Увеличение ресурса

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Увеличение – ресурс

Увеличение ресурса означает и увеличение числа запусков и остановок. Поэтому при выборе материалов необходимо знать их длительную прочность и усталость при циклическом нагружении. [1]

Увеличение ресурса представляет серьезный резерв для экономии средств, материалов, энергии и трудовых затрат. Так, увеличение ресурса по некоторому парку оборудования в среднем на 10 % эквивалентно приблизительно 10 % экономии на производстве нового оборудования или введению соответствующих новых производственных мощностей. Ресурс в значительной степени зависит от режимов и условий эксплуатации оборудования. Поскольку прогнозирование ресурса включает установление зависимости его от всех внешних и внутренних факторов, разработку методов прогнозирования следует рассматривать как одну из неотъемлемых частей общей проблемы ресурса. [2]

Увеличение ресурса как результат общего повышения качества проектирования, расчета, конструкторской и технологической проработки сопровождается улучшением других показателей надежности, в частности повышением безотказности компонентов. Тем не менее меры по обеспечению назначенного ресурса должны быть дополнены обычными расчетами и испытаниями на эксплуатационную надежность, чтобы создать требуемую безотказность для компонентов, которые подлежат замене или восстановлению в процессе текущего технического обслуживания. [3]

Увеличение ресурса за счет повышения износостойкости – это качественный и наиболее выгодный путь; второй – связан с увеличением предельных допусков износа, которые в связи со все возрастающими требованиями повышения скорости движения машин, а также точности действия механизмов не представляется возможным увеличивать. В этом случае повышение ресурса связано с заменой деталей, достигших предельного состояния. Этот количественный путь менее экономически выгоден. [4]

Увеличение ресурсов турбомашин привело к внедрению в практику ускоренных испытаний [62] – циклических испытаний, дисков, проводимых с целью выявления действительной долговечности конструкции. Эти испытания проводят на натурной машине или на разгонном стенде, позволяющем циклировать нагрузки, действующие на диск. [5]

Увеличение ресурсов этилена в коксовом газе улучшает технико-экономические показатели использования неконцентрированного этилена коксового газа. [6]

Увеличение ресурсов сырья , а именно газообразных углеводородов, образующихся при деструктивной переработке нефти, способствовало широкому развитию промышленности основного органического синтеза. [7]

Увеличение ресурса авиационных двигателей является важным фактором, позволившим резко снизить амортизационные затраты авиадвигателей и в итоге повысить экономичность авиаперевозок. [8]

Увеличение ресурсов газового сырья , с одной стороны, и быстрый рост спроса на высокооктановые компоненты бензина, с другой, привели к разработке ряда принципиально новых процессов получения таких компонентов, в частности, процессов димерсол, гексол и циклар. [9]

Увеличение ресурсов газообразного сырья возможно только путем переработки дистиллятных продуктов на режимах парофазного крекинга при низком давлении. Для этого необходимо создание специализированных установок. [10]

Увеличения ресурса восстанавливаемых деталей можно добиться также, применяя методы пластического деформирования. Такая обработка может дополнять обработку деталей реаанием или применяться вместо резания. Пластическое деформирование позволяет в значительной мере ликвидировать дефекты поверхностного слоя, особенно образующиеся при шлифовании, упрочнить его и тем самым повысить долговечность деталей. Упрочняюще-чистовая обработка характеризуется: толщиной наклепанного слоя и степенью наклепа, шероховатостью поверхности, величиной остаточных напряжений сжатия. [11]

Увеличение ресурса агрегатов трансмиссии и двигателей существенно снижает и эксплуатационные расходы. [12]

Увеличение ресурса комбинированной пяты 210 – 230 часов. [13]

Увеличение ресурса поврежденных технических систем может быть заложено еще на стадии проектирования посредством использования в проектируемой системе перспективных материалов с низкой дефектностью, а также материалов, удовлетворяющих требованиям безопасности и живучести. Эти требования по критериям механики разрушения могут быть представлены расчетными уравнениями (12.28) и (12.33), устанавливающими области безопасности и живучести поврежденных трещинами технических систем. [14]

Для увеличения ресурса восстановленные поверхности деталей подвергают упрочняющей обработке. [15]

Увеличение ресурса двигателя: продление “жизни” мотору

Ещё совсем недавно владельцам автомобилей приходилось многократно на протяжении всего срока службы машины проводить капитальный или мелкий ремонт двигателя. На сегодняшний день владельцы авто отдают предпочтение маркам автомобилей, на которых установлены механизмы, не требующие постоянного обслуживания и ремонта. Но, к великому сожалению, все узлы и агрегаты автомобиля изнашиваются не одновременно. Самой недолговечной деталью авто является двигатель, и именно он срабатывается в первую очередь. В чём же причина?- постараемся разобраться в статье «Увеличение ресурса двигателя: продление ” жизни” мотору».

Одной из причин быстрого износа мотора является надёжность агрегата, которая и определяет долговечность эксплуатации. Показатель надёжности определяют наличие производственных дефектов и поломки.

Наличие большой конкуренции на автомобильном рынке, как отечественного производства, так и иностранных производителей, заставляет изготовителей применять новейшие технологии. Применение таких технологий, материалов обеспечивает надёжность и долгий срок «жизни» мотора. Срок службы двигателя во многом определяется и условиями эксплуатации, что зависит уже от водителя.

Конструктивные особенности двигателя подчас могут стать решающим фактором, который повлияет на срок эксплуатации данного механизма. Практически каждая модель автомобиля имеет свои конструктивные особенности. Если для одного автомобиля мелкие нарушения в системе зажигания, смазки или питания не имеют особого значения, то для другого двигателя они могут оказаться губительными. Правильная эксплуатация автомобиля, соблюдение рекомендаций производителя – залог надёжности и долговечности двигателя.

Соблюдение следующих, несложных правил обеспечит увеличение ресурса двигателя, поможет продлить «жизнь» мотора:

  • Применять топливо, смазочные материалы и автомобильные жидкости только хорошего качества. Следить за хорошей фильтрацией и чистотой применяемых препаратов;
  • Не допускать нештатных режимов работы двигателя;
  • Проводить техническое обслуживание. Причём, делать это необходимо профессионально и своевременно.

Но хочется отметить, что на практике дела обстоят совершенно иначе. Не всегда приобретаемые горюче-смазочные материалы соответствуют требованиям, что приводит к значительному сокращению срока «жизни» мотора. Бензин с низким октановым числом приводит к детонации, которая, в свою очередь, является причиной выхода из строя поршневых колец, поршней, и даже способствует прогоранию стенок камеры сгорания. Увеличение вибрации может привести к заметному снижению ресурса всей цилиндропоршневой системы.

Также содержание в топливе воды и посторонних химических элементов, которыми зачастую богаты продукты топливозаправочных станций, приведёт к образованию коррозии и поломке деталей. Хочется дать совет всем автомобилистам: не стоит из экономии заправлять автомобиль дешёвым топливом сомнительного производства, и для быстрого запуска автомобиля использовать легковоспламеняющиеся жидкости.

