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, 10 5 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.
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.
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, 0 С
|
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.
|