Исследование и разработка технологии смазки пар трения тяжело нагруженных металлургических машин маслами с использованием

6И-20.dwg

Результаты экспериментальных исследований c использованием масла Индустриальное-20
Зависимость коэффициента граничного трения с 5% содержанием ГМТ от времени 1 - Индустриальное-20; 2 - Индустриальное-20 и 5% ГМТ-У-13; 3 - Индустриальное-20 и 5% ГМТ-У-130;
Зависимость коэффициента граничного трения с 10% содержанием ГМТ от времени 1 - Индустриальное-20; 2 - Индустриальное-20 и 10% ГМТ-У-13
первый образец; 3 - Индустриальное-20 и 10% ГМТ-У-13
второй образец; 4 - Индустриальное-20 и 10% ГМТ-У-130
первый образец; 5 - Индустриальное-20 и 10% ГМТ-У-130
Результаты экспериментальных исследований

2лабораторная установка.dwg

Лабораторная установка
- станина; 5 - электродвигатель привода; 2 - бабка заднего центра; 6 - бабка ведущего центра; 3 - датчик момента трения; 4 - каретка трибометра;

10Профилограф-профилометр 201.dwg

Профилограф-профилометр 201
- профилограмма; 5 - деталь; 2 - стойка; 6 - измерительный столик; 3 - привод; 7 - показывающее устройство электронного блока. 4 - датчик;
Профилограф- профилометр 201

3образцы.dwg

5тарировка.dwg

Установка для тарировки усилия нагружения
- рычаг; 2 - блок; 3 - поводок датчика; 4 - тарируемые пружины; 5 - индуктивный датчик; 6 - груз.
Тарировочные графики
Установка для тарировки пружин

9результаты.dwg

Зависимость коэффициента трения от содержания xr0.49583
- Тп-22 и ГМТ-У-13; 2 - Индустриальное-20 и ГМТ-У-13; 3 - Индустриальное-20 и ГМТ-У-130.
Результаты экспериментальных исследований
Результаты исследования профилограмм образцов
Зависимость коэффициента трения от содержания геомодификатора
Прцентное содержание геомодификатора
ГМТ-У-13 и турбинное масло
Шероховатость необработанной поверхности
Шероховатость обработанной поверхности
Время работы образцов

7И-20.dwg

Результаты экспериментальных исследований c использованием масла Индустриальное-20
Зависимость коэффициента граничного трения с 10% и 15% содержанием ГМТ от времени 1 - Индустриальное-20и 10% ГМТ-У-13; 2 - Индустриальное-20 и 15% ГМТ-У-13; 3 - Индустриальное-20 и 10% ГМТ-У-130; 4 - Индустриальное-20 и 15% ГМТ-У-130;
Зависимость коэффициента граничного трения с 20% содержанием ГМТ от времени 1 - Индустриальное-20 и 20% ГМТ-У-130; 2 - Индустриальное-20 и 20% ГМТ-У-13.
Результаты экспериментальных исследований

1трение.dwg

Физическая картина процесса трения
Физическая картина процесса трения с геомодификатором

8Тп-22.dwg

Результаты экспериментальных исследований c использованием масла Тп-22
Зависимость коэффициента граничного трения с 5% содержанием ГМТ от времени 1 - Тп-22 ; 2 - Тп-22 и 5% ГМТ-У-13.
Зависимость коэффициента граничного трения с 10%
% и 20% содержанием ГМТ от времени 1 - Тп-22 и 10% ГМТ-У-13; 2 - Тп-22 и 15% ГМТ-У-13; 3 - Тп-22 и 20% ГМТ-У-13.
Результаты экспериментальных исследований