Не лучше обстоит дело и с маслом. Не стоит использовать масло недолжного качества в целях экономии денежных средств. Автомобили современных конструкций вряд ли долго прослужат вам верой и правдой. Также не стоит применять масло, которое предназначено для использования в определённый сезон. Летнее масло в мороз долго не поступит к подшипникам, что приведёт к их разрушению, а использование летом зимнего масла приведёт к образованию задиров и быстрому износу деталей.

Очень внимательным нужно быть при выборе охлаждающей жидкости – тосола. Применение некачественного или сомнительного продукта может «убить» мотор автомобиля за несколько месяцев. Этому будут предшествовать разрушение головки блока цилиндров, трубки радиатора и корпуса водяного насоса. Стоит отметить, что любое нарушение в работе систем смазки и охлаждения приводит к быстрому износу деталей, и к последующему трудоёмкому и дорогому ремонту.

Обеспечение качественной очистки воздуха, топлива и масла, поступающих в двигатель, так же влияет на увеличение ресурса двигателя. Загрязнённый масляный фильтр не способен очистить масло, оно без труда проникает в двигатель через перепускной клапан. Загрязнение элементов фильтрации воздуха и топлива приведёт к увеличению гидравлического давления, и к уменьшению мощности мотора. В конечном итоге, элемент фильтрации не выдержит и лопнет, но что самое печальное – водитель этого даже не заметит.

Все вышеперечисленные факторы приведут к единому результату, причём самому губительному для мотора – абразивному износу деталей. Промывка и продувка внедрившейся в мягкую поверхность детали крупной твёрдой частицы не способны будут помочь.

На качество работы и продление ресурса двигателя влияет и режим, в котором эксплуатируется автомобиль. Производители не в состоянии застраховать свои изделия от всех нештатных ситуаций, в которых происходит эксплуатация двигателя.

Значительно сокращают «жизнь» мотору нарушения условий смазки подшипников и всей цилиндропоршневой системы. Негативное влияние оказывают на состояние двигателя короткие поездки с долгими остановками. При этом свойства масла ухудшаются, и на стенках каналов большинства соединений образуются отложения. Также следует помнить, что перед тем, как поставить автомобиль на «зимовку», необходимо провести ряд мероприятий, которые защитят ваш двигатель и цилиндры от коррозии. Стоит отметить, что длительное бездействие двигателя, да и всего автомобиля, приводит к образованию дефектов и неисправностей, что значительно сокращает ресурс агрегата.

Передвижение по городу значительно уменьшает ресурс двигателя, так как водителю приходится очень часто тормозить. Ресурс моторов автомобилей, которые передвигаются на большие расстояния, гораздо выше, так как двигатель не испытывает повышенных нагрузок.

От стиля вождения зависит состояние двигателя. Оптимальным вариантом будет эксплуатация двигателя на средних нагрузках и частотах вращения. Работа на низких оборотах и больших нагрузках является причиной быстрого износа деталей из-за недостатка смазки. Работа двигателя на высоких оборотах приводит к снижению ресурса деталей, подверженных трению. Работа на высоких оборотах гораздо сильнее влияет на ресурс двигателя.

Недолжное внимание и несвоевременное проведение ремонтных работ так же влияет на износ двигателя. Нарушение в работе систем охлаждения и смазки приводит к смешению топлива с жидкостью или маслом, что так же приведёт к серьёзным проблемам. Слишком обогащенная топливно-воздушная смесь приведёт к смыванию масла со стенок цилиндров и разжижению масла в поддоне картера. При негерметичности системы охлаждения повлечёт разжижение масла, при таком соединении двигатель не проработает и тысячи километров, настолько будет быстрым износ подшипников. Следует периодически проверять данные системы на предмет утечек.

Выход из строя катализатора может за несколько часов значительно сократить «жизнь» мотору. Выхлопные газы не будут очищаться от вредных соединений, что может привести к коррозии деталей.

Своевременное устранение неисправностей – залог долгой и верной службы двигателя. Грохочущий двигатель – это источник повышенной вибрации, который приводит к увеличению износа практически всех деталей, не говоря уже о деталях с дефектами. Масляный фильтр при этом быстро засоряется и абразивный износ других деталей резко увеличивается.

Не стоит доводить дело до ремонта. Следует своевременно проводить диагностику и техническое обслуживание двигателя. Во время менять масло, охлаждающую жидкость, и проводить регулировку необходимых агрегатов и узлов. В зимний период сокращение интервала замены масла и фильтра значительно увеличивает ресурс двигателя. Но применять нужно только качественные масла и фильтры.

Водитель и механик не могут повлиять на ресурс двигателя при ряде факторов. При проведении ремонта это учитывается, и делается всё возможное для того, чтобы в процессе эксплуатации влияние этих факторов было сведено к минимуму. Применение конструктивных решений влияет на долговечность и надёжность двигателя.

Рассмотрим, как же мощность влияет на ресурс двигателя. Ресурс двигателя автомобиля будет гораздо больше, если за определённое время коленчатый вал совершит меньшее число оборотов, а поршни в цилиндрах совершат меньший ход. Таким образом, чем меньше частота вращения, тем это лучше для двигателя. Но данное правило относится не к малолитражным двигателям, а к автомобилям с большим крутящим моментом и большим объёмом цилиндров, реализуемых в широком диапазоне частот вращения.

Недостаточная жесткость блока цилиндров или небольшая производительность маслонасоса влияет на ресурс двигателя, причём не в лучшую сторону. Наличие гидротолкателей клапанов и гидронатяжителей цепи в механизме газораспределения приводят к снижению ударных нагрузок и к продлению «жизни» мотора.

Нарушения в работе смазочных и охлаждающих систем могут повлечь износ достаточно износостойкой пары «алюминиевый цилиндр – поршень». Нарушения в функционировании выше указанных систем могут повлечь повреждения и других немаловажных деталей двигателя.

Технологии и материалы, применяемые при производстве узлов и агрегатов двигателей, так же влияют на увеличение ресурса, продление «жизни» мотора. Отклонение от механических свойств и геометрических особенностей, заложенных производителем, недопустимо.

Из всего сказанного выше можно сделать вывод, что на продление «жизни» и ресурса двигателя влияет множество факторов, которые существуют изначально или возникают в процессе эксплуатации. В таком вопросе, как ресурс, нет мелочей. Увеличение ресурса в большинстве случаев зависит от условий эксплуатации двигателя и от повышенного внимания к состоянию важных механизмов.

Увеличение ресурса работы подшипников качения

Увеличение ресурса работы подшипников качения.

Наноалмазная обработка позволяет увеличить ресурс работы (долговечность) подшипников качения от 1,5 до 7 раз, а также устойчивость подшипников при попадании в рабочую зону грязи, стружки, камней и др.

Увеличение ресурса работы подшипников качения с помощью наноалмазной обработки:

Увеличение ресурса работы подшипников качения может быть произведено за счет наноалмазной обработки в масляной суспензии неабразивных наноалмазов на специальном оборудовании. При данном методе под давлением происходит внедрение нанокристаллов алмаза (4-6 нм) в кристаллическую решетку металла (рабочей поверхности наружного и внутреннего кольца, шариков или роликов) на глубину 2-3 мкм, что позволяет создать тонкий сверхизносоустойчивый слой армированного наноалмазами металла. Какой-либо абразивной обработки рабочих поверхностей не происходит.

