Энергоэффективность

01.03.2013

энергосбережение и энергоэффективность

Предстоящее вступление России в ВТО приведет к резкой борьбе российских производителей с зарубежными как на внешнем, так и на внутреннем рынках. Вопросы в области снижения себестоимости стали, на сегодня, как никогда ранее, в разряд первоочередных. Предполагаемая стоимость электроэнергии в России для промышленных потребителей возрастет с 5,2 евро в 2010 г. до 7,6 евро в 2013 г. за 100 кВт час., что существенно отразиться на себестоимости продукции и соответственно ее конкурентной способности
Справочные данные говорят, что затраты на ремонт и техническое обслуживание машин и механизмов за период эксплуатации в 5-15 раз превышают их первоначальную стоимость. Например, объем трудовых затрат в процентах за срок службы автомобиля распределяется так: изготовление 1.4%, на техническое обслуживание 45.4%, на текущий ремонт 47% и на капитальный ремонт 7.2%..
Известно, что износ трущихся деталей является главной причиной снятия машин и оборудования с эксплуатации (при их списании или производстве ремонта), а на преодоление трения в транспортных машинах расходуется более половины потребляемого топлива (энергии).
Иногда затраты на ремонт и техническое обслуживание машин в несколько раз превышают её стоимость: для автомобилей в 6 раз, для самолетов в 5 раз, для станков в 8 раз. Потери от ремонта могут быть сокращены рациональным применением способов, основанных на триботехнике. Триботехника – наука о контактном взаимодействии твердых тел при их относительном движении, охватывающая весь комплекс вопросов трения, износа и смазки машин и механизмов. Исследования и разработки на основе триботехники должны обеспечивать снижение затрат труда на техническое обслуживание и текущий ремонт машин, стоимости капитальных ремонтов, расходов запасных частей, горюче-смазочных материалов, а также снижение металлоёмкости конструкций узлов трения и повышение производительности машин. В целом триботехника должна решать узловые проблемы национальной экономики, относящиеся к сырьевым, энергетическим и трудовым ресурсам и экологической безопасности страны. Ниже кратко отмечены основные проблемы триботехники и их связь с экономикой и экологией.
Износостойкость и использование естественных ресурсов. Вопросы износа машин и оборудования тесно связаны с сохранением или экономией естественных ресурсов, жизненно важных для поддержания современного и будущего роста страны. Потери материалов возникают на всех стадиях, например добычи, извлечения и очистки руды, изготовления и ремонта изделий, а также из-за морального износа или непригодности изделия. При этом теряются затраченные денежные средства, энергия и труд. Избежать этих потерь невозможно, приходится руководствоваться их минимизацией. Значительная экономия может быть достигнута сокращением потерь на тех стадиях, где они особенно велики. Главнейшим из них являются производство оборудования и машин и их эксплуатация. Примерно 18,5% получаемой потребителями стали (по данным США) превращаются в отходы в процессе изготовления изделий. При эксплуатации потери намного выше. Разработка систем с повышенной износостойкостью сокращает эти потери по двум направлениям: уменьшение числа потребных запасных частей и повышение общего срока службы машин и оборудования. О том, сколько требуется запасных частей в эксплуатации, проанализируем на примере двух деталей из десятков тысяч наименований. Автомобильный завод, выпустивший 100 автомашин, должен затем ежегодно изготавливать к ним 150 крестовин карданов и 15 карданных валов. А заводу, выпустившему 100 тракторов необходимо ежегодно изготавливать 400 крестовин карданов и 50 карданных валов. Здесь необходимо отметить один важный факт. Автомобили и тракторы на Севере требуют запасных частей в 2 раза больше, в зонах с повышенной влажностью в 1,5 раза больше, чем в средней полосе. Указанные районы значительно отдалены от места производства запасных частей. Более чем 2/3 нашей страны принадлежат северным районам.
Износостойкость и людские ресурсы. В связи с увеличением количества действующих машин и оборудования за последние годы во всех развитых странах возникла проблема в потребности специалистов по их обслуживанию и ремонту. Рост потока машин всюду опережает увеличение числа опытных механиков. Для подготовки механиков высокой квалификации необходимо несколько лет обучения и накопления опыта.
