СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПАР ТРЕНИЯ
METHOD OF INCREASING HARDNESS OF FRICTION PAIRS

Изобретение относится к области обработки смазочных углеводородных масел и может быть использовано в узлах трущихся деталей при эксплуатации машин и механизмов, имеющих замкнутые циркуляционные системы смазки.
Известны способы воздействия на углеводородные смазочные материалы магнитным полем. Так, например, известен способ магнитной обработки смазочных масел, реализуемый с помощью магнитоактиватора, включенного последовательно в круг циркуляции замкнутой системы смазки агрегата, согласно которому, по трубопроводу осуществляют подачу смазочного масла и воздействуют на него магнитным полем, силовые линии которого перпендикулярны потоку смазочного масла. При этом за счет расположения пар магнитов по ходу движения смазочного масла со смещением и переполюсовок осуществляется равномерное многочастотное воздействие магнитного поля на смазочный материал, приводящее к изменению плотности и вязкости жидкого смазочного материала, что, в свою очередь, приводит к улучшению трибологических свойств смазочных масел (Свидетельство на полезную модель №19100 U1, дата приоритета 24.01.2001, дата публикации 10.08.2001, авторы Аметов В.А. и др., RU).
Недостатком известного способа магнитной обработки смазочных масел является низкая эффективность, так как воздействие только магнитного поля не позволяет создавать на трущихся поверхностях прочные масляные пленки, обеспечивающие повышенную износостойкость пар трения, поскольку пленки в известном примере создаются из частиц, случайным образом содержащихся в смазке и не обладающих достаточными антифрикционными, противоизносными и противозадирными свойствами.
Широко известны способы повышения износостойкости пар трения введением в смазочный материал модификаторов трения, например в виде ультрадисперсных порошков химических элементов, а также различных присадок, как металлсодержащих, так и композиционных. Известно, например, применение металлосодержащей присадки "Гарант-М", содержащей ультрадисперсный порошок меди (Беляев С.А., Тарасов С.Ю.,  Колубаев А.В., Ларионов С.А. "Влияние УДП присадки меди в смазке на процессы трения и изнашивания", Материалы междунар. научн.-практ. симпозиума "СЛАВЯНОТРИБО-5. Наземная и аэрокосмическая трибология-2000: проблемы и достижения ". / ВМПАВТО, МФ СЕЗАМУ, РГАТА. Под общ. ред. Л.И. Погодаева. Ю.П. Замятина. - СПб. - Рыбинск, 2000, - с.249-251).
Недостатком данного способа является относительно низкая эффективность использования металлосодержащих присадок из-за их значительного осаждения в масляной системе и, как следствие, необходимости постоянного возобновления присадок при достаточно высокой их стоимости.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ повышения износостойкости пар трения и улучшения эксплуатационных свойств смазочного материала, принятый в качестве прототипа, заключающийся во введении металлосодержащей присадки в работающий смазочный материал при повышенном содержании в нем контролируемого количества продуктов износа, соответствующего моменту повышенной интенсивности изнашивания, и одновременном воздействии на него магнитным полем постоянных магнитов (Патент РФ №2233867 C1, дата приоритета 11.12.2002, дата публикации 10.08.2004,  авторы Аметов В.А. и др., RU, прототип).
Недостаток прототипа обусловлен необходимостью введения в работающий смазочный материал металлосодержащей присадки и необходимостью осуществления при этом контроля количества продуктов износа в работающем масле, что приводит к удорожанию и повышению трудоемкости осуществления способа.
Задачей изобретения является снижение трудоемкости и упрощение осуществления способа повышения износостойкости пар трения за счет улучшения эксплуатационных свойств смазочного материала в трибоузле, без вмешательства в химический состав смазочного материала.
Для решения поставленной задачи в способе повышения износостойкости пар трения путем обработки смазочного материала, работающего в узлах трущихся деталей, согласно изобретению, обработку смазочного материала осуществляют непосредственно в трибоузле, при этом на одну трущуюся поверхность детали трибоузла подают постоянный ток положительной полярности, регулируемый по величине от 100 до 300 мкА, который через слой смазочного материала и поверхность контрдетали трибоузла образует замкнутую цепь, при этом подачу тока через трибоузел осуществляют от источника питания, соединенного с потенциометрами и регулятором величины и полярности тока.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении износостойкости пар трения при снижении трудоемкости и упрощении осуществления способа.
2
Для подтверждения и обоснования технического результата, а также для реализации примера выполнения способа использовалась трехшариковая машина трения с парой «шар-цилиндр», известная по патенту РФ №2428677 «Устройство для испытания трущихся материалов и масел». При испытаниях использовались минеральные товарные и отработанные моторные масла: U-tech navigator 15W-40 SG/CD (пробег 15066 км), Лукойл Стандарт 10W-40 CF/CC (пробег 9987 км), М8-Г (пробег 11950 км). При испытаниях на указанном оборудовании достигается высокая степень достоверности результатов вследствие контакта трех шаров с цилиндром по индивидуальным дорожкам трения. Сущность испытаний заключалась в следующем.
От внешнего стабилизированного источника питания через одну пару трения пропускался постоянный ток величиной 100, 200, 300 мкА положительной и отрицательной полярности, устанавливаемой при статическом положении пары трения. Указанные значения тока являются оптимальными, так как при значениях тока, меньших 100 мкА, ток не оказывает влияния на противоизносные свойства, а при значениях свыше 300 мкА, ток вызывает изменения в структуре смазочного материала, что недопустимо. При этом режим обработки смазочного материала, осуществляемый при значении тока 200 мкА и положительной полярности,  является наиболее предпочтительным для получения максимального технического результата при повышении износостойкости пар трения.
Значение износа определялось как среднеарифметическое значение диаметров пятен износа по трем шарам при каждом значении тока и полярности.
Результаты исследований работающего смазочного материала на трехшариковой машине трения приведены в таблице.
Испытуемое масло
Среднеарифметическое значение диаметра пятна износа, мм
Без пропускания тока
Сп
С пропусканием тока
100 мкА
200 мкА
300 мкА
+
-
+
-
+
-
М-8Г<sub>2</sub>
товарное
0,32
0,293
0,32
0,28
0,3
0,293
0,34
отработанное
0,7
0,683
0,747
0,31
0,81
0,687
0,74
Лукойл Стандарт 10W-40 SF/CC
товарное
0,3
0,28
0,287
0,244
0,267
0,3
0,34
отработанное
0,38
0,338
0,303
0,28
0,338
0,354
0,495
U-tech navigator 15W-40 SG/CD
товарное
0,31
0,28
0,326
0,26
0,28
0,32
0,353
отработанное
0,37
0,32
0,36
0,3
0,313
0,34
0,44
По результатам исследования видно, что противоизносные свойства масел при положительном потенциале выше, чем противоизносные свойства масел, испытанных без пропускания тока и при отрицательном потенциале на шарах, причем при величине тока 200 мкА и положительной полярности этот эффект наиболее заметен. Из таблицы также видно, что при пропускании тока от 100 до 300 мкА износ деталей трибоузла снижается в среднем на 10-20%.
Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что нет необходимости вводить металлосодержащую присадку в смазочный материал, осуществлять контроль продуктов износа, что в целом позволяет удешевить и понизить трудоемкость осуществления способа, а также уменьшить износ деталей.