4схема сил.dwg

диплом.doc

Анализ работ посвященных вопросу применения
1 Антифрикционные препараты 10
2 Анализ работ по исследование геомодификатора 17
Теоретические основы исследование геомодификатора и
1 Серпентиниты как основа геомодификаторов трения 24
2 Общая технология РВС-ремонта с использовании
3 Теоретические основы граничного трения 34
Экспериментальное исследование свойств геомодификаторов
1 Применяемое оборудование 42
2 Методика проведения эксперимента 50
3 Результаты проведения экспериментов 61
3.1 Исследование коэффициента трения при
использовании смазки Индустрианая-2061
3.2 Зависимость коэффициента трения от процентного
содержания ГМТ в масле Индустриаьное-2063
3.3 Исследование коэффициента трения от процентного
содержания ГМТ в турбинное масло Тп-2268
3.4 Исследование поведения смазки с 10% содержанием
ГМТ-У-13 в масле Индустриальное-20 при нагреве69
3.5 Исследование зависимости применяемого
масла при использовании геомодификаторов71
Исследование шероховатости поверхности образцов
полученной при использовании смазки с добавками
1 Используемое оборудование74
2 Результаты шероховатости поверхности76
Охрана труда и безопасность в ЧС82
2 Гражданская защита92
Основными показателями качества машин являются надежность и КПД которые преимущественно определяются свойствами поверхностных слоев деталей и соединений (пределом выносливости коррозионной стойкостью износостойкостью коэффициентом трения контактной жесткостью прочностью посадок герметичностью соединения и др.). Каждая остановка машины из-за повреждения отдельных элементов или снижения технических характеристик ниже допустимого уровня как правило влечет за собой большие материальные убытки а в отдельных случаях приводит к катастрофическим последствиям.
Развитие техники и машиностроения в частности придало проблеме повышения долговечности большую значимость с точки зрения экономии материальных ресурсов и рабочей силы и приобщило к этой проблеме широкий круг конструкторов технологов эксплуатационников и исследователей различных специальностей.
Трибологические явления проявляются практически во всех сферах индустрии и в быту. Для снижения трения в год в мире расходуется более 100 млн. т смазочных материалов. Отработавшие смазочные материалы должны подвергаться переработке или утилизации иначе они представляют серьезную опасность для окружающей среды. Относительные размеры износа (например отношение потери массы машины или изделия к ее первоначальной массе) весьма малы но износ приводит к выходу из строя всей машины или изделия в целом. За полный цикл эксплуатации машин эксплуатационные расходы трудоемкость ремонта и затраты материалов на ремонт в несколько раз превышают затраты на изготовление новых машин. Такие значительные расходы обусловлены недооценкой значимости проблем повышения износостойкости и долговечности машин как эксплуатируемых так и проектируемых.
Большое количество вариантов протекания процессов в зоне трибоконтакта
при высоких температурах сложных физико-химических и тепловых реакций а также из-за невозможности непосредственно наблюдения за прохождением данных процессов затрудняет управление процессами трения в трибоконтакте. Поэтому сейчас наиболее перспективными направлениями повышения износостойкости являются те направления которые связаны с эффектами самоорганизующихся процессов.
Одним из таких направлений является «Безразборное восстановление» это не просто возврат (введение) в зону трения изношенного конструкционного материала а комплекс мероприятий по очистке и регулировке всей машины или агрегата восстановлению свойств смазочного материала и конечно же по частичному восстановлению поверхности пар трения прежде всего на нано и микроуровне. В ряде случаев при обработке различных пар трения – этого достаточно для полного или частичного восстановления соединений до номинальных или ремонтных геометрических размеров с одновременным повышением их трибологических свойств. Суть метода – это введение в масло различных добавок минеральных модификаторов поверхности трения которые при тех или иных условиях эксплуатации трибообъекта снижают коэффициент трения повышают прочность а в ряде случаев наблюдается прирост массы что свидетельствует об восстановлении и значительном повышении ресурса трущихся деталей.
Улучшить данный метод возможно путём добавления в смазочную композицию тонкодисперсных абразивных включений которые производят микрошлифовку и очистку поверхности трения от различного рода деструктивных отложений и окисных пленок что в свою очередь позволит на «чистой » поверхности сформировать более качественный металлокерамический защитный слой.
Повышение долговечности машин позволит высвободить огромные
ресурсы рабочей силы сырья материалов финансовых капиталовложений и
капитального строительства. Режим эксплуатации машин в различных отраслях машиностроения имеет тенденцию к наращиванию рабочих характеристик с целью получения более высоких показателей работы а значит и выпускаемой продукции.
Данная дипломная работа посвящена изучению влияния геоматериалов на триботехнические свойства пар трения.
Анализ работ посвященных вопросу применения геомодификаторов
1 Антифрикционные препараты
Основной проблемой в машиностроении на данный момент является проблема изнашивания технических средств. На устранение последствий процесса изнашивания (включая аварии) в промышленно развитых странах тратится согласно мировой практике около 30% ВВП. Поэтому борьба с износом деталей и узлов металлургического оборудования по сути является одним из главных направлений в развитии машиностроения. При рассмотрение данной проблемы стоит также обратить внимание на смазочные материалы которые в процессе работы машин и механизмов значительно изменяют свои свойства что существенно влияет на их эксплуатационные свойства.
В решении проблемы повышения износостойкости детей машин используют разнообразные конструктивные технологические и эксплуатационные средства направленные на предупреждение и уменьшение износа поверхностей трения. К конструктивным средствам относятся подбор материалов для трибологических узлов определение формы и размеров рабочих поверхностей выбор вида трения выбор системы смазки и т. д. Эффективными технологическими средствами повышения износостойкости являются различные способы уменьшения шероховатости поверхности методы упрочнения поверхностных слоев: термическая и химико-термическая обработка поверхностный наклеп диффузионное упрочнение легирование нанесение износостойких металлических покрытий и т.д. Важную роль играют эксплуатационные средства повышения износостойкости – подбор оптимальных режимов и условий нагружения температуры правильный выбор смазки защита от абразивных частиц охлаждение узлов трения и т.д. Однако это не дает желаемых результатов при работе машин и механизмов.
В работах магистров кафедры МОЗЧМ исследовались оптимальные схемы проведения испытаний на трение экспериментального оборудования состава и
свойств полимеров. Целью работ проведенных на кафедре являлся широкий анализ вопроса применения полимерных материалов в парах трения и исследование влияния добавок в полимеры.
Работа Антоненко А. В. [1] основывалась на уменьшение коэффициента трения его стабилизации на протяжении всего периода при помощи добавок в материал «Моглайс». Было выявлено оптимальное содержание аэрола – 30-35% от массы при котором падал коэффициент трения. Также был запатентован способ изготовления вкладыша подшипника скольжения на основе антифрикционного материала «Моглайс».
В работе Романова С. Л. [2] проводились исследования полимерного материала ОАМ 6 в сравнении с материалом «Моглайс» фирмы Diamant.Были проведены опыты по добавлению различных добавок чтобы достичь тех же характеристик что и у полимера «Моглайс». Результаты исследований показали что добавка 5% мелкодисперсного порошка меди позволила уменьшить коэффициент трения в среднем на 15-16% не зависимо от скорости скольжения.
Новое направлениями в решении этой задачи – поиск материалов и методов для обработки поверхностей повышающих антифрикционные свойства. Одно из таких направлений - применение в поверхностном слое деталей которые составляют пару трения минеральных материалов природного происхождения.
Одним из наиболее оптимальных путей повышения качества смазочных материалов – введение в их состав различных по действию присадок. В качестве присадок используются более 100 органических соединений. С помощью присадок можно повысить устойчивость масел к окислению абсолютное значение их вязкости и уменьшить зависимость вязкости от температуры понизить температуру застывания повысить их смазочную способность
уменьшить коррозию металлических поверхностей и т.д. Повышение смазочных свойств масел достигается в основном путем введения в них противоизносных противозадирных и антифрикционных присадок. Введение названных присадок позволяет удовлетворить два основных требования техники: повышение срока службы и энергосбережение топлива так как около 30% энергии расходуется на трение. Наиболее распространённые группы антифрикционных препаратов представлены в таблице 2.1.
Как видно из таблицы 2.1 все антифрикционные препараты воздействуют на поверхности рабочих тел путем формирование на них защитного слоя или укрепления поверхностных слоев трибологического узла.
Восстанавливающие антифрикционные препараты (ВАПФ) - достаточно молодая группа препаратов на базе хлорпарафиновых соединений минеральных порошков ультрадисперсных (нано-) порошков поверхностно-активных веществ с содержанием фтора. Добавка таких препаратов приводит к изменению свойств рабочих поверхностей трибологического узла – параметров шероховатости коэффициентов трения и износа усилия задира твердости а также изменяют геометрию и регулируют зазоры в сопряжении путем наращивания пленок. Правильное использование ВАФП улучшает работу двигателя на любых режимах. Однако наибольший эффект достигается в тех случаях когда наиболее вероятно нарушение штатных режимов смазывания узлов трения. – это большие нагрузки и низкая частота вращения коленчатого вала (например буксирование и движение в гору при большой загрузке транспортного средства) и особенно режим холодного пуска двигателя. Поскольку на этих режимах нарушается гидродинамика то работа штатных пакетов присадок малоэффективна и состояние поверхностей становится определяющим для показателей мощности механических потерь и износа двигателя. Таким образом использование ВАФП является эффективным способом воздействия на технические характеристики транспортного средства.
Таблица 2.1 – Наиболее распространённые группы антифрикционных
Группа антифрикционных препаратов
Назначение препарата
Восстанавливающие антифрикционные препараты (ВАФП)
Наращивание на поверхности трибологического узла пленок изменяющих свойства рабочих поверхностей - шероховатость поверхности величину коэффициента трения и износа.
Реметаллизанты поверхностей трения
Восстановление поверхностей трения и создание на них защитного (плакирующего) слоя.
Тефлоносодержащие антифрикционные препараты
Создание на поверхности металлических деталей тончайших антифрикционных пленок обладающих способностью удерживать масло.
Полимерные антифрикционные препараты
Обеспечение кратковременной работоспособности трибологического узла в случае поломки смазочной системы путем создания на рабочих поверхностях граничной пленки.
Ремонтно-восстановительные антифрикционные составы на основе
Получение упрочненных поверхностей узла трибоспоряжения путем внедрения минерала в поры материала узла.
Продолжение таблицы 2.1
Эпиламные и металлоорганические антифрикционные восстанавливающие препараты
Формирование защитного слоя на поверхности пар трения.
Кондиционеры металла
Замещение действия загущающих присадок базового пакета плакирование рабочих поверхностей узлов трения высокомолекулярными соединениями близкими по свойствам к парафинам.
Антифрикционные составы на основе наноалмазов
Укрепление поверхностей пар трения снижение износа основного материала пары.
Реметаллизанты – это составы содержащие соединения или ионы мягких металлов (медь бронза кадмий олово и др.) При попадании в зону трения они заполняют микронеровности поверхности. При этом создается плакирующий слой восстанавливающий поверхность который соединяется с основным металлом на механическом уровне. Поверхностная твердость и износостойкость слоя существенно ниже соответствующих параметров стали или чугуна поэтому для его существование необходимо постоянное присутствие реметаллизанта в масле. Замена масла в данном случае быстро сводит к нулю эффект от начальной обработки. Более того даже кратковременное отсутствие препарата в смазочной системе приводит к «состругиванию» защитного слоя с поверхности.
Механизм сцепления тефлонового антифрикционного слоя с поверхностью детали также носит механический характер. Тефлон с поверхности трения удаляется путем механического соскабливания в частности с поршневых колец на пусковых режимах. Кроме того в камере сгорания тефлон активно разлагается под воздействием высоких температур. Следовательно как и в предыдущем случае для эффективной работы присадки также необходимо ее постоянное присутствие в масле.
Начиная с конца 80-х годов прошлого столетия широко используется полимерный антифрикционный препарат «Аспект-Модификатор» разработанный на базе наукоемкой оборонной промышленности. Основное назначение продукта – обеспечение кратковременного сохранения подвижности военной техники в случае серьезного повреждения смазочной системы. Видимый эффект от использования полимерных антифрикционных препаратов сводится к увеличению мощности двигателя снижению расхода топлива. Существенный недостаток применения – увеличение скорости изнашивания двигателя резкое повышение расхода топлива и снижение мощности вследствие увеличения слоя полимера на поверхностях трибоспоряжения.
Эпиламообразующие вещества – это поверхностно-активные соединения содержащие фтор. Поверхностные слои узлов трения насыщаются длинными фторсодержащими молекулами являющимися своеобразным армирующим материалом который резко повышает поверхностную прочность деталей. Аналогичный эффект может быть достигнут при обработке поверхности поверхностно-активными веществами (ПАВ) содержащими другие вещества группы галогенов – бром йод и т.д. Металоорганические соединения образуются в зоне контакта при воздействие ПАВ содержащих активные органические соединения. Сам состав не содержит металла а для формирования слоя используются металлы деталей узлов трения. Полученные соединения обладают повышенной твердостью и износостойкостью. В зоне трения под воздействием
высоких контактных давлений и температур реализуется механизм локальных поверхностных реакций при котором выступы микронеровностей поверхностей «съедаются» а продуктами реакции – соединениями металлов – заполняются впадины микронеровностей и дефекты поверхности образовавшиеся в процессе эксплуатации двигателей. Кроме того формируется специальная микроячеистая структура способствующая удержанию масла. Таким образом износостойкий антифрикционный слой формируется на атомарном уровне и является структурой не кристаллической.