С каждым годом растает объём перевозок грузов автомобилями. В России на автомобильный парк приходится около 70% перевозок (тонн), а на железнодорожный транспорт – 30%. Однако стоимость перевозок автотранспортом в 12 раз дороже, чем по железной дороге. Очень велики затраты на обслуживание автомобилей и их ремонт. Вопросы триботехники являются главными при снижении этих затрат. Выход из строя деталей в результате износа, разрегулировки подвижных сочленений, смазочные работы, контроль технического состояния узлов трения – все это требует привлечения к работе опытных высококвалифицированных специалистов.
Смазочные и регулировочные работы занимают около 50% времени технического обслуживания автомобилей, 60% текстильного оборудования и до 40% самолетов.
Надёжность и безопасность механических систем. Причинами крупных аварий и катастроф были утечки взрывоопасных продуктов через уплотнения, задиры и повышенный износ ответственных трущихся деталей, разрушение контактных поверхностей подшипников, рельсов, бандажей колес, поломки зубьев шестерен, заклинивание плунжерных пар и т. п. В качестве примеров приведем катастрофу самолета ЯК-42, унесшую более 100 жизней в результате полного износа зубчатого зацепления управления стабилизатором и многочисленные аварии и катастрофы автомобилей в результате износа тормозных накладок и утечки через уплотнения гидравлической тормозной жидкости и др.
Триботехника и экологическая безопасность. В последние годы важность триботехнических решений особенно остро встала в связи с ухудшением экологической обстановки в городах и поселках страны. Сегодня Россия находится на 74-м месте среди самых экологически чистых стран Мира (По данным учёных Йельского и Колумбийского университетов США, Белоруссия – на 52-м месте, на 1,2,3,4,5,6 местах соответственно Финляндия, Норвегия, Швеция, Канада, Швейцария, Уругвай) и на третьем месте в мире по вредным выбросам в атмосферу (после Китая и США). 40% территории России (Центр, Юг, Урал, Поволжье, Западная Сибирь), где проживает 60% населения страны, на треть являют собой картину экологического бедствия. Это наиболее заселенные районы страны. Более 100 миллионов россиян проживают в экологически неблагоприятных условиях. 2/3 водных источников России непригодны для питья. Доля загрязнения атмосферы от автотранспорта составляет 46% от общего выброса вредных веществ и доходит до 70-80% в таких крупных городах, как Москва, С.-Петербург.
Наибольшие загрязнения атмосферы (по объёму выбросов) происходит в результате деятельности промышленных предприятий: энергетики – 27% от общих выбросов промышленностью России; цветной металлургии – 20%; черной металлургии – 15%; машиностроения – 21%. Катастрофическая загазованность (особенно крупных российских городов) связана с большой изношенностью цилиндро-поршневой группы двигателей грузовых и легковых автомобилей, падением их мощности и в связи с этим высоким потреблением топлива, смазочных материалов, а также их малым ресурсом.
Использование асбестосодержащих накладок в тормозах автомобилей, наличие паров топлива в кабинах транспортной техники, повышенные вибрации и шумы в машинах в результате износа подшипников, биение валов, зубчатых передач – все эти и им подобные недостатки, относящиеся к низкому уровню решения вопросов триботехники, оказывают существенное влияние на здоровье обслуживающего персонала и население городов. Недостаточная износостойкость уплотнительных устройств, перегрев подшипников, износ валов часто вызывают течи масла, топлива, рабочей жидкости гидравлических систем, что приводит к непроизводительному потреблению энергии, порче асфальтовых покрытий и уничтожению растительности.