Читайте также:  Торсион как торсион

Из-за увеличения микротвердости рабочей поверхности подшипников качения до 1600 HV в 3-4 раза увеличивается ресурс работы (долговечность) подшипников качения . Происходит образование уникального сочетания: сверхизносостойкий рабочий слой, толщиной 2-3 мкм, и пластичное (устойчивое к ударным нагрузкам) тело подшипника качения.

Наноалмазной обработке могут быть подвергнуты подшипники качения любого размера. Например, от 50 мм до 500 мм внутреннего диаметра.

Преимущества наноалмазной обработки:

Наноалмазная обработка подшипников качения имеет ряд преимуществ перед другими методами:

– простота наноалмазной обработки,

– не требуется разборки и сборки подшипников качения,

– стоимость наноалмазной обработки не превышает 10-15% стоимости новых подшипников,

– увеличения стойкости рабочих поверхностей подшипников качения при попадании в рабочую зону грязи, стружки, камней и др.,

– увеличение ресурса работы (долговечности) подшипников качения от 1,5 до 7 раз, при этом, российских подшипниковых заводов – в 3-4 раза, китайских заводов – в 5-7 раз,

– увеличение класса шероховатости рабочей поверхности подшипников качения на 1-2 класса,

– сохранение всех геометрических размеров подшипников качения и физических свойств металла.

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

Поиск технологий

Востребованные технологии

  • Программа искусственного интеллекта ЭЛИС (20 534)
  • Мотор-колесо Дуюнова (14 045)
  • Гидротаран – самодействующий энергонезависимый водяной насос (12 927)
  • Природный газ, свойства, химический состав, добыча и применение (10 621)
  • Метан, получение, свойства, химические реакции (9 223)
  • Пропилен (пропен), получение, свойства, химические реакции (7 785)
  • Звездная батарея на гетероэлектриках (7 343)
  • Вторая пятилетка 1933-1937 гг. (7 132)
  • Первая пятилетка 1928 – 1932 гг. (6 550)
  • Графен, его производство, свойства и применение (5 963)
  • Бутан, получение, свойства, химические реакции (5 800)
  • Фуллерен, его производство, свойства и применение (5 731)
  • Целлюлоза, свойства, получение и применение (5 569)
  • Каучук, свойства и характеристики, получение и применение (5 448)
  • Концепция инновационного развития общественного производства – осуществления Второй индустриализации России на период 2017-2022 гг. (5 411)

База знаний

О чём данный сайт?

Настоящий сайт посвящен авторским научным разработкам в области экономики и научной идее осуществления Второй индустриализации России.

Он включает в себя:
– экономику Второй индустриализации России,
– теорию, методологию и инструментарий инновационного развития – осуществления Второй индустриализации России,
– организационный механизм осуществления Второй индустриализации России,
– справочник прорывных технологий.

Мы не продаем товары, технологии и пр. производителей и изобретателей! Необходимо обращаться к ним напрямую!

Мы проводим переговоры с производителями и изобретателями отечественных прорывных технологий и даем рекомендации по их использованию.

Осуществление Второй индустриализации России базируется на качественно новой научной основе (теории, методологии и инструментарии), разработанной авторами сайта.

Конечным результатом Второй индустриализации России является повышение благосостояния каждого члена общества: рядового человека, предприятия и государства.

Вторая индустриализация России есть совокупность научно-технических и иных инновационных идей, проектов и разработок, имеющих возможность быть широко реализованными в практике хозяйственной деятельности в короткие сроки (3-5 лет), которые обеспечат качественно новое прогрессивное развитие общества в предстоящие 50-75 лет.

Та из стран, которая первой осуществит этот комплексный прорыв – Россия, станет лидером в мировом сообществе и останется недосягаемой для других стран на века.

Увеличение ресурса титановых дисков компрессоров Текст научной статьи по специальности « Механика и машиностроение»

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — А. Н. Михайленко, Т. И. Прибора

Рассмотрены особенности рабочих колес первых ступеней компрессора. Рассмотрены характерные черты титановых сплавов, их преимущества перед сталями. Приведены методы увеличения ресурса, включая конструктивные, технологические, эксплуатационные.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — А. Н. Михайленко, Т. И. Прибора

Considered are in the paper the peculiarities of designing, development and operating of the compressor first stages working wheels. Considered are distinguishing features of the titanium alloys, their advantages against steels, and shown are the methods for increasing the service life of titanium discs, including design, manufacture and operation measures.

Текст научной работы на тему «Увеличение ресурса титановых дисков компрессоров»

А.Н. Михайленко, Т.И. Прибора ГП «Ивченко-Прогресс», г. Запорожье, Украина

УВЕЛИЧЕНИЕ РЕСУРСА ТИТАНОВЫХ ДИСКОВ КОМПРЕССОРОВ

Аннотация: Рассмотрены особенности рабочих колес первых ступеней компрессора. Рассмотрены характерные черты титановых сплавов, их преимущества перед сталями. Приведены методы увеличения ресурса, включая конструктивные, технологические, эксплуатационные.

Консольные 2, 2ановыс д, ск,, ресурс, оценка напр женно-де- орм, рованного сос2о н, , межпазовый выс2уп, ус2алос2на 2рещ, на

Формирование рационального поля деформаций и напряжений в детали всегда составляло важнейшую задачу конструктора. Использование в процессе проектирования средств вычислительной техники, внедрение численных методов и применение расчетных моделей высокого уровня при проведении тепловых, газодинамических и прочностных расчетов, накопленный богатый опыт доводки и эксплуатации авиадвигателей, создание расчетно-эксперимен-тального банка по материалам позволили ввести в практику установления ресурсов авиационных газотурбинных двигателей расчетно-экспе-риментальный метод установления ресурсом [1].

Математическое моделирование раскрывает для конструктора большие возможности анализа процессов и состояний, но при этом в математической модели пока невозможно учесть многие конструкторские, технологические и металлургические факторы.

Использование расчетно-экспериментальных методов лежит в основе современных систем разработки ГТД. Современные численные методы совместно с экспериментами позволяют с минимальными материальными затратами устанавливать и прогнозировать ресурс деталей и узлов авиационного двигателя.

На примере разработки конструкции рабочего колеса первой ступени компрессора ГТД рассмотрим некоторые пути увеличения его ресурса.

Консольные диски первых ступеней компрессора находятся в условиях возможных совместных колебаний групп лопаток с ободной частью диска. Формы совместных колебаний групп лопаток с ободной частью диска и собственных колебаний лопаток могут существенно влиять на динамические напряжения в межпазовых выступах и совместно с высокими статическими напряжения-

ми оказывать значительное влияние на ресурс дисков в целом.

Рабочие колеса первых ступеней компрессора имеют лопатки больших размеров и по высоте и по хорде, что обуславливает значительное нагруже-ние межпазовых выступов. Наличие косых пазов (расположение лопаток в диске путем введения углов установки лопаток) сопровождается повышением местной напряженности в зоне острого угла. Именно в этой зоне чаще всего наблюдается образование усталостных трещин [2]. Кроме того, велика вероятность попадания в проточную часть компрессора птиц, льда, града, снега, дождя, посторонних предметов.

Температура воздушного потока на входе меняется в значительном диапазоне в зависимости от географических зон эксплуатации. Все выше перечисленные факторы являются базой для формирования технического задания на проектирование рабочих колес.

