При техническом сервисе благодаря применению наноматериалов можно значительно (до 1,5-4 раз) увеличить ресурс работы машин, уменьшить вредные выбросы и эксплутационные затраты (в том числе расход топлива). Наноматериалы, в основном фуллерены, вводят в смазочные материалы, которые обеспечивают процесс “износ-восстановление”. По данным некоторых авторов, долговечность соединений, например, цилиндропоршневой группы, увеличивается в 2 раза. Так, использование препарата TRIBOL-D, разработанного ООО “НТУ “Конверсия Ресурс”, в который введены наночастицы меди, позволяет увеличить мощность двигателя на 5-15%, снизить токсичность выхлопа и расход топлива на 7-17%.
Научнопроизводственное предприятие ВМП занимается созданием специальных ультратонких порошков различных металлов и сплавов для противоизносных и антифрикционных препаратов РиМЕТ, РиМЕТТ, “МСВымпел”. Реметаллизанты серии РиМЕТ — это препараты, созданные на основе наночастиц, особо активных в зонах трения и покрытых специальной оболочкой. Частицы циркулируют в масле, свободно проникая сквозь масляный фильтр. Они не взаимодействуют с маслом, а используют его только как средство доставки в зоны трения, где под действием высокой температуры и давления активируются и начинают образовывать на поверхности пар трения новый слой, который образуется при взаимодействии частиц препарата и продуктов износа металлической поверхности и принимает на себя всю нагрузку с поверхности пар трения. При этом нормализуется структура кристаллической решетки, снимается поверхностная усталость, заполняются риски и задиры. РиМЕТ 5000 — реметаллизант, разработанный специально для двигателей транспортных средств и сельхозтехники. Он эффективен с любыми типами моторных масел. Существенно повышает ресурс двигателя, увеличивает его мощность, при систематическом применении (при каждой замене масла) значительно увеличивает межремонтный пробег, восстанавливает и выравнивает по цилиндрам компрессию, снижает расход масла, содержание СО в выхлопных газах и уровень шума, облегчает запуск двигателя, особенно при низких температурах. Препарат прошел эксплуатационные испытания на двигателях большегрузных автомобилей. Результаты испытаний показали, что экономия масла составила около 2 л на 1100 км пробега, компрессия повысилась на 1518%, содержание СО в выхлопных газах снизилось в 3 раза. РиМЕТ 5000 был испытан также в ПО “Уренгойгаздобыча” на автомобилях “Урал375”, УАЗ452, КамАЗ4311, КамАЗ53212, МАЗ5334, на автотракторной базе предприятия “Башнефть”, автотранспортных предприятиях “Автокомбинат № 11”, “Первый автокомбинат” (г. Москва), Челябинском тракторном заводе. Эффективность применения противоизносных препаратов РиМЕТ с наночастицами показана в табл. 2.11 и 2.12.
По технологии РиМЕТ производится металлоплакирующая многоцелевая пластичная смазка “МС Вымпел”, в 34 раза увеличивающая срок службы узлов трения. Применяется в узлах трения всех типов: подшипниках качения и скольжения, шарнирах, зубчатых передачах. Ее применение исключает возникновение задиров и свариваемость трущихся деталей, обеспечивает антикоррозионную защиту.
Московский государственный агроинженерный университет им. В. П. Горячкина совместно с научнопроизводственной компанией “Лаборатория триботехнологии” (г. Зеленоград) последние 15 лет разрабатывает, выпускает и успешно внедряет в производство целую гамму препаратов, в том числе для обкатки (приработки) агрегатов (серия GREEN RUN) и восстановления (серия RENOM). В период нормальной эксплуатации агрегата препарат, обладая определенными очистительными свойствами, снижает коэффициент трения, повышая антифрикционные и антиизносные свойства трущихся соединений. Ремонтно-восстановительные препараты также способны частично компенсировать износы и микродефекты трущихся поверхностей посредством образования на них защитных сервовитных пленок из пластичных металлов, содержащихся в препарате в ионном виде. Установлено, что максимальную эффективность ремонтно-восстановительные препараты, основанные на принципе интеллектуальной присадки (INTELLECT ADDITIVE), проявляют в так называемые
критические периоды эксплуатации объекта (пускостанов, приработка, перегрузка, перегрев и др.). При нормальной эксплуатации компоненты присадки находятся в своеобразном резерве (депо) и практически не срабатываются. Это связано с наличием периода пассивации поверхностей трения, когда образовавшиеся на них защитные структуры останавливают дальнейшее взаимодействие и срабатывание активных комплексов препарата. Эффективность использования ремонтно-восстановительных препаратов для безразборного сервиса автотракторной техники подтверждена успешными лабораторными, стендовыми и эксплуатационными испытаниями во многих исследовательских и производственных организациях: ОАО “Ростокинский ремонтный завод”, ОАО “Заволжский моторный завод”, Московское машиностроительное предприятие им. Чернышева, АО “Агрегатный завод”, ГНУ “Всероссийский научноисследовательский институт механизации сельского хозяйства” (ВИМ) Россельхозакадемии и др.
