способ безразборного восстановления эксплуатационных параметров пар трения

Формула изобретения

1. Способ безразборного восстановления эксплуатационных параметров пар трения, включающий предварительную подготовку ремонтно-восстановительного состава, содержащего базовое масло и порошок, содержащий аморфную двуокись кремния, катализатор, подачу ремонтно-восстановительного состава в зону трения и формирование на поверхности трения покрытия в режиме штатной работы механизма, отличающийся тем, что используют порошок, полученный химическим путем из промышленно производимых реактивов, дополнительно содержащий магниевые силикаты, ферросиликаты и алюмосиликаты при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Аморфная двуокись кремния - 20-70

Магниевые силикаты - 10-50

Ферросиликаты - 5-25

Алюмосиликаты - 2-15

Катализатор - Остальное

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество катализатора составляет от 0,01%.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют промышленно производимые видоизменения углерода или смесь промышленно производимых видоизменений углерода: графита и черного углерода.

4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что используют порошок для ремонтно-восстановительного состава с дисперсностью не более 40 мкм.

5. Способ по пп.1-4, отличающийся тем, что порошок составляет до 30 мас. % ремонтно-восстановительного состава, базовое масло - остальное.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам обработки поверхностей узлов трения и может быть использовано в различных отраслях машиностроения и на транспорте при ремонте и профилактике механического износа различного оборудования.

Проблемы трения и износа оборудования решаются, как правило, путем применения различного рода смазок, а также путем усовершенствования способов обработки поверхностей узлов трения.

Известна среда для комплексного насыщения поверхности металлов (см. патент 2133298, МКИ 6 С 23 С 8/00, 10/00, 12/02, опубл. БИ 20 от 20.07.99, РФ), содержащая активные компоненты и инертную составляющую, в качестве которой применяют углеграфитовые материалы при следующем соотношении компонентов, об. %:

Активные компоненты - 30 - 45

Углеграфитовые материалы - Остальное

В качестве активных компонентов среда содержит бор и алюминий, взятые в соотношении 1: 2, либо кремний и ферротитан, взятые в соотношении 1: 4.

Недостатком известного технического решения является ограниченная область применения и недостаточная эффективность обработки.

Известна твердосмазочная композиция для металлических узлов трения (см. патент 2127299, MKИ 6 С 10 М 125/10, опубл. БИ 7 10.03.99, РФ), состоящая из связующего и абразивоподобного компонента на основе природного гидросиликата магния. Абразивоподобный компонент дополнительно содержит оксиды металлов, имеющие меньшее сродство к кислороду, чем железо, а также магнитный твердый раствор этих оксидов со структурой шпинели и/или граната при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Природный гидросиликат магния - 65 - 95

Оксиды металлов с меньшим сродством к кислороду, относительно железа (в равных количествах) - 0,5 - 10

Твердый раствор этих оксидов со структурой шпинели и/или граната - 4,5 - 25

В качестве оксидов металлов с меньшим сродством к кислороду, чем железо используются оксиды марганца, цинка, кобальта, алюминия, кадмия, германия. В известной композиции в качестве магнитных твердых растворов оксидов используются шпинели, отвечающие формуле

Mn^1-xMe^xFe₂О₄,

где Me - Zn²⁺, Co²⁺, Al³⁺, Cd²⁺, Ge^{4 +}, при х - 0,01 - 0,6.

Используемые в известной композиции твердые растворы оксидов представлены синтезированными гранатами следующего состава