Выбор титановых сплавов не случаен для дисков компрессора, а первых ступеней – особенно. Основное преимущество титана – его высокая удельная прочность, масса титановых лопаток почти в два раза меньше, чем стальных, вследствие чего появляется возможность уменьшить нагруже-ние основания межпазового выступа диска в поле центробежных сил, по сравнению со стальными лопатками.

Однако, существующая особенность поведения титановых сплавов при выдержке материала под нагрузкой (приводящая к его охрупчива-нию, за счет диффузии Н2) должна учитываться и на стадии расчетов при создании ГТД [3].

Материал дисков должен иметь однородную структуру. С целью получения качественной однородной структуры с отсутствием вредных приме-

© А.Н. Михайленко, Т.И. Прибора 2006 г.

сей рекомендуется тройной переплав. Данная технология обеспечивает получение титанового сплава с прогнозируемыми свойствами.

Параметрами внешнего воздействия на титановые диски являются частота нагружения, асимметрия цикла, сочетание малоцикловой усталости (МЦУ) и малых амплитуд нагрузок, в том числе выдержка материала под нагрузкой. Поверхностному растрескиванию способствуют легкие вещества – О2 Н2 N2 что связано с образованием хрупких, газонасыщенных фаз.

Анализ эксплуатационных повреждений, растрескиваний, позволяет получить интегральную оценку реакции титанового сплава на условия на-гружения при конкретном структурном состоянии самого материала и не всегда позволяет однозначно разделить роль условий нагружения и роль чувствительности самого материала к условиям эксплуатационного нагружения. Сочетание нагрузок с низкими амплитудами, выдержек материала под нагрузкой, воздействия окружающей среды – все это, в совокупности, существенно сокращает период зарождения усталостной трещины и снижает общую долговечность титановых дисков. Остаточные напряжения (в результате местного упрочнения поверхности) позволяют увеличить долговечность и снизить чувствительность материала к внешним воздействиям [3].

Рассматриваемый в данной работе диск первой ступени КНД изготовлен из титанового сплава ВТ3-1, работает в составе ротора в условиях обратного температурного перепада. То есть, температура обода ниже температуры ступицы, что является причиной увеличения окружных напряжений в ободной части диска. Следует заметить, что по ширине обода тоже имеется температурный перепад, что усугубляет напряженное состояние в ободной части. Исходному профилю диска был назначен ресурс 3045 циклов, 4922 часа.

В период доводки двигателя имелись случаи разрушения диска. Разрушения носили общий характер, а именно: отделение сегмента с двумя, тремя или четырьмя межпазовыми выступами, рис.1.

Очаги разрушения во всех случаях находились в зоне радиусного перехода дна паза к боковой поверхности межпазового выступа со стороны острого угла и выхода. Исследования указали на усталостный характер разрушения.

Рис.1 – Разрушение диска первой ступени КНД

На стадии проектирования оценка напряженности дисков оценивалась интегральным методом по номинальным напряжениям в ободе и ступице. В данный момент, оценка напряженно-деформирован-

ного состояния (НДС) рабочего колеса выполнена

методом конечных элементов на трехмерной модели высокого уровня. Задача определения НДС решалась в нелинейной контактной постановке с учетом трения. Расчеты показали, что критической зоной (местом локализации максимальных напряжений, определяющих ресурс детали) данного диска является именно зона радиусного перехода дна паза к боковой поверхности межпазового выступа со стороны острого угла и выхода, рис. 2.

Рис. 2 – Эквивалентные напряжения в диске исходного профиля Таким образом, результаты расчетов подтверждают природу разрушения диска в реальной эксплуатации, подсказывают пути решения проблемы.

В качестве мероприятия по снижению вероятности разрушения предложено перепротягивание замковых пазов с увеличением радиуса сопряже-

ния донышка паза с боковой поверхностью межпазового выступа. Радиус был увеличен с 1,2 до 2 мм.

Создана расчетная модель предложенного варианта рабочего колеса. Конечно – элементная сетка имеет тот же уровень густоты, что и в модели исходного рабочего колеса, одинаковые тепловые и газодинамические нагрузки. Выполнен расчет МКЭ в аналогичной постановке. На рис. 3 представлено распределение эквивалентных напряжений исходного диска с радиусом сопряжения поверхности основания паза и боковой поверхности 2 мм.

Рис.3 – Эквивалентные напряжения в диске исходного профиля после перепротягивания

Для обеспечения надежной работы ротора спроектирован усиленный диск первой ступени КНД. Кроме увеличения радиуса перехода от дна паза к боковой поверхности с 1,2 до 2 мм, усилен обод диска и, соответственно, усилена ступица диска. Результаты расчета усиленного диска приведены на рис. 4.

Уменьшение напряжений в критической зоне

привело к увеличению ресурса диска в 2,4 раза.

На стендовых специальных испытаниях усиленный диск без разрушения наработал более 24000 циклов.

Задача обеспечения надежной работы ротора может быть решена и иным путем. Известно, что диск с замковым соединением типа “елочка” имеет преимущества перед замком типа “ласточкин хвост”. Основное преимущество заключается в усилении межпазового выступа, именно в основании, где происходит концентрация напряжения.

Рис.4 – Эквивалентные напряжения в усиленном диске

На рис. 5 представлены эквивалентные напряжения в диске с замком “двузубая елочка”, полученные на модели, построенной аналогично предыдущим моделям. Величина максимальных эквивалентных напряжений в основании межпазового выступа незначительно ниже, чем в усиленном диске с замком “ласточкин хвост”.

Рис.5 – Эквивалентные напряжения в диске с «двузубой елочой»

Нагрузка от центробежной силы лопатки распределяется равномерно по четырем площадкам смя-

тия и имеет более низкий уровень, чем при распределении на две площадки смятия в случае “ласточкиного хвоста”. Но при недостаточной точности изготовления ” елочного” замка может оказаться, что усилие будет передаваться не всеми зубьями замка, а лишь некоторыми из них, в результате чего может произойти их поломка. Так как температура обода диска и ножки лопатки компрессора невелика, то ожидать перераспределения на-

грузки между зубьями благодаря пластичности материала не приходится.

В таблицу 1 сведены результаты расчета четырех вариантов диска первой ступени КНД. Анализ результатов показывает эффективность конструктивных мероприятий по снижению напряжения в рассматриваемой критической зоне, а именно: 35% уменьшения максимальных эквивалентных напряжений в основании межпазового выступа при переходе на профиль усиленного диска (рис. 6).

Кроме конструктивных мероприятий по увеличению ресурса, технологические мероприятия также способствуют увеличению ресурса.

В частности, режимы резания при протягивании пазов диска могут привести к повреждению поверхности – микронадрывам, сдвиговым деформациям, остаточным напряжениям растяжения. Технологический процесс изготовления детали должен гарантировать отсутствие в поверхностном слое растягивающих остаточных напряжений.

