Kreivaitis, Raimondas

Transmisinės alyvos yra kritiškai svarbios pavarų dėžių, diferencialų ir kitų trinties mazgų resursams. Daugelyje transporto priemonių ir technikos įrenginių yra naudojamos skirtingų gamintojų 75W-90 klasės alyvos, kurios dažnai nepakankamai atlaiko ribinio tepimo sąlygas, ypač hipoidinėse pavarose. Šiame darbe tiriamas molibdeno disulfido ir keramikinio (h-BN pagrindu) priedo efektyvumas gerinant transmisinės alyvos 75W-90 tepimo savybes. Tyrimai atlikti keturių rutulių trinties aparatu, esant 150 N ir 300 N apkrovoms. Tyrimo eigoje vertinti: dilimo pėdsakų skersmuo (WSD), trinties momentas ir temperatūros pokytis. Rezultatai parodė, kad abu priedai pagerina tepimo savybes, tačiau skirtingais mechanizmais: molibdeno disulfidas mažina trintį, o keramikinis priedas – dilimą. Gauti rezultatai leidžia manyti, kad tirtų priedų naudojimas gali būti efektyvus būdas prastesnės kokybės mineralinę ar pusiau sintetinę alyvą priartinti prie kokybiškesnių sintetinių analogų savybių. Tyrimas turi praktinę reikšmę ieškant ekonomiškesnių sprendimų transmisijų patikimumui didinti.

Darbe nagrinėjamas revitalizanto poveikis sintetinių variklinių alyvų tepamosioms savybėms. Tyrimo objektas – komercinės 5W-30 klampos klasės variklinės alyvos bei jų modifikacijos revitalizantu. Darbo aktualumą lemia siekis mažinti trinties ir dilimo procesus vidaus degimo varikliuose, didinti jų efektyvumą, mažinti energijos nuostolius ir ilginti eksploatavimo laiką. Pastaraisiais metais vis daugiau dėmesio skiriama papildomiems alyvos priedams – revitalizantams, tačiau jų veiksmingumas vertinamas nevienareikšmiškai, todėl būtini eksperimentiniai tyrimai, leidžiantys objektyviai įvertinti jų įtaką tribologinėms savybėms. Darbo tikslas – ištirti revitalizanto įtaką sintetinių variklinių alyvų tepumui. Tyrimo metu atlikti tribologiniai bandymai naudojant keturių rutulių metodą, esant 150 N ir 300 N apkrovoms. Buvo analizuojamas trinties koeficientas, trinties momentas, temperatūros pokytis, nudilimas ir morfologija. Gauti rezultatai parodė, kad revitalizanto poveikis nėra universalus ir priklauso nuo modifikuojamos alyvos sudėties. Vienoje tirtoje alyvoje reikšmingo poveikio nepastebėta, tačiau kitoje tirtoje alyvoje revitalizantas sumažino trinties koeficientą, trinties momentą ir nudilimą, ypač esant didesnei apkrovai. Taip pat nustatyta, kad didesnė apkrova sudaro palankesnes sąlygas revitalizanto aktyvacijai ir efektyvesniam veikimui.

Magistro baigiamajame darbe tiriama guolių plieno rutulių paviršiaus nelygumų įtaka tepimo procesui. Tiriama, ar paviršiaus kokybės skirtumai turi reikšmingą įtaką dilimo intensyvumui. Tyrimo objektas – šešių skirtingų serijų (Q1 – Q6) guolių plieno rutuliai, pagaminti iš AISI 52100 plieno, kurių skersmuo – 12,7 mm. Serijos skiriasi paviršiaus būkle. Rutulių paviršiai tirti optiniu mikroskopu esant skirtingiems didinimams, šiurkštumas matuotas kontaktiniu profilometru, kietumas vertintas Rokvelio ir Vikerso metodais, o trinties ir dilimo bandymai atlikti keturių rutulių mašina. Rezultatai atskleidė, kad skirtingų serijų trinties koeficientai ir nudilimo dydžiai reikšmingai skiriasi esant vienodoms bandymo sąlygoms. Q3 serija pasižymėjo mažiausiu trinties koeficientu (0,075) ir mažiausiu nudilimu (370 μm), o Q4 – aukščiausiu trinties koeficientu (0,108) ir didžiausiu nudilimu (590 μm). Nustatyta, kad Q4 serija, turėjusi vizualiai lygiausią paviršių ir didžiausią Rokvelo kietumą (63 HRC), patyrė intensyviausią dilimą, o Q3, kurios paviršius turėjo didžiausią šiurkštumą (R3z - 0,095 μm) ir matomų defektų kiekį, parodė geriausius trinties rezultatus.

