ВАГА-1

Реферат

Отчет 77 с., 6 табл., 4 прил.

ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЙ СОСТАВ, СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, ШТАТНОЕ МОТОРНОЕ МАСЛО, МОТОРНОЕ МАСЛО С НИЗКИМ УРОВНЕМ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ, ШТАТНОЕ ТРАНСМИССИОННОЕ МАСЛО, КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ, СТЕНД ОД-9, СТЕНД СИШ, СТЕНД МКД, МОЮЩИЕ И ПРОТИВОИЗНОСНЫЕ СВОЙСТВА.

Целью работы являлась проверка возможности применения смазочных масел (моторных и трансмиссионных) с добавлением триботехнических составов "НИОД" (ТС НИОД) в узлах трения БТВТ для повышения эффективности их эксплуатации.
       Проведены сравнительные квалификационные испытания на стенде ОД-9 штатного моторного масла М-14-Г₂(к) ( с добавкой ТС НИОД и без нее) и масла с низким уровнем эксплуатационных свойств М-8-В (с добавкой ТС НИОД и без нее).
      Проведены сравнительные квалификационные испытания на стендах СИШ и МКД штатного трансмиссионного масла ТСЗп-8 (с добавкой ТС НИОД и без нее), а также на стенде СИШ - масла ТСЗп-8 в условиях масляного голодания (режим "сухого трения").
      Результаты испытаний показали положительное влияние добавки ТС НИОД на противоизносные свойства испытанных моторных и трансмиссионного масел .

ВВЕДЕНИЕ:

Настоящая СЧ НИР является составной частью НИР «Исследования по разработке и определению возможностей применения триботехнических составов НИОД для увеличения срока бессменной работы смазочных материалов при обеспечении повышенной надежности и ресурса ВТТ» (шифр «Вага-2001») и выполняется на этапе 2 данной НИР.
Целью данной СЧ НИР являлась проверка возможности применения смазочных масел (моторных и трансмиссионных) с добавлением триботехнических составов « НИОД » (ТС НИОД) в узлах трения БТВТ. Испытанные с введенной добавкой ТС НИОД масла названы смазочными композициями.

♦ Для достижения поставленной цели были проведены следующие сравнительные квалификационные испытания смазочных композиций.
       ♦   Испытания на стенде ОД-9 штатного моторного масла « М-14-Г₂(к)+ ТС НИОД». Акт по результатам испытаний приведен в приложении А.
      ♦ Испытания на стенде ОД-9 моторного масла с низким уровнем эксплуатационных свойств « М-8-В + ТС НИОД». Акт по результатам испытаний приведен в приложении Б.
       ♦ Испытания на стенде СИШ штатного трансмиссионного масла "ТСЗп-8 + ТС НИОД", а также - масла "ТСЗп-8+ ТС НИОД" в условиях масляного голодания (режим "сухого трения". Акт по результатам испытаний приведен в приложении В.
       ♦ Испытания на стенде МКД штатного трансмиссионного масла « ТСЗп-8+ ТС НИОД». Акт по результатам испытаний приведен в приложении Г.

Лабораторно-стендовые испытания опытных моторных и трансмиссионного масел (с добавлением ТС НИОД) и эталонов ( те же масла без добавления ТС НИОД) проведены в соответствии с ТЗ на СЧ НИР и календарным планом контракта от 04.09.02 № 2806230 между ОАО «ВНИИТрансмаш» (Исполнитель) и ОАО НПП «РАДИЙ» (Заказчик ).

1. ИСПЫТАНИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ НА СТЕНДЕ ОД-9.

Сравнительные квалификационные испытания моторных масел М-14-Г₂(к) и М-8-В (опытный вариант - с введенной добавкой ТС НИОД) проводились на полноразмерной одноцилиндровой установке ОД-9 в объеме «Межведомственного метода оценки моющих и противоизносных свойств моторных масел для быстроходных форсированных транспортных дизелей» (утвержден Государственной межведомственной комиссией по испытанию топлив, масел, смазок и специальных жидкостей, Решение № 23/1-203 от 20.12.84 г.).
Режим работы двигателя ОД-9 на всех испытаниях был одинаков и представлен в таблице 1.

Таблица 1. Режим работы. двигателя ОД - 9.