И ещё отметим очень важный момент, который в российской технической литературе почти не освещен. Наибольшую опасность для окружающей среды представляют моющие присадки к маслам, что вызывает увеличение количества загрязняющих примесей и накопления их в масле при картерной смазке. Это – полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) с сильно выраженными канцерогенными свойствами. При работе двигателей особенно с картерной смазкой ПАУ они выбрасываются с выхлопом отработанных газов в атмосферу, попадают в почву при небрежной смене масла, при сливе масла в сточные воды и т.п. По данным зарубежной печати, около 15% всех потребляемых моторных масел в развитых промышленных странах теряется при эксплуатации. Можно с уверенностью полагать, что в России эта цифра в несколько раз больше. Проблема защиты от масел с ПАУ в ближайшие годы может стать даже более значимой, чем проблема загазованности атмосферы вредными газами при работе двигателей внутреннего сгорания. В значительной степени решить экологические проблемы страны может реновационное производство технических изделий на основе решения трибологических проблем при износе машин и механизмов. Это позволит многократно снизить загрязнение окружающей среды при минимальных инвестициях.
Оптимизация конструкторских решений узлов трения. Для обеспечения высокой износостойкости узлов трения машин и оборудования при конструировании необходимо учитывать следующие факторы, влияющие на износ деталей: исключение внешнего трения; улучшение условий трения; равноизносостойкость изнашивающихся деталей; оптимизация форм деталей; компенсация износа; резервирование износостойкости; индикаторы износа; применение плавающих деталей, оптимальных зазоров, жёсткости или податливости деталей; учёта температурных деформаций и др.
Снижение трения и повышение КПД машин. Большие материальные потери народное хозяйство терпит от повышенного трения в узлах машин. Известно, что больше половины топлива, потребляемого автомобилями, тепловозащитными и другими видами транспорта, расходуется на преодоление сопротивления, создаваемого трением в подвижных сочленениях. В текстильном производстве в этом случае затрачивается около 80% потребляемой энергии. Низкие КПД многих машин обусловлены большими потерями на сопротивление трению. Так, КПД глобоидного редуктора, устанавливаемого в лифтах, металлорежущем оборудовании, шахтных подъемниках и др. в приработанном состоянии составляет только 0,65-0,70, а в такой распространенной паре, как винт – гайка, всего лишь 0,25.
Наиболее кардинальным решением снижения сил трения и повышения КПД машин и механизмов является дальнейшее развитие научных исследований по разработке и применению новых технологий, лакирующих смазочных материалов, основанных на научных открытиях, изобретениях, исследованиях в стране и за рубежом.
О видах трения. Наиболее ярким и эффективным методом снижения трения и износа в машинах явилось использование гидродинамического режима смазки, особенно в подшипниках скольжения. Начало широкого использования этого метода в промышленности относится к 1930-м годам прошлого столетия, в связи с бурным развитием мощных авиационных и автомобильных двигателей внутреннего сгорания. В это время в науке о трении и смазке машин, начиная с 1883 г., появился новый термин «гидродинамическая смазка» или «жидкостный вид трения».
Термин «жидкостное трение», как известно, определяет процессы трения при наличии между трущимися деталями промежуточного слоя смазки, подчиняющегося законам гидродинамики ламинарного потока жидкости, и в первую очередь уравнению Ньютона. Следовательно, этот термин определяет процессы трения, характеризуемые вязкостью, как важнейшие физико-химические свойство смазочной среды.
При гидродинамическом трении износа деталей не происходит. К сожалению, гидродинамический эффект имеет ограничения его применения. При граничном трении трение и износ зависят как от вида смазочного материала, так и от материалов сопрягаемых деталей.
Таким образом, к середине прошлого века триботехника чётко разделилась на три, в известной степени, автономных, но тесно между собой связанных раздела: 1) трение несмазанных поверхностей; 2) граничное трение; 3) гидродинамическое трение.
Положение о трех видах трения существовало до открытия эффекта безызносности (1956), когда экспериментально Д. Н. Гаркунов и И. В. Крагельский установили, что при граничном трении трущиеся детали могут самопроизвольно разделяться не только тонкой пленкой смазки толщиной около 0,1 мкм, но и металлической пленкой, толщиной 1-1,5 мкм образующейся в процессе работы узла трения. Установленный вид трения в начале был назван «избирательным переносом», а в последствии – «эффектом безызносности» или «безызносное трение». Износ деталей при «безызносном трении» может полностью отсутствовать. Детали при этом выдерживают высокие нагрузки, и материалы деталей не соприкасаются между собой – они разделены тонкой металлической, так называемой, сервовитной пленкой.
