на желаемом уровне. При этом материалы (4) могут вноситься в зону интенсивной кавитации поочередно или совместно, что позволяет изменять как одну, так и несколько характеристик жидкости (2) либо одновременно, либо в определенной последовательности.

Материалы, диспергируемые в жидкость, могут вноситься в определенной последовательности и объеме (массе) - в зависимости от требуемых физико-механических и химических характеристик жидкости (коэффициента трения, теплопроводности, вязкости и пр.) путем их поочеред-

ного размещения в зоне максимальной интенсивности кавитации и нахождения в ней в течение определенного времени, определяемого амплитудой колебаний излучателя, частотой ультразвука в кавитацион-ной области, расстоянием от излучателя, температурой и газосодержанием жидкости, составом и концентрацией растворенных в ней примесей.

Заключение

Результатом проведенного исследования является упрощение способа получения жидких смазок с мелкодисперсными добавками за счет исключения процедуры предварительного изготовления микро- или нанопорошков присаживаемых материалов, при этом процесс добавления становится регулируемым по составу, времени и объему (массе) вносимых материалов, определяющих физико-механические и химические свойства смазочных жидкостей.

Предложенный способ внесения неметаллических и металлических материалов

в жидкие смазки непосредственно в процессе работы механизмов и машин позволяет поддерживать на заданном уровне требуемые физико-механические и/или химические характеристики смазочных жидкостей с их активным контролем на протяжении всего периода работы. Способ может быть использован для улучшения износостойкости пар трения в составных частях автотракторной техники, в частности, в двигателях внутреннего сгорания и компрессорах. На описанный способ внесения мелкодисперсных добавок в смазочные масла подана заявка на предполагаемое изобретение.

Представляется перспективным продолжение исследований в части разработки методик и проведения лабораторных и стендовых испытаний жидких смазок, полученных предложенным способом, с целью оценки улучшения их трибологических и иных характеристик.

Литература

1. Дмитриева, Л. А. Влияние присадок на трибологические свойства моторных масел. / Л. А. Дмитриева // Автотракторостроение - 2009: материалы научного симпозиума. - Москва: МГТУ МАМИ. - 2009. - Секция 2. - С. 63-65.

2. Исследование влияния ультразвуковых колебаний на эффективность технологических смазок / Б. С. Каргин [и др.] // Вюник приазовського державного техычного уыверситету. Серiя: Техычы науки. - 2015. - Вип. 30. Т. 1. - С. 136-140.

3. Коныгин, С. Б. Классификация и геометрические характеристики дисперсных систем: методическое руководство к практическим занятиям / С. Б. Коныгин, С. В. Иваняков. - Самара: СГТУ. - 2006. - 32 с.

4. Магомедбеков, Э. П. Влияние Y-излучения на физико-химические свойства масел ВМ-4 и ВМ-5 / Э. П. Магомедбеков, А. Б. Сазонов, В. И. Ермаков // Электронный журнал «Исследовано в России». - 2004. - № 7. -С. 534-543. http://zhurnal. ape. relarn. ru/articles/2004/050. pdf

5. Мишенин, Д. Н. Исследование процесса активации смазочных материалов лазерным излучением и повышение эксплуатационных параметров трибомеханических систем в приборостроении: автореферат дисс. ... канд. техн. наук / Д. Н. Мишенин. - Москва, 2000. - 19 с.

6. Нуруллаева, З. В. Эксплуатационные свойства смазочных масел и улучшение их присадками / З. В. Нуруллаева, Ш. К. Бакиева, М. Т. Суяров // Молодой ученый. - 2016. - № 8. - С. 274-276.

7. Ультразвуковая кавитационная обработка коллоидных систем смазочных материалов / С. В. Покровкая [и др.] // Вестник Полоцкого государственного университета. Сер. B. Прикладные науки. Промышленность. - 2012. - № 3. - С. 109-113.

8. Семёнов, А. П. Антифрикционные материалы: опыт применения и перспективы / А. П. Семёнов // Трение и смазка в машинах и механизмах. -2007. - № 12. - С. 21-36.

9. Сергиенко, В. П. Вибрация и шум в нестационарных процессах трения / В. П. Сергиенко, С. Н. Бухаров. - Минск: Беларус. наука, 2012. - 346 с.

10. Симдянкин, А. А. Обработка смазочного масла ультразвуком при проведении триботехни-ческих испытаний / А. А. Симдянкин [и др.] // Трение и Износ. - 2017. - Том 38. - № 4. - С. 358-363.

11. Слюсарев, М. Н. Применение кавитационных технологий в промышленности и сельском хозяйстве / М. Н. Слюсарев // Принципы и технологии экологизации производства в сельском, лесном и рыбном хозяйстве: материалы 68-ой международной научно-практической конференции. - Рязань: РГАТУ. - 2017. - Часть 2. - С. 308-313.

12. Патент РФ на полезную модель № 19100, МПК C10G 32/02. Магнитоактиватор для омаг-ничивания смазочных материалов / В. А. Аметов,

Б. И. Лаптев, Н. П. Горленко, С. В. Жаров; Заяв. 24.01.2001; Опубл. 10.08.2001, Бюл. № 22.