Y³Fe^5-xMe^xO₁₂,

где Me - Со²⁺, Аl³⁺, Gе⁴⁺, Мn³⁺, при х - 0,01 - 1,5. Недостатком известной композиции является то, что при ее использовании не происходит восстановления эксплуатационных параметров трущихся поверхностей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является способ безразборного восстановления трущихся соединений (см. патент 24442, МКИ 6, С 23 С 26/00, С 10 М 125/40, Украина). Способ осуществляется путем подачи в зону трения технологической среды, содержащей ремонтно-восстановительный состав, и формирования покрытия при эксплуатационной нагрузке. Перед подачей в зону трения предварительно подготовленный ремонтно-восстановительный состав смешивают с базовым маслом. Готовится ремонтно-восстановительный состав на основе порошка из природных минералов или смеси природных минералов, содержащих аморфную двуокись кремния, и катализаторов на основе шунгита и редкоземельных материалов. Содержание аморфной двуокиси кремния в природном минерале должно составлять 40-55 мас.%. Дисперсность порошка должна быть не более 10-30 мкм. Количество катализатора составляет 0,02-2 мас.% от веса порошка ремонтно-восстановительного состава. Ремонтно-восстановительный состав составляет 0,15-20 мас. %, остальное - базовое масло. Основной недостаток известного способа заключается в том, что из-за применения в ремонтно-восстановительном составе природного минерала или смеси на основе природных минералов, обладающих нестабильными параметрами, невозможно сделать процесс подготовки ремонтно-восстановительного состава полностью управляемым и контролируемым. Сложно добиться соответствия состава ремонтно-восстановительной смеси решению конкретной задачи по восстановлению основных эксплуатационных параметров различных пар трения.

В основу изобретения способа безразборного восстановления эксплуатационных параметров пар трения поставлена задача путем усовершенствования состава ремонтно-восстановительной смеси добиться снижения эксплуатационных расходов и расширения технологических возможностей при обработке различных деталей и узлов трения.

Поставленная задача достигается тем, что в способе безразборного восстановления эксплуатационных параметров пар трения, включающем предварительную подготовку ремонтно-восстановительного состава путем смешивания с базовым маслом порошка из природных минералов и катализаторов, подачу ремонтно-восстановительного состава в зону трения, формирование на поверхности трения в местах максимальных напряжений и интенсивного износа металлокерамического покрытия в режиме штатной работы механизма, порошок из природных минералов заменяется порошком, полученным искусственным путем из промышленно производимых химических реактивов. Основу порошка составляет аморфная двуокись кремния в сочетании с магниевыми силикатами, ферросиликатами и алюмосиликатами при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Аморфная двуокись кремния - 20-70

Магниевые силикаты - 10-50

Ферросиликаты - 5-25

Алюмосиликаты - 1-15

Катализатор - Остальное

Катализатор на основе природного минерала шунгита заменяется промышленно производимыми видоизменениями углерода или смесью промышленно производимых видоизменений углерода: графита и черного углерода. Количество катализатора выбирают от 0,01%.

Дисперсность порошка для ремонтно-восстановительного состава допускается до 40 мкм. Ремонтно-восстановительный состав содержит до 30 мас.% технологического сырья, базовое масло - остальное.

Получение аморфной двуокиси кремния путем химического синтеза позволяет создать любую необходимую концентрацию аморфной двуокиси кремния в зависимости от типа пары трения и характера задачи по ее восстановлению.

Использование в качестве катализатора промышленно производимых видоизменений углерода или смеси промышленно производимых видоизменений углерода: графита и черного углерода - активированного угля способствует образованию кристаллической структуры, стойкой к износу.

Комбинация аморфной двуокиси кремния с магниевыми силикатами, ферросиликатами, алюмосиликатами и катализатором в определенных соотношениях обладает свойством образовывать на поверхности пар трения металлокерамическое покрытие в режиме штатной эксплуатации. Оно обладает высокой адгезией, имеет монокристаллическую структуру, способно частично восстанавливать первоначальную геометрию пар трения в местах максимальных механических напряжений и интенсивного износа, оптимизировать величины технологических зазоров, образовывать "зеркала скольжения", обеспечивающие аномально низкий коэффициент трения.

Возможность подбора состава ремонтно-восстановительной смеси делает процесс обработки полностью контролируемым и управляемым, а результат более прогнозируемым.

Примеры реализации способа

ПРИМЕР 1.