Различные ремонтно-восстановительные препараты также проходили эксплуатационные испытания, а в дальнейшем при менялись в ГППЗ “Горки2” Одинцовского района, “Красная пойма” Луховицкого района Московской области (в том числе на тракторах), на центральной автобазе Минсельхоза России. Эксплуатационные испытания ремонтно-восстановительных препаратов на большинстве отечественных легковых и грузовых автомобилей, а также на тракторных двигателях, показали, что благодаря их использованию имеется возможность повышения компрессии до 50%, снижения содержания вредных выбросов в отработавших газах более чем на 60%, улучшения других показателей. Установлено, что применение ремонтно-восстановительных препаратов в автотракторной технике позволяет:
- сократить продолжительность обкатки агрегатов в 5 раз с одновременным повышением качества приработки трущихся соединений
- повысить износостойкость обработанных трущихся соединений до 11 раз;
- увеличить мощность обработанного двигателя до 15% с одновременным уменьшением потребления топлива до 11% за счет снижения механических потерь на трение
- продлить срок службы смазочных материалов (моторного и трансмиссионного масел) в 1,5 раза за счет снижения температурного режима в парах трения
- уменьшить расход смазочных материалов до 15% за счет сокращения потерь через уплотнения и выгорания
- обеспечить более легкий и безопасный пуск двигателя, особенно в холодное время года, частичную очистку систем (ТНВД, форсунки, компрессионные кольца, клапаны и др.). Все это в комплексе может обеспечить повышение межремонтного ресурса обработанной автотракторной техники более чем в 2 раза
Научнотехнический центр “КонверсРесурс” на основе нанотехнологий разработал противоизносный антифрикционный ремонтно-восстановительный состав СТРИБОЙЛ. Его применение в узлах трения различного оборудования имеет следующие технико-экономическиепоказатели:
- стоимость обработки узлов и механизмов в 23 раза ниже стоимости
ремонта по обычным технологиям
- обслуживание техники производится в режиме штатной эксплуатации, не требующей специально оборудованного помещения и наличия запчастей
- предлагаемая технология профилактической обработки заменяет плановые ремонты, значительно увеличивая ресурс и межремонтные сроки
- наличие модифицированного слоя на поверхностях трения при эксплуатации приводит к снижению потребления электроэнергии и топлива на 1120%
- снижение вибрации и шума приводит к качественно новым виброакустическим показателям
- уменьшение содержания СО и СН, а также твердых примесей (сажа) в выхлопных газах двигателей. Перспективными направлениями применения нанотехнологий являются упрочнение и восстановление деталей путем напыления нанопорошков на рабочие поверхности деталей для повышения их износостойкости. В ГОСНИТИ для этих целей используют оксиды аллюминия. В Институте машиноведения им. А. А. Благонравова РАН для повышения ресурса подшипников скольжения центральных насосов применяют нанопокрытие из частиц кобальта
На основании исследований, проведенных предприятием “Cleanservice”, было установлено, что в отличие от традиционно применяемого фторопласта4 с размерами частиц 15 мкм, фторопласт с меньшими размерами частиц не только обеспечивает снижение трения, но и позволяет формировать надежные покрытия. Разработанный ультрадисперсный полимер фторопласт4 обладает рядом новых технологических характеристик, что позволяет применить качественно новые технологии по созданию полимерных микропленок на поверхностях трения, надежно защищающих металлические поверхности от агрессивного воздействия компонентов топлива и коррозии. Нанотехнологии можно применять также и при механической обработке восстановленных деталей и других операциях.