Добавки в масла

1.  Добавки в масла.

Добавки - вещества, способные изменить физико-химические свойства масел и физические - трущихся поверхностей[1]. По типу взаимодействия с жидкой смазывающей средой и сопрягаемыми поверхностями трения подразделяются на:

- антифрикционные адсорбционного действия;

- антифрикционные и противоизносные хемосорбционного действия;

- антифрикционные адсорбционно-хемосорбционного действия и ингибиторы коррозии;

- металлоплакирующие добавки и частицы металлов.

В состав большинства добавок входят поверхностно-активные вещества (ПАВ), т. е. вещества, молекулы которых ориентируются при адсорбции перпендикулярно к поверхности твердого тела. Характерной особенностью ПАВ является несовпадение центров тяжести положительных и отрицательных зарядов в их молекулах даже в изолированном состоянии (существуют как бы два противоположных пространственно разделенных заряда). Такие молекулы, называемые полярными, притягиваются и удерживаются поверхностью тела [2,3,4].

Изнашивание поверхностей трения деталей машин и механизмов при применении всех типов смазочных материалов неизбежно, поскольку даже самые эффективные из них не предотвращают полностью износ при приработке, пуске - остановке и т. п. Это относится и к деталям машин из самосмазывающихся материалов. Существенное предотвращение изнашивание возможно при применении твердосмазочных покрытий (ТСП). ТСП обеспечивали бы заданную долговечность деталей в течение всего ресурса, либо за счет восстановления покрытия после работы в течение части ресурса. При этом трение и изнашивание самой детали заменяется трением и изнашиванием покрытия, а долговечность деталей будет зависеть от усталостной прочности материала детали. В этом аспекте твердое смазочное покрытие (ТСП) является по существу конструкционным материалом самой детали.

В мировой практике получили распространение твердые смазочные материалы в качестве добавок к маслам и пластичным смазкам, а также в качестве антифрикционных, противоизносных и противозадирных наполнителей в твердых смазочных покрытиях. Наиболее применяемые твердые смазочные материалы следующие [5]:

Темные: Дисульфидид молибдена, графит, дисульфид вольфрама, диселенид вольфрама, диселенид молибдена, дисульфид ниобия, диселенид ниобия, дисульфид тантала, дисульфид титана, селенид титана, фторид графита.

Светлые: Гидрооксид кальция, Сульфид цинка, Политетрафторэтилен, Фторид кальция, Пирофосфат цинка, Фосфат цинка, Пирофосфат железа, Оксид цинка, Гидрооксид цинка, Монооксид свинца, Фосфат кальция.

При исследовании твердых смазочных продуктов в качестве добавок к маслам и пластичным смазкам предполагалось, что они обеспечат антифрикционное, противоизносное и противозадирное действие в условиях граничного и смешанного режимов смазки, включающих низкие скорости скольжения, высокие удельные нагрузки, а также ударные и вибрационные воздействия. В таких условиях масла предотвращают непосредственный контакт микровыступов шероховатостей трущихся поверхностей, который сопровождается интенсивным изнашиванием и высоким коэффициентом трения.

Дисульфид молибдена. Наличие пленки обеспечивает присущие дисульфиду молибдена низкие значения коэффициента трения, а также предотвращает непосредственный контакт металлов пары трения, антискачковое, противоизносное и противозадирное действия, а также в некоторых случаях предотвращать фреттинг-коррозию в условиях вибрационного воздействия и трения. Высокая антиокислительная стабильность и стойкость к старению неорганических твердых, добавок определила их использование в смазочных материалах с многолетними сроками службы. Преимуществом твердых добавок перед обычными маслорастворимыми является их нетоксичность[6].

Механизм антифрикционного и противоизносного действия графита в качестве твердой добавки к маслам связывается с его способностью высаживаться на поверхностях трения, и ”выглаживанием” ее при этом с соответствующим снижением удельных давлений и образованием пленки, обеспечивающей низкие значения коэффициента трения и малую скорость изнашивания.

Механизм действия других твердых смазочных продуктов. Вероятно, он основан главным образом на “разделительном” эффекте т. е. на образовании буферного слоя между трущимися поверхностями, предотвращающего их непосредственный контакт. Такое представление объясняется тем, что только полярные твердые продукты с прочными ковалентными связями оказались эффективными добавками. Причем, кроме дисульфида молибдена и графита их частицы не имели слоистого строения. Такие продукты создают на поверхностях в условиях граничной смазки буферные пленки, в которых кристаллическая структура сформировавшего их продукта изменена и не происходит образования последними новых химических связей. Вместе с тем механизм действия фосфатов в качестве добавок основан на химическом взаимодействии со сталью, хотя точный механизм соответствующих реакций до настоящего времени не установлен.