Эффект безызносности – вид трения, который обусловлен самопроизвольным образованием в зоне контакта тонкой неокисляющейся металлической пленки с низким сопротивлением сдвигу и не способной накапливать при деформации дислокации. На пленке, образуя с ней химическую связь, может происходить образование координационных соединений из продуктов механической деструкции углеводородов смазки, создавая дополнительный антифрикционный слой.
Поскольку при эффекте безызносности трение сопровождается эволюционными процессами – образованием металлической пленки на трущихся поверхностях, то главным в этом случае становится самоорганизующийся характер трения, который обусловлен обменом трущейся пары с внешней средой энергией и веществом, а также коллективным поведением ионов металла, из которых формируется металлическая пленка. Она представляет собой металл в особом состоянии, имеющем место только в процессе трения. Трение не может уничтожить пленку, так как оно её воспроизводит.
Пленка при трении образуется из одного из материалов, участвующих в трении (бронзы, латуни), или другого медного сплава, или же из смазочного материала, содержащего соединения металлов, металлоорганические соединения.
Массоперенос при обычном трении повышает износ или делает сопряжение неработоспособным. При эффекте безызносности это явление снижает или полностью исключает изнашивание поверхности трения.
Исследованиями установлено, что поверхностный слой (в виде сервовитных и серфинг-пленок) при трении представляет диссипативную структуру со всеми её особенностями: гомогенная среда, наличие фазового кинетического перехода (переход от консервативного движения дислокаций к переполнению), обмен энергией и веществом с внешней средой (образование и распад комплексных соединений в смазке), высокое отклонение от равновесия (растворение легирующих элементов), ускорение потоков диффузии при пластической деформации. Благодаря этим процессам диссипативная структура поверхностного слоя может существовать без финального исхода.
Таким образом, трение из разрушительного процесса при граничной смазке в условиях безызносности превращается в созидательный и его можно представить как самоорганизующееся явление неживой природы со свойствами напоминающими функции работы сустава живого организма. В этом случае при трении не достигается уровень деструкции материала, при котором происходит износ, из-за периодической разрядки дислокаций на поверхности и аннигиляции их с вакансиями. Способность дислокационной системы к эволюции и кинетическому фазовому переходу на другой тип движения связана с природой материалы и активных добавок к смазочному материалу, то есть введением особых условий.
Разработаны теоретические основы создания к смазочным материалам маслорастворимых добавок с использованием металлов переменной валентности, обеспечивающих реализацию в узлах трения эффекта безызносности.
Разработаны теоретические основы создания маслорастворимых добавок к смазочным материалам с использованием металлов переменной валентности, обеспечивающих реализацию в узлах трения эффекта безызносности.
Теоретически обосновано и экспериментально доказано, что введение соединений металлов переменной валентности в смазочные масла может в значительной степени повысить антиокислительные свойства смазочных материалов и, как следствие, повысить их ресурс.
Будущее эффекта безызносности. Природа за миллионы лет развития выработала универсальный – один узел трения для человека, животного, птицы и рыбы. Здесь сопряженные поверхности костей покрыты хрящом, на котором имеется полимерная пленка, пропитанная синовинальной жидкостью. Работают в суставах одноименные материалы, причём мягкий по мягкому. Природа создала только одну «конструкцию» закрытого узла трения, использовав один материал и одну смазку, сосредоточив внимание на надёжности и универсальности узла.
При трении в режиме безызносности материал одной детали отделен от материала сопряженной детали металлическим слоем – сервовитной пленкой. На ней находится серфинг – пленка (металлоорганическая пленка). Такое строение поверхностей трения аналогично строению поверхностей трения суставов живых организмов.
Следует отметить, что человечество при своём развитии и при совершенствовании научно-технических разработок не раз использовало аналогии явлений, выработанных за миллионы лет природой. Можно сказать, что в России впервые начаты работы по созданию узлов трения, которые по своему принципу напоминают суставы живых организмов. Тут вспоминаются знаменитые слова выдающегося австрийского физика Л. Больцмана, который говорил, что «процесс познания есть отыскание аналогий».