Конструктивная реализация перехода донышка паза к боковым поверхностям обода выполняется скруглением, слесарным путем, радиусом К0,6. -0,8 с шероховатостью 1,6 острых кромок

за местным притуплением в местах радиусных талости (МЦУ) и в области многоцикловой усталос-

Профиль диска ^радиальн МПа окружные МПа ^эквивалентные МПа

Читайте также:  Украинская сборка китайских автомобилей

Исходный, Я1,2 924,0 1240,0 1410,0

Исходный, перепротянутый, К2 856,0 1065,0 1223,0

Усиленный, К2 482,0 888,4 912,3

С двузубой елочкой 680,9 691,0 909,0

переходов от дна к его боковым поверхностям. При этом возможно получение рисок, являющихся концентраторами напряжений.

Альтернативой данному процессу может быть обработка дисков в “кипящем”, псевдосжиженном абразивном слое (ПСА), получаемом нагнетанием сжатого воздуха в порошок абразивного материала [2]. При соударении абразива в псевдосжижен-ном слое с поверхностью вращающегося диска происходит съем металла путем микрорезания. После полирования титанового диска радиус скруг-ления кромок пазов находился в пределах 0,3-0,5 мм, искажения геометрической формы поверхностей диска и размеров элементов пазов отсутствовали. Микротвердость поверхности после ручного и машинного полирования практически одинакова. При ПСА предел выносливости по сравнению с ручным полированием образцов из сплава ВТ3-1 повышается от 260 до 350 МПа. Однако необходимо заметить, что ПСА сопровождается таким явлением, как нежелательное сцепление частиц абразива с поверхностью (шарширование), что увеличивает рассеивание механических характеристик и несколько повышает вероятность зарождения усталостной трещины.

Для устранения указанных явлений применяе-ся УЗУ (упрочнение дисков шариками в ульраз-вуковом поле). УЗУ является финишной обработкой, после ПСА.

Рис. 6 – Сравнение напряжений в четырех исполнениях диска первой ступени КНД

УЗУ после ПСА приводит к значительному снижению количества неметаллических включений всех размерных групп и к общему уменьшению занимаемой ими поверхности примерно в десять раз. Это достигается за счет ” выдавливания” абразивных частиц и создания на поверхности остаточных напряжений сжатия.

Остаточные напряжения позволяют увеличить долговечность и снизить чувствительность материала к условиям внешнего воздействия. Однако очень важно определить, в какой области нагруже-ния работает диск компресора. Поверхностное упрочнение оказывает различное влияние на работоспособность титана в области малоцикловой ус-

5_рэдиальные 3_ак;рр5ные 5_эквивалентные

□ усиленный □ с двузубой елочкой

ти (МНЦУ): в области МНЦУ положительная роль упрочнения проявляется при малом внешнем воздействии упрочняющими элементами, а в области МЦУ – при значительном.

С целью уменьшения фретинг-износа на поверхностях пазов дисков и хвостовиков рабочих лопаток введено покрытие серебром, а также введен контроль прямолинейности образующих боковых поверхностей паза и хвостовиков лопаток.

Опыт исследования разрушений дисков компрессоров ГТД из титановых сплавов свидетельствуют о том, что в ряде случаев в очаге разрушения имеют место дефекты материала. В то же время разрушения дисков наблюдались и в тех случаях, когда дефекты материала или иные концентраторы нагрузки, которые могли бы повлиять на усталостную прочность дисков, в очагах разрушения не были выявлены. Рекомендуется вводить обоснованную периодичность осмотров по критерию роста трещин на основе фрактографических исследований разрушенных в эксплуатации дисков.

Систематические исследования эксплуатационных разрушений титановых дисков ГТД свидетельствуют о медленном росте трещин, длительность процесса разрушения может составлять сотни и тысячи полетных циклов или тысячи часов эксплуатации. Проведен анализ статистики наработки диска первой ступени КНД разных модификаций в разных условиях: летная эксплуатация, эквивалентно-циклические испытания, эксплуатация в составе наземного газотурбинного привода (ГТП). Наименьшая наработка у диска исходного профиля.

В таблице 2 приведена информация об эффективности конструктивных и технологических мероприятий по увеличению назначенного ресурса дисков компрессора. Усиление профиля, и тем самым снижение напряженности ведет к увеличению ресурса более чем в два раза, технологические мероприятия, включая перепротягивание пазов,

увеличивают ресурс титанового диска почти в полтора раза.

Все вышеприведенное говорит о необходимости комплексного учета конструктивных, технологических и металлургических вопросов при проектировании, эксплуатации и доводке титановых дисков компрессоров.

1. Шереметьев А.В. Выбор метода установления ресурсов и формы эксплуатации авиационных ГТД/ / Авиационно-космическая техника и технология: Сборник научных трудов – Харьков: Национальный аэрокосмический университет. 2002.- Вып.30 – С. 66-70

2. Богуслаев В.А., Жуков В.Б., Яценко В.К. Прочность деталей ГТД.//Запорожье, изд. ОАО «Мотор Сич», 1999 г. -249 с.

3. Шанявский А.А. Методы анализа эксплуатационной циклической долговечности дисков газотурбинных двигателей//Воздушный транспорт. Обзор-

ная информация. Москва. Центр научно-технической информации гражданской авиации.1991 г. -72 с.

Поступила в редакцию 07.06.2006 г.

Рецензент: кт.н., доцент Олейник А.В. ХАИ, г. Харьков

Варианты диска Величина назначенного ресурса Эффект мероприятия

Исходный диск 3045ц (4922ч) 100%

Перепротягивание 4410ц (7129ч) 144,8%

исходных дисков +ПСА, УЗУ, серебрение

Усиленный диск 6450ц (10426ч) 211,8%

Анота^я: У cmammi розглянут’1 особливост1 проектування, доведення та експлуатацИ’ робочих колс перших ступенiв компресора. Розглянутiхарактернi риси титанових сплавiв, IX переваги перед сталевими, приведенi методи збiльшення ресурсу титанових диске, включаючи конструктивнi, технологiчнi та експлуатацiйнi.

Abstract: Considered are in the paper the peculiarities of designing, development and operating of the compressor first stages working wheels. Considered are distinguishing features of the titanium alloys, their advantages against steels, and shown are the methods for increasing the service life of titanium discs, including design, manufacture and operation measures.

Экология СПРАВОЧНИК

Информация

Добавить в ЗАКЛАДКИ

Поделиться:

увеличение ресурсов

Одним из путей увеличения ресурсов топлива является использование биомассы.[ . ]

Реализация перечисленных процессов может привести к увеличению ресурсов сульфата аммония.[ . ]