Кондиционеры металла построены на базе хлорпарафиновых соединений. При введении в масло хлорпарафины выполняют двойную функцию. Во-первых они усиливают или частично замещают действие загущающих присадок базового пакета улучшая смазывание сопряжений трения и повышая их несущую способность. Во-вторых выполняется плакирование рабочих поверхностей узлов трения высокомолекулярными соединениями по свойствам близкими к парафинам. Ввод в масло подобных веществ сразу и резко снижает коэффициент трения и увеличивает усилие задира в узле трения. Однако хлорсодержащие вещества являются высокотоксичными нестойкими к высокой температуре и разлагаются в камере сгорания двигателя. Следовательно для эффективной работы препарат должен постоянно присутствовать в масле.
Антифрикционные составы на основе наноалмазов. Ультрадисперсные алмазные частицы проникают в кристаллическую решетку материалов укрепляя ее. При больших нагрузках и максимальном вытеснении жидкой фазы между поверхностями трения они работают как микроподшипники качения что обеспечивает рост предельных нагрузок которые выдерживает пара трения. Графитоалмазная фракция оседая на поверхности образует пленку «сухой смазки» что значительно снижает трение.
Наиболее широко применяются ремонтно-восстановительные составы на основе порошков серпетинита.
2 Анализ работ по исследование геомодификатора
Препараты на основе минералов естественного и искусственного происхождения получили наименование «геомодификаторов» или ремонтно-
восстановительных составов (РВС-технология) или ревитализаторов. Восстановление и упрочнение подвижных соединений геомодификаторами осуществляется за счет формирования на поверхностях трения структур повышенной прочности подавления процессов водородного изнашивания и охрупчивания металла повышения термодинамической устойчивости системы «поверхность трения - смазочный материал». Поверхностно-активные вещества (ПАВ) металлокерамического восстановителя после введение в системы двигателя подготавливают поверхности трения химически (катализ) и физически (суперфиниш) очищая их от нагара оксидов отложений и т.д. Попадая на поверхности трения вместе с маслом или в составе пластичной смазки ПАВ инициируют процесс формирования на трущихся поверхностях металлокерамического покрытия с высокой износостойкостью и малым коэффициентом трения.
В присутствии этих составов за счет энергии трения в зонах контакта происходит удаление дефектного слоя металла текстурирование поверхности трения с одновременным упрочнением материала подложки на значительную глубину. В ходе приработки изношенных поверхностей трения постепенно происходит восстановление их макрогеометрии и создание на них оптимального микрорельефа (равновесной шероховатости) обусловленного реальными условиями эксплуатации.
Наиболее широко на российском рынке представлены минеральные ремонтно-восстановительные присадки на базе порошков серпентинита. Это препараты торговых марок «РВС» «ХАДО» «СУПРА» «НИОД» «ФОРСАН» «Живой металл» и др. Свойства серпентинита были открыты в СССР при бурении сверхглубоких скважин на Кольском полуострове. Тогда неожиданно обнаружилось что при прохождении слоев горных пород насыщенных
минералом серпентинитом ресурс режущих кромок бурового инструмента резко увеличился вследствие внедрения в его структуру микрочастиц минерала и образования композитной металлокерамической структуры (металл-минерал) обладающей очень высокими твердостью и износостойкостью. В дальнейшем были предприняты многочисленные попытки применения порошков серпентинита для обработки деталей двигателя. На этой основе развилось отдельное направление – ремонтно-восстановительные составы (РВС).
При использовании ГМТ наблюдается существенное улучшение работы двигателей – увеличение номинальной мощности на 3-5% максимального крутящего момента – до 12% снижение расхода топлива от 2 до 10% в зависимости от режима работы двигателя и типа ВАПФ. Кроме того наблюдается выравнивание по цилиндрам компрессии и некоторое ее повышение [3].
Анализ результатов использования ГМТ показал следующее:
подтверждается вывод о положительном влиянии присадки на топливную экономичность двигателя и токсичность отработавших газов (ОГ). При этом наибольшая эффективность наблюдается при малых (до 30% от номинальных) и максимальных (более 80% от номинальных) нагрузок;
увеличивается механический КПД двигателя особенно на режиме высоких нагрузок;
изменяются тепловые характеристики двигателя при модификации поверхностей трения одновременно являющихся и поверхностями теплоотвода.
Реализация исследований противоизностых и антифрикционных свойств смазочных компонентов с нано - и микрочастицами серпентинита производили
на универсальной машине трения 2070 СМТ-1. Испытания проводились по
схеме «шар-ролик» в условиях трения скольжения. Образцы использовали
из стали ШХ-15. Вращающийся и неподвижный образцы предварительно смазывались и приводились во взаимодействие. Смазывание трибосистемы в процессе трения производилось посредством окунания в ванну с жидким смазочным материалом.
Геомодификаторвводитсявсмазочныемасла в виде дисперсной фазы
частицы которойвключают в себя противоизносную и антифрикционную
компоненты а также абразивнуюкомпоненту.Приэтомвчастицах дисперснойфазыдоминируетприродныйминералсерпентин.
В границах данного эксперимента выбрали 4 испытания при силе 147Н частота вращения 500 обмин. Полученные экспериментальные данные систематизировали в виде зависимостей среднего диаметра пятна износа от пути трения и момента трения от концентрации частиц в масле. Рассмотрим исследования зависимости концентрации ГМТ и износа образца. При проведении опытов с концентрацией ГМТ 05% диаметра пятна износа уменьшался на 40-43% при 1% ГМТ – на 44-50% при 2% - 31-40%. Если концентрация ГМТ 4% то диаметр пятна износа снижается на 30-375%. Уменьшение роста диаметра пятна износа при увеличениипутитрения связано очевидно с уменьшением контактного давления на фрикционном контакте: нагрузкаподдерживается на постоянном уровне а номинальная
площадьконтактарастет.
С увеличением размерачастицГМТпротивоизносныесвойстваСК
начинаютухудшаться.Приконцентрации05% частиц серпентинита размеро
—3 мкм диаметр пятна износа уменьшается на 10-125%(относительно
базового масла). Концентрация1%способствуетснижениюпоказателяизноса на 20-25%. При концентрации 2%диаметр пятна износа уменьшается на
-20%. Дальнейшее увеличение концентрации до 4%недаетсущественных
изменений:диаметрпятнаизносаотносительнобазовогомасласнижаетсяна
—20%. Смазочные композиции с наночастицамии микрочастицами
ГМТ показали антифрикционныесвойстваблизкиексвойствамбазового
масла:моменттренияприиспользованииСКфлуктуирует околомомента
трения определенного при использовании базового масла.Приэтом
максимальноеснижениемоментатренияна35%обнаруженоприиспытаниях
СК с наночастицами. СК с микрочастицами1-3мкмприконцентрации
с 1%уменьшаетмоменттренияна20%.Однойизпричинфлуктуациймомента
тренияможетбытьналичиеабразивнойсоставляющейвчастицахдисперснойфазы. ГМТ [4].
Проводились работы по исследованию одновременного влияния РВС + масло и просто масло на трущихся поверхностях типа вал. Оценка износа проводилась взвешиванием образцов на аналитических весах. В результате было получено что образец где в масло добавлялся РВС после 320 часов работы износился значительно меньше чем образец смазанный просто маслом. Этот опыт дает понять что на поверхности появляется слой образованный РВС и увеличивающий долговечность данного узла. Однако стабильность этого слоя еще не исследовалась. Также в данных опытах необходимо учесть значение коэффициента трения что является важным моментом для машиностроения как и износ поверхностей деталей и узлов [5].
На основе данных [6] проводились исследования при скольжении ролика по ролику из стали 18ХГТ закаленной и отпущенной по технологии изготовления шарниров тяговой цепи эскалатора метрополитена. Условия проведения эксперимента: частота вращения роликов 1800 обмин проскальзывание – 10% нагрузка 100Н длительность приработки – 5 и 10 часов.
Исследовались 4 пары образцов: исходный образец – без приработки база – приработка без ГМТ в течении 5 часов и две пары трения приработанные с ГМТ в течении 5 и 10 часов. Момент трения измерялся в течение всего
эксперимента микрорельеф до и после эксперимента. Примерно через два часа
работы пары трения наступал установившийся режим работы. В присутствии
ГМТ выравнивание макрорельефа в основном происходит за счет абразивного
изнашивания. С увеличением времени приработки на построенных в работе кривых наблюдалось уменьшение амплитуды изменения момента трения со временем что говорит о устойчивой работе пары трения. По завершении испытаний проводился мониторинг поверхностей трения образцов с целью оценки общего состояния и выявления дефектов. Наличие дефектов на поверхности например таких как неоднородность материала инородные включения вырывы риски или микротрещины в дальнейшем может привести к изменению условий в зоне контакта и разрушению узла трения. Однако в рамках данной работы углубленного изучения дефектов поверхности не проводилось. Основной задачей мониторинга был анализ прирабатываемости пар трения с геомодификатором и без него. Проведенный анализ микрофотографии показал следующее:
Наиболее интенсивная приработка поверхностей трения наблюдается на образцах вращающихся без проскальзывания.
Приработка поверхностей сопровождается постепенным смятием отдельных неровностей (выступов) и их микро «намазыванием» в имеющиеся впадины оставшиеся после механической обработки. Кроме этого этап приработки сопровождается постепенным залечиванием отдельных дефектов поверхности.
Поверхность трения после приработки с геомодификатором более однородная.
Приработка поверхности на образцах вращающихся с проскальзыванием происходит менее интенсивно.
Данная методика достижения равновесной шероховатости с использованием ГМТ может быть взята за основу при создании технологии
финишной обработки рабочих поверхностей узлов трения Необходимо проведение дополнительных исследований образцов из различных материалов и на разных режимах приработки для создания рациональной области применения ГМТ в трибосопряжениях.
В статье [7] разработчики препарата ТРИБО – Научно-исследовательская группа «Триботехника и триботехнология» Сибирского государственного университета путей сообщения утверждают что он имеет следующие функциональные свойства:
По патенту №2135638 [приложение А] наносилось защитное покрытие на подшипник качения типа 204 отработавший ресурс 1000 часов. В процессе эксплуатации подшипника его радиальный зазор увеличился на 10-15 мкм по сравнению с исходным. РВС изготавливался путем измельчения компонентов до размера частиц 5-10 мкм и их перемещения. Состав содержал в массе %: офит 50 нефрит 30 шунгит 10 и силикагель 10. Затем состав вводили в смазку вместе со смазкой наносили на изношенную поверхность и осуществляли приработку в
В результате применения РВС-технологии произошло восстановление рабочих поверхностей пар трения роторной линии и как следствие: снижение вибрации механизмов снижение расхода электроэнергии и смазочных материалов. Обработка подшипников и плунжерных пар по РВС-технологии позволила продлить срок их эксплуатации в два раза.
На Московской фирме» Полюс-96» было обработано по РВС-технологии 11 автомобилей. Одновременно две машины были отремонтированы классическим способом. В результате получили приблизительно одинаковые показатели при классическом ремонте в течении 5 дней и по РВС-технологии в течении 40 мин.
Полученные по литературному обзору данные показали что применение геомодификаторов трения изучено очень мало и точной технологии применения ГМТ нет. В связи с этим было принято решение об исследовании поведения геомодификаторов в виде добавки к различным маслам с тем чтобы выявить влияние масла на геомодификаторы а также оптимальное процентное содержание геомодификаторов в масле по массе.
Теоретические основы исследование геомодификатора и процесса трения
1 Серпентиниты как основа геомодификаторов трения
Серпентиниты как сырье для производства триботехнических составов относятся к группе индустриальных нерудных полезных ископаемых свойства которых при современном уровне развития техники воспроизвести синтетическим путем не представляется возможным.
В различных публикациях указываются следующие формулы гидросиликата магния: Mg6(OH)8S Mg3S 3MgO2SiO22H2O (патент 2168663) гидраты со структурой серпентинита например MgO-SiO2H2О) (патент 2168663) и т. п. Пять минеральных разновидностей серпентинита
включают: антигорит хризотил клинохризотил ортокризатил и лизардит.
Помимо ионов основных металлов в структуру серпентинов входит вода благодаря которой протекают различные окислительно-восстановительные реакции часть связей S S S Si-O-OH-() при выделении конституционной воды из минерала.
При этом активно идет процесс образования новых связей S Si-О-Fe и
Этот процесс приводит к возникновению реакции между силикатными и металлическими фазами:
Mg6(Si4O10)(OH)8 + 2Fe2O3+H2 -> 4(MgFe)SiO4 + 5H2O + 2MgO + 12 O2.
За счет этого на поверхностях трения образуются прочные гидратированные слои соединённые жидкой прослойкой что значительно снижает силу трения за счет реализации на локальных участках сопряжений
гидродинамической смазки. Наличие гидрофазы в трибоузле повышает химический потенциал MgO в соответствии с эффектом кислотно-основного взаимодействия компонентов. Он заключается в том что в расплавах или флюидах вступающих в основную среду повышаются коэффициенты
активности всех оснований и больше всего - щелочей. Повышение активности магния способствует усиленному протеканию реакций ионообмена Mg -> Fe и облегчает образование защитного модифицированного слоя. При этом увеличивается щелочное число KOH и тормозятся процессы окисления масел.
Глинистые минералы в составе которых содержится алюминий оказывают негативное влияние на свойства трибосоставов. Алюмосиликаты не обладают повышенной адгезией к сталям как магнезиальные силикаты и это увеличивает вероятность отслаивания защитного покрытия.
Присутствие брусита и кварца в триботехнических составах влияет положительно на их свойства. Брусит Mg(OH)2 обладает слоистой структурой и совершенной спайностью по (0001); механически легко разрушается непроводник электричества. Это сравнительно низкотемпературный минерал который при разложении дает необходимые для процессов ионообмена магний и воду.
Высокие пьезоэлектрические свойства кварца способствуют подавлению трибоэлектрического эффекта. При этом его пьезоэлектрические характеристики в широких пределах не зависят от изменения температуры (пьезосвойства кварц теряет при температуре выше 520°С). Кварц обладает также хорошими изоляционными свойствами.