Prižiūrint automobilį svarbu laiku keisti variklio alyvą, nes ji užtikrina tinkamą variklio darbą ir ilgaamžiškumą. Rekomenduojama keisti alyvą kas 10000 – 15000 km, atsižvelgiant į gamintojo rekomendacijas, važiavimo sąlygas ir alyvos tipą. Laiku nekeista alyva praranda tepimo savybes, dėl to didėja trintis, susidėvi variklio dalys, trumpėja jų tarnavimo laikas, o ilgainiui gali atsirasti rimtų gedimų. FTIR spektroskopija leidžia tiksliai nustatyti alyvoje esančius teršalus: vandenį, oksidus, suodžius, nitratus, sulfatus, glikolį ir degalų likučius. Vanduo gali patekti dėl kondensacijos ar aušinimo skysčio nuotėkio. Oksidai kaupiasi dėl aukštos eksploatavimo temperatūros ar netvarkingos uždegimo sistemos, suodžiai – dėl nevisiškai sudegusių degalų. Nitratai ir sulfatai susidaro degimo metu, o glikolis rodo galimus aušinimo sistemos pažeidimus. Keičiant alyvą svarbu atsižvelgti ne tik į ridą, bet ir į eksploatavimo sezoną, važiavimo sąlygas bei variklio būklę. Alyvos keitimo intervalai turėtų būti nustatomi individualiai, remiantis ne tik rida, bet ir alyvos sudėties analize. Taip galima prailginti variklio eksploatavimo laiką, sumažinti eksploatacines išlaidas ir prisidėti prie aplinkos tausojimo gali alyvos stebėjimas ir išnaudojimas maksimaliai.

Nanodalelės pasižymi geromis trinties mažinimo savybėmis, jų buvimas variklinėje alyvoje įvairiais būdais veikia tepimą, fizines savybes, trinties sumažinimą ir nudilimą. Tyrimui buvo pasirinktos dvi nanodalelių rūšys: vario oksidas (CuO) ir titano oksidas (TiO2), kurios buvo naudojamos modifikuoti Mobil1 0W-20 variklinė alyva. Eksperimentas atliktas taikant keturias koncentracijas ( 1. TiO2 0.1 %; 2. TiO2 0.05 %; 3.CuO 0.1 %; 4. CuO 0.2 %). Trinties koeficientui nustatyti tyrimas buvo atliktas su Ducom HFRR įrenginiu. Tyrime atlikti bandymai, siekiant nustatyti, kaip šios dvi nanodalelių rūšys gali paveikti variklio alyvos tepamąsias savybes. Tyrimo metu iškelti šie klausimai: Ar šios modifikacijos pagerina alyvos tepimo savybes? Ar pastebimi skirtumai tarp nemodifikuotos ir modifikuotų alyvų tepimo savybės? Modifikuojant alyvą su nanodalelėmis naudojamas dviejų žingsnių gamybos metodas. Sumaišius alyvą su nanodalelėmis mišinys supilstomas į mėgintuvėlius ir smulkinimas ultragarso vonelėje. Atlikus alyvos modifikaciją, trinties bandymai buvo atliekami su DUCOM HFRR įrenginiu. Bandymas susideda iš plieninio rutuliuko ir plokštelės sąveikavimo tarpūsavyje, kai rutuliukas juda tam tikru dažniu. Atlikus bandymus pastebėta, kad modifikuotos alyvos prie 10 Hz trinties koeficientas yra 17 % mažesnis nei nemodifikuotos alyvos, esant 50 Hz modifikuotos alyvos trinties koeficientas mažesnis 31 % nei nemodifikuotos alyvos, todėl galime teigti kad tirtų modifikuotų alyvų mišiniai pasižymi mažesne trintimi.

