RU2651398C1 - Способ приработки червячных передач - Google Patents
Способ приработки червячных передач Download PDFInfo
- Publication number
- RU2651398C1 RU2651398C1 RU2017107420A RU2017107420A RU2651398C1 RU 2651398 C1 RU2651398 C1 RU 2651398C1 RU 2017107420 A RU2017107420 A RU 2017107420A RU 2017107420 A RU2017107420 A RU 2017107420A RU 2651398 C1 RU2651398 C1 RU 2651398C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- running
- oil
- friction
- additive
- worm gears
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 35
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 22
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 3
- XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L zinc stearate Chemical class [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000002199 base oil Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 15
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 7
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 abstract description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 abstract 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 28
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 28
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 20
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 101100310510 Botryococcus braunii SMT-1 gene Proteins 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- ZADYMNAVLSWLEQ-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-);silicon(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Mg+2].[Si+4] ZADYMNAVLSWLEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 3
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 2
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical group CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003321 CoFe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000005741 Metalloproteases Human genes 0.000 description 1
- 108010006035 Metalloproteases Proteins 0.000 description 1
- 229910019427 Mg(NO3)2-6H2O Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101001123530 Nicotiana tabacum Putrescine N-methyltransferase 3 Proteins 0.000 description 1
- 241000080590 Niso Species 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000725862 Tivela Species 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000003831 antifriction material Substances 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 description 1
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- MHKWSJBPFXBFMX-UHFFFAOYSA-N iron magnesium Chemical compound [Mg].[Fe] MHKWSJBPFXBFMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000366 juvenile effect Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000003879 lubricant additive Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 102220057728 rs151235720 Human genes 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 1
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
- F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
- F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
- F16H1/12—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes
- F16H1/16—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes comprising worm and worm-wheel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M125/00—Lubricating compositions characterised by the additive being an inorganic material
- C10M125/02—Carbon; Graphite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Lubricants (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам приработки червячных передач с использованием смазочной композиции. Способ приработки червячных передач заключается в проведении его в масляной ванне с добавлением в масло мелкодисперсной порошковой присадки. Приработку проводят с периодически повышающимся моментом на ведомом валу редуктора, равным 10 Нм, в шаговом режиме времени 15 мин до суммарной нагрузки, определяемой установившимся равновесным процессом граничного трения, который характеризуется постоянным минимальным коэффициентом трения скольжения или стабильным значением КПД передачи, при использовании мелкодисперсной абразивной порошковой присадки в виде коллоидного графита с осажденным на его поверхность искусственным серпентином, полученным по золь-гель технологии с металлоплакирующей присадкой маслорастворимых солей металлов. Обеспечивается повышение быстроты и качества приработки червячных передач при использовании адаптивных свойств комплексной смазочной композиции (КСК) в последующем периоде установившегося равновесного режима с улучшенными триботехническими показателями. 5 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам приработки червячных передач с использованием смазочной композиции.
Известен состав для обработки пар трения, включающий абразивоподобный порошок на основе гидросиликата магния (природный или синтезированный серпентенит) и металлосодержащую добавку - смесь мелкодисперсных порошков металлов, взятых из ряда хром, никель, молибден, ниобий, титан и их сплав, а в качестве порошка с большей абразивностью, чем абразивность гидросиликата магния, - мелкодисперсный порошок алмаза или шунгита при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанная металлосодержащая добавка 4,8-6,7; мелкодисперсный порошок алмаза или шунгита 0,15-0,35; примеси 1,5-2,0; указанный гидросиликат магния - остальное [Пат. 2168662 Российская Федерация, МПК F16C 33/14, С10М 125/02, С10М 125/04, С10М 125/10, С10М 125/26 Состав для обработки пар трения и способ его изготовления/ Александров С.Н. и др.; заявитель и патентообладатель Александров С.Н. и др. - №2000115545/04; заявл. 15.06.2000; опубл. 10.06.2001]. Недостатком данного состава для обработки пар трения является наличие примесей до 2 мас.% неизвестной природы, которые могут в достаточно сложном процессе приработки поверхностей трения иметь отрицательные влияния на триботехнические показатели.
Известна присадка к приработочному маслу, содержащая минеральное масло, порошкообразный наполнитель и поверхностно-активные вещества (ПАВ) [Пат. 2586334 Российская Федерация, МПК С10М 125/00, C10N 30/06, C10N 40/10, C10N 40/25. Присадка к приработочному маслу для обкатки двигателя внутреннего сгорания/ Аратский П.Б. и др.; заявитель и патентообладатель МИНПРОМТОРГ России. - №2014153021; заявл. 25.12.2014; опубл. 10.06.2016]. Для уменьшения потерь на трение предложена присадка к приработочному маслу (маловязкое минеральное масло) для обкатки двигателя внутреннего сгорания, содержащая в качестве порошкообразного наполнителя серпентин с размером частиц 10 мкм (10-20) мас.% и ПАВы - (10-20) мас.%. ПАВы вводят в присадку в указанных соотношениях с целью снижения седиментации частиц серпентина и их разделению между собой, для образования однородного коллоидного раствора. Испытания трибологических свойств присадок к маслу проводилось на машине трения ИИ 5018 по схеме: диск - колодка. Время приработки определялось по стабилизации коэффициента трения ƒ=0,075-0,08, которое составило от 3 до 28 мин. Недостатком присадки к приработочному маслу для обкатки двигателя внутреннего сгорания является большой размер частиц серпентина δ=10 мкм, поэтому происходит большой износ модели «диск - колодка» от 0,073 до 0,13 за 1 мин испытания. Кроме того, рост эффективной мощности ДВС установлен на приработочном масле, поэтому трудно судить о потребляемой мощности ДВС при использовании рабочего масла.
Известен способ повышения качества приработки деталей двигателей после ремонта при использовании присадки комплексного действия ВАРКС содержащая поверхностно-активные и химически активные вещества [Хохлов А.Л. Автореферат дис. на соискание уч. ст. к.т.н. Повышение качества приработки деталей двигателей после ремонта на основе присадок. Казань: ФГОУ ВПО Казанская государственная сельскохозяйственная академия. 2004 - 19 с.], которые позволяют снизить шероховатость трущихся деталей в сравнении с маслом М-8-В без присадки и тем самым уменьшить время приработки. Недостатком данного способа является то, что эффект приработки трущихся деталей при использовании комплексной присадки ВАРКС наблюдается только при горячей обкатки двигателя.
Известен способ приработки узла трения [А.с. 1454633 СССР, МКИ В23Р 9/00, G01N 3/56. Способ приработки узла трения/ Камолс А.Я. и др.; заявитель и патентообладатель Рижский политехнический инст.-т им. А.Я. Пельпе. - 4146396/25-28; заявл. 01.09.1986; опубл. 30.01.1989, Бюл. №4 - 2 с.]. В этом способе определяют физико-механические свойства элементов узла трения и задают параметры шероховатости их рабочих поверхностей, исходя из определенного соотношения средних отклонений шага и неровностей профиля, величины микротвердости и постоянной упругого контакта, которое при расчете должно быть ≥3. Затем смазанные детали узла трения закрепляют на машине трения, нагружают нормальной нагрузкой F=9,8 Н и подвергают испытанию при относительном их перемещении. В ходе испытания измеряют силу трения, по которой определяют время окончания приработки. Недостатком данного способа является то, что для уменьшения времени приработки узла трения не учитывается влияние добавок и присадок в смазочном материале.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, т.е. прототипом, является способ приработки червячных передач, заключающийся в том, что приработку ведут в масляной ванне, причем в масло добавляют высокодисперсную абразивную порошковую присадку в виде ферромагнитного материала [Пат. 2032120 Российская Федерация, МПК F16H 1/16. Способ приработки червячных передач/ Тихомиров В.П. и др.; заявитель и патентообладатель Брянский инт-т транспортного маш-ния. - №5024141; заявл. 27.01.1992; опубл. 27.03.1995]. Эффект приработки пары трения получен за счет намагничивания червяка, который удерживает ферромагнитные частицы в межконтактном зазоре испытуемой модели. Процесс приработки ведут до достижения состояния, регламентируемого техническими требованиями, затем червяк размагничивают, а смазочный материал с порошком и изношенными частицами удаляют. Способ приработки элементов червячной передачи осуществлен с помощью машины трения СМЦ-2 по схеме колодка - стальной диск. Материал колодки - бронза БрОЦС 6-6-3, применяемая в качестве венца червячного колеса, а диск - сталь 45, применяемая в качестве червяка. В результате сравнительных испытаний был подтвержден эффект приработки по результатам износа испытуемой пары. За счет магнитного поля и ферромагнитных частиц в смазочном слое после приработки в течение времени t > 5 мин износ стабилизировался и не превышал по ширине контакта колодка - диск 3,5-3,7 мм.