Настаивая тогда на расширении культуры картофеля на севере, как на самом быстром способе увеличения ресурсов продовольствия, я в то же время подчеркивал невозможность дольше оставаться на том средневековом уровне урожаев, на котором революция застала наше земледелие.-Но при отсутствии в то время у нас химической промышленности мне приходилось говорить преимущественно о таких источниках удобрений, которые могут быть введены непосредственно в сельском хозяйстве при продвижении земледелия на север, как, например, азот бобовых и азот торфа. Поэтому я настаивал на том, чтобы сильно расширена была культура клевера, и далее — чтобы была развита на «неклеверных» почвах культура такого мощного азотособирателя, как люпин, для чего мы имеем широкие возможности, благодаря наличности у нас (в отличие от Западной Европы) громадных пространств незанятых паров. Удачные результаты опытов черниговского земства, а с 1918 г. углубленная работа Новозыбковской станции показали, что не только для песчаных почв, но и для суглинков культура люпина в пару вполне способна заменить в нашей средней полосе навозное удобрение, но для севера с его коротким летом обычный синий люпин является уже недостаточно скороспелым растением, и его семена при культуре на зеленое удобрение приходится привозить из районов, лежащих южнее. Поэтому я стал думать о других видах люпинов, предполагая найти среди них озимые формы, которые способны были бы давать зрелые семена и на севере. Пришлось остановиться на многолетнем люпине, которому была посвящена моя брошюра 1919 г. и о котором я не раз писал в последующие годы в связи с вопросом об азотном балансе в нашем земледелии. Этот люпин может сыграть существенную роль при расширении культуры на севере. Если им засевать свободные площади с малоплодородными легкими почвами, то за несколько лет произрастания этот люпин существенно изменит свойства почвы, обогатит ее органическим веществом — азотом — за счет воздуха и фосфором за счет подпочвы, в то же время скашиваемая ежегодно зеленая масса даст обильное удобрение для паровых полей (если же поле предварительно удобрить калием и фосфором, то этот вид люнина способен давать в лето два укоса даже под Ленинградом, тогда второй укос запахивается при осенней вспашке под яровые).[ . ]

Основное требование, предъявляемое к многоступенчатой системе очистки, состоит в том, чтобы суммарные расходы на дополнительные очистители, их монтаж и эксплуатацию не превышали экономии, обусловленной увеличением ресурса работы очистителя, установленного на последней ступени очистки.[ . ]

Для предотвращения засорения космоса весьма перспективно создание универсальных космических платформ (УКП), каждая из которых сможет заменить несколько специализированных спутников. Другим важным направлением, способствующим сокращению числа запусков КА, является увеличение ресурса или срока их активного существования. Широкие возможности для перехода к объектам такого рода открывает ракета-носитель «Энергия». Разработка на базе УКП тяжелых спутников массой 16. 18 т для телефонной и сервисной связи, непосредственного теле- и радиовещания позволит создать на геостационарной орбите систему из трех спутников, полностью удовлетворяющую потребности страны в связи и вещании до 2005-2010 гг. Для решения этих же задач обыкновенными спутниками потребовалось бы в составе системы иметь до 24. 30 ИСЗ.[ . ]

С другой стороны, подземные воды испытывают на себе влияние других компонентов окружающей среды, особенно тех из них, которые подвергаются интенсивному изменению. Так, разливы рек во время половодий приводят к усилению питания подземных вод в речных долинах и, следовательно, к увеличению их естественных ресурсов. Вместе с тем регулирование поверхностного стока водохранилищами вызывает сокращение продолжительности и интенсивности паводков и обуславливает изменение режима питания водоносных горизонтов, что сокращает ресурсы подземных вод и ухудшает условия эксплуатации действующих водозаборов. Широкое развитие орошения, в том числе строительство ирригационных и обводнительных каналов, наоборот, вызывает увеличение ресурсов подземных вод прилегающих территорий.[ . ]

В настоящее время количество некондиционного метана, извлекаемого из угольных пластов, составляет в СССР около 0,7 млрд. м3/год. Кроме того, выбрасывается в атмосферу с вентиляционным потоком около 4,0 млрд. м3/год, содержащих 0,5—0,75 % метана. По прогнозам на ближайшие 10—15 лет ожидается увеличение объема дегазации и переход к разработке более глубоких угольных пластов, что приведет к дальнейшему увеличению ресурсов каптируемых газов [23].[ . ]

Описаны электрохимические методы определения двуокиси углерода в атмосферном воздухе, стационарные и переносные приборы и датчики для непрерывного автоматического анализа газовых смесей на данный компонент. Изложены приемы регенерации раствора электролита в электролизере для увеличения ресурса работы установок и удаления мешающих примесей.[ . ]

Исходя из экономической ситуации в России, начало XXI в., несмотря на наличие крупных строительных объектов, будет отличаться приоритетом реновации металлофонда перед новым строительством как комплекса технологических, конструкторских и организационных мероприятий, направленных на увеличение ресурса реновируемого объекта или его составляющих, на использование по новому назначению либо вторичное использование конструкционного материала.[ . ]

Фотоколориметрический ленточный метод анализа известен давно, первые патенты на приборы с применением индикаторных лент относятся к 1938 —1941 гг. [7—10]. В последующий период продолжалось непрерывное совершенствование ленточных газоанализаторов: улучшение конструкции, повышение стабильности работы, увеличение ресурса, унификация выходных характеристик [И]. Поэтому фотоколориметрический метод анализа остается одним из основных инструментальных средств определения микроконцентрации газов.[ . ]

Обезвоженное масло из испарителя поступает в адсорбер. После адсорбера масло направляют в фильтры тонкостью очистки до 5 мкм, а затем собирают в емкости чистого масла. Цикл процесса очистки 20 ч. На конечной стадии очистки используется фильтрация для удаления механических примесей в очищенном масле. Предлагаемым способом достигается увеличение ресурса работы фильтрэлементов тонкой очистки и увеличение периода их замены за счет уменьшения количества механических примесей в масле, поступающем на фильтрацию. Время промывки и отстоя масла сокращается в 4 раза, а ресурс работы фильтрэлемента тонкой очистки увеличивается на 85%.[ . ]

Недостаточное использование этого важного резерва экономии металла приводит к значительным потерям. Средняя стоимость продукции, изготовленной из 1 т металлических отходов в Белоруссии в 1974 г., составила 1067 руб., тогда как средняя стоимость отходов, сдаваемых в Союзвторчермет, составляет 25 руб. за 1 т. Использование только 30% отходов (без стружки) может дать ежегодное увеличение ресурсов металла в стране на 1,5 млн. т [40].[ . ]

Изучение химической реакции, имеющей место при поглощении С02 раствором электролита, и различных факторов (содержание пенообразователя, продолжительность и размер поверхности соприкосновения газа с жидкостью, начальное и конечное значения pH поглотительного раствора, концентрация С02 и др.), влияющих на полноту сорбции, позволило разработать непроточную электрохимическую ячейку для определения С02 кулонометрическим методом (рис. 2). Для увеличения ресурса непрерывной работы (при одной заправке раствором электролита) установки с такой ячейкой предложен эффективный и простой способ регенерации раствора электролита путем растворения осадка ВаС03 доведением pH раствора до 3,5 электрогенерированными ионами Н + с последующим выдуванием воздухом (освобожденным от С02) из раствора электролита образовавшегося С02 [55]. После этого установка может снова длительное время работать по циклу, описанному выше.[ . ]

Поверхностная составляющая речного стока (паводочный сток) отличается неравномерностью в течение года. Для ее использования необходимо регулирование речного стока во времени, что достигается путем создания водохранилищ. С помощью каналов и межбассейновых перебросок воды осуществляется ее транспортирование из районов, где вода в избытке, в районы, где ее недостаточно. В соответствии с требованиями городского хозяйства, различных отраслей промышленности и теплоэнергетики проводятся меры по улучшению качества воды, вплоть до опреснения морской воды. Все это различные приемы преобразования с целью расширенного воспроизводства водных ресурсов, под которым понимается перевод труднодоступных и недоступных для использования водных ресурсов в доступные и наиболее удобные для использования. К расширенному воспроизводству относится также увеличение одних источников водных ресурсов за счет других, например перевод поверхностного стока в ресурсы почвенной влаги, искусственное питание подземных вод речными паводочными водами, создание подземных водохранилищ в целях увеличения ресурсов подземных вод и т. п.[ . ]

Как отсрочить смерть двигателя: тест пяти присадок к моторному маслу

Есть ли практический толк от присадок к моторным маслам? Чтобы получить ответ на этот вопрос, Александр Шабанов и Михаил Колодочкин проанализировали результаты длительных моторных испытаний пяти препаратов с разным принципом действия.

