Одним из основных факторов, определяющих долговечность и надежность работы машин и механизмов, является износ контактирующих поверхностей узлов трения, что в значительной степени сказывается на ресурсе их работы.

Для снижения величины и стабилизации условий трения, предотвращения интенсивного износа в узлы трения вводят различные смазочные среды. Однако в большинстве случаев они не оказывают желаемого эффекта: в процессе работы разогреваются, стекают, растекаются по поверхности, выдавливаются из зоны трения, в точках контакта создается недостаток смазки. Для устранения указанных недостатков используются различные методы термические, криогенные, физические, физико-химические и др. Одним из наиболее важных методов является метод физико-химического воздействия на детали - процесс нанесения фторсодержащего поверхносто-активного вещества (ПАВ) на поверхность твердого тела. При этом на поверхности формируется слой ориентированных макромолекул, радикально меняющих поверхностную энергию твердого тела. Молекулы ПАВ образуют структуры Ленгмюра в виде спиралей с нормально направленными к поверхности осями, позволяющими надежно удерживать смазочные среды.

Молекула ФТОР-ПАВ (спираль Ленгмюра и якорная зона)	Прикрепление молекулы ФТОР-ПАВ к поверхности твердого тела

Спектроскопическими методами показано, что ПАВ образует с металлическими поверхностями хемосорбционные и химические связи.

Электронно-микроскопические и рентгеноструктурные исследования поверхностных слоев металла до и после покрытия ПАВ показывают, что после механо-химического воздействия, например трения в обработанных образцах искаженность кристаллической решетки существенно ниже, чем в необработанных, что указывает на положительное влияние покрытия ПАВ на процесс трения.

Это обусловливает следующие основные преимущества обработанных поверхностей:

• удерживается смазка в зоне трения за счет создания пограничного слоя ПАВ, уменьшающего поверхностную энергию твердого тела;
• снижается адгезионное взаимодействие твердых тел за счет разделительной пленки ПАВ;
• улучшаются антифрикционные и противозадирные свойства, снижается коэффициент трения как за счет низкой поверхностной энергии пленки ПАВ, так и за счет удержания смазочной среды в зоне трения;
• снижается рост микротрещин контактирующих поверхностей за счет подавления электрохимических процессов, приводящих к водородной хрупкости;
• снижается коррозионное разрушение металлических поверхностей за счет локализации центров дислокаций;
• снижается газопроницаемость материалов, в том числе полимерных, РТИ и т. п., что существенно снижает скорость их старения;
• подавляется каталитическая активность металлов на смазочные и другие среды, что приводит к снижению процессов их деструкции и полимеризации («угар», осмоление и т.п.).

Заполнение микропор и микрокапиляров ПАВ. 

1. Поверхностно-активное вещество (ПАВ)
2. Твердое тело

ПАВ, обладающие широким диапазоном различных свойств, все шире применяются во многих отраслях промышленности, в т.ч. в авиа-, автомобиле- и станкостроении, тракторном и сельскохозяйственном машиностроении.

На основе вышеуказанных высокоэффективных ФТОР-ПАВ и разработан Универсальный модификатор (УМ), который производится ЗАО «Автоконинвест».

Универсальный модификатор предназначен для использования в узлах трения с целью снижения трения и увеличения износостойкости контактирующих пар, в виде добавки ко всем видам моторных и трансмиссионных масел, применяемых в системах смазки карбюраторных и дизельных двигателей, коробах передач, дифференциалах автотракторной техники и т. п.

«Универсальный модификатор-2» - последний в семействе модификаторов, средство для обработки практически любых поверхностей, механизмов, трущихся деталей работающих в масляной среде.

Универсальный модификатор защищен патентами в России, Европе, Японии и США.

К настоящему времени проведены всесторонние испытания Универсального модификатора в известных лабораториях и на полигонах среди которых: 25 Гос НИИ МО РФ, Полигон в/ ч 1252684, ИЦАИ НАМИ, АМО ЗИЛ, РНЦ «Прикладная химия», ЦИАМ. Ниже приводится краткий анализ результатов испытаний УМ.

1. Влияние Универсального модификатора на основные характеристики товарных масел и трибологические свойства

Универсальный модификатор - улучшает физико-химические свойства масел, обладает повышенными антикоррозионными, антифрикционными и противозадирными свойствами и абсолютно нетоксичен (IV класс опасности).

Он в 60-70 раз прочнее удерживает масло на поверхности трущихся деталей, создавая масляный «клин» в зоне трения и, таким образом, предохраняет узлы трения от эффекта «масляного голодания». Это позволяет в экстремальных ситуациях сохранять работоспособность узлов трения машин и механизмов.

