DEVELOPING AND RESEARCH OF ANTIFRICTIONAL AND NON-WEAR DISK-LIKE MESOGENE ADDITIVES FOR PLASTIC GREASINGS OF MACHINES AND EQUIPMENT

Abstract


The research objective - the indications tribological serial plastic lubricant on the basis of lithium improvement, used in knots of friction of agricultural machines. This work is devoted to the results of experimental researches antifrictional and non-wear properties plastic greasing with liquid crystal additives - carboxylates of copper, forming in mesophase the column form over molecular structures. The choice of additives for researches is caused by the sizes of their molecules. Synthesis of additives was carried out by various methods (fusion and mechanical activation method in crasher of shock-reflective type). Tribological researches have been executed by friction machine. Researches have shown that introduction as additives to greasings on the basis of lithium the investigated carboxylates of copper allows to lower friction coefficient in 1.5-3.45 times that as a whole allows to reduce losses from friction in tribological connection. Wear of friction pairs elements decreases in 1.4-4.8 times, that allows to increase further the resource of details friction pairs of agricultural machines and the equipment. Tribological characteristics Improvement is connected with the fact that at transition in amorphous condition the given connections collected in hexagonal domains, are occupy certain position concerning the friction surface, having thus lowered durability at shift deformation. It is revealed that for investigated carboxylates of copper at their additive in lubricant on the basis of lithium is obviously observed dependence on concentration of an additive in a range from 1 to 20 weights %: if above its concentration it is more decrease in coefficient of friction and wear. The received results show perspectivity copper сarboxylates at use as antifrictional and non-wear additives to plastic lubricant on the basis of lithium.