Tepimas yra labai svarbus siekiant sumažinti energijos nuostolius ir padidinti mašinų ilgaamžiškumą. Nuolat vyksta tepamųjų medžiagų savybių tobulinimo procesas. Siekiant mažinti mašinų eksploatacijos išlaidas ir mažiau naudoti aplinkai pavojingus skysčius būtinas variklinės alyvos monitoringas eksploatacijos metu. Šiame darbe atlikti sunkvežimiuose naudojamų alyvų tepamųjų savybių kitimo eksploatuojant tyrimai. Vertintos tepamosios savybės ir klampos kitimas. Tyrimai atlikti vertinant naujų, 50 000 km, ir 100 000 km naudotų variklinių alyvų savybes. Nustatyta, kad jų tepamosios savybės neabejotinai priklauso nuo prigimties. Nauja pusiau sintetinė alyva parodė geresnes tepamąsias savybes. Tuo tarpu eksploatacijos metu jos savybės blogėjo greičiau nei sintetinės alyvos. Tirtų alyvų kinematinė klampa tiriamu laiku esminių pokyčių nepatyrė.

Darbo tikslas – ištirti ir palyginti joninių skysčių tepamąsias savybes, trijose skirtingose trinties porose. Joniniai skysčiai apibūdinami kaip druskos, kurių lydymosi temperatūra yra žemesnė nei 100°C ir kurių lydiniai susideda iš atskirų katijonų ir anijonų. Tirti 3 protolitiniai ir 3 aprotiniai joniniai skysčiai. Palyginimui pasirinkta variklinė alyva 5W-40 ir sintetinė bazinė alyva PAO4. Savybių palyginimui tyrimai atlikti 3 skirtingose trinties porose Plienas-Plienas (PL-PL), Plienas-Nerūdijantis plienas (PL-NL) ir Plienas-Aliuminis (PL-AL). Tyrimo rezultatai parodė, kad tirti joniniai skysčiai, lyginant su varikline ir sintetine bazine alyvomis, pasižymėjo gerokai mažesniu trinties koeficientu. Pastebima, priklausomybė trinties poros ir tepamos alyvos, ne visos tirtos alyvos pasižymėjo panašiu trinties koeficientu. Geriausiu dilimo mažinimu pasižymėjo IL-A1. Analizuojant gautus rezultatus PL-NL trinties poros, tepami tiriamaisiais skysčiais, nudilimo tūriai yra mažiausi lyginant su PL-NL ir PL-AL trinties paviršiais. Mažesnė trintis ne visuomet atitinka mažesnį nudilimą. To priežastimi laikomas korozinis dilimas.

Baigiamajame darbe pateikiamas, dviejų, skirtingos prigimties, variklinių alyvų, tribologinių savybių vertinimas. Pirmoji variklinė alyva 0W-40 pagaminta iš IV klasės bazinės sintetinės alyvos. Antroji 5W-40 - iš III klasės bazinės mineralinės alyvos. Alyvų tyrimai atlikti naudojant trinties porą pirštas – diskas. Tyrimai atliekami trejose 40, 80 ir 120 °C temperatūrose. Sudaromas 4, 6, 8 ir 12 MPa trinties poros kontaktinis slėgis. Trinties poros slydimo greitis nuo 0,001 m/s iki 5 m/s. Atlikus tyrimus nustatyta trinties koeficiento priklausomybė nuo slydimo greičio, temperatūros ir kontaktinio slėgio. Ribinio tepimo atvejais didesnė trintis išlikdavo naudojant 5W-40 variklinę alyvą. Mišraus tepimo metu, esant 80 bei 120 °C temperatūroms, prasčiau tepa 0W-40 variklinė alyva. Mažiausia trintis pasireiškė esant 4 MPa kontaktiniam slėgiui, 40 °C temperatūroje. Nustačius 0,5 m/s slydimo greitį, trinties koeficientas buvo 0,006, tepimui naudojant 0W-40 variklinę alyvą. Tomis pačiomis sąlygomis, tepant 5W-40 varikline alyva, trinties koeficientas buvo 0,009. Didinant temperatūrą ir kontaktinį slėgį trinties koeficientas didėjo. Didinant slydimo greitį, trinties koeficientas mažėjo greičiau esant žemesnei alyvos temperatūrai ir mažesniam, trinties poroje sukurtam, kontaktiniam slėgiui.