Процесс самоорганизации в триботехнике наиболее ярко проявляется в компрессоре домашнего холодильника, где изнашивание трущихся поверхностей деталей автоматически компенсируется образованием сервовитных пленок из материала медных трубок охладителя компрессора. В узлах трения компрессора износа не происходит при его непрерывной работе в течение и более 40 лет в тяжелых условиях работы (постоянные запуски и остановки).
Следует признать, что это лишь самое начало работ по данному направлению в области триботехники. Однако уже в данное время можно утверждать, что при решении такой важной проблемы на первый план теоретических исследований должны быть поставлены самоорганизующиеся процессы в зоне фрикционного контакта: диффузионно-вакансионный механизм сдвига, действие эффекта Ребиндера, электрофорез, образование координационных соединений, то есть процессы и явления, которые и характеризуют эффект безызносности.
Примеры применения эффекта безызносности в промышленности и на транспорте
1. Первый опыт применения эффекта безызносности в узлах трения относится к самолетам фирм Сухого, Туполева, Микояна. Интенсивный износ верхних бронзовых букс основных стоек шасси самолетов приводил к необходимости замены их через 250-300 посадок. Ремонт стоек заключался в замене дорогостоящих бронзовых букс на новые. После проведения ряда исследований, стендовых, эксплуатационных испытаний, применяемая в стойках шасси спиртоглицериновая смесь была заменена на жидкость АМГ-10, которая реализовывала в парах трения бронзы БрАЖМц-сталь эффект безызносности. Проблема износостойкости узлов трения была снята. Бронзовые буксы стоек шасси перестали изнашиваться и их замена за весь период эксплуатации самолетов не производилась.
Слабым местом самолетов упомянутых фирм в отношение износостойкости были шарнирно-болтовые соединения.
В этих узлах наблюдается наиболее опасный вид изнашивания – схватывание поверхностей трения. Для устранения подобных случаев была разработана новая технология покрытия стальных деталей тонкими пленками бронзы, латуни и меди (метод фрикционного латунирования поверхностей трения деталей), который в последствии был назван финишной антифрикционной безабразивной обработкой (ФАБО). В дальнейшем было убедительно показано, что процесс ФАБО является одним из самых эффективных методов повышения износостойкости, устранения задиров, уменьшения времени приработки цилиндров двигателей внутреннего сгорания, шеек коленчатых валов, шестерней и колес зубчатых зацеплений, плунжерных и золотниковых пар топливной аппаратуры, силовых цилиндров гидравлических систем и других деталей.
Кроме метода ФАБО для смазывания тяжелонагруженных трущихся деталей авиационной техники были разработаны, так называемые «металлоплакирующие» смазочные материалы, которые при работе реализуют эффект безызносного трения. Это металлоплакирующая смазка «Свинцоль-01», и смазка «Атланта». Достаточно отметить, что высокая надёжность работы шарнира крыла самолета типа СУ с изменяемой стреловидностью была достигнута благодаря применению смазки Атланта. При смазке Атланта пороговый коэффициент трения достигается после 100 применений шарнира, в то время как при ранее применяемой смазке ЦИАТИМ – 201 это происходило всего при 13…17 применений.
В целом технический эффект от применения металлолакирующих смазочных материалов в тяжелонагруженных узлах самолета, по данным ОКБ им. Сухого, состоит из следующих элементов: увеличение нагрузки узла трения 1,5…2 раза (до 100 – 120 МПа); снижение массы бронзовых подшипников на 25%; повышение износостойкости деталей в 2 раза; увеличение периода между смазыванием узлов трения не менее чем в 3 раза; снижения общих затрат на эксплуатацию в 2…3 раза.
2. Известно использование морской воды в качестве смазочной среды для дейдвудных подшипников судов морского флота. В конце прошлого столетия в одном из НИИ морского флота была решена большая научно-техническая проблема – разработана новая конструкция подшипника скольжения, которая работала в режиме избирательного переноса при смазывании морской водой при высоких нагрузках.
Благодаря такому решению отпала необходимость подводить и отводить смазку к подшипникам, работающим за бортом. Ранее на некоторых объектах только медных трубок для подвода и отвода смазочного материала требовалось несколько километров. При этом следует учесть сокращение монтажных работ, повышение надежности работы подшипников и решение экологической проблемы.