Для восстановления величины компрессии в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания автомобиля "Ford Sierra" 1983 г, выпуска с объемом двигателя 1600 см³ использовали технологическую среду, содержащую 3 г металлокерамического порошка на 80 мл базового масла. До обработки на станции ТО производили замеры величины компрессии в цилиндрах двигателя. Замеры производились персоналом ТО с использованием штатного комрессометра с ценой деления 0,5 кг/см². Величины компрессии составляли соответственно по цилиндрам (кг/см²):

I-й - 8,5; II-й - 9,5; III - 9,0; IV - 9,5.

Визуально отмечали закопченность свечных контактов и повышенную дымность при работе двигателя. Проанализировав степень изношенности, подобрали ремонтно-восстановительная смесь следующего состава: аморфная двуокись кремния 35%; магниевые силикаты 40%, ферросиликаты 20%; алюмосиликаты 4%; катализатор на основе графита 1%, Размерность зернового состава порошка не более 40 мкм. Обработку цилиндро-поршневой группы осуществляли путем введения в свечные отверстия каждого цилиндра по 10 мл хорошо размешанной взвеси металлокерамического порошка в базовом масле. Затем, приподняв домкратом одно из ведущих колес, тщательно распределяли смесь по цилиндрам, прокрутив колесо вручную на прямой передаче около 100 оборотов. Далее стартером, кратковременными пусками: 5 пусков по 1-2 с и 5 пусков по 3-4 с. После этого запускали двигатель на холостых оборотах при 600 - 700 об/мин на 30 мин. Далее автомобиль проехал 25 км при оборотах не выше 2500 об/мин. После этого произвели повторную обработку по вышеприведенной схеме, затем эксплуатировали в обычном режиме.

Визуально отметили, что контакты свечей очистились и приобрели светло-коричневый цвет, дымность существенно снизилась. После пробега 300 км производили повторный замер величины компрессии на той же станции ТО и прежним компрессометром. Величины компрессии после обработки составили соответственно по цилиндрам (кг/см²);

I-й - 11,0; II-й - 11,0; III - 11,0; IV - 11,0.

Визуально отмечали, что свечные контакты чистые, без копоти, дымность в норме. Кроме того, заметно возросла мощность, снизился шум и вибрация двигателя. Полученные результаты свидетельствуют о том, что в результате триботехнической обработки цилиндро-поршневой группы двигателя внутреннего сгорания, проведенной без разборки и замены колец, восстановились технологические зазоры в цилиндрах, поднялись до номинала и выравнились по цилиндрам величины компрессии, повысилась мощность и продлился моторесурс двигателя.

ПРИМЕР 2.

Проводили триботехническую обработку шарикового радиально-опорного подшипника, который тщательно промывали керосином, высушивали и замеряли выбег (время до полной остановки при фиксированном раскручивающем моменте). По результатам замеров усредненная величина выбега составляла 5,4 с. Сепаратор подшипника заполняли технологической средой, состоящей из 95% консистентной смазки литол и 5% металлокерамического порошка. Оценив степень изношенности, подобрали смесь, содержащую аморфную двуокись кремния 40%; магниевые силикаты 35%, ферросиликаты 15%; алюмосиликаты 5%; катализатор на основе смеси графита и черного углерода 5%. Обработку подшипника производили на токарном станке. После обработки подшипник промыли и высушили. Произведя замеры величины выбега, установили, что усредненная величина выбега по результатам 10 замеров составила 26,5 с. Увеличение величины выбега в 5 раз свидетельствует о существенном улучшении трибологических (антифрикционных) характеристик подшипника и снижении энергетических потерь на преодоление силы трения.

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что в результате использования предлагаемого технического решения обеспечивается восстановление основных эксплуатационных параметров пар трения при одновременном улучшении антифрикционных показателей и снижении энергетических потерь.

Преимущества предложенного способа заключаются в том, что состав порошка, получаемого искусственным путем, можно изменять и подбирать для каждой конкретной задачи по восстановлению основных эксплуатационных параметров различных пар трения. Себестоимость порошка, приготовленного искусственным путем, ниже себестоимости порошка из природных материалов.