Моделирование температурного массопереноса в трибологических системах

Аннотация

В статье представлены исследования влияния температурного состояния пар трения во взаимодействии с масляной композицией ультрадисперсных материалов на их износ. Отмечается, что по данным ряда авторов температуры в зоне трибосопряжений могут достигать 280…600 °C. Размер частиц в качестве добавок в масло можно рассматривать как катализатор процессов, протекающих при более низких значениях температур, и это означает, что с ультрадисперсными частицами металлов возможны химические превращения, не осуществляемые с массивными металлами. Предполагается, что для повышения эффективности формирования поверхностного слоя ультрадисперсные порошки, присутствующие в зоне контакта трущихся деталей, должны не только отличаться высокими смазывающими свойствами, но и находиться в состоянии, обеспечивающем их плавление при температуре, возникающей в зоне контакта трущихся деталей. В работе отмечено, что физико-химические процессы с ультрадисперсными частицами происходят при температуре на сотни градусов ниже температуры плавления сырья – 0,7 Т_пл. Так, температура плавления порошкообразной меди, легированной фосфором, снижается на 350… 400 °C. Ультрадисперсное состояние меди, легированной фосфором, дополнительно приведет к снижению температуры плавления на 30 %. Температура плавления порошкообразной латуни Л-63 в ультрадисперсном состоянии должна составлять порядка 600…650 °C. С учетом этого использование в моторном масле смеси двух ультрадисперсных порошкообразных компонентов позволит перекрыть температурный диапазон их действия в интервале 400…650 °C. Также приводится методика и результаты экспериментальных трибологических исследований влияния температуры в зоне фактического контакта на износ наиболее ответственной и малоресурсной пары трения ДВС «гильза – поршневое кольцо». По результатам испытаний, сравнивая эффективность базового моторного масла SAE 10W-40 и смеси его с ультрадисперсной добавкой, можно констатировать существенное снижение величины износа трущихся образцов и восстановительный эффект. В работе также представлена математическая модель зависимости износа трибосопряжений от температуры.