Приведенные примеры отнюдь не исчерпывают весь спектр возможных факторов влияния собственных свойств серпентинитов на характеристики триботехнических составов. При разработке критериев оценки серпентинитов как сырья для триботехники требуется особый качественно
иной подход чем при оценке серпентинитов использующихся в других
отраслях промышленности. Существенно иными должны быть и требования к месторождениям этого вида сырья. Эффективным направлением развития триботехнических технологий является разработка узкоспециализированных марок триботехнических составов из соответствующих видов сырья с учетом условий эксплуатации машин и механизмов и совокупности требований предъявляемых к деталям для обеспечения их достаточно высокой работоспособности при различных видах контактного взаимодействия и смазки рабочих поверхностей.
Главной проблемой при использовании СК с ГМТ является необходимость более полного раскрытия закономерностей взаимодействия ГМТ с поверхностями трения и разработка физической модели ведущих процессов. В настоящее время эта проблема как и 10-15 лет назад еще далека от своего хотя-бы удовлетворительного решения [8].
2 Общая технология РВС-ремонта с использованием геомодификаторов
Ремонтно-восстановительный состав (РВС) – это многокомпонентная смесь природных материалов добавок и катализаторов. Основная особенность состава заключается в том что он способен образовывать с поверхностным слоем металла в местах трения и контакта модифицированный защитный слой в результате реакции замещения атомов в узлах кристаллических решеток. В результате такой реакции получаются новые кристаллы с более объемной кристаллической решеткой и в своей массе они приподнимаются над поверхностью пятна контакта компенсируя износ.
В общем можно сказать что:
РВС – это порошок который в маслах и прочих носителях не растворяется и образует суспензию. Количество порошка необходимое для РВС-обработки не меняет вязкость масла. Масла же рассматриваются только как носители порошка и среда для теплообмена. Их тип и качество не имеют решающего значения;
РВС является слабообразивным материалом. Напоминает тальк поэтому его порошок не может стать причиной разрушения механизма даже при многократной передозировке;
РВС – гигроскопичен поэтому его нужно оберегать от влаги. Имеет относительно короткий срок хранения – 05 года. В виде суспензии хранится до года;
РВС «работает» там где есть трение т. е. выделяется энергия необходимая для прохождения реакции замещения.
Чаще всего обработка механизмов ведется практически «вслепую». Их износ определяется по штатным или внешним приборам либо по косвенным признакам и основывается в основном на опыте специалистов производящих
РВС-ремонт. В чистом виде РВС порошка необходимо ровно столько сколько
его хватает для того чтобы плотно нагартовать микрорельеф поверхностей трения данного механизма но необходимо учитывать и непроизводственный расход а именно суперфинишная обработка поверхностей трения очистка микрорельефа. Эмпирическим путем была выявлена необходимая и достаточная доза РВС-порошка позволяющая при добавлении в смазку механизма достичь значимого результата – 01 Г (100мГ). Для получение однородной структуры РВС-порошка в масле его необходимо растворять в керосине.
Положительным моментом применения данных материалов является возможность ремонта без разбора узлов. В данном случае достаточно добавить в масло ГМТ и после приблизительно 8 часов работы мы получим гарантированное улучшение показателей работы узла.
С точки зрения РВС-технологии рассматриваются любые механизмы только как набор деталей – шестерен подшипников поверхностей трения скольжения как бы они не были конструктивно собраны. В исследование данной технологии не бралось во внимание нагрузки и обороты механизмов вид материала из которого они изготовлены какое масло применяется. Конструкция также мало интересовала только лишь с той стороны как доставить состав к узлу.
В исследованиях РВС интересовало в первую очередь микрорельеф поверхностей трения т.е. износ. Какова их глубина какова степень их загрязнения чем они могут быть загрязнены в механизме насколько загрязнено само масло. От этого зависело сколько РВС должно быть затрачено на получение результата.
Возможно без разборки и дефектации в условиях цеха определить крайнюю степень износа при которой механизму уже ничего не поможет в том числе и РВС-технология. Для этого необходимо сделать одну заправку РВС в механизм и если он через 8-16 часов эксплуатации не улучшит свои
эксплуатационные характеристики – то это и есть крайняя степень износа.
После внесения РВС в зону трения и в течение 6-18 часов работы механизма на поверхности трения происходят следующие физические процессы химические и физико-химические реакции:
очистка рабочей поверхности от загрязнения продуктов разрушения металла и разложения смазочных материалов;
создание неустойчивого переходного состояния приповерхностных поликристаллов железа;
каталитические реакции дегидрирования углеродов составляющих основу смазочных композиций или балластных добавок самого РВС;
ускоренная диффузия углерода в том числе по границам зерен поликристалла металла и изменение структуры металла и кристаллической решетки углерода;
реакция замещения форстеритовой составляющей РВС на фаялитовую составляющую в образовавшихся пустотах объема МВЗС.
Необходимыми требованиями для прохождения данных процессов являются:
энергия выделяемая в момент контакта трущихся деталей;
металл из которого изготовлены трущиеся или контактируемые детали являются сплавом железа;
высокая температура в точках слома выступов контактируемых деталей;
наличие в точках контакта частиц РВС и углеводородов.
Рассмотрим технология применение ремонтно-восстановительного состава. Метод применения РВС-технологии реализуется в несколько этапов:
I.Этап изготовление РВС.
II.Этап доставки РВС на поверхности трения и контакта деталей машин
создание условий для прохождения всех необходимых процессов.
III.Этап преобразования поверхностного и приповерхностного слоя металла и образования МВЗС на этих поверхностях.
Рассмотрим I этап. РВС изготавливают из минерального сырья:
ультраосновные породы (ультрабазиты) вторичной серпентизации (серпентиниты) с минимальным содержанием алюминия железа калия и свинца
твердые углеводородные соединения к ним относятся коксующие угли механоактивированные графит и шунгит
каталитически активные и моющие компоненты (ноу-хау).
Выбор минерального сырья и месторождений где это сырье добывается диктуется структурой сырья наименьшим содержанием вредных процессу примесей и балласта способностью к дегидратации и пр.
Количество РВС необходимое для обеспечения эффекта должно быть таким чтобы на всех поверхностях трения и контакта деталей обрабатываемого механизма в целом произошло следующее:
)Суперфинишная операция – операция при которой относительно крупный РВС доламывается выступами микрорельефа и при этом происходит слом этих же выступов. Механический слом и доламывание порошка вызывают некоторое повышение температуры на поверхностях трения. Для механизмов это не опасно так как через час параметры стабилизируются.
)Очистка микрорельефа – под микроскопом поверхность трения загрязнена продуктами разложения смазок продуктами износа и посторонними загрязнителями. Обычная смазка в данном случае не помогает. Решение этой задачи закладывается еще на стадии
изготовления РВС его особой структурой. И в ходе долома РВС
чисто механически вдавливаясь противоположным выступом микрорельефа сопряженной поверхности трения вычищает вторую поверхность.
)Плотная нагартовка частиц РВС в углубления микрорельефа – происходит во время двух предыдущих операций и обеспечивается за
счет слабомагнитных свойств частиц РВС (они ориентируются в определенном порядке векторами электромагнитных полей) их абсолютной спайности (идет восстановления сил межкристаллического взаимодействия). Здесь необходимо обратить внимание что нагартовка доломанных частиц РВС будет тем плотнее чем меньше частиц продуктов загрязнения будет среди самих частиц РВС что обеспечивают специальные добавки в сам РВС. Поэтому если механизм предназначенный для ремонта после первичной тестовой заправки не показал улучшения своих параметров то это может означать присутствие в нем большого количества грязи.
)Операция образования МЗС – в уплотнениях микрорельефа образуются видоизмененные кристаллы с большими пространственными кристаллическими решетками и в своей массе они образуют модифицированный защитный слой возвышающийся над каждым выступом микрорельефа. Толщина такого слоя зависит от количества прореагировавших частиц.
Толщина слоя МЗС пропорциональна количеству частиц внедренных в рельеф и энергии выделяемой при трении и контакте т.е. пропорциональны износу. Эта толщина регулируется автоматически. Если есть энергия при трении и контакте – МЗС растет. В результате роста МЗС компенсируются зазоры
снижается выделение энергии на поверхности – прекращается процесс
насыщения углеродом и реакция замещения прекращается дальнейший рост
МЗС. В природе в результате гидрации горных пород за сотни миллионов лет происходит реакция замещения атомов Fe атомами Mg при строительстве кристаллов ультрабазитов. Наш метод позволяет запустить этот процесс в обратном порядке. Атомы магния в кристаллической решетке заменяются атомами железа с выделениями свободной воды. Показателями штатного прохождения реакции замещения и образования МЗС являются: появление на новой поверхности и в приповерхностном слое трения Mg в большом количестве и воды в масле или выхлопе ДВС.
Так происходит выравнивание геометрии поверхностей трения деталей машин и оптимизация зазоров в сопряжениях.
не имеет резкой границы между собой и металлом с которым он образовался;
по своей природе он не чужероден металлу и поэтому удерживается на поверхности стали значительно лучше чем хром никель и различные наплавки;
частицы РВС не вступающие в реакцию замещения адсорбируют атомарный водород из дислокаций металла у поверхности для дальнейшего своего морфологического изменения. Тем самым предотвращает водородное охрупчивание поверхностей трения деталей;
МЗС имеет одинаковый со сталью с которой он образовался коэффициент линейного термического расширения т.е. не скалывается при нагреве-охлаждении;
Обладает пластичностью до 50кгссм2;
Твердость МВЗС может достигать 63-70
Коэффициент трения деталей покрытых МЗС составляет 0004-
МВЗС обладает слабыми свойствами диэлектрика и огнеупора. Он коррозионностоек.
Температура его разрушения 1575-1600 С. Его можно возобновлять по мере изнашивания проводя дополнительные РВС-обработки меньшим количеством порошка.
Минералы составляющие ремонтно-восстановительный состав следует измельчать до размера 5-10 мкм. Проведенные испытания показали что эти размеры частиц являются наиболее оптимальными: увеличение частиц до размеров свыше 10 мкм резко снижает производительность процесса нанесения покрытий а уменьшение – не приводит к интенсивной очистке поверхности в процессе приработки состава и нагартовки состава в поверхность. Например пропорция состава в процентном соотношении к массе: офит 50-80% нефрит 10-40% шугнит 1-10%.Указанные соотношения компонентов обеспечивают все процессы необходимые для образования защитного слоя происходящее во время приработки. Сам процесс приработки проводился в течении 05-15 часа. Этого времени достаточно для получения подготовленной поверхности под последующее формирование металлокерамического покрытия. За меньшее время невозможно достичь полной очистки и нагартовки поверхности а увеличение длительности приработки более 15 часа не целесообразно.
3 Теоретические основы граничного трения
Режим граничного трения наступает в случае когда сопряженные поверхности под действием высокой нагрузки либо падения несущей способности масла сближаются до расстояния соизмеримого с шероховатостью то есть контактируют по обширной площади. Трение и износ в этом режиме уже не зависят от характеристик масла а определяются свойствами тонких пленок (окислов адсорбированных газов и воды загрязнений) покрывающих поверхности и являющихся своеобразной границей между ними а также твердостью и величиной шероховатостей поверхностей. Установлено что в граничном режиме износ и сила трения резко возрастают с увеличением нагрузки на детали. И чем меньше прочность пленки на срез тем ниже сила трения; чем выше прочность пленки на разрыв тем меньше износ.
При граничной смазке [9] поверхности сопряжённых тел разделены слоем смазочного материала весьма малой толщины (от толщины одной молекулы до 01 мкм). Наличие граничного слоя или граничной пленки снижает силы трения по сравнению с трением без смазочного материала в 2 10 раз и уменьшает износ сопряженных поверхностей в сотни раз.
Все масла способны адсорбироваться на металлической поверхности. Прочность пленки зависит от наличия в ней активных молекул качества и количества последних. Хотя минеральные смазочные масла являются механической смесью неактивных углеводородов они за исключением неработавших сверхчистых масел всегда имеют включения органических кислот смол и других поверхностно-активных веществ. Жирные кислоты входят в состав масел растительно-животного происхождения а также в состав пластичных смазочных материалов. Поэтому почти все смазочные масла образуют на металлических поверхностях граничную фазу квазикристаллической структуры толщиной до 01 мкм обладающую более или
а - смазка идеальных поверхностей; б - контактирование реальних поверхностей; А - участки воспринимающие нагрузку; Б - участки непосредственного контактирования или контактирования при твердих пленках.
Рисунок 3.3.1 - Схемы скольжения тел при граничной смазке
менее прочной связью с поверхностью и продольной когезией. При наличии относительно толстой масляной прослойки между поверхностями трения переход от ориентированной структуры масла к неориентированной совершается
Молекулы смазочного материала ориентируются перпендикулярно к твердой поверхности (стоймя) что позволяет представить для наглядности граничную плёнку в виде ворса (рисунок 3.3.1). При взаимном перемещении поверхностей трения «ворсинки» как бы изгибаются в противоположные стороны. На самом же деле происходит сдвиг с перекосом квазикристаллической структуры пленки. Сопротивление ее скольжению в таком состоянии несколько повышено. На восстановление ориентации молекул в прежнее положение перпендикулярно поверхности тел требуется некоторый промежуток времени иногда относительно большой.
Смазочный материал в граничном слое анизотропен в тангенциальном
направлении молекулярные слои легко изгибаются и при толщине слоя больше
некоторой критической величины скользят друг по другу; по нормали к твердой поверхности пленка обладает высоким сопротивлением сжатию; ее несущая способность исчисляется десятками тысяч килограммов на 1 см3.
Деформация сжатия пленки в довольно высоком интервале не выходит за пределы упругости.