Институтом «Севгипрорыбфлот» (г. Мурманск) накоплен достаточно большой опыт использования эффекта безызносности в узлах трения судовых технических средств (главные и вспомогательные двигатели, подшипники валопроводов, редукторы сепараторов топлива и масла, винтовые компрессоры и др.).
3. В области химического машиностроения установлены области применения эффекта безызносности при трении стали 14Х17Н2 по стали 12Х18Н10Т и материала ВК6 по ВК6. Разработана композиция Ф40Б70 на основе фторопласта 40 с добавлением 70% бронзовой дроби для изготовления сепараторов шарикоподшипников электроприводов аппаратов с механическим перемешивающим устройством. Испытания в различных смазочных средах (кислые электролиты) выявили высокую износостойкость таких подшипников. Дорожки трения подшипников при работе покрывались тонким слоем меди, что способствовало компенсации износа, стабильности зазоров, снижению уровня шума и вибрации электродвигателя.
Разработана конструкция торцевого уплотнения вала химических аппаратов с применением твердосплавного материала, состоящего из релита и меди. Часть деталей изготовляли из стали, легированной медью, хромом и никелем. В процессе работы поверхности трения вал и опоры работали в режиме безызносности.
4. Наиболее распространенным механизмом, в котором реализуется эффект безызносного трения, является компрессор бытового холодильника. Узлы трения компрессора, изготовленные из стали (коленчатый вал, подшипники скольжения, поршень и цилиндры), работают в режиме безызносного трения в течение многих лет (более 30 и 40) практически без износа.
В процессе работы поверхности трения деталей компрессора бытового холодильника самопроизвольно покрываются тонкой медной пленкой толщиной 1…2 мкм, которая предохраняет поверхности от непосредственного контакта. Пленка формируется из ионов меди, образующихся в результате избирательного растворения медных трубок охладителя масло-фреоновой смесью (5% масла и 50% фреона). В зону контакта трущихся деталей ионы меди доставляются циркулируемым смазочным материалом.
5. Разработаны и проверены в эксплуатационных условиях методы повышения износостойкости пар трения применительно к металлообрабатывающему оборудованию: ФАБО трущихся поверхностей + металлоплакирующая смазка; замена пар трения из цветного металла на сталь- сталь + ФАБО + металлоплакирующая присадка к маслу; введение в смазочно-охлаждающую жидкость металлоплакирующих присадок.
В результате проведения работ установлено, что применение эффекта безызносности в станкостроении позволяет обеспечить:
- снижение энергоёмкости станков на 10-20%;
- увеличение срока сохранения класса точности в 1,5…3 раза;
- снижение уровня звукового давления;
- повышение плавности перемещения рабочих органов на 40%
- экономию цветных металлов
- повышение стойкости инструмента в 2…5 раза.
6. Узлы трения крупногабаритных машин в тяжелом машиностроении, часто испытывают большие ударные нагрузки, недостаточное поступление смазочного материала, особенно в первоначальный период работы, низкие температуры окружающей среды, высокую влажность, вибрацию и другие неблагоприятные факторы, которые снижают долговечность трущихся деталей. Проведены обширные работы по испытанию тяжелонагруженных узлов трения оборудования и заводской продукции с применением металлоплакирующей присадки МКФ-18 к смазочным материалам. Испытанию подверглись редукторы карьерных и шагающих экскаваторов, бурового оборудования и узлы трения технологического оборудования (коробки скоростей термопластавтоматов, гидродинамические подшипники, насосы, станки и др.).
В результате испытания выявлена устойчивая тенденция к полному или частичному восстановлению или стабилизации утраченных в процессе эксплуатации служебных характеристик машин и оборудования. Например, ресурс гидронасоса увеличился в 2,5 раза; прекратилось развитие усталостного выкрашивания зубьев быстроходной зубчатой передачи с зацеплением Новикова; снизилась шумность коробки на 15% и вибрации на 25%; в зубчатых передачах наблюдалось «залечивание» мелких питтингов»; снизилась температура на выходе из подшипника в 5-валковом календаре; расход смазочных материалов снизился в 2 раза в редукторах карьерных экскаваторов ЭКГ- 20; уменьшилось время приработки зубчатых передач. Установлено, что с возрастанием в масле абразивных частиц эффективность действия присадки МКФ-18 снижается.
