СНИЖЕНИЕ ИЗНОСА УЗЛОВ ТРЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

DECREASE IN WEAR OF FRICTIONAL UNITS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES BY APPLICATION OF ELECTROSTATIC FIELDS

Vyacheslav Tkach

сandidate of Science, chief of TSP department, Donetsk academy of internal affairs, Ukraine, Donetsk

АННОТАЦИЯ

В материалах данной статьи рассматривается один из перспективных способов интенсификации адсорбционного процесса молекул противоизносных присадок путем применения внешнего электростатического поля, что позволит при эксплуатации двигателей создать условия эффективного формирования смазочного слоя на поверхностях трения, а значит существенно продлить их ресурс.

ABSTRACT

In materials of this article one of perspective ways of an intensification of the adsorptive process of molecules of anti-wear additives by application of an external electrostatic field is considered that will allow to create at operation of engines conditions of effective formation of a lubricant layer on friction surfaces, so it is essential to prolong their resource.

Ключевые слова: критической концентрацией; эффективной адсорбции; несущая способность.

Keywords: critical concentration; effective adsorption; bearing capacity.

В последние десятилетия ведется поиск способов улучшения смазывающих свойств моторных масел. Такие свойства определяются способностью масел создавать на поверхностях трения граничный смазочный слой, препятствующий непосредственному контакту металлических поверхностей и предотвращающий их износ. С целью снижения износа узлов трения ДВС в моторные масла вводят противоизносные присадки, представляющие собой поверхностно-активные вещества (ПАВ), количество которых зависит от условий эксплуатации масла.

Молекулы ПАВ имеют цепочное строение и состоят из углеводородного радикала и полярно-активной части [1].

Рисунок 1. Структурная схема молекулы поверхностно-активного вещества

В силу того, что полярно-активная часть обладает постоянным дипольным моментом, благодаря несовпадению центров положительных и отрицательных зарядов, молекулы присадки объединяются в различные агрегаты (димеры, мицеллы и т. д.). По мере увеличения концентрации ПАВ усиливается взаимодействие между их молекулами, то есть растет доля агрегированного вещества. При достижении некоторой концентрации, называемой критической концентрацией мицеллообразования, практически все молекулы ПАВ находятся в связанном (мицеллярном) состоянии. Строение мицелл ПАВ, образованных в базовом масле, таково, что их полярно-активная часть сосредоточена в центре, а углеводородный радикал – снаружи, т. е. находится в среде базового масла [3].

Рисунок 2. Мицеллярная структура ПАВ в базовом масле: 1 – ядро мицеллы; 2 – углеводородный радикал молекулы; 3 – полярно-активная часть молекулы

Поскольку углеводородный радикал молекулы ПАВ имеет длину, соизмеримую с областью действия силового поля поверхности трения, то наличие мицелл указанного строения препятствует эффективной адсорбции присадки в узлах трения ДВС.

Одним из перспективных методов снижения износа пар трения двигателей, согласно анализу ранее проведенных исследований, может быть применение внешнего электростатического поля, направленного на изменение молекулярных агрегатов (мицелл), то есть их разрушение на одиночные молекулы ПАВ (мономеры). Это позволит при эксплуатации двигателей создать условия эффективного формирования смазочного слоя на поверхностях трения, а значит существенно снизить их износ [1; 2].

Рисунок 3. Структура масляной пленки: 1 – мономолекулярный слой;

2 – димерный слой; 3 – масляная пленка (полимолекулярный слой); 4 – поверхность трения

Для достижения поставленной цели (снижение износа двигателей внутреннего сгорания путем применения обработки масел внешним электростатическим полем) необходимо провести ряд теоретических и экспериментальных исследований, раскрывающих закономерности влияния электростатического поля на толщину и несущую способность смазочного слоя ПАВ, а также на процесс изнашивания узлов трения двигателей.

Список литературы:

1. Александров Е.Е., Кравец И.А., Лысиков Е.Н. и др. Повышение ресурса технических систем путем использования электрических и магнитных полей. Харьков: НТУ «ХПИ», 2005 – 544 с.
2. Евдокимов А.Ю. и др. Смазочные материалы и проблемы экологии. – М.: Нефть и газ, 2000. – 424 с.
3. Чичинадзе А.В. Трение, износ, смазка (трибология и триботехника). / Под общ ред. – М.: Машиностроение, 2003. – 576 c.