Параметр	Значение
1 Частота вращения коленчатого вала, мин^-1	1500 ± 20
2 Давление наддува, 10⁵ Па	1,5 ± 0,05
3 Расход топлива, кг/ч	10,2 ± 0,1
4 Температура масла на входе в двигатель, ^ОС	135 ± 2
5 Температура охлаждающей жидкости на выходе, ^ОС	135 ± 2
6 Температура воздуха на всасывании, ^ОС	15 ... 20

Двигатель работал на штатном дизельном топливе ГОСТ 305-82.
В качестве охлаждающей жидкости применялся этиленгликоль ГОСТ 19710-83.
Моющие свойства масла - количественная оценка отложений нагара и лака на поршнях - определялись по методу 344-Т.

Оценивались следующие показатели:

♦ Отложения в канавках компрессионных колец;

♦ Отложения в канавках маслосъемных колец;

♦ Отложения на перемычках поршня;

♦ Отложения на юбке (тронке) поршня.

Оценка противоизносных свойств масел проводилась по износу основных деталей двигателя: гильзы цилиндра, поршневых колец, шеек коленвала, шатунного и коренных вкладышей, а также - по динамике накопления продуктов износа (железа) в маслах в процессе испытаний.
Величина радиального износа гильзы цилиндра определялась методом искусственных баз (вырезанных лунок) с помощью прибора УПОИ-6 (ГОСТ 17534-72 «Метод определения износа по глубине вырезанных лунок»). На определенных расстояниях от верхнего торца гильзы в семи поясах нарезалось по восемь лунок, равномерно распределенных по окружности.
Обработка результатов измерений лунок до и после испытаний позволила получить среднее значение износа по поясам и его распределение по высоте (длине) гильзы цилиндра.

1.1 И с п ы т а н и я ш т а т н о г о м а с л а М - 14 - Г ₂( к ).

Акт по результатам данных испытаний приведен в приложении А.

Испытывалось опытное масло (опытный вариант - смазочная композиция «М-14-Г₂(к) + ТС НИОД», представляющая собой моторное масло М-14-Г₂(к), залитое в смазочную систему стенда ОД-9 после обработки дизеля составом НИОД-5 (изготовлен ООО НПИФ «Энион-Балтика» в соответствии с требованиями ТУ 0254-002-23124986-2001, партия № 74, паспорт № 3 от 21.01.03) в соответствии с Дополнением к «Межведомственному методу оценки моющих и противоизносных свойств масел для быстроходных форсированных транспортных дизелей», приведенном в приложении к Акту) в сравнении с эталоном - маслом М-14-Г₂(к).

Основные рабочие параметры и тепловой режим двигателя при испытаниях опытного и эталонного масел имели практически одинаковые значения и соответствовали режиму испытаний.

Осмотр деталей двигателя после испытаний показал, что шейки коленчатого вала, коренные и шатунные вкладыши, гильза цилиндра и поршень не имели рисок, натиров, задиров и коррозионных поражений.

Следует обратить внимание на то,что при проведении испытаний опытной композиции на 10 и 11-ом часу имело место падение мощности двигателя вследствие закоксовывания распылителей форсунок. Причина закоксовывания распылителей форсунок однозначно не определена. Применяемое топливо полностью соответствует ГОСТ 305-82 и данным паспорта, в ходе испытаний топливо не менялось.

Результаты испытаний при введении добавки «ТС НИОД-5» в смазочную систему двигателя при работе на штатном масле М-14-Г₂(к) показали, что :

- моющие свойства опытного и эталонного масел находятся на одном уровне (разница в оценке состояния поршней составила 14,5 % ), т.е. обработка двигателя составом ТС НИОД не оказывает влияния на моющие свойства масла, т.к. по п. 5.6 «Межведомственного метода оценки моющих и противоизносных свойств моторных масел для быстроходных форсированных транспортных дизелей» опытное и эталонное масла считаются равноценными , если величина оценочных показателей обоих масел не различается более, чем на 20 % (показатели эталона принимаются за 100 %);

- противоизносные свойства масла М-14-Г₂(к) существенно улучшились: усредненный износ гильзы цилиндра при работе с опытным маслом на 33% (в 1,5 раз) меньше, чем с эталонным; износ комплекта поршневых колец после работы с опытным маслом на 12 % меньше, чем после работы с эталонным, при этом все компрессионные кольца сохранили хромовое покрытие и свою геометрию;

- физико-химический анализ масел показал ,что при проведении испытаний на опытном масле изменение таких показателей как кинематическая вязкость, щелочное число и механические примеси происходит менее интенсивно, чем при аналогичных испытаниях на эталонном масле, что говорит о более мягком режиме работы опытного масла.

Динамика накопления железа в опытном и эталонном маслах представлена в таблице 2.

Таблица 2. Накопление железа в опытном и эталонном маслах:

	Содержание железа , % масс.
Продолжительность испытаний на ОД-9, ч.	опытное масло «М-14-Г₂(к) + ТС НИОД»	эталон М-14-Г₂(к)
	Fe	Fe
0	Отсутствие	Следы
12	Следы	0,00100
72	0,00090	0,00220
120	0,00150	0,00360

Из данных таблицы 2 следует, что накопление железа в масле при работе на смазочной композиции происходит значительно менее интенсивно, чем в эталоне (соответственно: 15,0 и 36,0 г/т).

1.2 И с п ы т а н и я м о т о р н о г о м а с л а М - 8 - В.

Акт по результатам данных испытаний приведен в приложении Б.

Испытывалось опытное масло ( опытный вариант - смазочная композиция «М-8-В + ТС НИОД», представляющая собой моторное масло М-8-В, залитое в смазочную систему стенда ОД-9 после обработки дизеля составом НИОД-5 в соответствии с Дополнением к «Межведомственному методу оценки моющих и противоизносных свойств масел для быстроходных форсированных транспортных дизелей», приведенном в приложении к Акту) в сравнении с эталоном - маслом М-8-В.

Результаты испытаний при введении добавки «ТС НИОД-5» в смазочную систему двигателя при работе на масле М-8-В показали, что введение этой добавки :

- не влияет на моющие свойства опытного масла;

- положительно влияет на противоизносные свойства масла М-8-В: усредненный износ гильзы цилиндра при работе с опытным маслом на 58 % (в 2,36) раз меньше, чем с эталонным; износ комплекта поршневых колец после работы с опытным маслом на 12 % меньше, чем после работы с эталоном, при этом все компрессионные кольца сохранили хромовое покрытие и свою геометрию.

- физико-химические исследования масел показали, что при проведении испытаний опытное масло М-8-В имеет повышенные значения по сравнению с эталонным содержания механических примесей (примерно в два раза) и кинематической вязкости (9,88 против 8,99 мм²/с); остальные показатели изменяются примерно в одинаковых пределах.

Динамика накопления железа в опытном и эталонном маслах представлена в таблице 3.

Таблица 3. Накопление железа в опытном и эталонном маслах:

	Содержание железа , % масс.
Продолжительность испытаний на ОД-9	Опытное масло «М-8-В + ТС "НИОД"	Эталон М-8-В
0	Отсутствие	Отсутствие
12	0,00120	0,00190
72	0,00270	0,00440
120	0,00340	0,00590

Из данных таблицы 3 следует, что накопление железа в масле при работе на смазочной композиции происходит значительно менее интенсивно, чем в эталоне (соответственно: 34,0 и 59,0 г/т).

2. ИСПЫТАНИЯ ТРАНСМИССИОННОГО МАСЛА ТСЗп-8 НА СТЕНДАХ СИШ И МКД.

Целью данных испытаний являлась проверка возможности применения смазочной композиции «трансмиссионное масло ТСЗп-8 + ТС НИОД» в трансмиссиях ВГМ для повышения эффективности их эксплуатации, проведенная на основании сравнительной оценки противоизносных свойств данной смазочной композиции и штатного масла ТСЗп-8 в условиях зубчатого зацепления.

2.1 И с п ы т а н и я н а с т е н д е С И Ш.

Акт по результатам данных испытаний приведен в приложении В.

Сравнительные испытания масел на стенде испытаний шестерен (СИШ) проводились по «Методу оценки противоизносных свойств масел в условиях зубчатого зацепления на моделирующем стенде испытания шестерен (СИШ)» № ПМ-88066103 и ОСТ В3-20.019-80 (утвержден Государственной межведомственной комиссией по испытанию топлив, масел, смазок и специальных жидкостей, Решение № 23/1-85 от 06.05.85 г.).
Опытный вариант - смазочная композиция «масло ТСЗп-8+ТС НИОД», представляющая собой трансмиссионное масло ТСЗп-8, залитое в смазочную систему стенда СИШ после обработки шестерен составом НИОД-2 (изготовлен ООО НПИФ «Энион-Балтика» в соответствии с требованиями ТУ 0254-002-23124986-2001, партия № 74, паспорт № 3 от 21.01.03).
Обработка шестерен составом НИОД-2 произведена в соответствии с Дополнением к «Методу оценки противоизносных свойств масел в условиях зубчатого зацепления на моделирующем стенде испытаний шестерен (СИШ)», приведенном в приложении к акту .

Режим испытаний на стенде СИШ представлен в таблице 4.