7. Наиболее изнашиваемыми деталями тепловозов, лимитирующие их ресурс, являются поршневые кольца и цилиндровые втулки дизелей. Малый ресурс у тепловозов и вагонов имеют подшипники качения, устанавливаемые в колесных парах. Кроме того, к быстро изнашиваемым деталям железнодорожного транспорта относятся сами колеса и сопрягаемые с ними рельсы, на кривых участках дороги. Роликовые подшипники колесных пар часто выходят из строя по причине разрушения контактных поверхностей колец и роликов до выработки их ресурсов. В последнее время проблема износа трущейся пары колесо – рельс в России весьма обострилась. По литературным данным ресурс работы рельс на кривых участках вследствие износа за период с 1985 по 1996 г. снизилась в 3…10 раз. Износ колесных пар подвижного состава увеличился в 10…15 раз.
В результате исследований установлено, что рельсы и сопрягаемые с ними колеса изнашиваются, главным образом, в результате водородного изнашивания. Этому, прежде всего, способствуют условия работы деталей, характерные для водородного изнашивания и насыщения поверхностей трения колесной пары водородом в процессе работы.
Ранее было показано, что подшипники качения и цилиндры двигателей внутреннего сгорания изнашиваются также в результате водородного изнашивания.
Таким образом, можно отметить, что рассматриваемые С.М. Мамыкиным три группы деталей железнодорожного транспорта: цилиндровые втулки двигателей тепловозов и поршневые кольца, подшипники качения букс тепловозов и вагонов, а также рельсы и сопрягаемые с ними колеса выходят из строя, главным образом, в результате водородного изнашивания.
Из приведенных выше данных видно, насколько актуальными являются мероприятия, связанные с уменьшением трения и износа деталей машин и механизмов, а так же возможность безразборного восстановления и увеличения ресурса пар трения.(подшипников, зубчатых передач, двигателей внутреннего сгорания)
• ООО НПФ «Дедал» совместно ООО «Пиотр» и разработаны составы и технологии, которые позволяют резко снижать непроизводительные затраты:
- затраты на капремонт и запасные части. (в 2-3 раз)
- затраты на ГСМ (топлива 3-5%, масла на угар 30-50%)
- затраты на потребление электроэнергии.(5-7%)
• - эффективность применения данных технологий составляет(как минимум): на каждый вложенный рубль предприятие получает 2- 3 рубля.
• окупаемость 6 - 12 мес.)
ООО НПФ «Дедал» создано в 1993г., основой нашей деятельности является разработка и внедрение в производство новейших технологий, направленных на решение вопросов ресурсоэнергосбережения.
ООО НПФ «Дедал» лауреат выставок:
- Международной научно-технической конференции «Двигатель 2005» и «Двигатель 2008», прошедших в г. Хабаровск,
- международного форума по нанотехнологиям (г. Москва 3-5 декабря 2008г.),
- международной выставки «Передовые технологии из россии» (Таиланд – серебряная медаль и диплом федерального агенства по науке и инновациям – февраль 2009 г.),
- Международной выставки «Петербургская техническая ярмарка» (серебряная медаль и Похвальный Лист Министра образования и науки РФ – март 2009 г.),
- Гонноверская промышленная ярмарка (апрель 2009 г. диплом Министра Роснауки)
- Международный Совет по эффекту безызносности и водородному изнашиванию металлов –диплом и медаль д.т.н. Д.Н.Гаркунов-июнь 2011, г.Москва
• На базе открытия Российских ученых (Крагельский, Гаркунов) разработаны и внедрены технологии и составы, которые позволяют безразборно, без замены запчастей в процессе эксплуатации восстанавливать имеющиеся износы с одновременным увеличением ресурса и улучшения его технических характеристик.
• ООО НПФ «Дедал» работает с крупными предприятиями: «Ленское Объединенное Речное Пароходство», ОАО «Якутскэнерго», на автотранспортных предприятиях, предприятиях ЖКХ и др.
