Способ снижения коэффициента трения
METHOD FOR REDUCING FRICTION FACTOR

Изобретение относится к машиностроению, в частности к триботехнике, и может быть использовано при обработке рабочих поверхностей деталей машин, работающих в условиях абразивного, кавитационного и абразивно-кавитационного износа, таких как поршневые узлы, подшипниковые пары трения, редукторы.
Известен способ модификации железосодержащих поверхностей узлов трения №2201998 С2 от 29.06.2001, заключающийся в использовании смеси дисперсных компонент минералов в виде альфа-хризотила, ортохризотила, лизардита ленточного и др. для повышения износостойкости геометрии поверхностей трения.
Недостатками данного способа является крупный фракционный состав хризотила, приводящий к снижению возможного эффекта при наличии масляных фильтров в системе, низкая стабильность раствора и слабый конечный эффект.
Известен способ №2377340 С1 от 07.04.2008, заключающийся в использовании смеси хризотила, хлорита и барита в соотношении 0.5/0.4/0.1 соответственно для улучшения поверхностей трения. Недостатком данного способа является нестабильность раствора модификатора из-за фракционного состава, приводящего к выпадению осадка и ухудшению состояния изделия, а также низкая эффективность.
6
4
10
8
3
2
5
4
Наиболее близким к заявляемому решению по технической сути и достигаемому эффекту является способ №2345176 С1 от 12.02.2008, заключающийся в использовании антигорита MgSiO(OH) и лизардита MgSiO(OH) с добавлением в масляную основу для формирования антифрикционного и износостойкого покрытия для узлов деталей машин и механизмов. Данный способ взят за прототип.
Недостатками данного способа являются низкий антифрикционный эффект, а также образование абразивных частиц в результате реакций железосодержащего компонента состава, приводящее к абразивному износу, в частности подшипников скольжения.
Для устранения данных недостатков в настоящем способе произведен подбор оптимального состава смеси минералов и основания для обеспечения стабильности состава-модификатора.
Отличием заявляемого способа является подбор оптимального фракционного и функционального состава смеси минералов и вязкости основания для обеспечения стабильности состава-модификатора.
Исследования и известные способы показывают, что частицы нитрида бора оказывают антифрикционный эффект, а частицы хризотила - антифрикционный и восстановительный эффект. Поэтому в функциональный состав смеси включают антифрикционную базу, используемую в прототипе, а также нанопорошок альфа-нитрида бора для повышения антифрикционных свойств, а также хризотил для восстановительного эффекта.
Исследования показали, что стабильность состава-модификатора значительно зависит от соотношения характерного размера фракции хризотила и вязкости основания. Для заявляемой смеси, сформулированы следующие соотношения, показавшие стабильность и эффективность раствора:
фракция антигорита, лизардита и хризотила 100…200 нм, фракция 200…300 нм альфа-нитрида бора для жидких масел
фракция антигорита, лизардита и хризотила 200…400 нм, 200-300 нм альфа-нитрида бора для консистентных масел
6
4
10
8
3
2
5
4
Лабораторно установлено следующее оптимальное весовое соотношение компонент, мас. %: антигорита MgSiO(OH) 2-10, лизардита MgSiO(OH) 2-20, хризотила 15-40 и альфа-нитрида бора 20-50.
6
4
10
8
3
2
5
4
Использование состава-модификатора заключается в следующем. Сначала готовится порошковая смесь в соотношении компонент, мас. %: антигорита MgSiO(OH) 2-10, лизардита MgSiO(OH) 2-20, хризотила 15-40 и альфа-нитрида бора 20-50. Далее порошковая смесь размешивается в масле, по вязкости близком к маслу, используемому в конечном изделии в количестве 1 г порошковой смеси на 100 мл основания. Далее состав-модификатор подается в масляный резервуар изделия или механизма, после чего изделие включается или запускается, а вместе с ним происходит размешивание состава-модификатора и обеспечение антифрикционного эффекта.
Возможен вариант предварительного замешивания состава-модификатора в полном объеме масла, используемого в изделии с последующей подачей модифицированного масла в изделие.
Задачи и технический результат предложенного способа заключаются в увеличении срока проведения регламентных восстановительных работ, уменьшении затрат на ремонтно-восстановительные работы и увеличении эффективности работы изделия за счет уменьшения эффектов абразивного, кавитационного и абразивно-кавитационного износа в металлических парах трения.
Например, использование настоящего состава-модификатора в количестве 0.5 грамм на 7 литров рабочего объема масла в двигателе ЗМЗ-409 автомобиля УАЗ-3163 с пробегом 160 тысяч километров дало эффект в виде снижения расхода топлива на 1.2 л/на 100 км (10%) при движении по трассе, также уменьшился на 3-8 дБ шум агрегатов, в том числе внутри салона.