Full Text

Одной из актуальных проблем при использовании технических средств в современном сельскохозяйственном производстве является обеспечение длительного ресурса машин и оборудования при минимальных затратах средств на мероприятия технической эксплуатации. Обеспечить высокую надежность машин можно за счет применения износостойких материалов пар трения. Кроме этого, более экономичным путем решения данной проблемы является применение в узлах трения машин и оборудования эффективных смазочных материалов, позволяющих обеспечивать в паре трения при различных нагрузочно-скоростных факторах надежное разделение поверхностей трения. Для повышения трибологических характеристик смазочных материалов в настоящее время широко используют различные присадки. Известно, что одними из эффективных присадок, позволяющих улучшать ряд характеристик жидких и пластичных смазок, являются жидкокристаллические соединения [1-7]. Цель исследования - улучшение трибологических показателей серийных пластичных литиевых смазок, используемых в узлах трения сельскохозяйственных машин. Задача исследований - изучить влияние на трибологические характеристики пластичных литиевых смазок (литол-24) введения присадок из класса жидких кристаллов в различном процентном соотношении. Материалы и методы исследований. В качестве присадок использовались синтезированные одним из авторов жидкокристаллические дискотические мезогенные соединения - валерат и ундецилат меди (рис. 1). Рис. 1. Строение карбоксилатов меди (I) Ранее в работах [1, 2] было показано, что длинноцепочечные карбоксилаты меди (КМ) формируют мезофазу, характерную для дискотических мезогенов, с колончатой гексагональной (Colh) упаковкой. При переходе в мезоморфное состояние данные соединения, собранные в гексагональные домены, ориентируются относительно поверхности трения, имея при этом пониженную прочность при сдвиговой деформации, что позволяет снижать триботехнические характеристики трущихся узлов, особенно в тяжелонагруженных парах трения. Карбоксилаты меди, которые использовались при исследовании, были получены методом сплавления (ЛМ 609-404510-89), а также методом механоактивационного синтеза в измельчителе ударно-отражательного типа [2]. Выбор мезогенных карбоксилатов меди для трибологических исследований из серии КМ, синтезированных и описанных авторами ранее, осуществлялся, исходя из наименьших размеров молекул данной серии соединений (табл. 1) [2]. Геометрические характеристики карбоксилатов меди были определены из их моделей, построенных и оптимизированных c использованием программы HyperChem, ММ+. Таблица 1 Геометрические характеристики карбоксилатов меди Тип соединения Длина молекулы, Å Толщина молекулы, Å Ширина молекулы, Å Валерат меди 12,80 3,29 11,15 Ундецилат меди 26,78 4,16 19,93 Такой выбор обоснован тем, что при меньших размерах большее число молекул соединения будет участвовать в процессе трения. Как представляется авторами, при трении слои смазочного материала взаимно перемещаясь, разделяют поверхности трения. Результатом такого перемещения является разрушение связей между слоями. Скорость дальнейшего восстановления таких связей зависит от степени блокировки дисперсных частиц смазки частицами присадок. При увеличении количества молекул присадки в пластичной смазке степень блокировки увеличивается. Это способствует увеличению подвижности молекул, а, соответственно, облегчению непрерывного обновления адсорбированной на поверхности смазочной пленки. Валерат и ундецилат меди добавлялись в различной концентрации в пластичную смазку литол-24, и затем выполнялась серия трибологических испытаний в различных условиях нагружения. Исследования проводились на машине трения 2070 СМТ-1, по схеме «вращающийся диск-неподвижный шар». Условия эксперимента: частота вращения диска - 500 мин-1, диаметр диска - 40 мм, материал пары трения - диск - сталь 45 с твердостью 60 HRC, шар - сталь ШХ-15. Нагружение на образцы ступенчатое от 200 до 400 Н. Пробег при каждой нагрузке составлял 1 км. Перед приложением нагрузки на диск однократно наносился смазочный материал, что определяло граничный режим смазки. Для оценки противоизносных свойств изучаемых присадок замерялось пятно износа на шаре с помощью микроскопа МПБ-2. Результаты исследований. Исследования, выполненные ранее авторами [2, 3], показывают, что при введении карбоксилатов меди в пластичные смазки на основе кальциевых мыл износ неподвижного образца при различных нагрузках с увеличением длины углеводородной цепи имеет тенденцию к снижению. При этом было обнаружено, что смесь ундецилата меди с cинтетическим солидолом обнаруживает мезоморфизм уже при комнатной температуре, что позволяет добиться в процессе трения существенного улучшения трибологических показателей [2]. Интересно было проследить влияние на триботехнические показатели добавления присадок такого типа в пластичную смазку литол-24, которая широко применяется в сельскохозяйственной технике. Опыты по исследованию трибологических характеристик серийной пластичной смазки литол-24 без присадок и с добавлением 20% масс. валерата и ундецилата меди (рис. 2, 3), тоже показали общую тенденцию улучшения триботехнических показателей смазки. Так, введение мезогенных присадок КМ-I приводит к снижению коэффициента трения в 1,5-3,45 раза (в исследованном диапазоне нагрузок) (рис. 2), что в целом позволяет уменьшать потери на трение в трибосопряжениях, а, соответственно, и потери энергии на холостой привод механизмов сельскохозяйственной техники. Следует считать такие присадки перспективными для использования в пластичных смазках различной природы. Рис. 2. Зависимость коэффициента трения от величины нагрузки при использовании пластичной смазки Литол-24 без добавки и с добавкой присадок жидкокристаллической природы КМ-I Также было обнаружено, что введение как валерата, так и ундецилата меди приводит к снижению износа в 1,4-4,8 раза в зависимости от величины нагрузки на образец (рис. 3). Максимальное снижение износа наблюдается при высоких нагрузках на образец, что во многом определяется температурным фактором и более быстрым достижением температуры перехода присадки в мезофазу. Износ подвижного образца (ролика) при введении присадок такого типа снижается в среднем в 1,4-2 раза. Следует также отметить, что лучшие противоизносные характеристики достигаются при использовании валерата меди. Рис. 3. Зависимость износа от величины нагрузки в присутствии пластичной смазки Литол-24 без добавки и с добавкой присадок КМ-I Заключение. Улучшение противоизносных характеристик позволяет в дальнейшем увеличить ресурс деталей пар трения сельскохозяйственных машин и оборудования. Обнаружено, что как для валерата, так и для ундецилата меди при добавке их в литол-24 явно наблюдается зависимость от концентрации присадки в диапазоне от 1 до 20 масс. %: чем выше ее концентрация, тем больше снижение коэффициента трения и износа. В будущем интересно будет проследить влияние на трибологические характеристики смесевых композиций присадок КМ при введении их в пластичные смазки.