Недостатками способа приработки червячных передач является то, что критерием приработки является только износ и масло с присадкой после обкатки удаляют. Отметим, что при заливке эксплуатационных масел в червячный редуктор после проведенной приработки по указанному способу должны образоваться вторичные структуры поверхностей трения, которые нарушатся при воздействии пакета других присадок смазочного материала и в этом случае эффект приработки необходимо продолжить для формирования новых граничных структур контактируемых материалов. В прототипе не проведены испытания приработки в натурной червячной передаче, поэтому трудно судить о действительной эффективности приработки, так как масштабный фактор влияет на результат износа.
Техническим результатом изобретения является повышение быстроты и качества приработки червячных передач при использовании адаптивных свойств комплексной смазочной композиции (КСК) в последующем периоде установившегося равновесного режима с улучшением триботехнических показателей.
Указанный результат достигается тем, что в способе приработки червячных передач, заключающемся в проведении его в масляной ванне с добавлением в масло мелкодисперсной порошковой присадки, согласно изобретению приработку проводят в шаговом режиме повышения момента ведомого вала редуктора на 10 Н⋅м через каждые 15 мин до величины суммарного момента, определяемого установившимся равновесным процессом граничного трения, который характеризуется постоянным минимальным коэффициентом трения скольжения или стабильным максимальным значением КПД передачи при использовании мелкодисперсной абразивной порошковой присадки в виде коллоидного графита с осажденным на его поверхность искусственным серпентином, полученным по золь-гель технологии, где размеры частиц до 5 мкм составляют не менее 90%, остальные допускаются до 10 мкм, вносимой в количестве 0,75 мас.% в базовое масло МС-20 в сочетании с 7 мас.% металлоплакирующей присадки маслорастворимых солей высших жирных предельных и непредельных кислот общей формулы стеаратов (RCOO)2Me, где Me - Cu, Sn, Ni, Co.
Технический результат достигается за счет того, что мелкодисперсная порошковая присадка, попадая в зону контакта поверхностей, под действием давления и высокой температуры разрушается, при этом частицы вступают в химические реакции. Искусственный серпентин, вступая в реакцию с окисными пленками железа, образует железомагниевые силикаты, твердость которых превышает твердость закаленной стали. Образующиеся силикаты обладают свойствами абразивных частиц, которые производят тонкую механическую обработку поверхностей трения. Качественное повышение приработки пары трения при использовании графита с осажденным на его поверхность искусственным серпентином по сравнению с раздельным введением того же количественного состава графита и серпентина объясняется тем, что коллоидный графит с покрытием искусственного серпентина увеличивает поверхностную энергию полученной частицы, так как композитная система обладает дополнительной межфазной энергией. Отметим, что коллоидный графит адсорбируется на металл, заполняя впадины шероховатости трущихся поверхностей, что влияет не только на антифрикционные свойства, но и на износостойкость стальной пары в установившемся режиме граничного трения.
Большую роль в быстрой и качественной приработке и дальнейшей работе червячной передачи в установившемся режиме трения выполняют металлоплакирующие маслорастворимые присадки, обладающие активным свойством организовывать вторичные структуры из продуктов износа и имеющейся смазочной среды для регулирования (уменьшения) трения в зоне контакта, а также выравнивания геометрического износа контактирующих поверхностей. В процессе приработки мягкие металлы Cu и Sn, имеющие высокую разницу потенциалов по отношению к железу: соответственно -0,78 В и -0,3 В, за счет электрохимического взаимодействия в первую очередь образуют на ювенильных поверхностях трения антифрикционные пленки, предохраняющие от схватывания. Стеараты Ni и Со за счет механохимического синтеза образуют структуры в виде оксидных ферромагнетиков Fe3O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CuFe2O4, которые внедряются в первичные антифрикционные пленки, повышая износостойкость и задиростойкость, так как образуются дисперсно-упрочненные композиции (ДСК) на стальных поверхностях трения. Магнитная энергия ферромагнетиков эффективно влияет на образование ДСК.
КСК характеризуется применением как в период приработки, так и работы червячной передачи в установившемся эксплуатационном режиме. Тем самым исключается слив смазочного материала после приработки и замена другим маслом для дальнейшей эксплуатации червячной передачи.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен график изменения коэффициента трения скольжения - ƒ в стальной паре: сталь 45 - сталь 40Х с применением КСК в зависимости от контактной нагрузки - F на машине трения СМТ-1; на фиг. 2 представлены фотографии морфологии стальных поверхностей трения; на фиг. 3 изображена закономерность изменения микротвердости - Н на стальной поверхности после испытаний в зависимости от нагрузки - F при использовании КСК; на фиг. 4 представлена зависимость коэффициента трения скольжения стальной червячной пары в КСК - ƒ от величины момента на ведомом валу редуктора - М2; на фиг. 5 представлены закономерности изменения КПД от величины крутящего момента на ведомом валу червячного редуктора - М2 в парах трения: 
- сталь 45 - сталь 40Х; 
- сталь 45 - бронза БрОЦС 5-5-5 при использовании КСК.
Изобретение осуществляют следующим образом: готовую комплексную смазочную композицию добавляют в минеральное масло, перемешивают и выливают смазочный материал в картер червячного редуктора до уровня 1/3 диаметра установленного червяка, затем прикладывают ступенчато нагрузку - момент сопротивления на ведомый вал редуктора с возрастанием в равных величинах через определенные промежутки времени до нагрузки установившегося равновесного режима, который определяют по показателям постоянства минимальных коэффициентов трения скольжения в червячном зацеплении или максимальному стабильному КПД.
Использовались следующие материалы: масло селективной очистки МС-20 ГОСТ 21743-76; коллоидный графит; мелкодисперсная абразивная порошковая присадка в виде коллоидного графита С-2 с осажденным искусственным серпентином на его поверхность, полученным по золь-гель технологии и металлоплакирующая присадка в виде маслорастворимых солей стеаратов предельных и непредельных кислот общей формулы (RCOO)2Me, где Me - Cu, Sn, Ni, Co.
Для получения порошковой присадки в качестве сырьевых компонентов использовали:
1) этилсиликат ЭТС-40, ГОСТ 26371-84;
2) шестиводный нитрат магния Mg(NO3)26H2O, ГОСТ 11088-75;
3) коллоидный графит С-2, ТУ 113-08-48-63-90;
4) изопропиловый спирт, ГОСТ 9805-84.
Для получения металлоплакирующей присадки в качестве сырьевых компонентов использовали:
1) стеариновая кислота, ГОСТ 6484-96;
2) растительное масло, ГОСТ 1129-2013;
3) едкий натр NaOH, ГОСТ 4328-77;
4) сернокислая медь CuSO4, ГОСТ 19347-2014;
5) сернокислый никель NiSO4, ГОСТ 4465-74;
6) сернокислый кобальт CoSO4, ГОСТ 4462-78;
7) хлористое олово SnCl2, ГОСТ 36-78;
8) триэтаноламин N(CH2CH2OH)3, ТУ 6-09-2448-91;
9) уксусная кислота (СН3СООН), ГОСТ 61-75.
Критерием сведений, подтверждающих возможность осуществления изобретения, является оценка антифрикционных и противоизносных свойств, шероховатости и морфологии трущихся поверхностей, микротвердости, КПД, как на физической модели, так и в червячной передаче редуктора. В примерах применяют комплексную смазочную композицию, оптимальный состав которой определен методом научного симплекс планирования, заключающийся в проведении экспериментов и расчета конкретных данных. Наименьшие коэффициенты трения определяют оптимальное процентное содержание каждого из компонентов в составе КСК: мелкодисперсная абразивная порошковая присадка - 0,75 мас.%; металлоплакирующая присадка - 7 мас.%: 1,5 мас.% CuSt, 1,5 мас.% SnSt, 3 мас.% NiSt и 1 мас.% CoSt; масло МС-20 - 92,25 мас.%. Основная доля мелкодисперсных частиц порошковой присадки (≥ 90%) находится до 5 мкм, остальное до 10 мкм.
Экспериментальные исследования выполнены в соответствии с известными методиками трибологических испытаний по измерению трения и износа на машине трения СМТ-1, на натурном испытательном стенде. Исследование поверхностных слоев трущихся деталей производили методами оптической микроскопии на фотомикроскопе отраженного света NEOPHOT 30, на атомно-силовом микроскопе SOLVER 47PRO и путем измерения микротвердости на твердомере ПМТ-3. Определение гранулометрического состава материалов проводилось с помощью программного комплекса обработки и анализа изображений «Autoscan». Для оценки результатов исследований применяли методы математической статистики. Экспериментальные зависимости обрабатывали с использованием регрессионного анализа.
Пример 1
Способ приработки червячных передач проводят подобно прототипу на машине трения СМТ-1 с испытуемыми образцами: диск (червяк) - сталь 45 (HB1 400-425, улучшение) и колодка (колесо) - сталь 40Х (НВ2 365-380, закалка - низкий отпуск для образования мелкоструктурного мартенсита) при скорости скольжения VS=1 м/с. Образцы подготавливают притиркой поверхностей до 8 кл. точности в соответствии ГОСТ 2789-73. Средняя величина шероховатости поверхностей образцов до испытания составила R a =0,63 мкм.
Устанавливают испытуемые образцы на машину трения так, чтобы диск окунался на 1/3 диаметра в ванну смазочного материала, состоящего из масла МС-20 с КСК. Затем производят приработку стальных образцов в следующем порядке:
1) устанавливают скорость вращения диска VS=1 м/с, что составляет n=478 об/мин при диаметре диска d=40 мм;
2) прикладывают первоначальную нагрузку F=0,2 кН и обкатывают образцы в течение 15 мин; в этот период времени на самописце машины трения фиксируют величины коэффициентов трения ƒ;
3) нагрузку увеличивают на F=0,1 кН, которая в целом составляет F=0,3 кН и также обкатывают образцы в течение 15 мин с записью ƒ и т.д.
В этом режиме производят приработку образцов с фиксацией коэффициентов трения испытуемых образцов до момента уменьшения и стабилизации ƒ (стабилизацию ƒ определяют по 4 последующим нагрузкам, где отклонения от ƒср составляет ≤8%).
На фиг. 1 представлены полученные закономерности изменения коэффициента трения скольжения ƒ в стальной паре: сталь 45 - сталь 40Х с применением КСК в зависимости от контактной нагрузки F на машине трения СМТ-1. При увеличении нагрузки F > 0,6 кН на исследуемые образцы коэффициент трения стабилизируется и в среднем составляет ƒср=0,0132 при постоянной температуре КСК - t=60-70С°. Средняя шероховатость после приработки поверхностей образцов при трении с F=0,6 кН и VS=1 м/с равна R a =0,130 мкм. Это указывает на полную приработку стальных образцов.
Приработка характеризуется результатами трансформации и разрушения трущихся поверхностей, поэтому исследованы образцы на изнашивание. При пути трения в 50 км и F=0,6 кН изнашивание колодки (сталь 40Х) равно ih=0,00039 г/км, у диска (сталь 45) привес Jh=0,0006 г/км. На подвижном диске за счет динамики образуется привес. Вторичные структуры на поверхностях трения хорошо видны на фотографиях, фиг. 2. На фотографиях четко видны граничные переходы от одной структуры поверхности трения к другой структуре.
Микротвердость поверхностей трения составляет: на колодке - Н=1435 кг/мм2, на диске - Н=1283-1984 кг/мм2 (до испытания: колодка - Н=1021 кг/мм2, диск - Н=572-1508 кг/мм2). Увеличение микротвердости после приработки подтверждает наличие на поверхностях вторичных структур. Причем микротвердость Н=f (F) изменяется в зависимости от величины контактной нагрузки F, фиг. 3.
Пример 2
Способ приработки червячных передач проводят на специальном стенде натурной червячной передачи из тех же материалов, что в примере 1: червяк - сталь 45 (HB1) и червячное колесо - сталь 40Х (НВ2), представляющий редуктор Ч-80-20 с межосевым расстоянием равным а=80 мм, передаточным отношением u=20 и числом заходов червяка Z1=2. Привод к редуктору осуществляют от электродвигателя АИР80В4: n=1000 об/мин, N=1,5 кВт.
В картер редуктора заливают смазочный материал, состоящий из масла МС-20 с КСК таким образом, чтобы уровень соответствовал окунанию червяка в смазку на 1/3 его диаметра.
Приработку червячной пары трения производят в следующем порядке:
1) нагружают ведомый вал редуктора моментом сопротивления М2=10 Нм и обкатывают в течение 15 мин с последующим фиксированием коэффициента трения скольжения ƒ и определением КПД передачи;
2) увеличивают нагрузку ведомого вала редуктора на М2=10 Нм при этом суммарный момент сопротивления равен М2=20 Нм, фиксируют значения ƒ и определяют КПД передачи и т.д.
В этом режиме последовательно через каждые М2=10 Нм производят ступенчато приработку червячной передачи в течение 15 мин с фиксацией коэффициентов трения до момента уменьшения и стабилизации ƒ (стабилизация ƒ и КПД определяется по 4 последующим нагрузкам, где отклонения от ƒср и КПД составляют ≤ 5%).
На фиг. 4 представлена зависимость коэффициента трения скольжения стальной червячной пары ƒ от величины момента на ведомом валу редуктора М2 при использовании смазочного материала с КСК. Видно, что при нагрузке М2 > 60 Нм ƒ уменьшается и стабилизируется, т.е. с этого момента приработка перешла в равновесный стационарный режим трения, поэтому КПД червячного редуктора также стабилизируется, фиг. 5.
Для сравнения на фиг. 5 приведена закономерность изменения антифрикционной червячной пары: сталь 45 (HB1) - бронза БрОЦС 5-5-5. Высокое качество приработки по предложенному способу заключается в высоких показателях КПД редуктора при передаваемом моменте М2 ≥ 100 Нм: червяк - сталь 45, а колесо - сталь 40Х ηр=0,77; с антифрикционной парой - ηр=0,8. Отметим, что КПД качественно приработанного червячного редуктора при использовании КСК имеет конкурентные показатели с редукторами нового поколения: NRV, VF, W (Motovario, BONFIGLIOLI, Италия), разработанных с использованием самых современных технологий и материалов. Например, для редуктора VF с u = 20 с антифрикционными материалами подобного испытуемому Ч-80-20 КПД равно ηр=0,78. В этих редукторах применяют синтетические масла с пакетом присадок: Shell Omala HD 220, Shell Tivela Oil S 320, Fully Synthetic, Voll Synthetic и др.
Claims (1)
- Способ приработки червячных передач, заключающийся в том, что приработку ведут в масляной ванне, причем в масло добавляют мелкодисперсную порошковую присадку, отличающийся тем, что процесс приработки проводят в шаговом режиме повышения момента ведомого вала редуктора на 10 Н⋅м через каждые 15 мин до величины суммарного момента, определяемого установившимся равновесным процессом граничного трения, который характеризуется постоянным минимальным коэффициентом трения скольжения или стабильным максимальным значением КПД передачи при использовании мелкодисперсной абразивной порошковой присадки в виде коллоидного графита с осажденным на его поверхность искусственным серпентином, полученным по золь-гель технологии, где размеры основной доли частиц до 5 мкм составляют не менее 90%, остальные допускаются до 10 мкм, вносимой 0,75 мас.% в базовое масло МС-20 в сочетании с 7 мас.% металлоплакирующей присадки маслорастворимых солей высших жирных предельных и непредельных кислот общей формулы стеаратов (RCOO)2Me, где Me - Cu, Sn, Ni, Co.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017107420A RU2651398C1 (ru) | 2017-03-06 | 2017-03-06 | Способ приработки червячных передач |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017107420A RU2651398C1 (ru) | 2017-03-06 | 2017-03-06 | Способ приработки червячных передач |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2651398C1 true RU2651398C1 (ru) | 2018-04-19 |
Family
ID=61976615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017107420A RU2651398C1 (ru) | 2017-03-06 | 2017-03-06 | Способ приработки червячных передач |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2651398C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2032120C1 (ru) * | 1992-01-27 | 1995-03-27 | Виктор Петрович Тихомиров | Способ приработки червячных передач |
| JP2004075041A (ja) * | 2003-05-06 | 2004-03-11 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置 |
| EP2759589A1 (en) * | 2012-01-19 | 2014-07-30 | NSK Ltd. | Self-lubricating composite material and rolling bearing, linear motion device, ball screw device, linear motion guide device, and transport device using same |