• Данная технология успешно применяется с 1998г. На Красноярской ж.д. (Абаканское отд.) , где по настоящее время восстановлены сотни подшипников и увеличен ресурс работоспособности десятков пар колесных реборд
При применении технологии ФРС-1(новый состав XR) на ДВС типа ДГА-315 и Г-72

- увеличение давления сжатия и сгорания на 2-6 кг\кв.см (в зависимости от имеющегося износа)
- увеличение давления масла 0.5-1.5 кг\см
- снижение расхода топлива 3-8%
- снижение расхода масла на угар в 2-3 раза!!!
- снижение токсичности выхлопа на 20-40%
Экономическая эффективность данной технологии составляет по самым скромным расчетам 1 к 3, т.е. на каждый вложенный рубль, предприятие получает три рубля.
Одновременно разработана и внедрена технология и составы ФРС-2 (XR-305) для восстановления и увеличения ресурса подшипников качения, редукторов, сальниковых набивок водяных насосов т.д., что позволяет опять-таки безразборно восстанавливать износы, увеличивать ресурс узлов в несколько раз. Кроме этого после применения данной технологии идет экономия электроэнергии от 4 до 10 %

Чем мы отличаемся от других:
• Результаты конференции в ТОГУ доложил на заседании кафедры «Судовые ДВС» МГУ им адм. Г. И. Нивельского с приглашением сотрудников аккредитовайнной лаборатории «Химмотология». Им же переданы все материалы ООО НПФ «Дедал» по ФРС, представленные А.Н.Голубицким.
• После обсуждения моего доклада и полученных от ООО НПФ «Дедал» материалов
постановили:
• 1. Использование ремонтно-восстанавлнвающих составов (без разборки дизеля) заманчиво и может дать большую выгоду эксплуатационникам.
• 2.1 Препараты тина ФРС по представленным актам превосходят показатели композиций аналогичного назначения типа РВС, РИМЕТ, РЕСУРС, СУПЕРМЕТ, ХАДО,СУПРА,НИОД,ФОРСАН, «Живой металл» и др. в несколько раз.
• Начальник кафедры «Судовые ДВС»,
• Научный руководитель лаборатории «Химмотология»
• МГУ им.адм.Г.И.Невельского,
• д.т.н.,
• профессор Кича Г.П.

Ожидаемая эффективность:

• На крупных предприятиях в обслуживании находятся огромное количество различных подшипников. Предполагаемые эффекты только от восстановления подшипников могут составлять десятки миллионов руб., а с учетом снижения потребления электроэнергии на 5-7%, в зависимости от масштаба внедрения, данная цифра может возрасти до сотен милл. руб.
• Другие составы и технологии позволяют безразборно, без проведения традиционных капитальных ремонтов восстанавливать износы пар трения двигателей внутреннего сгорания.

Реально получаемые эффекты снижения потребления электроэнергии

При применении технологии и составов ФРС на каждые 1000-1100 ед. подшипников экономия от снижения расхода электроэнергии составляет 5-6 млн.руб\год

Реально получаемые эффекты от восстанавления подшипников

• -время восстановления выбракованных подшипников 15-20 минут
• - ресурс восстановленных подшипников превышает заводской ресурс в 2-3 раза и более
• -увеличивается возможность оборотистости подшипников например с 3000 оборотов до 10000 оборотов
• -стоимость восстановления подшипников в 4 раза ниже по сравнению с покупкой нового

Предлагается внедрение данных технологий как на основных производствах, так и на вспомогательных, например в буксовых роликовых подшипниках ж.д. вагонов, что одновременно с увеличением ресурса подшипников позволит снизить потребление электроэнергии электровозов на 5-10%, соответственно для тепловозов экономия топлива 5-7%.
Мы предлагаем не просто покупать наши составы, а проведение совместных работ с заинтересованными предприятиями по отработке технологии и составов на конкретных парах трения, вплоть до организации выпуска смазок на местах из поставляемых концентратов.

Голубицкий А.И.

ООО НПФ "Дедал" - Александр