Немецкий препарат Liqui Moly Ceratec заявлен как состав, содержащий «специальную микрокерамику». Бельгийский Bardahl Full Metal, намекающий названием на металлоплакирующий эффект, обещает наличие фуллеренов С60 (каждый фуллерен С60 — это стабильное соединение 60 атомов углерода, наносфера, имеющая размер ангстремного порядка). За геомодификаторы трения выступил российский Suprotec Active Plus. Украинский ХАDО 1 Stage Atomic Metal Conditioner производитель назвал «ревитализантом и кондиционером». Какой принцип действия — из названия не поймешь, но фирма знаменита своими геомодификаторами. Да и «ревитализант» из этой породы. Кондиционеры металла представлял американский SMT Oil Treatment.

Присадки к маслам (точнее, триботехнические составы) — самая спорная группа автохимии. Обещано многое — увеличение мощности, уменьшение трения и расхода топлива, рост ресурса и снижение токсичности. А еще способность лечить «больные» моторы. Теоретически от этих снадобий должен быть прок (ЗР, 2015, № 5 и 9). Что ж, проверим теорию на практике. И посмотрим, не испортят ли присадки масло.

Внимание! Мотор!

Для испытаний мы подготовили пять идентичных, предварительно обкатанных и обмеренных по всем статьям моторов. Четыре присадки просто залили в масляные горловины, а инструкция к Супротеку просит сделать это дважды — перед началом обкатки и через тысячу километров пробега.

Атомарный кондиционер металлов с ревитализантом ХАDО 1 Stage Atomic Metal Conditioner, Украина

Ориентировочная цена 2800 руб.

Заявлено восстановление поверхности деталей и компенсация износа, выравнивание и увеличение компрессии, снижение расхода топлива, увеличение мощности и приемистости двигателя, увеличение ресурса.

+ Обещания подтвердились, но результаты средние по всем позициям.

В терминах и описании разобраться непросто. Дорого. Эффект проявляется лишь спустя некоторое время.

Отдельно проверяли способность лечить двигатель: это вторая стадия испытаний — еще по 60 моточасов на стенде. Для приведения моторов в нужное состояние на рабочие поверхности новых вкладышей и поршневых колец наносили идентичные риски, имитирующие значительный износ. Состояние «пациентов», естественно, существенно ухудшилось: из-за нарушения условий смазывания снизилась несущая способность подшипников и увеличились протечки рабочих газов из камер сгорания. Процедуры испытаний повторяли для каждого триботехнического состава и оценивали, насколько восстановятся ухудшившиеся параметры.

table-01

Мощность

Прирост мощности проверяли только на «здоровых» моторах. Двигатели с поврежденными деталями выводить на номинальный режим страшновато.

Все пять составов подняли мощность, но в разной степени — прирост составил от 1,3% (SMT) до 4,0% (Suprotec). Результаты не фантастические, тем не менее максимальные показатели сравнимы с прибавками, которые дает простейший тюнинг мотора.

Но важнее другое — увеличение крутящего момента и его рост в зоне низких и средних оборотов. Именно это обеспечивает улучшение динамики автомобиля, заметное для большинства водителей.

Механические потери

Первая причина роста мощности — уменьшение механических потерь. Их измеряли на стенде методом прокрутки. Двигатель прогревали до рабочей температуры и отключали подачу топлива — заданные обороты поддерживал электродвигатель стенда. Потребляемая им мощность приблизительно равна мощности механических потерь мотора.

И снова эффект дали все препараты. Лучшие показатели — у средств Suprotec и Bardahl, снизивших потери на трение относительно базовых испытаний «чистых» двигателей на 8–9% на высоких оборотах и на 13–15% в пусковых режимах и при минимальных оборотах холостого хода. Кстати, рост крутящего момента двигателя, полученный на внешней скоростной характеристике, близок к величине снижения момента механических потерь.

Компрессия

Вторая причина, влияющая на рост мощности двигателя, — увеличение компрессии. Ее измеряли до испытаний и после их окончания на полностью прогретом двигателе, поддерживая постоянную частоту вращения (300 об/мин) электромотором стенда.

На «здоровом» моторе наблюдается не просто рост компрессии, а еще и ее выравнивание по цилиндрам. В среднем плюс 0,2–0,3 бара. Больший рост на исправных двигателях должен настораживать, ведь он обычно наблюдается на фоне значительных отложений в камере сгорания.

Расход топлива

Обещанного многими кудесниками снижения расхода на 20–30% нет, но и полученные 3–7% — тоже результат. Очень важно, что экономия существенно зависит от режима работы.

Наибольшая экономия, превышающая 10%, наблюдается на холостом ходу и при малых нагрузках, когда влияние механических потерь максимально. В режиме номинальной мощности эффект практически исчезает. Значит, в городских заторах расход топлива будет ощутимо меньше, а на трассе экономия составит не более 2–3%.

Триботехнический состав Suprotec Active Plus для бензиновых двигателей, Россия

Ориентировочная цена 1450 руб.

(требуется два флакона на обработку) Обещано снижение шумов, облегчение холодного пуска, увеличение ресурса двигателя и защита от износа.

+ При обработке мотора в относительно благополучном состоянии дал наибольший эффект. Результаты держатся долго, потому можно верить заявленному сроку действия до 50 000 км.

Применение препарата в две стадии не очень удобно. При лечении «больного» мотора проявил себя не столь эффективно, как на первом этапе испытаний. И дороговато.

Токсичность

Изменение показателей спорит с погрешностью измерений. На стареньких карбюраторных машинах выигрыш был бы заметнее: у них при снижении трения улетают вверх обороты холостого хода, а чтобы их понизить, обедняют смесь. Там зависимость токсичности от степени обогащения очень крутая — вот выбросы СО и падали с 3–4% до 1% и ниже. Электроника же поддерживает постоянный состав смеси, да еще нейтрализатор дополнительно очищает выхлоп, поэтому эффект минимален. А снижение показателей по остаточным углеводородам на нынешних моторах происходит благодаря уменьшению расхода масла на угар. Наши замеры показали, что двигатели после обработки препаратами стали расходовать масла на 15–45% меньше.

Износ

Мы оценивали содержание продуктов износа в пробах масла, отобранных по окончании испытаний, а также взвешивали поршневые кольца и вкладыши подшипников.

Эффекты для препаратов разных групп неодинаковые. Составы Bardahl и Liqui Moly лучше защищают подшипники коленчатого вала, а Suprotec и XADO — поршневые кольца и цилиндры, судя по содержанию железа в пробах отработанного масла. Видимо, подшипники, работающие при более низких контактных давлениях и более благоприятных условиях смазывания, частично компенсируют износ, забирая «строительный материал» из препаратов Liqui Moly и Bardahl. А кольца, работающие в условиях ограниченной смазки, при более высоких температурах и высоких контактных давлениях, лучше защищены слоями, формируемыми геомодификаторами трения.