Таблица 4. Режим квалификационных испытаний трансмиссионных масел на стенде СИШ:

Параметр испытаний.	Значение.	Допускаемое отклонение.
1. Контактное давление в полюсе зацепления шестерен, мПа	1550	± 50
2. Объемная температура испытываемых масел, ⁰С	120	± 3,5
3. Частота вращения приводного электродвигателя, мин ^–1	1420	± 40
4. Давление подачи масел в редукторах, мПа	0,1	± 0,02
5. Объем испытаний одной пары шестерен, ч	100	± 1,0

При испытаниях в обычном режиме установлено, что опытная смазочная композиция «масло ТСЗп-8+ ТС НИОД-2» по противоизносным свойствам значительно превосходит эталон (средний интегральный износ за 100 ч испытаний составил 60 мкм на опытном масле против 280 мкм на эталоне).
Физико-химические показатели как опытного, так и эталонного масел в основном изменяются незначительно и находятся в обычных при испытании штатного масла ТСЗп-8 пределах. Массовая доля железа после 100 ч испытаний в опытном масле в 2,25 раза ниже, чем в эталонном.

2.2 И с п ы т а н и я н а с т е н д е С И Ш в р е ж и м е " с у х о г о т р е н и я ".

Акт по результатам данных испытаний приведен также в приложении В.

Испытания в режиме «сухого трения» проводились на стенде СИШ по методу № ПМ 88066103 с разработанным к нему Дополнением, приведенном в приложении к акту. Основные параметры режима испытаний (контактное давление в полюсе зацепления шестерен и частота вращения приводного электродвигателя) соответствовали методу оценки противоизносных свойств масел в условиях зубчатого зацепления на моделирующем стенде СИШ № ПМ-88066103 ( см. раздел 3.2 ). Перед началом испытаний шестерни, работавшие на эталонном масле, были установлены неизношенными профилями друг к другу путем их поворота на 180 ^О, чтобы достигнуть максимальной идентичности испытаний (согласно п. 6.5. Методики № ПМ-88066103). После запуска редуктора со штатным маслом и подогрева масла до 50 ⁰С оно было полностью слито.

В процессе испытаний фиксировалась температура в редукторе. За 150 мин. испытаний температура поднялась до 200 °С, и испытания были прекращены во избежание выхода стенда из строя .
В той же последовательности проводились испытания в режиме «сухого трения» редуктора с опытной композицией «ТСЗп-8 + ТС НИОД-2». В течение 150 мин. испытаний температура в редукторе не поднималась и находилась в диапазоне 40 - 60
Полученные результаты показали, что при испытаниях в режиме «сухого трения» интегральный износ шестерен за 150 мин. испытаний составил 375 мкм у шестерни, работавшей ранее на эталонном масле ТСЗп-8, и 90 мкм - на опытном масле ТСЗп-8 (после обработки шестерен добавкой ТС НИОД-2).

2.3 И с п ы т а н и я н а с т е н д е М К Д.

Акт по результатам данных испытаний приведен в приложении Г.

Цель испытаний - проверка возможности применения смазочной композиции «трансмиссионное масло ТСЗп-8 + ТС НИОД» в трансмиссиях ВГМ для повышения эффективности их эксплуатации, проведенная на основании сравнительной оценки противоизносных свойств данной смазочной композиции и штатного масла ТСЗп-8 на металлокерамических дисках трения.
Испытания масел на стенде металлокерамических дисков (МКД) проводились по «Методу оценки противоизносных свойств трансмиссионных масел в дисках трения» № МП -726649 и ОСТ В3-20.019-80 (испытания эталона) с учетом Дополнения к вышеназванному Методу, приведенного в приложении к акту.

Испытания проводились в три этапа:

                - на первом этапе испытывался пакет дисков трения с использованием эталонного масла ТСЗп-8;
                - на втором этапе производилась обработка дисков трения составом ТС НИОД-2 ( из расчета 30 г ТС НИОД-2 на 1 л залитого масла) согласно Дополнению к Методу испытаний (в объеме 100 циклов торможения);
                - на третьем этапе испытывались обработанные ТС НИОД-2 диски трения с использованием вновь залитого масла ТСЗп-8.

Результаты испытаний серийных металлокерамических дисков трения на стенде МКД показали, что обработка их триботехническим составом НИОД позволяет:

               - повысить износостойкость дисков трения на 31,6 % ;
               - сохранить коэффициент трения на уровне, характерном для штатного масла ТСЗп-8 (0,055-0,066);
               - констатировать практически несущественное влияние ТС НИОД на физико-химические показатели масла; содержание железа при этом после 400 торможений в опытном масле в 2,16 раз ниже, чем в эталонном.

3. ВЫВОДЫ.

3.1 Испытания моторных масел.