About the authors

V V Terentyev

FSBE HVE Ivanovo SAA of academician D. K. Belyaev

Email: vladim-terent@yandex.ru
153012, Ivanovo, Soviet, 45 str
cand. of techn. sciences, associate prof. of the department «Technical service»

O B Akopova

FSBE HVE Ivanovo SU

Email: akopov@dsn.ru
153025, Ivanovo, Ermak, 39 str
dr. of chemistry sciences, senior scientific employee, SRI nanomaterials

A M Bausov

FSBE HVE Ivanovo SAA of academician D. K. Belyaev

Email: rektorat@ivgsha.ru
153012, Ivanovo, Soviet, 45 str
dr. of techn. sciences, prof., head of the department «Technical service»

A I Gerasimov

FSBE HVE Ivanovo SAA of academician D. K. Belyaev

Email: rektorat@ivgsha.ru
153012, Ivanovo, Soviet, 45 str
cand. of techn. sciences, associate prof. of the department «Tractors and agricultural machines»

I M Telegin

FSBE HVE Ivanovo SAA of academician D. K. Belyaev

Email: rektorat@ivgsha.ru
153012, Ivanovo, Soviet, 45 str
post-graduate student of the department «Technical service»

References

  1. Усольцева, Н. В. Жидкие кристаллы: дискотические мезогены / Н. В. Усольцева, О. Б. Акопова, В. В. Быкова [и др.]. - Иваново : Ивановский ГУ, 2004. - 546 с.
  2. Акопова, О. Б. Карбоксилаты меди. Моделирование, синтез, мезоморфизм и трибологические свойства / О. Б. Акопова, В. Б. Лапшин, В. В. Терентьев, В. С. Богданов // Жидкие кристаллы и их практическое применение. - 2012. - Вып. 2. - С. 20-28.
  3. Терентьев, В. В. Влияние строения дискотических мезогенных присадок-карбоксилатов меди на свойства синтетического солидола / В. В. Терентьев, О. Б. Акопова, В. Б. Лапшин, К. В. Субботин // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2011. - №4. - С. 31-33.
  4. Акопова, О. Б. Влияние молекулярного и надмолекулярного строения дискотических мезогенов на их трибологические характеристики // Успехи в изучении жидкокристаллических материалов / под ред. Н. В. Усольцевой. - Иваново : Ивановский ГУ, 2007. - С. 73-79.
  5. Березина, Е. В. Производные фталоцианина как присадки к смазочным композициям. - Иваново : Ивановский ГУ, 2007. - 240 с.
  6. Терентьев, В. В. Повышение ресурса узлов трения почвообрабатывающей техники / В. В. Терентьев, В. Б. Лапшин, К. В. Субботин, В. С. Богданов // Научное обозрение. - 2011. - №6. - С. 27-31.
  7. Терентьев, В. В. Изучение механизма влияния на триботехнические свойства кальциевых смазок дискотических мезогенов - карбоксилатов меди / В. В. Терентьев, В. Б. Лапшин, О. Б. Акопова // Тез. докл. Первой Всероссийской конференции по жидким кристаллам. - Иваново : Ивановский ГУ, 2012. - С. 209.

Statistics

Views

Abstract - 55

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2014 Terentyev V.V., Akopova O.B., Bausov A.M., Gerasimov A.I., Telegin I.M.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies