Современные возможности безызносной эксплуатации машин, механизмов, зданий и сооружений 

Новиков В.И., к.ф.-м.н.

Предлагается новый подход к обеспечению противоизносной эффективности смазочных материалов - целенаправленное создание надежного граничного смазочного слоя, исключающего опасность износа при пробоях разделительного слоя.Обобщены результаты многолетнего успешного применения технологии безызносной эксплуатации, основанной на восстановительном эффекте смазочных материалов, содержащих антифрикционную ресурсовосстанавливающую композицию. Перевод всех видов механического оборудования и техники в режим безызносной эксплуатации с обслуживанием по вибродиагностическим показаниям (вместо планово-профилактического обслуживания по регламенту), надежная защита техники и конструкций от коррозии позволит разрешить общие для России, стран СНГ и всех развивающихся стран проблемы надежности эксплуатации в условиях предельного износа; снижения издержек и повышения рентабельности; ресурсо-энергосбережения. Переход к безызносной эксплуатации в сочетании с обслуживанием по диагностическим показаниям придаст новый импульс развивающимся экономикам, позволит предприятиям и регионам выжить в условиях нарастающего мирового финансового кризиса, поскольку мировая практика показывает, что, в этой ситуации, 1 рубль инвестиций дает экономию в 500 рублей. Противоизносная эффективностьполимерных материалов на основе полиуретана и полимочевины значительно возрастает при изготовлении, на их основе, твердосмазочных покрытий и самосмазывающихся конструкционных материалов.

1. Введение

Большинство отечественных предприятий сталкивается с проблемами, вызванными предельным износом оборудования, превышающим 70% начального ресурса; отсталыми технологиями; недостатком средств на перевооружение и обновление технологий и, в результате, недостаточной конкурентоспособностью выпускаемой продукции. Бурное развитие мирового финансового кризиса, пик которого в России придется на 2009-2010 г.г., создаст дополнительные проблемы, прежде всего, трудности со сбытом, с поиском инвестиций, которые многие предприятия не смогут пережить. В этой ситуации жизненно важно найти возможности кардинального снижения издержек и попытаться найти новые каналы инвестирования.

Мы предлагаем такие возможности, исходя из того, что в кризисах есть свои плюсы. Мировая практика показывает, что кризис является мощным побудительным мотивом для ускорения перехода к инновационной экономике. Поэтому я предлагаю читателям этой статьи рассматривать наши предложения как тест на готовность к инновационному мышлению, а именно, преодолеть свою зависимость от привычек, стереотипов и предубеждений и постараться объективно оценить их полезность и важность для оздоровления хозяйственной деятельности Ваших предприятий и, в целом, экономики России.

Мы предлагаем кратно снизить издержки с помощью перевода механического оборудования, автотракторной техники, зданий и сооружений в режим безызносной эксплуатации. Технология безызносной эксплуатации (ТБЭ) основана, во-первых, на применении смазочных материалов с восстановительным эффектом, содержащих антифрикционную ресурсовосстанавливающую композицию (АРВК), во-вторых, на возможностях восстановления, консервации и защиты от коррозии бетонных конструкций с помощью современных полимерных материалов.

Освоив ТБЭ на своем предприятии, Вы можете заработать значительные средства, распространяя, на коммерческой основе, полученный опыт в своем регионе и даже на мировом рынке.

1. 2.      ТБЭ для машин, механизмов и всех видов техники

2. 1.      Природа износа и средства борьбы с ним

Прежде, чем рассматривать особенности механизма безызносности, необходимо кратко, на понятном основной массе читателей языке, обсудить причины износа и практикуемые средства защиты от износа.

Износ деталей различных машин и механизмов обусловлен зацеплением вершин микронеровностей на контактирующих поверхностях (поверхностях трения) при перемещении деталей относительно друг друга. В результате такого взаимодействия, появляются задиры поверхностей, их схватывание, сваривание, заедание деталей. Поэтому основная задача жидких и пластичных смазочных материалов – разделять вершины микронеровностей поверхностей трения, создавая упругие слои, толщина которых при реальных нагрузках должна быть не меньше высоты микронеровностей.

В устоявшемся динамическом режиме, гидродинамическая  способность смазок разделять поверхности трения определяется их вязкостью. Однако вязкость смазок может быть увеличена только до определенного предела, ограниченного необходимостью обеспечить быстрое протекание смазки в зазорах между поверхностями.   Кроме того, при старте, остановке и случайных ударах жидкая смазка не может предотвратить контакты вершин микронеровностей. Поэтому в моторные и трансмиссионные масла вводят пакет присадок, в состав которых должны обязательно входить антифрикционные, противоизносные и противозадирные присадки.

Антифрикционные присадки, например, поверхностно-активные органические вещества, образующие длинные молекулы, защищающие поверхности трения, снижающие коэффициент трения и потери энергии на трение, способствуют уменьшению температуры и стабилизации условий работы смазочных материалов. Но они не могут сопротивляться значительным нагрузкам, поэтому необходимы противоизносные присадки, например, синтетические маслорастворимые вещества, из которых на поверхностях трения образуется дисульфид молибдена. Для предельных нагрузок и высоких рабочих температур необходимы противозадирные присадки, в качестве которых применяются химически активные соединения, превращающие поверхность микронеровностей в модифицированный пластичный слой, исключающий жесткий металлический контакт вершин.

Усилия мировых производителей смазочных материалов обеспечить условия противоизносной защиты, опираясь на традиционную гидродинамическую модель, привели к росту стоимости масел и смазок до значений, недоступных массовому покупателю в развивающихся странах. Более того, импортные смазочные материалы, в частности, пакеты антифрикционных, противоизносных и противозадирных присадок, применяемые в зарубежных маслах и закупаемые отечественными производителями смазочных материалов, не рассчитаны на жесткие условия эксплуатации оборудования и транспорта, характерные для России и всех развивающихся стран.

Они не могут защитить от постоянных ударов при езде по нашим дорогам и от запредельного вибрационного воздействия, связанного  с тем, что в процессе износа амплитуда вибрационных колебаний возрастает с 1-5 мкм до 100-500 мкм, по виброперемещению, с 0,2-0,5 мм/с до 20-50 мм/с, по виброскорости. Усиленное вибрационное воздействие вызывает пробои гидродинамического разделительного смазочного слоя и заставляет узлы трения работать в режиме обедненной граничной смазки.

Проблемы износа механических узлов оборудования усугубляются отсутствием в наиболее широко применяемых маслах – индустриальном, турбинном  и других – противоизносной и противозадирной присадок и почти полным отсутствием на предприятиях систем мягкого пуска. Поэтому,  при каждой остановке и пуске, при изменении режима нагрузки, например, при изменении скорости вращения, на поверхностях трения образуются задиры. Следствием этого является увеличение темпов роста вибрации,  температуры саморазогрева узлов трения и ускоряющийся износ механических узлов.

Таким образом, обеспечение надежности работы предельно изношенного оборудования и техники требует поиска принципиально новых подходов. Решение этой задачи подготовлено многолетней работой отечественной научной школы, объединяющей исследователей эффекта граничной смазки. Речь идет о продемонстрированной, в свое время, У.Б. Харди и подтвержденной А.С. Ахматовым [1] возможности  целенаправленно формировать защитный граничный смазочный слой, надежно закрывающий микронеровности и препятствующий их зацеплению даже при пробоях разделительного слоя.

Эффективность защиты от износа с помощью специально созданного граничного смазочного слоя столь велика, что можно говорить о практической реализации понятия безызносности и о возможности перевода всех видов механического оборудования и техники в режим безызносной эксплуатации.  В результате, отпадает необходимость планово-профилактического  обслуживания по регламенту, появляется объективная востребованность массового применения средств диагностики, чем обеспечивается достаточная надежность эксплуатации оборудования, даже в условиях предельного износа, с одновременным значительным снижением стоимости эксплуатации.

Нет смысла обсуждать абстрактные вопросы типа: означает ли понятие безызносности возможность работы в течение бесконечно долгого времени. У нас есть две конкретные, экономически обусловленные задачи:

1. Продление срока службы предельно изношенного оборудования и техники в России и в развивающихся странах в условиях эксплуатации, когда известные средства борьбы с износом не помогают.
2. Отказ от  ежегодного планово-профилактического  осмотра оборудования, связанного с разборкой-сборкой, и переход к обслуживанию по диагностическим показаниям.

Экономическую необходимость решения первой задачи мы обсуждали выше. Экономическая выгода от решения второй задачи составляет, по мировым оценкам, 500 рублей на рубль вложений [ 2 ]. Вследствие этого, возможность обслуживания оборудования и техники по диагностическим показаниям является мощным фактором снижения издержек и оздоровления любой развивающейся экономики. Естественно, такой режим обслуживания возможен только при, практически, безызносной эксплуатации, когда вероятность неожиданного катастрофического износа близка нулю.

Замедлить износ можно, как мы уже утверждали, различными способами целенаправленного формирования защитного поверхностного смазочного слоя. Однако, продолжение эксплуатации узлов трения в условиях усиленного вибрационного воздействия чревато отказами вследствие образования трещин, сколов и т.д. Поэтому оптимальные результаты достигаются при применении смазочных материалов с восстановительным эффектом, с помощью которых можно не только замедлить износ, но и вернуть степень износа и, соответственно, вибрационные показатели к исходным значениям.