Підвищення зносостійкості пар тертя локальних контактів в нестаціонарних умовах роботи вибором мастильних матеріалів з заданими триботехнічними властивостями

Abstract

В дисертаційній роботі вирішувалась науково-технічна проблема підвищення ефективності використання мастильних матеріалів, що відноситься до складних науково-технічних завдань трибології, матеріалознавства та хімотології. Як елемент складної трибосистеми, мастильні матеріали є індикатором режимів та умов експлуатації агрегатів, їх технічного стану, тому від якості мастильних матеріалів залежить надійність деталей тертя. При дослідженні мастильних матеріалів в умовах прискореного масляного голодування було встановлено, що мастило AeroShell Grease 33 продемонструвало кращі деемульгуючі властивості для стабільної антифрикційної та протизношу-вальної роботи в порівняння з мастилом Ера ВНІІНП-286М. При дослідженні вивчено механізми руйнування граничного шару мастильного матеріалу, розглядаючи переходи до граничного або режиму мащення з ознаками сухого через збільшення градієнтів швидкості зсуву. Крім того, досліджено вплив вибору мастильного матеріалу на інтенсивність зношування та характеристики поверхні: олива «Бора Б» СМ-9 зменшує інтенсивність зношування та сприяє еластогідро-динамічному мащенню, а олива «Бора Б» ВО-12 забезпечує стабільні коефіцієнти тертя та підвищену зносостійкість завдяки ефекту пластифікації Ребіндера. Практичне значення одержаних результатів полягає у тому, що розроблені методика випробування емульсій авіаційних мастил для редуктора підйомника закрилків в літаках АН 148, методика оцінки якості товарних партій олив для змащування осьових шарнірів втулок гвинтів вертольотів, спосіб та пристрій для підвищення зносостійкості локальних контактів способом введення поліфункціо-нальних присадок до мастильного матеріалу, які прийняті до впровадження на підприємствах та установах України.

The thesis addresses the scientific and technical challenge of enhancing the effectiveness of lubricating materials, which refers to the complex scientific and technical objectives of tribology, materials science and chemotology. Lubricating materials, as integral components of complex tribosystems, serve as indicators of operational modes and conditions of units, their technical state, so the reliability of friction parts depends on the quality of lubricants. An important direction in reducing the intensity of wear on contact surfaces is the selection of lubricating material, taking into account the operating conditions of units and assemblies, practical experience in aircraft operation and maintenance, as well as a comprehensive assessment of the quality of lubricating materials based on indicators such as resistance to oxidation, stability under high shear rate gradients, load-carrying capacity of the boundary layer in critical operating conditions, demulsifying, anti-friction, and anti-wear properties. Under accelerated oil starvation, AeroShell Grease 33 forms a 30-40 % thicker initial lubricating layer on 9KhS steel than on 30KhGSA steel. A slippage increase from 3 to 20 % doubles the layer thickness due to heightened friction surface activation. A 1,5 times reduction in contact surface hardness leads to a doubling of linear wear on both surfaces, causing seizure signs in 30KhGSA steel. General seizure patterns in friction pairs reveal minimal values of boundary lubricant layer thickness, friction torque, and specific friction work, indicating the inability to restore metastable structures. AeroShell Grease 33 outperforms Era VNIINP-286M grease in lubricating properties, forming a boundary film thickness 1.9 times greater at 250 MPa stress and increasing to 8 - 10 times at 550 - 700 MPa. Mechanisms of lubricating material breakdown under oil starvation lead to transition into boundary or regimes with features of dry lubrication due to shear rate gradient increases, causing mechano-destruction with durations from 5 to 55 minutes. AeroShell Grease 33 exhibits high demulsifying properties, ensuring stability of anti-friction and anti-wear properties. It demonstrates effective structural adaptability, reducing equilibrium roughness and increasing relative supporting length. «Bora B» SM-9 oil ensures stable anti-friction properties and dominance of elastohydrodynamic lubrication, reducing wear intensity of 40KhN steel by 1,2 times. «Bora B» VO-12 oil offers stable friction coefficient during startup, low shear stresses, reducing specific friction work and wear intensity for leading and trailing surfaces. The practical significance of the obtained results lies in the development of testing methods for emulsions of aviation lubricants for the flap actuator gearbox in AN 148 aircraft, methods for assessing the quality of batches of oils for lubricating the axial hinge bushings of helicopter screws, and a method and device for improving the wear resistance of local contacts by introducing multifunctional additives into the lubricating material. These innovations have been accepted for implementation in enterprises and institutions in Ukraine.