| RU2586334C1 (ru) * | 2014-12-25 | 2016-06-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Присадка к приработочному маслу для обкатки двигателя внутреннего сгорания |
-
2017
- 2017-03-06 RU RU2017107420A patent/RU2651398C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2032120C1 (ru) * | 1992-01-27 | 1995-03-27 | Виктор Петрович Тихомиров | Способ приработки червячных передач |
| JP2004075041A (ja) * | 2003-05-06 | 2004-03-11 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置 |
| EP2759589A1 (en) * | 2012-01-19 | 2014-07-30 | NSK Ltd. | Self-lubricating composite material and rolling bearing, linear motion device, ball screw device, linear motion guide device, and transport device using same |
| RU2586334C1 (ru) * | 2014-12-25 | 2016-06-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Присадка к приработочному маслу для обкатки двигателя внутреннего сгорания |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ma et al. | Anti-wear and friction performance of ZrO2 nanoparticles as lubricant additive | |
| Anand et al. | Ionic liquids as tribological performance improving additive for in-service and used fully-formulated diesel engine lubricants | |
| Evans | White structure flaking (WSF) in wind turbine gearbox bearings: effects of ‘butterflies’ and white etching cracks (WECs) | |
| Sun et al. | Fretting tribological behaviors of steel wires under lubricating grease with compound additives of graphene and graphite | |
| US20200239802A1 (en) | Nano-additives enabled advanced lubricants | |
| Pan et al. | Synthesis and tribological behavior of oil-soluble Cu nanoparticles as additive in SF15W/40 lubricating oil | |
| US20100173810A1 (en) | Formulation which creates protection layers on the metal surface and method for preparation of same | |
| Nicholls et al. | X-ray absorption spectroscopy of tribofilms produced from zinc dialkyl dithiophosphates on Al–Si alloys | |
| Rajendran et al. | Abrasive wear resistance of electroless Ni–P coated aluminium after post treatment | |
| Aulin et al. | Wear resistance increase of samples tribomating in oil composite with geo modifier КgМf-1 | |
| Chang et al. | Pressure-dependent anti-wear mechanisms of synthetic magnesium silicate hydroxide nanoparticles | |
| Lal et al. | Experimental comparative study of chrome steel pin with and without chrome plated cast iron disc in situ fully flooded interface lubrication | |
| Wu et al. | Influences of load and microstructure on tribocorrosion behaviour of high strength hull steel in saline solution | |
| Shcherbakov et al. | Elaboration and Investigation of metallic coating with inclusion of potassium polytitanate | |
| Kumar et al. | Nanometer-thick base oil tribofilms with acrylamide additive as lubricants for AZ91 Mg alloy | |
| Wollmann et al. | Tribological performance of high-strength cast iron in lubricated contact containing carbon black | |
| Roy et al. | Why does a phosphonium-phosphinate ionic liquid protect the contact surfaces from wear and micropitting but increase vibration when used as an additive in rolling-sliding lubrication? | |
| RU2651398C1 (ru) | Способ приработки червячных передач | |
| Rao et al. | Preparation and properties of graphene composite lubricants additive used for cylinder liner in marine diesel burning low sulfur fuel oil | |
| Alghani et al. | Formulation, tribological performance, and characterization of base oil with ZnO, graphene, and ZnO/graphene nanoparticles additives | |
| Frishberg et al. | Effect of ultrafine powders in lubricants on performance of friction pairs | |
| Jin et al. | Friction and self-repairing behaviour of magnesium silicate hydroxide-MoS2 lubricant additives on gray cast iron with Cr-coated steel ball friction pairs | |
| RU2420562C1 (ru) | Модификатор трения | |
| Barunovic et al. | Sliding wear of 100Cr6 in a diesel-lubricated flat–flat contact under realistic loads | |
| Burbank et al. | Friction and wear reductions under slip-rolling contact through chemically reactive tribofilm generation during pre-conditioning of steel alloys |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200307 |