В отличие от дисульфида молибдена светлые твердые продукты, приведенные выше, не проявляют смазочного действия в условиях сухого трения и обеспечивают такое действие только в качестве твердых добавок к маслам.

Особо отмечается разный механизм действия твердых и обычных химически действующих добавок: последние требуют соответствующих температур для начала и развития химических реакций с металлами поверхностей трения. Твердые добавки не требуют высоких температур для проявления смазочного действия. Под действием давления они отлагаются в виде тонких пленок на поверхностях металлов в микрозонах фрикционного взаимодействия.

На практике твердые добавки к маслам успешно применяются только при очень малых размерах их частиц, что позволяет стабилизировать суспензию их в масле и предотвращает их оседание. Опыт применения твердых добавок в маслах показал, что не во всех узлах трения достигается эффективное действие этих добавок. В то же время отмечается, что сочетание твердых и обычных противозадирных добавок в пластичных смазках сопровождается, синергетическим эффектом в снижении трения и изнашивания.

1.1 Антифрикционные добавки адсорбционного действия.

Силы взаимодействия между молекулами поверхностно-активных веществ и металлической поверхностью различны по природе и зависят как от природы веществ, так и от металла. Адсорбированный слой поверхностно-активных веществ является мономолекулярным. Искусственным путем можно образовать многомолекулярную пленку[2].

Большинство жидких сред с цепными молекулами, т. е. молекулами удлиненной формы, образует на границе с металлической поверхностью особую структуру - тонкую пленку из отдельных слоев с ориентацией молекул в них перпендикулярно к поверхности металла. Однако в слоях встречаются незаполненные места (характерно для минерального масла).

1.2 Антифрикционные противоизносные добавки хемосорбционного действия.

В результате механохимической (трибохимической) электрохимической и химической активации добавок в зоне трения, процессов хемосорбции и трибо-термодеструкции происходит модифицирование поверхности металла с диффундированием в его поверхностные слои как органической фазы, так и ионов никеля, кобальта, молибдена и других металлов, легирующих трущиеся поверхностные слои, изменяющие его структуру и микрорельеф.

1.3 Ингибиторы коррозии и антифрикционные добавки адсорбционно-хемосорбционного действия.

Малорастворимые ПАВ - ингибиторы коррозии - вытесняют с поверхности металла и связывают воду[7]. Обладая высокой полярностью и поляризуемостью под воздействием электромагнитных полей основного металла, маслорастворимые ПАВ переходных металлов характеризуются высокой электрической проводимостью в объеме масла и образуют на поверхности пленки с полупроводниковой, доменной, структурой и относительно высокой электрической проводимостью.

1.4 Металлоплакирующие добавки.

Сервовитная пленка может образовываться в узле трения сталь - сталь при работе с металлоплакирующими смазочными материалами, содержащими мелкие частицы бронзы, меди, свинца, серебра и др. При использовании смазки ЦИАТИМ-201 с добавками порошков меди, бронзы или латуни, а также свинца в паре сталь - сталь поверхности деталей покрываются тонкой пленкой, состоящей из металла применяемых порошков. В процессе работы порошки частично растворяются в смазочном материале и в результате восстановления окисных пленок прочно схватываются со сталью, образуя сервовитную пленку, которая содержит в порах смазочный материал.

1.5 Механизм действия модификаторов трения.

В конце 70-х годов в США, а позднее и в Европе, в связи с энергетическим кризисом нефтяными и машиностроительными фирмами были интенсивно развиты работы по созданию моторных и трансмиссионных масел[6], которые обеспечивали экономию бензина или дизельного топлива за счет снижения трения в смазываемых узлах. В основе этих работ лежало снижение вязкости применяемых масел с введением в них специальных добавок, способных уменьшать трение. Такие добавки получили название “модификаторы трения”, а масла - топливо - или энергосберегающих. Но все эти понятия связаны с проявлением механизма действия добавок в режиме граничной смазки.

Модификаторы - препарат для уменьшения трения, износа деталей, воздействующий не на масло, а на поверхности пар трения (физико-химическая реакция). Физическая природа модификаторов различна, наиболее часто используется в технике минеральная природа действия.

2. Оценка добавок в масла.