В целом продуктов износа у всех обработанных двигателей меньше, чем у контрольного мотора, на 12–60%, в зависимости от вида состава. Косвенно это намекает на увеличение ресурса двигателя.

Как здоровье больных?

Предыдущая часть испытаний подтвердила то, что мы видели и раньше. А вот лечить искусственно «испорченный» мотор, насколько нам известно, никто не пробовал, тем более в сравнительном режиме. Напоминаем: на вкладышах подшипников и рабочих поверхностях поршневых колец мы нарезали риски фиксированной глубины. Давление масла резко упало, снизилась мощность, выросли расход топлива и токсичность отработавших газов. Помогут ли теперь присадки?

tribo1

Они отработали еще по 60 моточасов на каждом моторе. Двигателям явно стало лучше, хотя и в разной степени: совсем чуть-чуть — при использовании SMT, значительно — после препаратов Bardahl, Liqui Moly и Suprotec.

Давление масла подросло, мощность механических потерь снизилась, но до уровня «здорового» мотора показатели не дошли. Поскольку начальные данные всех «больных» моторов немножко разные (идентично «испортить» двигатели крайне сложно), то и сравнивали мы не абсолютные, а относительные значения.

Механизм работы каждого препарата тоже сказывается на эффективности лечения. А еще результат зависит от режимов работы, в которых могут реализовываться разные режимы трения. В принципе их два: граничный, когда толщина разделяющего слоя масла сопоставима со средней суммарной высотой шероховатостей на поверхностях трущихся деталей, и гидродинамический, когда толщина этого слоя существенно (минимум в три раза) больше высоты шероховатости. Геомодификаторы существенно поднимают показатели в зоне холостого хода и малых нагрузок. Они эффективнее там, где преобладают режимы граничного трения и недостаточно работает гидродинамика. А вот в режимах средних и высоких оборотов, где бал правит гидродинамика, эффективнее составы типа Bardahl. Почему? Мы объясним это чуть ниже, когда рассмотрим структуру поверхностей деталей, обработанных разными составами.

Компрессия в цилиндрах тоже увеличилась. Причем если для исправных двигателей рост компрессии составлял всего 0,2–0,3 бар, то здесь результат более значительный: до 1,0–1,5 бар. Всё это повлияло на расход топлива и уровень токсичности отработавших газов.

Под микроскопом

Чтобы разобраться, что делают трибологические составы с двигателем, мы провели дополнительные исследования. Во‑первых, до и после испытаний простучали шейки всех коленчатых валов динамическим твердометром, чтобы оценить, изменилась ли твердость поверхностей. Ведь чем выше твердость, тем выше износостойкость узла трения.

Единственный состав, который дал небольшое (на 4–6%) увеличение твердости поверхностей коренных и шатунных шеек, — Suprotec. При использовании остальных препаратов устойчивого эффекта мы не обнаружили.

А еще мы пожертвовали несколькими вкладышами, сделав из них образцы для машины трения, чтобы измерить коэффициенты трения в паре вкладыш — вал. Масло, в котором работала пара трения, также содержало испытуемые препараты. Изучили динамику изменения этого параметра по мере наработки 250 тысяч циклов нагружения.

Антифрикционная присадка в моторное и трансмиссионное масла Liqui Moly Ceratec, Германия

Ориентировочная цена 1700 руб.

Заявлено снижение трения и износа на протяжении 50 000 км пробега. Использованы специальные микрокерамические частицы совместно с «дополнительным химически-активным» элементом, заполняющим микронеровности.

+ Положительный результат по всем проверявшимся позициям — не самый большой, но видимый и устойчивый. Применять просто. Сравнительно недорого.

А есть ли сохраняемость эффекта на заявленные 50 000 км? Испытания показали, что снижение коэффициента трения не столь значительно, как у других препаратов

У составов Bardahl и Liqui Moly, наоборот, коэффициент трения вначале падает, а потом снова начинает расти! Похоже, формируемый этими составами слой с определенного момента начинает срабатываться. Значит, он требует постоянной подпитки — следовательно, эти составы должны постоянно присутствовать в масле, в отличие от составов группы геомодификаторов.

Кроме того, мы сравнили микропрофили поверхностей вкладышей «больных» моторов в зонах специально нанесенных рисок — до и после процедуры исцеления.

Присадка к моторному маслу SMT Oil Treatment, США

Ориентировочная цена 700 руб.

Заявлено снижение расхода масла и дымности отработавших газов, повышение подвижности поршневых колец, рост мощности и снижение расхода топлива, увеличение компрессии.

+ Цена привлекательная, но в продаже встречается редко. Прослеживается общая тенденция повышения параметров двигателя.

Полученные эффекты немного выше погрешности измерений — почувствовать их в процессе эксплуатации автомобиля будет сложно.

Геомодификаторы дают такой же эффект, но он менее выражен — процесс напоминает полирование. Насколько стоек будет эффект восстановления, мы сказать не можем. Ведь предыдущая часть испытаний, выполненная на машине трения, показала, что для металлоплакирующих составов требуется их постоянное присутствие в масле.

Присадка к моторному маслу Bardahl Full Metal, Бельгия

Ориентировочная цена 2500 руб.

Позиционируется как присадка нового поколения на базе фуллеренов С60, которая снижает трение, восстанавливает компрессию и сокращает расход топлива.

+ Состав хорошо отработал по всем позициям. Снижение трения получилось самым значительным, отсюда видимый эффект по расходу топлива и по мощности.

Эффект большой, но не «долгоиграющий»! Состав требует повторного использования при каждой смене масла. Окупится ли?

Итоги большого пути

Итак, все составы положительно влияют на рабочие поверхности узлов трения. Высота микронеровностей уменьшается, а условия работы подшипников улучшаются, поскольку сокращается зона граничного трения и, соответственно, растет зона гидродинамического трения. Дефекты поверхностей трения уменьшаются или полностью залечиваются — восстанавливается несущая способность подшипниковых узлов двигателя. Формируются антифрикционные слои, существенно уменьшающие силы трения. Геомодификаторы даже твердость поверхностей чуть-чуть повышают! В итоге снижаются мощности механических потерь и скорость износа. В итоге это означает снижение расхода топлива, увеличение мощности мотора и его ресурса.

А не навредят ли составы маслу? Тесты показали, что физико-химические показатели масел при совместной работе с трибосоставами изменяются почти так же, как и при обычном старении. Вывод: не навредят.

Испытания показали, что проверенные составы существенно облегчают жизнь моторам. Какой состав применять, зависит от начального состояния двигателя. Для повышения характеристик и увеличения ресурса новых или несильно изношенных моторов предпочтительнее составы из группы геомодификаторов. Тем более что их используют по принципу «залил — забыл», без постоянных повторных обработок. А вот двигателям в «предынфарктном» состоянии нужны сильнодействующие средства — типа Liqui Moly и Bardahl. Такая терапия должна быть пожизненной, но она отсрочит кончину, уменьшит масляный аппетит и повысит надежность мотора, снизив вероятность его неожиданного отказа.

Читайте также:  Трещина в гильзе
Ссылка на основную публикацию