Проведенные лабораторно-стендовые испытания смазочных композиций «М-14-Г₂(к) + ТС НИОД» и «М-8-В + ТС НИОД в сравнении с эталонными маслами позволяют сделать следующие выводы.

3.1.1 По уровню моющих свойств - наличие введенной добавки ТС НИОД практически не изменяет моющие свойства моторных масел.

3.1.2 По уровню противоизносных свойств испытанные моторные масла показали результаты, представленные в таблице 5.

Таблица 5 - Противоизносные свойства испытанных моторных масел:

Марка масла	Усредненный износ гильзы цилиндра, мкм	Максимальный износ гильзы цилиндра, мкм	Износ комплекта поршневых колец, г
	1	2	3
Эталон М-14-Г₂(к)	5,8	12,3	0,58
«М-14-Г₂(к) + ТС НИОД»	3,9	11,8	0,51
Эталон М-8-В	6,6	12,5	0,60
«М-8-В + ТС НИОД»	2,8	9,8	0,53

В соответствии с Межведомственным методом оценки моющих и противоизносных свойств моторных масел исследуемое и эталонное масла считаются равноценными, если величина оценочных показателей не различается более, чем на 20 % (показатели эталона принимаются за 100 %).

Следовательно:

- противоизносные свойства опытного масла «М-14-Г₂(к) + ТС НИОД» выше, чем этого же масла без добавки (различие показателей по столбцам 1, 2, 3 таблицы 5 соответственно составляет : 33; 4 и 12 %);

- противоизносные свойства опытного масла «М-8-В + ТС НИОД» выше, чем этого же масла без добавки (различие показателей по столбцам 1, 2, 3 таблицы 5 соответственно составляет : 58; 22 и 12 %);

3.1.3 Физико-химические исследования масел подтверждают данные моторных испытаний. Изменение значений основных физико-химических показателей моторных масел за период испытаний на стенде ОД-9 (в % отн.) представлено в таблице 6.

Таблица 6. Изменение физико-химических показателей моторных масел.

Наименование	Изменение показателя, % отн.				Содержание, % масс.
масла	вязкость кине-матическая при 100^°С	зольность суль-фатная	кислотное число	щелочное число	механических примесей	железа
Эталон М-14-Г₂(к)	+ 22	+ 13	+ 51	- 40	1,11	0,0036
«М-14-Г₂(к) + ТС НИОД»	+ 10	+ 6	+ 34	- 28	0,55	0,0015
Эталон М-8-В	+ 12	+ 28	- 9	- 12	0,52	0,0059
«М-8-В + ТС НИОД»	+ 23	+ 10	- 18	- 18	1,10	0,0034

Из данных таблицы 6 следует, что физико-химические показатели масел с введенной добавкой ТС НИОД в процессе 120 ч испытаний на стенде ОД-9 изменяются в обычных пределах, характерных для этих масел в течение установленной наработки.

3.2 Испытания трансмиссионного масла.

Проведенные испытания на стендах СИШ и МКД, а также испытания на стенде СИШ в режиме «сухого трения» смазочной композиции «ТСЗп-8 + ТС НИОД» в сравнении с эталонным маслом позволяют сделать вывод, что обработка триботехническим составом НИОД :

          - значительно повышает противоизносные свойства масла (средний интегральный износ за 100 ч испытаний составил 60 мкм на опытном масле против 280 мкм на эталоне);
          - при испытаниях в режиме «сухого трения» интегральный износ шестерен за 150 мин. испытаний составил 375 мкм у шестерни, работавшей ранее на эталонном масле ТСЗп-8, и 90 мкм - на опытном масле ТСЗп-8 ( после обработки шестерен ТС НИОД);
          - повышает износостойкость дисков трения на 31,6 %;
          - сохраняет коэффициент трения на уровне, характерном для штатного масла ТСЗп-8 (0,055-0,066);
          - несущественно влияет на физико-химические показатели масла;
          - содержание железа после 100 ч испытаний на СИШ в опытном масле в 2,25 раза ниже, чем в эталонном, а после 400 торможений на стенде МКД - в опытном масле в 2,16 раз ниже, чем в эталонном.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

Проведенная работа и полученные при этом положительные результаты позволяют подтвердить целесообразность введения добавки ТС НИОД в смазочные материалы для ВВТ с целью повышения надежности и эффективности работы этой техники .

Для выдачи окончательного заключения следует рекомендовать рассмотренные смазочные композиции с ТС НИОД к испытаниям, предусмотренным на этапе 3 данной НИР.

4. Давление подачи масел в редукторах, мПа

5. Объем испытаний одной пары шестерен, ч

5. Объем испытаний одной пары
шестерен, ч