13. Патент РФ № 2054030, МПК С10М 125/00. Металлоплакирующий смазочный состав / А. П. Ильин В. И. Давыдович, А. Г. Каренгин, В. Ф. Пинкин; Заяв. 22.05.1990; Опубл. 10.02.1996, Бюл. № 4

Нива Поволжья № 4 (49) ноябрь 2018 159

14. Патент РФ № 2290429, МПК С10М 177/00. Способ получения присадки к смазочным материалам и устройство для его осуществления / Г. М. Яковлев, Л. Е. Цой; Заяв. 21.01.2005; Опубл. 27.12.2006, Бюл. № 36.

15. Патент РФ № 2514189, МПК С10М 177/00. Способ повышения износо- стойкости пар трения/ Б. И. Ковальский, О. Н. Петров, В. Г. Шрам; Заяв. 05.04.2013г; Опубл. 27.04.2014, Бюл. № 12.

16. Патент РФ № 2527243, МПК F16C 33/14. Триботехническая композиция для металлических узлов трения/ Е. М. Ежунов, И. В. Захаров; Заяв. 25.02.2013; Опубл. 27. 08. 2014, Бюл. № 24.

17. Патент РФ № 2591918, МПК С10М 177/00 (2006.01) Способ диспер- гирования нанораз-мерного порошка меди в базовом моторном масле/ Н. С. Хитерхеева, А. В. Номоев, С. П. Бардаханов, С. Б. Батороев; Заяв. 08.12.2014.; Опубл. 20.07.2016, Бюл. № 20.

UDK 621.89

METHOD OF INTRODUCTION OF FINE DISPERSE ADDITIVES TO THE LIQUID LUBRICANTS

USING ACOUSTIC CAVITATION

A. A. Simdyankin, doctor of technical sciences, professor; M. N. Slusarev, postgraduate student FSBEE HE RSATU named after P. A. Kostychev, Russia, Ryazan, e-mail: seun2006@mail.ru

The article deals with the review of methods of improving the tribological parameters of friction units of agricultural machinery. Modern methods of producing liquid lubricants with fine disperse additives are examined and a method of producing such lubricants using acoustic cavitation is offered. The dependence of the cavitation loss of metal volume and metal concentration in the oil on the time of ultrasonic treatment is studied. This method makes it possible to simplify the process of adding additives to lubricants, as well as to maintain the required characteristics of lubricating fluids at a given level. For the automated implementation of the method, a device containing operating capacity, an acoustic radiator, a mechanism for supplying dispersible materials, a mechanism for mixing liquid, a block for determining the characteristics of lubricant and unit of on/off unit is developed. The purpose of the units and the principle of operation of the device are described in the article. Recommendations on the use of the proposed method to improve the wear resistance of friction pairs of automotive internal combustion engines are given by the authors.

Key words: agglomeration, acoustic cavitation, dispersion, liquid lubricants, fine additives, friction units, ultrasonic radiation.

References:

1. Dmitriyeva, L. A. Influence of additives on the tribological properties of motor oils. / L. A. Dmitri-yeva // Avtotraktostroyeniye. - 2009: proceedings of the scientific symposium. - Moscow: MSTU MAMI. - 2009. - Section 2. - P. 63-65.

2. Study of influence of ultrasonic oscillations on the efficiency of technological lubricants / B. S. Kargin [et al.] / / Вюник приазовського державного техычного уыверситету. Серiя: Техычы науки. - 2015. - Вип. 30. Vol. 1. - P. 136-140.

3. Konygin, S. B. Classification and geometric characteristics of disperse systems: a guide to practical classes / S. B. Konygin, S. V. Ivanyakov. - Samara: Saratov state technical university. - 2006. - 32 p.

4. Magomedbekov, E. P. The influence of Y-radiation on the physico-chemical properties of VM-4 and VM-5 oils / E. P. Magomedbekov, A. B. Sazonov, V. I. Yermakov / / Electronic journal « Issledovano v Rossii». - 2004. - № 7. - P. 534-543. http://zhurnal. ape. relarn. ru/articles/2004 / 050. pdf

5. Mishenin, D. N. Study of the process of activation of lubricants by laser radiation and increase of operational parameters of tribomechanical systems in instrument engineering: Diss abstract.... cand. tech. sciences / D. N. Mishenin. - Moscow, 2000. - 19 p.

6. Nurullayeva, Z. V. Operational properties of lubricating oils and improving their viscosity by additives / Z. V. Nurullayeva, Sh. K. Bakiyeva, M. T. Suyarov // Molodoy uchoniy. - 2016. - № 8. - P. 274276.

7. Ultrasonic cavitation treatment of colloidal systems of lubricants / S. V. Pokrovskaya [et al.] / / Vestnik of Polotsk state university. Ser. B. Applied sciences. Industry. - 2012. - № 3. - P. 109-113.

8. Semenov, A. P. Anti-friction materials: experience and prospects of application / / Friction and lubrication in machines and mechanisms. - 2007. - № 12. - P. 21-36.