Механизм трения при граничной смазке представляется в следующем виде. Под нагрузкой протекает упругая и пластическая деформации на площадках контакта под которыми здесь следует понимать площадки наиболее близкого прилегания поверхностей покрытых граничной пленкой смазочного материала вплоть до мономолекулярного слоя. На площадках контакта может произойти взаимное внедрение поверхностей без нарушения целостности смазочной пленки. Сопротивление движению при скольжении складывается из сопротивления сдвигу граничного слоя и сопротивления «пропахиванию» поверхностей внедрившимися объёмами. Кроме того на площадках контакта подвергнутых наиболее значительной пластической деформации и в пунктах с высокими местными температурами может произойти разрушение смазочной пленки с наступлением адгезии обнажившихся поверхностей и даже схватывание металлов на микроучастках Б (рисунок 3.3.1). Это вызывает дополнительное сопротивление движению.
Благодаря подвижности молекул смазочного материала на поверхности трения адсорбция протекает с большой скоростью что сообщает смазочной пленке свойство «самозалечиваться» при местных ее повреждениях. Эта способность играет большую роль в предупреждении лавинного процесса схватывания.
Невозобновляемая граничная пленка по мере возрастания пути трения изнашивается масло из пленки адсорбируется на продукты износа и уносится с поверхности трения; происходит сублимация пленки как твердого тела и
удаление масла в атмосферу. Окисление пленки способствует дезориентации
структуры и разрушению ее.
Вязкость масла не влияет на процесс граничной смазки. Масла с одинаковой вязкостью но разных марок имеют различное смазывающее действие. Для оценки поведения масел при граничной смазке еще в 1903 г. было введено понятие маслянистости и предложены различные формулировки этого понятия. Маслянистость—это комплекс свойств обеспечивающих эффективную граничную смазку. Маслянистость оценивают в основном по коэффициент трения: чем он меньше тем выше маслянистость. Делаются попытки количественно оценить ее. Маслянистость характеризует действие смазочного материала применительно к данному сочетанию трущихся материалов.
В 1969 г. Б. В. Дерягин М. М. Снитковский и А. Б. Ляшенко [9] выдвинули гипотезу о том что молекулы смазочного материала в граничном слое сгруппированы в домены. Домен олеиновой кислоты в граничном слое содержит около 1400 молекул. Домены формируются электромагнитными силами и как бы копируют кристаллическое строение подложки. Установлено что граничные слои обладают свойствами полупроводникового элемента.
Добавление в граничные слои смазочного материала и водных растворов поверхностно-активных веществ повышает толщину граничного слоя и способствует уменьшению износа (до двух раз).
При трении с граничной смазкой износ деталей машин велик. В силу волнистости и шероховатости поверхностей их контактирование происходит на очень малых участках трения; контактные давления имеют высокие значения и тонкая граничная пленка масла не предохраняет поверхности от пластической деформации что неизбежно ведёт к износу деталей. Это является непреодолимым недостатком граничной смазки.
Эффективность смазочного действия помимо фактора адсорбции зависит от химического взаимодействия металла и смазочного материала. Жирные
кислоты вступая в реакцию с поверхностью металла образуют мыла то есть
металлические соли жирных кислот способные вследствие свойственной им высокой когезии выдерживать без разрушения значительные деформации. Химическим явлениям принадлежит важная роль в организации смазывающего действия. Это подтверждает то обстоятельство что инертные металлы и стекло плохо смазываются. Имеются косвенные основания считать что между металлом и углеводородными маслами протекают реакции способствующие более прочной связи пленки с основанием. Так силиконовая жидкость имеющая высокую вязкость но не являющаяся активной к металлу и не образующая поэтому защитной пленки на металлической поверхности не могла быть использована в качестве смазочного материала в подшипниках скольжения.
Опыты со сталью 45 при скорости скольжения 45 мс в среде воздуха и аргона при трении без смазочного материала (р = 1 МПа) и трении при граничной смазке (р = 3 МПа) показали что после истирания первичной пленки интенсивность изнашивания в аргоне превышала более чем в 30 раз интенсивность изнашивания в воздухе а при граничной смазке в 950 раз. Эти и аналогичные им опыты убедительно свидетельствуют о значительном влиянии кислорода на процесс трения при граничной смазке. По этому вопросу имеется две концепции.
Как предполагает Б. Лунн [9] реакция между металлом и смазочным маслом с учетом роли окружающей среды протекает следующим образом: металл играет роль катализатора или кислородоносителя вызывая окисление масла с образованием в дальнейшем прочно сцепляющихся с металлом соединений. Эти химические реакции протекают в местах с наибольшим давлением и температурой т. е. в точках металлического контакта и особенно на низкоплавкой структурной составляющей проявляющей более высокую химическую активность. По Г. В. Виноградову [9] смазочное масло играет роль основного кислородоносителя причем граничный слой образуется и
восстанавливается по мере его изнашивания не на самой поверхности а на
субмикроскопической окисной пленке.
В связи с невысокой термической стойкостью граничной пленки образуемой на металлических поверхностях обычными минеральными смазочными маслами иногда прибегают к искусственному повышению ее химической активности. Этого достигают путем введения в масла специальных добавок (присадок) содержащих органические соединения серы фосфора хлора или сочетание этих элементов. Вводят также мышьяк и сурьму. Хотя эти присадки и прочно адсорбируются на поверхностях трения однако им отводится в процессе трения другая роль. В условиях высоких температур развивающихся на микроконтактах активное соединение присадок разлагается и взаимодействуя с металлическими поверхностями образует пленки сульфида железа фосфита или фосфата железа хлористого железа и окисленных хлоридов и т. п. Образовавшиеся пленки предотвращают металлический контакт понижают сопротивление трению препятствуют дальнейшему локальному повышению температуры.
лёнка образуемая на поверхности стали хлорированными углеводородами работоспособна до температуры 300 400°С. Выше этой температуры происходит плавление и (или) разложение. У сульфидов температура плавления выше и смазывающая способность сохраняется до температуры 800 0С. Ниже критической температуры пленки ведут себя как твердые смазочные материалы.оказывает слабое сопротивление срезу срабатывается и восстанавливается вновь. Очевидно действие присадок неэффективно если металл не вступает в реакцию с активной частью присадки. Например платина и серебро не вступают в реакцию с серой.
Некоторые твердые тела могут производить смазочное действие организуя и поддерживая режим трения при граничной смазке.
Из предыдущего вытекает что граничная пленка должна обладать высоким
сопротивлением продавливанию и низким сопротивлением срезу. Исходя из
таких требований к твердым смазочным материалам можно отнести некоторые тела слоисто-решетчатой пластинчатой структуры мягкие металлы и тонкие пленки пластиков.
Из тел слоисто-решетчатой структуры свойствами необходимыми для смазки металлических поверхностей обладают графит молибденит (дисульфид молибдена МоS2) сульфид серебра пористый свинец и дисульфид вольфрама. Остановимся на механизме смазочного действия графита и молибденита который в общем аналогичен и для других тел подобной структуры.
Кроме тел слоисто-решетчатой структуры все остальные твердые смазочные материалы образуют граничный слой с необходимыми качествами по сопротивлению сжатию и сдвигу (срезу) но не имеющий строго ориентированной структуры.
Твердыми смазочными материалами могут быть мягкие металлы имеющие низкое сопротивление срезу в полезном диапазоне рабочих температур. Для смазки используют твердые пленки свинца олова и индия.
Механизм действия тонких металлических пленок нанесенных на твердое основание по Ф. П. Боудену таков: нагрузка воспринимается через пленку которая обладая достаточной прочностью против выдавливания предохраняет трущиеся поверхности от непосредственного контактирования и взаимного внедрения. При относительном перемещении поверхностей происходит срез в мягком металле. Поскольку сопротивление срезу невелико а площадь фактического контакта благодаря твердой подкладке мала то и сопротивление трению также мало. Пленка нанесенная на мягкую подкладку значительно деформирующаяся под нагрузкой вступает в контакт с сопряженной поверхностью на большей площади что увеличивает силу трения. Поэтому нанесение пленок мягких металлов к примеру наоловянный баббит неэффективно; более целесообразно применять их на свинцовистой бронзе и на
Некоторые материалы вследствие обычного металлургического процесса или искусственного пропитывания содержат вещества способные служить твердым смазочным материалом; например на приработанной поверхности конструкционного чугуна графит размазывается образуя граничный слой. Такой же слой создается на поверхностях деталей из пористых антифрикционных материалов пропитанных минеральными маслами графитом и дисульфидом молибдена. В более широком понятии граничным смазочным материалом служит также политетрафторэтилен когда им пропитывают пористые подшипниковые материалы. В свинцовистой бронзе в твердой медной основе которой вкраплен свинец последний при скольжении размазывается по поверхности покрывая ее тонкой пленкой. Эта пленка по мере изнашивания сплава возобновляется. Дорожки качения и тела качения подшипника работающего при температурах выше 300 0С покрывают иногда серебром для предохранения от окисления и для использования в качестве смазывающего материала.
Ошибочно полагать что сила трения увеличивается за счет износа. Обычно этого не происходит. Если с увеличением износа коэффициент трения повышается то это результат вторичных явлений вытекающих из изменения шероховатости поверхности.
Экспериментальное исследование свойств геомодификаторов в парах трения
1 Применяемое оборудование
В работе исследуется процесс трения между цилиндрическим образцом и плоской металлической лентой. Эта схема трения является оптимальной согласно работе [10] в которой был проведен анализ известных схем трения и требований предъявляемых к узлу трения. Выбранная схема удовлетворяла наибольшему количеству требований.
На рисунке 4.1.1 представлена схема лабораторной установки. Образец 1 зажимается в центрах 2 и 3 следующим образом: с помощью рычага 4 центр 3 отходит влево таким образом образец устанавливается после рычагом 5 фиксируется от осевого смещения. Образец приводится во вращение от электропривода под кожухом 6. Передняя бабка 7 неподвижна а задняя 8 может двигаться в осевом направлении. Также на установке расположена каретка 9 в которой при работе крепится лента. На концах двух осей каретки имеются подшипники качения для возможности вращения каретки и ее устойчивости. На каретке также имеются оси 11 которые соединены болтами и предназначены для крепления ленты.
В качестве привода образца использовалась шлифовальная головка универсально-заточного станка повышенной точности с электроприводом постоянного тока позволяющим плавно изменять скорость трения от 125·10-2 мс до 314 мс.
На этой установке имеется возможность измерения температуры для этого предусмотрены контакты 12 для соединения с термопарой и контакты 13 для соединения с мультиметром.
Для контроля числа оборотов образца на оси вращения установлен счетчик
сигнал которого передается на цифровой тахометр.
На рисунке 4.1.2 показан привод вращения установки. Момент передается от электродвигателя 1 через две ременные передачи 2 и 3. На оси большего шкива второй ременной передачи 4 установлен счетчик числа оборотов.
Лента (рисунок 4.1.3) представляет собой металлическую пластинку толщиной 006мм и длиной 131 мм длиной 32 мм. На концах припаяны планки 1 и 5 для крепления на установке. Рабочей частью является участок 2 на нем напаяна термопара 3 на концах которой имеются контакты 4 для соединения с контактами на каретке установки. Температура в зоне трения измерялась с помощью хромель-копелевой термопары диаметром 02 мм. Рабочий спай термопары напаивался на контр-образец в зоне контакта с образцом. Малая толщина ленты контробразца (006 - 012 мм) позволила замерять температуру в зоне трения с высокой точностью. Припой обеспечивал хорошую теплопередачу и постоянство контакта а рабочий спай термопары находился на минимальном расстоянии от рабочей зоны трения что трудно осуществимо при механической
заделке термопар в жестких контробразцах.
Схема установки ленты показана на рисунке 4.1.4. С одной стороны лента 4 крепится широким концом 5 в пазах каретки после чего она огибает ось 11 потом образец 3 и две шпильки 1 и 2. Второй конец ленты 6 соединен со специальным пазом 8 на пружинах 9 с помощью пальца 7. Пружины могут поворачиваться относительно их крепления на каретке 10. Таким образом создается натяжение ленты и термопара 12 находится в месте контакта ленты и образца.
Для натяжения пружин есть специальное приспособление рисунок 4.1.5. На оси 1 соединенной с кареткой крепятся пружины 2. На каретку 3 устанавливается в специальный паз устройство натяжения пружины. Крючками
закрепляется на соединительной планке пружин 5 после чего вращая винт 6 крючки 4 поднимаются и пружины натягиваются до тех пор пока конец
Рисунок 4.1.2 - Привод вращения установки
Рисунок 4.1.3 – Лента используемая в паре трения
Рисунок 4.1.4 – Схема заправки ленты
Рисунок 4.1.5 – Схема устройства для натяжения ленты
ленты не совпадает с соединительной планкой. После чего лента фиксируется
пальцем. На оси 7 закрепленной на каретке есть специальные направляющие для того чтоб крючки можно было установить строго параллельно друг другу. Также имеется ориентир для центрирования ленты. При установке ленты
необходимо следить за тем чтоб она была установлена ровно т.к. от этого зависит результат опыта.
Для дальнейшего определения коэффициента трения на установке имеются датчики момента трения (рисунок 4.1.6). На платформе 1 расположен индуктивный датчик 2 с воздушными успокоителями 3.
Поводок 4 соединяется с нижней частью каретки. Таким образом сила трения возникающая между лентой и образцом равна силе натяжения пружин 5. Чем больше сила трения тем дальше перемещаются поршни датчиков 3 и таким образом все изменения фиксируются прибором.
С помощью болтов 6 каретка 7 может перемещаться и тем самым увеличивая силу натяжения пружин. Это необходимо для измерения коэффициентов трения различной величины. Слева от каретки имеется шкала 8 (сделанная на миллиметровой бумаге) по этой шкале каретка выставляется и конкретные диапазоны тарируются.
Экспериментальная установка снабжена рядом приборов.
Благодаря электронному блоку управления электроприводом имеется возможность плавного регулирования частоты вращения ведущего центра приводной бабки. С помощью цифрового тахометра ТЦ-ЗМ фиксируется частота вращения образца в паре трения.
