Електростатичний спосіб інтенсифікації формування оболонок поверхнево-активних речовин на продуктах зносу в рідких змащувальних матеріалах технічних систем

Електростатичний спосіб інтенсифікації формування оболонок поверхнево-активних речовин на продуктах зносу в рідких змащувальних матеріалах технічних систем, який відрізняється тим, що під дією зовнішнього електростатичного поля навколо продуктів зносу створюються локальні поля, напруженість яких близька до напруженості поля насичення діелектриків 4,2.108В/м, при цьому продукти зносу покриваються оболонкою молекул поверхнево-активних речовин (ПАР) максимальної товщини і отримують більш високий дипольний момент, в результаті, в парах тертя реалізується двошаровий варіант змащення, при якому перший шар утворюють продукти зносу, покриті оболонкою ПАР, а другий - мономери молекул ПАР. UA (21) a200505588 (22) 10.06.2005 (24) 17.07.2006 (46) 17.07.2006, Бюл. № 7, 2006 р. (72) Лисіков Євген Миколайович, Воронін Сергій Володимирович, Березан Олександр Михайлович, Шуліка Олександр Сергійович (73) УКРАЇНСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ЗАЛІЗНИЧНОГО ТРАНСПОРТУ (56) SU, 1732232, A1, 07.05.1992 RU, 1730842, C, 30.11.1994 EP, 0730004, A1, 04.09.1996 JP, 9202916, 05.08.2005 МАРЧЕНКО Е.А. О ПРИРОДЕ РАЗРУШЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ ПРИ ТРЕНИИ. М.: НАУКА.- 1979.- 118 С. ГАРКУНОВ Д.Н. ТРИБОТЕХНИКА.- М.: МАШИНОСТРОЕНИЕ.- 1985.- С. 267-291 ЛИСІКОВ Є.М., ВОРОНІН С.В. ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ВИПРОБУВАННЯ АКСІАЛЬНО-ПОРШНЕВИХ НАСОСІВ В УМОВАХ ОБРОБКИ РОБОЧИХ РІДИН ЗОВНІШНІМ ЕЛЕКТРОСТАТИЧНИМ ПОЛЕМ// ЗБІРНИК НАУКОВИХ ПРАЦЬ УКРДАЗТ. ТЕХНІКА ТА ТЕХНОЛОГІЯ ВИКОНАННЯ БУДІВЕЛЬНИХ, КОЛІЙНИХ ТА ПЕРЕВАНТАЖУВАЛЬНИХ РОБІТ C2 2 (19) 1 3 76384 4 його усунення, явище «избирательного переноса» мірів. не реалізовано в багатьох технічних системах, Величина напруженості локального поля побоскільки формування вказаних ПАР при терті молизу мікровиступу відмінна від локального поля жливе тільки в специфічних умовах (найсильніший сферичної частинки і дорівнює [4] ефект отримано при змащенні гліцерином). R в R с Eл Eл 3 Eвн cos (2) Найближчим аналогом пропонованого способу r r є застосування в технічних системах металопладе R - радіус кривизни частинки; куючих мастил [2]. Додавання в змащувальний r - радіус кривизни мікровиступу. матеріал мілкодисперсного металевого порошку Під дією таких локальних полів відбувається істотно знижує знос пар тертя. Такий ефект можінтенсивна адсорбція молекул ПАР на продуктах ливий за рахунок того, що металева частинка є зносу, при цьому перерозподілені заряди, стають сильним адсорбентом, внаслідок цього на її повезв'язаними. Утворений агрегат (продукт зносу, рхні відбувається адсорбція молекул ПАР з складу покритий оболонкою ПАР) при знятті зовнішнього змащувального матеріалу. Сформовані таким чиполя є електричним диполем. Величини дипольном агрегати (частинка металу - шар ПАР) виконих моментів таких агрегатів на декілька порядків нують функцію протизносної присадки, вступаючи перевищують дипольні моменти молекул ПАР і в у взаємодію з поверхнями тертя вони заповнюють кілька разів перевищують дипольні моменти аназападини мікронерівностей і, тим самим, знижують логічних агрегатів, утворюваних без дії зовнішньоконтактний тиск при терті. Сили зв'язків цих агрего поля. Тому вони взаємодіють з поверхнями тергатів з поверхнями тертя носять електростатичний тя в першу чергу. В результаті, на поверхнях тертя характер, тобто, при постійному полі поверхні веспочатку формується перший шар, що складаєтьличини цих сил залежать тільки від значень дипося з продуктів зносу, покритих оболонкою ПАР, а льних моментів агрегатів. Проте наявність вільної потім на ньому адсорбуються окремі молекули енергії є причиною взаємодії агрегатів між собою з ПАР, які утворюють другий шар, фіг.2. При органіутворенням більш крупних частинок - коагулянтів, зації такого двошарового варіанту змащення пар які осідають у фільтрах систем змащення. Це, в тертя мають місце наступні позитивні явища: сфоцілому, приводить до зниження концентрації ПАР рмований шар нівелює шорсткості поверхні і, тим в змащувальному матеріалі і втраті його якостей. самим, знижує контактний тиск; екранується власКрім того, схильність молекул рідких присадок, що не поле поверхонь тертя, тому при великих зовнівводяться в базове мастило, утворювати міцели і шніх навантаженнях значно знижується адгезійна інші молекулярні з'єднання знижує ефективність їх складова сили тертя. адсорбції на поверхнях введених в це ж мастило Основним чинником, що визначає інтенсивчастинок металу. ність адсорбції ПАР на продуктах зносу, є напруСпосіб полягає в інтенсифікації формування женість локального електростатичного поля мікрооболонок ПАР навколо продуктів зносу при обробвиступів, яка, згідно (2) залежить від напруженості ці рідких змащувальних матеріалів зовнішнім елезовнішнього поля і співвідношення радіусів кривиктростатичним полем. зни продуктів зносу і мікровиступів. Величина лоПродукти зносу володіють такими ж фізичними в кального поля повинна бути рівний E л 4,2 108 В/м, і хімічними властивостями як і поверхневі шари що відповідає значенню напруженості поля насипар тертя і, з урахуванням великої питомої поверчення для полярних діелектриків [5]. Необхідність хні, є сильними адсорбентами [3]. Їх кількість в досягнення такої напруженості обумовлена тим, 1см3 змащувального матеріалу обчислюється сотщо молекули ПАР в сучасних змащувальних матенями тисяч, а найбільша кількість має розміри до ріалах знаходяться, переважно, в зв'язаній формі: 5мкм. На продуктах зносу адсорбуються молекули у вигляді різних асоціатів-димерів, міцел і т. ін. ПАР, формуючи оболонки різної товщини. Цей Такий стан ПАР перешкоджає їх адсорбції на попроцес пропонується інтенсифікувати шляхом обверхнях металів, тому ефективне формування робки змащувального матеріалу зовнішнім електдвошарового мастила можливе лише при попереростатичним полем. дньому руйнуванні молекулярних агрегатів, що При попаданні металевої частинки зносу в зознаходяться поблизу продуктів зносу. внішнє електростатичне поле на її поверхні відбуВраховуючи, що співвідношення радіусів кривається перерозподіл зарядів, Фіг.1, внаслідок визни продуктів зносу і мікровиступів лежать в чого навколо частинки утворюється локальне помежах 50 100, напруженість зовнішнього електроле, яке за своїм значенням набагато перевищує статичного поля, в якому повинна відбуватися обвласне поле поверхні металу. Для сферичної часробка змащувальних матеріалів, рівна тинки напруженість локального поля визначається виразом Eвн 1 4 2,8 106 В/м. , с (1) Eл 3Eвн cos При експлуатації технічних систем, обробку змащувальних матеріалів слід проводити в спеціде Eвн - напруженість зовнішнього електросальних пристроях, вбудованих в систему змащентатичного поля, В/м; ня або гідравлічну систему, з підведенням напруги - кут між лінією дії зовнішнього поля і радіна електроди пристрою ззовні - від бортового або ус-вектором, проведеним з центру сфери в довістаціонарного джерела живлення. Конструктивні льну точку її поверхні М. параметри пристроїв для реалізації способу необРуйнування металів при терті відбувається по хідно вибирати з наступних міркувань: поєднання межах зерен і граням кристалів, тому частинки таких параметрів як форма електродів, зазор між зносу мають на поверхні мікровиступи різних розними, напруга на електродах, діелектрична прони 5 76384 6 кність оброблюваної рідини і дипольний момент лежно від класу чистоти робочої рідини. Причому, молекул ПАР повинен забезпечувати напруженість із збільшенням класу чистоти ефект зниження зноелектростатичного поля в зазорі між електродами су підвищується, Фіг.5. рівну Евн. Крім того, геометричні параметри приЛітература: строю вибираються з умови мінімізації гідравліч1. Гаркунов Д.Н. Триботехниика. - М.: Машиних опорів, що виникають при русі оброблюваної ностроение -1985 -424с. рідини. Схема одного з можливих варіантів такого 2. Патент RU 1730842 С1. МПК С10М125/04 // пристрою приведена на Фіг.3. (С10М125/04, 125:02), C10N 30:06. Заявлено Технічним результатом пропонованого спосо14.02.90. Опубл. 30.11.94, бюл. №22. Смазочный бу є зниження зносу пар тертя технічних систем до состав. Научно-исследовательский институт высо5 разів залежно від концентрації продуктів зносу в ких напряжений при Томском политехническом змащувальному матеріалі. институте им. С.М.Кирова. Проведені експериментальні дослідження змі3. Марченко Е.А. О природе разрушения мени концентрації продуктів зносу в гідроприводі талла при трении. - 1979 -М.:Наука -118с. екскаватора залежно від його напрацювання [6]. З 4. Лисіков Є.М. Підвищення ресурсу трибоспоперіодичністю 5 маш.-годин роботи машини вимілучень технічних систем шляхом впливу електросрювався процентний вміст заліза в робочій рідині. татичного поля на мастильні матеріали. // Збірник Після 250маш.-годин в гідросистему екскаватора наукових праць УкрДАЗТ. Техніка та технологія був вбудований пристрій для обробки робочої рівиконання будівельних, колійних та перевантажудини зовнішнім електростатичним полем напружевальних робіт на транспорті. -Харків -2004. -Вип. 58. С.5-10. ністю 1,4 106 В/м. Встановлено, що при обробці 5. Матвеев A.M. Электричество и магнетизм. робочої рідини концентрація заліза в ній різко зниМосква: Высшая школа, 1983.-464с. жується - до 2,5 разів протягом перших 50 годин, 6. Лисіков Є.М., Вороній С.В. Експлуатаційні після чого накопичення заліза стабілізується, Фіг.4. випробування аксіально-поршневих насосів в умоВипробування зносу на машині СМТ-1 при вивах обробки РР зовнішнім ЕП / Збірник наукових користовуванні робочої рідини МГЕ-46В показали, праць УкрДАЗТ. Техніка та технологія виконання що обробка рідини зовнішнім електростатичним будівельних, колійних та перевантажувальних рополем напруженістю 1,4 106 В/м дозволяє зменшибіт на транспорті. -Харків -2004. -Вип.58. С.58-62. ти знос пари тертя «колодка-ролик до 5 разів, за 7 Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 76384 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601