9. Sergiyenko, V. P. Vibration and noise in non-stationary friction processes / V. P. Sergiyenko, S. N. Bukharov. - Minsk: Belarusian science, 2012. - 346 p.

10. Simdyankin, A. A. Treatment of lubricating oil with ultrasound during conducting tribological tests / A. A. Simdyankin [et al.] / / Friction and Wear. - 2017. - Volume 38. - № 4. - P. 358-363.

11. Slyusarev, M. N. Application of cavitation technologies in industry and agriculture / M. N. Slyusarev / / Principles and technologies of production greening in agriculture, forestry and fisheries: proceedings of the 68th international scientific and practical conference. - Ryazan: RSATU. -2017. - Part 2. - P. 308-313.

12. RF Patent for utility model № 19100, IPC C10G 32/02. Magnetoactivator for magnetization of the lubricant / V. A. Ametov, B. I. Laptev, N. P. Gorlenko, V. S. Zharov; Appl. 24.01.2001; Publ. 10.08.2001, bull. No. 22.

13. RF Patent № 2054030, IPC C10M 125/00. Metalloprotease lubricating composition / A. P. Il'in, V. I. Davidovich, A. G. Karengin, V. F. Pinkin; Appl. 22.05.1990; Publ. 10.02.1996, Bul. No. 4

14. RF Patent № 2290429, IPC C10M 177/00. Method for obtaining additives to lubricants and a device for its implementation / G. M. Yakovlev, L. Ye. Tsoi; Appl. 21.01.2005; Publ. 27.12.2006, Byl. No. 36.

15. RF Patent № 2514189, IPC C10M 177/00. A method of increasing the wear-resistance of the friction pairs / B. I. Kovalsky, O. N. Petrov, V. G. Shram; Appl. 05.04.2013 g; Publ. 27.04.2014, Bul. No. 12.

16. RF Patent RF № 2527243, IPC F16C 33/14. Tribotechnical composition for metal friction units / Ye. M. Yezhunov, I. V. Zakharov; Appl. 25.02.2013; Publ. 27. 08. 2014, Bul. No. 24.

17. RF Patent № 2591918, IPC C10M 177/00 (2006.01) Method of dispersing nano-sized powder of copper in a base engine oil / N. S. Hiterheyeva, A. V. Nomoyev, S. P. Bardakhanov, S. B. Batoroyev; Appl. 08.12.2014.; Publ. 20.07.2016, Bul. No. 20.

УДК 629.114.4

ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОСТАНОВА ДИЗЕЛЯ КАМАЗ

С. В. Тимохин, доктор техн. наук, профессор; И. А. Спицын, доктор техн. наук, профессор;

А. А. Орехов, канд. техн. наук, доцент; В. В. Шумаев, канд. техн. наук, доцент

ФГБОУ ВО Пензенский ГАУ, Россия, т. 8(8412) 628579, e-mail: timohinsv@gmail.com

Рассмотрены системы останова двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с воспламенением горючей смеси от электрической искры и дизелей, в том числе дизеля автомобиля КамАЗ. Механо-пневматическая система останова данного дизеля не позволяет реализовать целый ряд современных сервисных систем автомобиля, включая автоматический прогрев дизеля и аварийную остановку, противоугонную систему и систему «стоп-старт» и др. Разработана электропневматическая система останова дизеля автомобиля КамАЗ-5320, которая является дополнением к штатной и не нарушает её работы. Даётся описание структурной схемы разработанной системы останова, пневматических и электрических схем вариантов ее реализации, а также системы автоматического прогрева дизеля с её использованием. Представлен эскиз электропневматического воздухораспределителя системы останова дизеля КамАЗ. Приведены результаты исследований по установлению зависимости цикловой подачи топлива и усилия, прикладываемого к рычагу останова, от угла его поворота, а также расчёты по определению величины минимального рабочего давления обеспечивающего работоспособность системы останова.

Ключевые слова: дизель, останов, система, электроклапан, пневмоцилиндр, рычаг останова, топливный насос высокого давления.

Введение

Эффективная эксплуатация транспортных средств, в частности автомобилей семейства КамАЗ, невозможна без удобных систем останова ДВС.

Анализ показывает, что у бензиновых и газовых ДВС с воспламенением горючей смеси от электрической искры останов легко осуществляется выключением системы зажигания, т. е. электромеханическим способом [8, 15].

У большинства отечественных дизелей останов осуществляют выключением подачи топлива, путем механического воздей-

ствия на рычаг управления частотой вращения дизеля (РЧВ) или рычаг останова. У дизелей КамАЗ используется механо-пневматическая система останова, содержащая пневмокнопку останова с ножным управлением и пневмоцилиндр, связанный с рычагом останова [1]. Такая конструкция обусловлена необходимостью эластичной связи органа управления (кнопки), расположенной в кабине водителя, с пневмоци-линдром, установленным на топливном насосе высокого давления (ТНВД) дизеля, в связи с откидной конструкцией кабины. К недостатку такой системы относится то,

Нива Поволжья № 4 (49) ноябрь 2018 161