Для определения и фиксирования момента трения на кафедре ТМ был разработан стрелочный прибор – трибометр. Конструкция трибометра является принципиально новой и защищена авторским свидетельством. Он соответствует требованиям предъявляемым к лабораторным установкам для прецизионных исследований механизма трения и смазки.
Рисунок 4.1.6 – Датчики момента трения
2 Методика проведения эксперимента
Перед началом проведения эксперимента необходимо выполнить тарировку приборов.
Для работы с трибометром была и изготовлена специальная вспомогательная оснастка. На рисунке 4.2.1 показаны приспособление для сборки контробразцов и устройство для тарировки усилия нагружения.
При напайке на ленту контробразца планок необходимо обеспечить перпендикулярность торцов длинных планок ленты к продольной оси ленты. Кроме того отверстие в коротких планках с помощью которого соединяется лента с кареткой должно находиться на продольной оси ленты контробразца. Для обеспечения этих требовании служит приспособление показанное на рисунке 4.2.1 а. Данное приспособление состоит из основания I (рисунок 4.2.2 ) на котором смонтированы упорная пластина 3 и прижимные пластины 2 и 4. Торцы А и Б прижимных пластин 2 и 4 и основания I строго перпендикулярны торцу В упорной пластины 3. В пластинах 2 и 4 в основании I имеются отверстая Г и Д расположенные так что расстояние от их центров до торца В упорной пластины 3 равно половине ширины ленты контробразца. Перед пайкой металлическая лента укладывается на основание 1 до упора в торец В упорной пластины 3 и прижимается к основанию пластинами 2 и 4. Через отверстия Г и Д в ленте пробиваются отверстия. Затем винтами крепящими прижимные пластины 2 и 4 к основанию последние отжимаются в пробитое отверстие на конце ленты вставляется штифт на который одеваются две напаиваемые планки. Затем лента подтягивается до упора напаиваемыми планками в торец А или Б
Рисунок 4.2.1 - Вспомогательная оснастка: а)приспособление для сборки
контробразцов; б) устройство для тарировки усилия
Рисунок 4.2.2- Приспособление для сборки контробразцов
Рисунок 4.2.3 - Устройство для тарировки усилия нагружения
и поджимается боковой поверхностью в торец В упорной пластины 3. Таким образом напаиваемые планки занимают строго перпендикулярное положение относительно оси ленты. Затем лента крепится прижимными пластинами 2 и 4 и производится пайка. После застывания припоя штифт соединяющий ленту и планки удаляется.
Тарировка усилия нагружения на образец производится с помощью устройства показанного на рисунке 4.2.3. Устройство состоит из корпуса 4 в котором имеются центровые отверстия и связанного с ним подвижного сектора
который фиксируется от поворотов относительно корпуса 4 с помощью двух штифтов 2. В сектор 1 запрессован нажимной палец 3 с шариком на конце. В корпусе 4 на двух опорах установлена плоская пружина 5. К корпусу 4 крепится держатель 7 с измерительной головкой 8.
Тарировка устройства производится следующим образом. В центра токарного станка устанавливается описанное выше устройство. Через динамометр производится нагружение сектора 1. Плоская пружина под действием нагрузки прогибается и ее прогиб регистрируется измерительной головкой. По результатам измерения строится тарировочный график.
Для определения фактического усилия нагружения на образец при заданной длине ленты контробразца тарировочное устройство устанавливается в центра трибометра одновременно с кареткой трибометра. Роль образца в данном случае выполняет корпус 4 (см. рисунок 4.2.3) и подвижный сектор 1. Лента контробразца давит на сектор I усилие передается на плоскую пружину 5 и измерительная головка 8 показывает прогиб пружины. Далее по тарировочному графику определяется усилие нагружения на образец при заданной длине ленты.
Дальше производится тарировка стрелочного прибора (рисунок 4.2.4) Причем тарировка производится отдельно для каждого необходимого положения каретки датчиков и для диапазона прибора «2». Тарировка прибора
Рисунок 4.2.4 - Схема тарировки датчиков момента трения
Рисунок 4.2.6 Схема сил действующих на образец и ленту
производится следующим образом. На раму 1 установки монтируется рычаг с
блоком 2 как показано на рисунке 8. Каретка 3 устанавливается в необходимое положение. К перекладине 4 соединенной со штоком 5 присоединяется веревка 6 которая огибает блок 7. После на конец веревки вешают груз 8 определенной массы и снимают показания прибора. По полученным точкам строят тарировочный график. После тарировки мы получаем графики зависимости силы приложенной к штокам датчиков от показания прибора. На рисунке 4.2.7 изображен тарировочный график одного из наиболее используемых диапазонов «6». Однако для удобства использования графика необходимо получить график зависимости показаний прибора от коэффициента трения. Расчет коэффициента производится по формуле:
где - сила приложенная к штокам датчиков Н;
H - сила натяжения ленты (рисунок 4.2.6)
– сила нагружения образца;
– угол обхвата ленты.
Теперь можем получить график зависимости показаний прибора от коэффициента трения (рисунок 4.2.8). Аналогичным образом тарируются все необходимые диапазоны (рисунок 4.2.7-4.2.12).
Задача данной работы состоит в определении антифрикционных свойств масел с добавлением геомодификаторов и разработка технологии смазки узлов трения. Изученный материал позволяет разработать схему проведения эксперимента по трению скольжению цилиндрического образца о стальную ленту с применением геомодификаторов трения.
Рисунок 4.2.7 – Тарировочный график участка 6
Рисунок 4.2.8 - График зависимости показаний прибора от коэффициента
Рисунок 4.2.9 – Тарировочный график участка 4
Рисунок 4.2.10 - График зависимости показаний прибора от коэффициента
Рисунок 4.2.11 – Тарировочный график участка 5
Рисунок 4.2.12 - График зависимости показаний прибора от коэффициента
На основе полученных данных по литературному обзору планируется
разработка проведения эксперимента.
Выбор частоты вращения при проведении эксперимента осуществляется с учетом:
возможности аппаратуры (при частоте вращения менее 15 обмин наблюдается неравномерность вращения что может в значительной мере повлиять на результаты эксперимента);
что при больших скоростях будет наблюдаться повышенный нагрев из-за того что при нашей схеме проведения эксперимента теплоотвод осуществляется только он одного из контактирующих тел (цилиндрического образца) а от ленты теплоотвод практически не осуществляется. В реальных же условиях в этом процессе участвуют оба тела пары трения;
что необходимо обеспечить отсутствие гидродинамического эффекта который наблюдается при больших скоростях.
Минимальная частота вращения для проведения экспериментов принимается n=18 обмин что обеспечит равномерное движение.
В силу волнистости и шероховатости поверхностей их контактирование происходит на очень малых участках трения; контактные давления имеют очень высокое значение и тонкая граничная пленка масла не предохраняет поверхности от пластической деформации что неизбежно ведет к износу деталей. Это является непреодолимым недостатком граничной смазки. В связи с этим данный вид трения является оптимальным для исследования. Для проведения экспериментов в режиме граничной смазки выбирает скорость 20 обмин. или 0031 мс.
Подготовка образцов. Цилиндрические образцы изготавливаются одного размера и формы – цилиндр - высота образца - диаметр образца. Для опытов будут использованы цилиндрические образцы из стали
Подготовка геомодификатора. Для экспериментов был взят геомодификатор ГМТ-У-13 и ГМТ-У-130 с плотностью соответственно 076 гсм3 и 082 гсм3. Согласно [11] данные геомодификаторы применяются на основе стандартных пластических смазок и в виде добавок для любых масел для повышения ресурса работы оборудования (в т.ч. нового и отремонтированного). Применяются для узлов трения сталь-бронза сталь-алюминий и сталь-хром.
Для использования порошка геомодификатора в масле необходимое количество порошка геомодификатора и масла смешивается в процентном содержании соответственно 5 10 и 15% порошка геомодификатора по весу. Порошок в масле не растворяется. Поэтому перед нанесением смазки на ленту необходимо тщательно размешать осевший на дне геомодификатор.
Рисунок 4.2.13 - Образец
3 Результаты проведения экспериментов
3.1 Исследование коэффициента трения при использовании смазки
Стальной образец испытывался в чистом виде со смазкой Индустриальная-20 без добавки геомодификатора при скорости равной 20 обмин. Результаты испытаний представлены на рисунке 4.3.1. Здесь мы видим что средний коэффициент трения равен f=0.081. В литературе приводятся следующие значения коэффициентов трения стальных поверхностей при смазывании их жидким смазочным материалом при граничном трении - 002 01 [12]; 005 01 [13].
Проанализировав полученные результаты можно сделать вывод что коэффициент трения имеет достаточно высокое значение.
Рисунок 4.3.1 – График изменения коэффициента трения от времени с
использованием смазки И-20
Таким образом дальнейшая работа проводилась в направлении исследования добавок в смазку Индустриальная-20 порошка геомодификатора который смог бы оптимизировать его антифрикционный свойства. В исследованиях была принята скорость трение образца и контобразца равная 20 обмин так как увеличение скорости вращения приведет к переходу в режим полужидкостной смазки.
3.2 Зависимость коэффициента трения от процентного содержания
ГМТ в индустриальном масле И-20
После принятия решения проводить эксперименты в направлении исследования добавок геомодификатора необходимо было определить какой процент содержания ГМТ в масле дает желаемые антифрикционные свойства. Для этого был проведен эксперимент по определению влияния содержания ГМТ в масле на коэффициент трения.
Исследования проводились с двумя видами материала: ГМТ-У-13 и ГМТ-У-130.
Для проведения эксперимента был подготовлен состав с 5% содержанием по массе ГМТ-У-13 и ГМТ-У-130 в масле Индустриальное-20. Смазка наносилась один раз при чем в ней четко различались частицы ГМТ после образец испытывался в течении 2 ч. При разборке узла трения наблюдалось изменение консистенции смазки - отсутствовали частицы геомодификатора а цвет смазки приобретал черный оттенок. Результаты эксперимента представлены на рисунке 4.3.2.
Полученные коэффициенты трения для ГМТ-У-13 f=0075 и для ГМТ-У-130 f=0058. В сравнении с коэффициентом трения для масла Индустриального- 20 полученные значения дают незначительно понижение коэффициента трения.
Далее проводился эксперимент с 10% содержанием ГМТ. Результаты представлены на рисунке 4.3.3. Каждый эксперимент повторялся два раза: на первом образце и на образце который не подвергался обработке с геомодификаторами. Полученные результаты показали близкие результаты. Следовательно эксперимент является воспроизводимым. Полученные коэффициенты трения для ГМТ-У-13 f=0032 и для ГМТ-У-130 f=0025.
Эксперименты с содержанием 15% ГМТ показаны на рисунке 4.3.4.
Рисунок 4.3.2 – График изменения коэффициента трения от времени
- индустриальное 20;
- индустриальное 20 и 5% ГМТ-У-13;
- индустриальное 20 и 5% ГМТ-У-130.
Рисунок 4.3.3 - График изменения коэффициента трения от времени
– индустриальное 20;
– индустриальное 20 и 10% ГМТ-У-13 первый образец;
– индустриальное 20 и 10% ГМТ-У-13 второй образец;
– индустриальное 20 и 10% ГМТ-У-130 первый образец;
– индустриальное 20 и 10% ГМТ-У-130 второй образец.
Рисунок 4.3.4 - График изменения коэффициента трения от времени
– индустриальное 20 и 10% ГМТ-У-13;
– индустриальное 20 и 15% ГМТ-У-13;
– индустриальное 20 и 10% ГМТ-У-130;
– индустриальное 20 и 15% ГМТ-У-130.
Полученные коэффициенты трения для ГМТ-У-13 f=0028 и для ГМТ-У-130 f=0026. Как видим на графике полученное понижение коэффициента трения по сравнению с 10% составом дает незначительные результаты а из-за дороговизны материала геомодификатора применение данного состава считаем экономически не выгодным.
Исследование 20% содержание ГМТ в Индустриальном-20 представлены на рисунке 4.3.5.
Рисунок 4.3.5 - График изменения коэффициента трения от времени
-индустриальное 20 и 20% ГМТ-У-130;
-индустриальное 20 и 20% ГМТ-У-13.
В обоих случаях был получен коэффициент трения f=0027. Однако при исследование ГМТ-У-130 наблюдалось некоторое повышение коэффициента трения до значения 0058 и постепенное снижение его до f=0027. Это явление можно объяснить опираясь на теоретические знания о характере поведение материала: во время повышение коэффициента трения происходил слом выступов микрорельефа и доламывание микрочастиц геомодификатора.
Таким образом были получены данные позволяющие обосновывать выбор необходимого процентного содержания геомодификатора в Индустриальном-20 при использовании его в парах трения в условиях граничного трения.
3.3 Исследование коэффициента трения при использовании добавление ГМТ в турбинное масло
Стальной образец испытывался в чистом виде со смазкой турбинным маслом без добавки геомодификатора при скорости равной 20 обмин. Средний коэффициент трения равен f=0.083. Полученный коэффициент трения имеет тот же порядок величин что и коэффициент трения при смазке Индустриальным-20.
Для исследования влияния марки масла в которое вводится геомодификатор было принято решение провести те же эксперименты с ГМТ-У-13 и турбинным маслом.
Испытания 5% содержание ГМТ в турбинном масле показали значительно высокий коэффициент трения равный 0079 (рисунок 4.3.6).
Рисунок 4.3.6 - График изменения коэффициента трения от времени
– турбинное масло и 5% ГМТ-У-13.
Изменение коэффициента трения при добавлении 10% 15% и 20% содержания ГМТ в турбинном масле представлены на рисунке 4.3.7. Полученные коэффициенты соответственно 0041; 0035; 0036.
Отсюда следует что наиболее подходящим для применения является 10% состав содержания ГМТ в турбинном масле. Хотя 15% и 20% составы показывают также низкий коэффициент трения однако из-за дороговизны геомодификаторов являются нецелесообразными для применения с экономической точки зрения.
Рисунок 4.3.7 - График изменения коэффициента трения от времени
- турбинное масло и 10% ГМТ-У-13;
– турбинное масло и 20% ГМТ-У-13;
- турбинное масло и 15% ГМТ-У-13.
3.4 Исследование поведения смазки с 10% содержанием ГМТ-У-13 в масле Индустриальном-20 при нагреве
Для более полного исследования свойств геомодификатора было принято решение провести ряд экспериментов с дополнительным подогревом контакта трущихся поверхностей. Исследования проводились на стальных образцах. Заранее подготовленную смазку наносили один раз на ленту и устанавливали образец и контобразец (ленту) в каретку трибометра. Исследования проводились на скорости 20 обмин. Нагрев производился обычным бытовым феном. Эксперимент проводился 3 раза полученные данные приведены на рисунке 4.3.9.
Нагрев контакта пары трения производился в течении 10-15 мин. после этого источник тепла убирался так как коэффициент трения на приборе начинал зашкаливать и снимать показания при дальнейшем нагреве не позволял прибор. При данном эксперименте наблюдалось повышение коэффициента трения а после окончания нагрева его постепенный спад до установившегося значения. Время проведения эксперимента – 50 мин. полученный коэффициент трения равен 0042.