На основе ранее проведенных исследований , , И др. на кафедре НТСМ в СПбГАУ, дана оценка эффективности антифрикционных и противоизносных добавок в масла, представленных в табл.1 и табл.2. В данных таблицах приведены свойства добавок, такие как снижение трения и износа, противозадирные свойства, адгезионные свойства, антикоррозийные свойства и концентрация добавки в масле.

Таблица 1 – Оценка эффективности антифрикционных и противоизносных добавок в масла.

№	Название	Снижение трения	Снижение износа	Противо-задирные свойства	Адгезионные свойства	Антикорро-зийные свойства
1	H. P.L. S.	10	9	10	2	7
2	STP	8	9	10	1	7
3	RFG (REDEX)	8	6	10	8	9
4	Lubrifilm B2	5	4	8	4	5
5	MOS2 Leichtlauf	7	8	9	4	5
6	Micro X2	4	4	1	2	3
7	РиМЕТ	10	7	10	8	8
8	А. Модификатор	9	2	5	3	4
9	ФАФЗ Минерал	-	3	-	2	-
10	Roil	3	7	7	4	6
11	СУРМ-Твр	3	2	2	3	3
12	ER	4	1	3	2	2
13	ТСК	1	3	3	2	-
14	PTFE	4	5	4	4	8
15	РВС	3	6	3	6	-
16	Трибо	6	3	6	6	5
17	Универсал. Модификатор	7	4	8	5	9
18	Poladyna	-	6	6	7	1
19	РВС - технология	4	4	5	4	7
20	Motor UP	3	4	1	2	3
21	Ресурс	9	7	8	7	10

Таблица 2 – Добавки в масла

№	Название	Фирма изготовитель	Концентрация добавки в масле, %	Вид добавки
1	H. P.L. S.	Winn’s	5,0 – 7,0	эксплуатационная
2	STP	Danbury, США	10,0	эксплуатационная
3	RFG (REDEX)	Holt-Lloid, Англия	2,0	эксплуатационная
4	Lubrifilm B2	ACTEX, Швейцария	15,0	ремонтно-восстановительная
5	MOS2 Leichtlauf	Ligui-Moly, Германия	3,0	эксплуатационная
6	Micro X2	США	5,0	эксплуатационная
7	РиМЕТ	Екатеринбург	2,0
8	Асп. Модификатор	“Амтек”, Россия	10,0	эксплуатационная
9	ФАФЗ, Минерал	“Инициатива”, СПб	0,1	ремонтно-восстановительная
10	Roil	Eways Inc., германия	14,0	эксплуатационная
11	СУРМ-Твр	“Пиотр”, СПб	3,0	ремонтно-восстановительная
12	ER	Entech Co., США	5,0	ремонтно-восстановительная
13	ТСК	Россия	0,5-1,5	ремонтно-восстановительная

3. Добавки для восстановления работоспособности регулятора ТНВД.

Для восстановления регулятора ТНВД на кафедре используют добавки РиМЕТ, СУРМ-Трв, ТСК. Эти добавки с точки зрения экспертов, наиболее подходят для восстановления данного агрегата - это видно из проведенных раннее исследований.

Список используемой литературы

1.  и др. Химия минеральных масел. М.: Гостоптехиздат, 19с.

2.  Гаркунов . М: Машиностроение. М: Машиностроение. 1989.-380с.

3.  Маринич . С.-Петербург: Механобр., 19с.

4.  и др. Малорастворимые поверхностно-активные вещества. М.: Химия, 19c.

5.  Holinski R. Bedeutung der Festschmierstoffe als additive in Schmierstoffen//Additives for lubricants and opertional fluids. Editor Bartz W. J. Ostfildern: Techniche Akademie Esslingen Druck. 1986. V.2.P.6.6-1-6.6-11.

6.  Заславский смазочных материалов. – М.: Химия, 1991. – 241 с. ISBN-X

7.  Крагельский и износ. М.: Машиностроение, 19с.

Санкт–Петербургский Государственный аграрный университет

Кафедра надежности и технического сервиса машин

Реферат на тему:

“Выбор добавок в масла для восстановления работоспособности регулятора ТНВД”

Выполнил:

Проверил:

г. Пушкин

2005 г.

Содержание:

1.  Добавки в масла.

1.1  Антифрикционные добавки адсорбционного действия.

1.2  Антифрикционные противоизносные добавки хемосорбционного действия.

1.3  Ингибиторы коррозии и антифрикционные добавки адсорбционно-хемосорбционного действия.

1.4  Металлоплакирующие добавки.

1.5  Механизм действия модификаторов трения.

2.  Оценка добавок в масла.

3.  Добавки для восстановления работоспособности регулятора ТНВД.

Список используемой литературы.