Рисунок 4.3.9 - График зависимости коэффициента трения от времени при
3.5 Исследование зависимости применяемого масла при добавлении геомодификатора
В ходе проведения исследований были получены данные на основании которых построены графики зависимости коэффициента трения от времени скольжения образца по стальной ленте. На рисунке 4.3.11 и в таблице 4.3.1 приведены зависимости коэффициента трения от процентного содержания геомодификатора в маслах: Индустриальное-20 и турбинном. Данные масла обладают одинаковой кинематической вязкостью.
Таблица 4.3.1 – Зависимость коэффициента трения от содержания
Процентное содержание
ГМТ-У-13 и турбинное масло
Как видно из таблицы 4.3.1 при одинаковом процентном содержании геомодификатора в масле получаем данные одного порядка например для 5% содержания геомодификатора коэффициент трения находится в пределах 0079-0058. Поэтому можно сделать вывод что при граничном трение масло в которое добавляют геомодификатор не имеет значения. В данном случае масло
Рисунок 4.3.11 – График зависимости коэффициента трения от
процентного содержания геомодификатора
– ГМТ-У-13 и турбинное масло;
– ГМТ-У-13 и Индустриальное-20;
– ГМТ-У-130 и Индустриальное-20.
является носителем порошка. Однако при испытании геомодификатора с полусинтетическим моторным маслом Esso Ultra 10W-40 был получен коэффициент трения равный 0024. И дальнейшее добавлении геомодификатора в моторное масло не дало результатов. Это явления можно объяснить тем что это масло на основе базовых масел премиального качества с пакетом присадок для защиты двигателя в различных условиях работы с кинематической вязкостью 97мм2с.
В результате проведения исследования антифрикционных свойств геомодификатора было выявлено его оптимальное процентное содержание в масле. На рисунке 4.3.11 видим что 5% геомодификатора дает незначительное понижение коэффициента трения по сравнению с чистым маслом: для ГМТ-У-13 на 8% и для ГМТ-У-130 на 28% в Индустриальном-20 и в Тп-22 на 48%.
При добавлении 10% геомодификатора получили снижение коэффициента трения на 605% для ГМТ-У-13 и на 69% для ГМТ-У-130в Индустриальном-20 и в Тп-22 на 506%.
При добавлении 15% коэффициент трения снизился для ГМТ-У-13 и ГМТ-У-130 соответственно на 65% и 697%в Индустриальном-20 и в Тп-22 на 578%.
Добавка геомодификатора в количестве 20% по массе дала снижение коэффициента трения на на 667% в Индустриальном-20 и в Тп-22 на 566%.
Таким образом делаем вывод что наиболее оптимальным содержанием геомодификатора в масле является 10% состав смазки который дает понижение коэффициента трения на 50-70%. Применение состава с большим содержанием геомодификатора не рекомендуется из-за дороговизны материала хотя оно и дает значительное снижение коэффициента трения.
Также было выявлено что марка масла не вносит значительных изменений в полученных коэффициентах трения. Следовательно марка масла не влияет на действие геомодификатора при граничном трение.
Исследование шероховатости поверхности образцов полученной при использовании смазки с добавками геомодификаторов
1 Используемое оборудование
Профилограф-профилометр предназначен для определения шероховатости и волнистости поверхности изделий из металлических и неметаллических материалов а также всевозможных покрытий без повреждения их поверхности.
Определение шероховатости поверхности производится посредством:
записи в увеличенном масштабе электрометрическим способом на электрометрической бумаге в прямоугольных координатах профиля микронеровностей поверхности в пределах от 5 по 14 класс включительно.
показывающего стрелочного прибора по параметру Rа (среднее арифметическое отклонение микронеровностей от средней линии профиля) в пределах от 5 по 12 класс включительно.
Прибор дает возможность производить измерения с различными величинами базовой длины т.е. с отсечкой неровностей с шагами больше установленных базовых длин 008; 025; 08 и 25 мм при длине трассы интегрирования 16; 32 и 6 мм.
Возможность проверки с различными длинами трассы интегрирования значительно расширяет эксплуатационные возможности прибора. Наибольшая длина хода датчика (при записи) может быть установлена до 40 мм что позволяет производить проверку волнистости с большим шагом.
Действие прибора основано на принципе ощупывания исследуемой поверхности алмазной иглой с малым радиусом закругления и преобразование колебаний иглы в изменения напряжения индуктивным способом.
Обработку профилограммы осуществляют графоаналитическим способом.
– профилограмма; 2 – стойка; 3 – привод; 4 – датчик; 5 – деталь; 6 – измерительный столик; 7 – показывающее устройство электронного блока.
Рисунок 5.1.1 – Профилограф-профилометр 201
Профилограф состоит из 3 блоков (рисунок 5.1.1): станина с измерительным столиком и приводом (I) электрический блок (II) и записывающее устройство (III).
2 Результаты шероховатости поверхности
Запись профилограмм выполняется на профилографе-профилометре 201 с вертикальным (ВУ) 40000 и горизонтальным (ГУ) 400 увеличением. Было опрелелено что металл находится с нижней стороны профилограмм.
Для определения параметра Rz используем ГОСТ 2789-73. Методика определения шероховатости поверхности по полученным профилограмам состоит из следующих действий:
Выбираем длину l по таблице 2.63 [14] учитывая горизонтальному увеличение отметить участок длинной lб – базовую длину на профилограмме:
Ориентировочно наметить среднюю линию профиля параллельно средней линии профиля провести линию выступов и линию впадин.
Отметить пять наибольших выступов и пять наибольших впадин в пределах базового участка l и учитывая вертикальное увеличение (ВУ) определить фактическое расстояние Hi max до вершин каждого из пяти наивысших выступов и Hi min до дна впадин отмеряемое от средней линии профиля.
Для каждого образца подсчитать параметр Rz по формуле :
учитывая вертикальное увеличение (ВУ).
Данную методику применяли для трех образцов:
первый образец -№1- испытывался с Индустриальным-20 и добавками ГМТ-У-13 суммарное время работы образца 13 часов;
второй образец - №2 - испытывался с Индустриаьным-20 и добавками ГМТ-У-130 суммарное время работы образца 6 часов;
третий образец -№3- испытывался с Тп-22 турбинное масло и добавками ГМТ-У-13 суммарное время работы 4 часа.
Полученные данные представлены в таблице 5.1 участки профилограмм представлены на рисунках 5.2.2-5.2.7.
Таблица 5.1 – Результаты исследования профилограмм образцов
Шероховатость необработанной поверхности Rz мкм
Шероховатость обработанной поверхности Rz мкм
Из таблицы 5.1 видим что поверхность после обработки геомодификатором обладает меньшей шероховатостью чем необработанная. При чем чем больше времени образец работал в паре трения с присутствием геомодификатора тем меньше полученная шероховатость.
Рисунок 5.2.2 – Профилограмма обработанной поверхности образца №1
Рисунок 5.2.3 – Профилограмма необработанной поверхности образца №1
Рисунок 5.2.4 – Профилограмма обработанной поверхности образца №2
Рисунок 5.2.5 – Профилограмма необработанной поверхности образца №2
Рисунок 5.2.6 – Профилограмма обработанной поверхности образца №3
Рисунок 5.2.7 – Профилограмма необработанной поверхности образца №3
Охрана труда и безопасность в ЧС
1.1 Основные операции
1.1.1 Анализ условий труда
Исходя из конструктивных особенностей установки можно выделить следующие опасные факторы: электрический ток действующий в установке и в сети; вращающиеся части (две ременные передачи счетчик числа оборотов вращаю образец и контобразец). Вредные факторы: смазочные материалы шум от работы установки.
При соблюдении ГОСТов 12.2.003-74 12.2.009-80 12.1.004-76 12.4.026-76 и др. будут обеспечены безопасные условия труда.
1.1. 2 Характеристика опасных зон
Таблица 6.1 – Опасные зоны на установке и мероприятия по обеспечению безопасных условий труда
Мероприятия по обеспечению безопасности
Электрический ток действующий в установке и в сети
Для предупреждения поражения электрическим током выполнены следующие мероприятия:
– обеспечена недоступность токоведущих частей находящихся под напряжением от случайного прикосновения;
– устранена опасность поражения при появления напряжения на корпусе кожухах и других частях установки что достигалось с применением защитного зануления;
– двойная изоляция проводов электрической сети проходящих в легкодоступных местах;
– организована безопасная эксплуатации установки.
Для предотвращения несчастных случаев (захват одежды и др.) на ременные передачи и счетчик числа оборотов были установлены защитные кожухи. Образец и контробразец находятся в специальной каретки предотвращающей доступ к вращающимся частям. Все опасные вращающиеся части окрашены в сигнальные цвета (ГОСТ 12.4.026-76).
Смазочные материалы хранятся в специальных хранилищах.
1.1.3 Электробезопасность
Для устранения опасности поражения при появлении напряжения на корпусе кожухах и других частях установки необходимо рассчитать и установить защитное зануление.
Для привода установлен электродвигатель переменного мощностью
Расчёт зануления выполним с помощью программы «OHRANA» [17]. Исходные данные для расчёта представлены в таблице 6.2.
Таблица 6.2 – Данные для расчёта защитного зануления
Мощность электродвигателя
Удельное электросопртивление
Сопротивление одной обмотки трансформатора
Индуктивное сопротивление проводника
-отношение площади нулевого проводника к фазному:
-отношение пускового тока к рабочему:
Результаты расчёта защитного зануления привода трибометра представлены в таблице 6.3.
Таблица 6.3 – Результаты расчёта защитного зануления
Площадь поперечного сечения фазного провода
Площадь поперечного сечения нулевого провода
Ток однофазного короткого замыкания
Полное сопротивление цепи фаза-нуль
По ГОСТ 2213-79 принимаем плавкую вставку с номинальным током I3ном=6 А.
где Iкз= 28485 А – ток короткого замыкания;
х = 3 – коэффициент кратности тока;
Iн= 6 А – ток плавкой вставки.
Условие выполняется.
По ГОСТ 839-80 принимаем F1НОМ=4 мм2 F2НОМ=4 мм2. Проверяем
Выбранные провода и плавкая вставка удовлетворяют требованиям «Правил устройства электроустановок».
1.1.4 Искусственное освещение
Согласно СНиП 11-4-79 [18] характеристика зрительной работы относится к средней точности разряд работы – IVа а необходимая освещенность рабочего места составляет 300 лк при общем рабочем освещении. Так как не требуется высокая точность выполняемых работ то целесообразно выбрать общее освещение.
В качестве источника искусственного освещения применяются газоразрядные лампы типа ЛБ-40 при этом не требуется различение цветов и их оттенков. Основное преимущество этих ламп – экономичность. Световая отдача составляет 60-75 лмВт что в 3-5 раз превышает световую отдачу ламп накаливания. Срок эксплуатации – до 12 тыс. ч. а температура нагрева – 30-60 ºС.
Для создания благоприятных условий зрительной работы исключающих быстрое утомление глаз повышения производительности и качества труда освещение было установлено согласно следующим требованиям:
– создана на рабочей поверхности освещенность соответствующая характеру зрительной работы согласно установленных норм;
– обеспечена достаточная равномерность и постоянство уровня
освещенности в лаборатории;
– были исключены ослепляющие действия как от самих источников освещения так и от других предметов а также исключены резкие и глубокие тени [19].
1.1.5 Защита от шума и вибрации
Согласно установленному н установке двигателю уровень шума составляет:L=79 дБА [20].
Согласно ГОСТу 12.2.072-82 допустимый уровень шума составляет 85 дБА. Следовательно общий уровень шума соответствует установленным нормам.
Вибрация на установке не значительная в результате чего не требуется защита. Дополнительные меры не принимать.
6 Пожарная безопасность
Основываясь на конструктивные особенности установки выбираем порошковый огнетушитель OП-2. Данный огнетушитель предназначен для тушения возгораний класса В1 (горение жидких веществ не растворимых в воде) возгораний на электрифицированном железнодорожном и городском транспорте в музеях картинных галереях и архивах электроустановках находящихся под напряжением до 1000 В а также электронной вычислительной техники.
Так как при работе на установке не выделяется пыли и вредных веществ а с химическими веществами в малых колличествах работаем только на стадии
изготовления смазки то специальную вентиляцию предусматривать не требуется.
1.2 Вспомогательные операции
1.2.1 Анализ выполняемых операций
К вспомогательным операциям при работе на установке относятся:
- работа с припоем термопар на установку;
- приготовление смазки с различным процентным содержанием
- тарировка термопары;
- установка образца и контробразца;
Масса образца и контробразца соответственно 225 и 18 грамм. Образец и контобразец устанавливаются вручную.
1.2.2 Техника безопасности при работе с паяльником
Опасности в работе при паянии: ожог брызгами расплавленного металла и горячим паяльником; отравления и повреждения глаз и кожи при работе с кислотами и флюсами.
До начала работы необходимо надеть спецодежду подготовить и проверить исправность инструментов электропаяльника и приспособления проверить надёжность заземления рабочего стола. Вблизи рабочего места не должно находится легковоспламеняющихся материалов и горючих жидкостей
Во время работы необходимо остерегаться брызг расплавленного припоя и не касаться горячих мест руками. При пайке лужении и работе с кислотами необходимо пользоваться резиновыми перчатками и защитными очками.
1.2.3 Техника безопасности при работе с геомодификатором
При работе с геомодификатором рекомендуется использование одноразовых перчаток и респираторов для исключения попадания химических веществ на кожу рук и в легкие. Так как для экспериментов используется незначительное количество порошка геомодификатора то дополнительная вентиляцию не нужна.
1.2.4 Техника безопасности при работе с ртутным термометром
Источниками опасности являются пары ртути которые могут привести к тяжелому отравлению. Поэтому необходимо значть что пролитую ртуть собирают вакуум-пипеткой с ловушкой. Необходимо обработать загрязненные ртутью поверхности водным раствором хлорной извести хлорамина или любого хлор-содержащего моющего средства.
1.2.5 Техника безопасности при работе с концентрированными кислотами
При работе с концентрированными кислотами необходимо:
-если кислота случайно пролита то ее сначала засыпают песком чтобы он впитал кислоту затем писок убирают и место где была пролита кислота засыпают известью или содой после этого замывают водой и вытирают досуха;
-запрещается слив кислот в канализацию без предварительной и нейтрализации.
1.2.6 Техника безопасности при работе со станком
Опасными местами на токарном станке являются: зубчатые и ступенчатые ременные передачи; патроны станка с выступающими деталями; обрабатываемый предмет; стружка с обрабатываемых деталей; ходовой винт и валики.
Для обеспечения безопасности при работе на токарном станке необходимо работать в спец одежде. С застёгнутыми рукавами и собранными волосами. Так как для работы включение станка не требуется то специальных средств защиты при работе на нем не требуется.
1.2.7 Техника безопасности с нагревательными инструментами
В экспериментах для нагрева контактирующих деталей использовался бытовой фен. Перед началом работы необходимо проверить исправность шнура не ронять прибор во время работы держать его на расстоянии от воды.
1.2.8 Композиция и окраска установки
Безопасность выполняемых работ существенно зависит от доходчивости скорости и точности зрительной информации. На этом основании широко используются сигнальные цвета которые играют роль закодированного носителя соответствующей информации. Сигнальные цвета и знаки безопасности регламентируются ГОСТ 12.4.026-76. В соответствии с данным документом установка окрашивается в различные цвета таблица 6.4.
Таблица 6.4 – Сигнальные цвета на установке
2 Гражданская защита
Тема задания: «Инженерное обеспечение СиДНР при защите населения в чрезвычайных ситуациях»
2.1Основные положения
Мероприятия ГО распространяются на всютерриторию Украины все слои населения а распределение по объему иответственностью за их выполнение осуществляетсятерриториально-производственному принципу.
Выполнение заданий ГО осуществляется постоянно действующими органами управления по делам гражданской обороны в том числе созданными в составе предприятий учреждений и организаций силами и службами гражданской обороны.
Задачами Гражданской обороны Украины являются: предупреждение возникновения чрезвычайных ситуаций техногенного происхождения и внедрение мер по уменьшению убытков и потерь в случае аварий катастроф взрывов больших пожаров и стихийного бедствия; оповещение населения об угрозе и возникновении чрезвычайных ситуаций в мирное и военное время и постоянное информирование его о складывающейся обстановке; защита населения от последствий аварий катастроф больших пожаров стихийного бедствия и применения средств поражения; организация жизнеобеспечения населения во время аварий катастроф стихийного бедствия в военное время;
организация и проведение спасательных и других неотложных работ в районах бедствия и местах поражения; создание систем анализа и прогнозирования управления оповещения и связи наблюдения и контроля за радиоактивным химическим и бактериологическим заражением поддержание их в готовности для устойчивого функционирования в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени; подготовка и переподготовка руководящего
состава гражданской обороны ее органов управления и сил обучение населения умению применять средства индивидуальной защиты и действовать в чрезвычайных ситуациях.
Инженерное обеспечение действий сил ГО организуется в целях создания им необходимых условий для своевременного выдвижения в район действий и успешного выполнения задач. Оно включает: инженерную разведку объектов и местности; инженерное оборудование районов занимаемых силами и пунктами управления; устройство и содержание путей движения подвоза и эвакуации; оборудование и содержание переправ через водные преграды; оборудование пунктов водоснабжения.
В районе размещения сил ГО мероприятия инженерного обеспечения
должны обеспечивать защиту личного состава формирований ГО и быстрый выход их к объектам спасательных работ. В районе размещения и сосредоточения оборудуются укрытия для личного состава формирований ГО и населения дороги мосты переправы пункты водоснабжения. На маршруте выдвижения к очагу поражения инженерное обеспечение осуществляют отряды обеспечения движения в задачи которых входит организация инженерной разведки дорог и дорожных сооружений подготовка и содержание в исправном состоянии основных и запасных путей осуществление пропуска формирований и подразделений через труднопроходимые участки пути и оборудование объездов.
В инженерное обеспечение в очаге поражения входят инженерная разведка объектов спасательных работ; оборудование проходов и проездов в завалах; разработка завалов вскрытие заваленных убежищ и укрытий; укрепление или обрушение неустойчивых конструкций угрожающих обвалом; предотвращение и ликвидация аварий на коммунально-энергетических сетях.
Составной частью инженерного обеспечения является инженерная разведка которая включает: определение состояния дорог мостов дамб плотин
и объема работ по их восстановлению; определение маршрутов объезда разрушенных участков дорог и дорожных сооружений; выявление наличия строительных материалов для ведения восстановительных работ; определение состояния линий и объектов связи гидротехнических и коммунально-энергетических сооружений и систем; установление степени и характера их разрушений возможности быстрого восстановления для обеспечения ведения спасательных работ; определение характера и степени разрушений зданий характера завалов улиц и убежищ объем и условия проведения СиДНР а также способов наиболее эффективного использования инженерной техники; определение возможности проведения взрывных работ.
Исследуемый объект расположенный на территории S=45км2 организует производственную деятельность в составе трех смен. На момент чрезвычайной
ситуации рабочая смена составляет N=17 тыс. чел. На объекте размещается Д=38 цехов зданий и сооружений из которых при возникновении чрезвычайной ситуации должны продолжить работу Дчс=28 цехов. На территории объекта С1=10 убежищ вместимостью n1=9000 чел. С2=40 укрытий на n2=7000 чел. Степень поражения объекта при чрезвычайном событии Cn=07 .
2.3 Исследование инженерного обеспечения СиДНР при защите населения в чрезвычайных ситуациях
Определение количества спасателей и техники.
Определим площадь сильных разрушений:
Sср=07·45=315 (км2).
Вычислим объем необходимых работ:
а) устройство проездов:
магистральных Lм=Sср·KL=315·0516 (км);
б) откопка и вскрытие:
имеющим фильтровентиляционные установки (ФВУ) (убежища):
не имеющим ФВУ (укрытия): (укр).
г)Извлечение пораженных:
д) Откопка пораженных из завалов:
е) Розыск пораженных:
ж)Ликвидация аварий на КЭС:
Определение трудозатрат
а) Устройство проездов:
магистральных: (чел·ч)
б) Откопка и вскрытие защитных сооружений со средствами механизации:
в) Подача воздуха в защитные сооружения (ЗС):
г) Извлечение и вынос пораженных из ЗС:
е) Розыск и вынос пораженных:
ж) Ликвидация аварий на КЭС:
Общее количество трудозатрат людей:
При трехсменной работе в течение суток потребуется спасателей
Из них 370 спасателей медицинской защиты 185 – пожарно-аварийные спасательные службы 74 – противохимической защиты 74 – для охраны общественного порядка 36 – спасателей аварийно-восстановительных команд и групп.
Общее количество трудозатрат машин:
Необходимое количество техники:
Определение необходимого времени для выполнения инженерных работ.
Производительность одного бульдозера за 1 час: засыпка воронок – 100 м3 2 бульдозера : Пр1=1002=50 м3бульд. прокладка колонных путей – 4 км 2 бульдозера Пр2=42=2 кмбульд. Время для выполнения работ заданным количеством бульдозеров:
t1=450(50×3)=3 ч t2=9(2×3)=15 ч
Определение необходимого количества техники для выполнения инженерных работ за установленный лимит времени.
Количество бульдозеров за лимит времени:
N1=V1Пр1tлим =450504=225»3 бульд.
N2=V2Пр2tлим =924=1125»2 бульд.
Nоб= N1+ N2=2+3=5 бульд.
Определение необходимого времени для спасения людей из заваленного убежища.
Для очистки 100 м завалов 3-хэтажного здание 1 бульдозером по табл.5 необходимо 6 машино-смены т.е. примерно 48 ч. Для расчистки 270 м примерно 1296 ч. Количество машиносмен для расчистки всей длины 3 бульдозерами 6 машино-смены. Необходимое время для расчистки завалов 432ч. Время для бурения в 40 см стене убежища составляет 16 ч. Общее время для выполнения всего объема спасательных работ:
2.4Защитные мероприятия
При возникновении ЧС организуется чрезвычайное управление состоящее из четырех стадий ликвидации последствий.
Стадия принятия экстренных мер. Цель — задействовать механизм чрезвычайного управления и своевременно среагировать на ЧС. Основные задачи начальной стадии: установление факта ЧС предварительная оценка обстановки в зоне бедствия и масштабов последствий мобилизация и постановка оперативных задач органам чрезвычайного управления отдача распоряжений на задействование мобильных сил пожарной охраны скорой медицинской помощи охраны общественного порядка и других служб для помощи пострадавшим содействие местным органам власти в организации спасательных работ и локализации зоны бедствия собственными силами; информирование населения и вышестоящих органов управления о ЧС и принимаемых мерах. Продолжительность начальной стадии — 1—10 час.
Стадия овладения ситуацией и организации механизма чрезвычайного управления в зоне бедствия в планировании и проведении спасательной операции соответствующего масштаба. Задачи: детально оценить обстановку срочно принять обоснованное решение и уточнить план ликвидации последствий ЧС; рассчитать необходимые силы и средства ресурсы для всего комплекса работ в зоне бедствия организовать четкое взаимодействие всех привлекаемых сил и аварийных служб. Продолжительность 2-ой стадии — несколько часов — несколько суток.
Основная и определяющая стадия. Цель — преодолеть чрезвычайный характер ситуации: восстановить безопасность населения в зоне бедствия ликвидировать угрозу жизни и здоровья всем пострадавшим создать
минимально необходимые условия для жизнедеятельности оставшегося населения. Задачи: развертывание в кратчайшие сроки спасательных работ на всех пострадавших объектах зоны бедствия оказание помощи пострадавшим для защиты их жизни здоровья и поддержание жизнеспособности в экстремальных условиях; эвакуация пострадавших из зоны бедствия и их жизнеобеспечение; срочное проведение аварийно-восстановительных работ на системах водо- тепло- газо- электросистемах и связи в зоне бедствия. Продолжительность несколько суток — несколько недель.
Стадия восстановления т.е. экономическая социальная культурная и экологическая реабилитация зоны бедствия. Органы чрезвычайного управления исчерпали свою роль и передают функции постоянного действия местным органам управления. Разрабатывается специальная программа с очередностью комплекса мер по реабилитации зоны бедствия.
В работе был выполнен обзор существующих способов применения геомодификаторов используемых в парах трения и на его основе разработана методика проведения исследований в данной дипломной работе.
Было проведено исследование влияния различных процентных добавок геомодификатора на антифрикционные свойства пары трения сталь по стали в условиях граничного трения. В результате установлено что 10% содержание геомодификатора в масле позволяет снизить коэффициент трения пары трения на 50-70% по сравнению с использованием чистого масла.
Проведено исследование влияния марки масла на работоспособность геомодификатора. Исследования проводились с использованием масел Индустриальное-20 и турбинное Тп-22 в ходе которого установлено что марка масла не влияет на работу геомодификатора в условиях граничного трения.
Получены значения шероховатости поверхности обработанной и необработанной поверхности образцов. Исходя из которых установлено что добавка геомодификатора снижает шероховатость поверхности. При этом чем дольше образец подвергается обработки с геомодификатором тем меньше шероховатость полученной поверхности. Шероховатость обработанной поверхности на 375-60% меньше необработанной.
В ходе исследования геомодификатора были выявлены следующие положительные свойства геомодификаторов как антифрикционных препаратов в парах трения:
снижение коэффициента граничного трения трения пары сталь по стали;
уменьшение шероховатости поверхности после обработки геомодификатором;
простота применения – возможность введения в механизм вместе с любым маслом необходимого количества геомодификатора.
Однако были выявлены некоторые проблемы которые могут быть постановкой задачи на дальнейшие исследования геомодификаторов.
Рекомендуется провести следующие исследования:
исследование коэффициента трения в зависимости от режимов трения;
исследование коэффициента трения для пар трения изготовленных из других материалов;
исследование физико-химических процессов происходящих при работе геомодификатора.
Список используемой литературы
Антоненко А.В. «Исследование свойств антифрикционных полимерных материалов и разработка новых методов ремонта узлов трения машин» Магистерская работа Мариуполь: ПГТУ2007г.
Романов С.Л. «Исследование и разработка конструкции вкладышей подшипников скольжения металлургических машин» Магистерская работа Мариуполь: ПГТУ 2011г.
Исхакова Е.П. Использование антифрикционных препаратов в промышленности. Вестник машиностроителя с.30-34 2007 год №12
Бреки А.Д. Максимов М.Ю. Толочко О.В. Васильева Е.С. Противоизносные и антифрикционные свойства смазочных композиций с геомодификатором трения Ремонт восстановление модернизация №4 2011 с.27-30
Сургин В.В. Лаптева И.В. Ломухина М.В. Исследование воздействия РВС на поверхности трения
Мироненко И.Г. Ломухин В.Б. Певнев А.Ф. Токарев А.О. Лабораторные исследования геомодификатора «Трибо» с.85-97
Телух Д.М. Кузьмин В.Н. Усачев В.В. Введение в проблему использования природных слоистых гидросиликатов трибосопряжениях. Трение износ смазка №3 2009 г.
Гаркунов Д.Н. «Триботехникка». – М.: Машиностроение 1985. -420с.
Радионенко А.В. «Механизм граничного смазывания поверхностей трения с частично регулярным микрорельефом и их технологическое обеспечение» Киев 2006.
Мур Д. Основы и применения трибоники: Пер. с англ. – М.: Мир 1978. - 488 с.
Боуден Ф.П. Тейбор Д. Трение и смазка твердых тел: Пер. с англ. - М.: Машиностроение 1968. - 543 с.
Радионенко А.В. Методические указания по выполнению лабораторной работы №1 по курсу «Основы трибоники»-«Исследование топографии поверхностей трения».- – Мариуполь: ПГТУ 1998. – 14с.
Задорожный Б.В. Методические указания к разработке вопросов охраны труда и эргономики в дипломных проектах. – Мариуполь: ПГТУ 2007. – 23с.
Бухаров И.И. Методическое руководство к выполнению расчета защитного зануления на ЭВМ. – Мариуполь: ПГТУ 1984. – 11с.
Юдин Е.Я. Охрана труда в машиностроении. – М.: Машиностроение 1984. – 430с.
Жидецкий В.И. Основы охраны труда – Львов: Афиша 2000. – 320с.
Шоботов В.М. Задание на разработку раздела «Гражданская оборона» в дипломном проекте на тему: «Инженерное обеспечение СиДНР при защите населения в чрезвычайных ситуациях» Мариуполь: ПГТУ 2004
Закое Украины « О защите населения и территории от чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера» 2000 г.
Шоботов В.М. Оценка обстановки при чрезвычайных ситуациях Учебное пособие ПГТУ 1999 г. – 93 с.
Шоботов В.М. Действие производственного персонала и населения в чрезвычайных ситуациях Учебное пособие ПГТУ 2002 г. – 92 с.
Шоботов В.М. «Гражданская оборона». Учебное пособие ПГТУ. 2002 г. 462 с.
Ищенко А.А. Методические указания по оформлению пояснительных записок. – Мариуполь: ПГТУ 2001. – 28с