По данным [11] установлено, что добавка УМ в масло полностью исключает «задир» трущихся пар, существенно снижает их износ, особенно при больших контактных напряжениях.

В работе [12] подтверждено, что противозадирные свойства отечественных и зарубежных масел с добавками УМ улучшаются, уменьшаются отложения на поршнях, полностью отсутствует коррозия, сокращается и не зависит от нагрузки время притирки трущихся пар. При этом происходит дошлифовка трущихся поверхностей до Ra = 0,12÷0,16 мкм по ГОСТ 27 89-73.

Существенно (на 11,2-21,3%) уменьшается диаметр пятна износа.

По данным [13] кинематическая вязкость авиамасел в диапазоне температур от -40°С до +100°С практически не меняется. Смазывающие свойства на ЧШМ по ГОСТ 9490-75 при постоянной нагрузке улучшаются. Деаметр пятна износа уменьшается от 0,68 до 0,30 мм. Уменьшается высота столба пены и время ее разрушения.

В работе [14] подтверждено улучшение моющих и защитных свойств масел корабельных двигателей внутреннего сгорания с добавками УМ. При этом в продуктах износа обнаружено снижение содержания железа (28÷45%), свинца (2÷9 %), цинка (4÷18%).

2. Влияние Универсального модификатора на динамические и другие характеристики автомобилей (двигателей)

 Анализ полученных результатов показывает, что динамические характеристики испытуемых автомобилей за счет введения УМ в масло двигателя, коробку передач (КПП) и ведущего моста улучшились и составили:

• время выбега увеличилось на 4,1 ÷ 7,7 % ;
• время разгона уменьшилось на 1,9 ÷ 5,0 %.

Это свидетельствует о снижении потерь на трение в двигателе и трансмиссии автомобиля и обеспечивает повышение их мощности и экономических показателей [4].

В работе [2] зафиксировано возрастание максимальной скорости автомобиля ЗИЛ-131 от 80 до 92 км/ч. А в [14] отмечено снижение вибрации корабельных двигателей на частотах 25÷180 Гц на 5÷14%.

3. Уменьшение расхода топлива при введении Универсального модификатора в масло двигателя, КПП и ведущего моста, %

Добавка УМ в масло двигателя, КПП и редуктор ведущего моста приводит к уменьшению расхода топлива при езде по городскому циклу на 0,45÷16,7%, а при езде с постоянной скоростью по осредненному показателю на 2,2÷23,8%.

На примере испытаний автомобиля ВАЗ-2105, имеющего пробег 11 000 км после введения УМ, отмечена тенденция к уменьшению расхода топлива как в городском цикле, так и по осредненному показателю при езде с постоянной скоростью, по мере увеличения пробега. Так для пробега 30 км расход уменьшается соответственно на 11,4 и 5,5 %, для 1000 км – на 11.8 и 7,0 %, для 6300 км – на 14,1 и 21,6 %, для 11 000 км – на 15,9 и 23,8%.

Примечания:

1. Данные, приведенные в настоящей таблице, характеризуют уменьшение расхода топлива в % для различной величины пробега автомобилей после введения УМ (от 30 до 11 000 км).
2. * осредненный расход не определялся.

4. Обобщенные данные по изменению компрессии в цилиндрах двигателей автомобилей до и после введения Универсально модификатора, кг/см²

Изменение компрессии в цилиндрах двигателей автомобилей до и после введения УМ-2

5. Влияние Универсального Модификатора на пусковые качества двигателя при отрицательных температурах

Введение УМ в силовые агрегаты с дизельным и карбюраторным двигателем дает возможность улучшить их пусковые качества и обеспечивает пуск карбюраторного двигателя без использования подогревателя при температурах до -25°С, а дизельного до -20°С. При этом снижается нагрузка на электростартерную систему пуска двигателя. При стартовых температурах, составляющих для карбюраторного двигателя

-15°С, дизельного -12°С увеличивается скорость прокрутки стартером соответственно на 30 (22%) и 25 (16%) об/мин. При более низких температурах скорость прокрутки несколько уменьшается [1] за счет увеличения вязкости масла.

6. Изменение содержания вредных примесей в отработанных газах после введения УМ в масло двигателя, %

Из рассмотрения результатов, представленных в настоящей таблице следует, что выбросы окиси углерода (СО) на минимальных оборотах холостого хода уменьшаются на 7÷50%. Исключение составляет автомобиль ИЖ-2126, у которого произошло увеличение выбросов СО на 8%.

При повышенных оборотах холостого хода выбросы СО уменьшились на 25% для ГАЗ-2410 и на 33% для ИЖ-2126. Для других машин этот параметр не определялся.

Выброс углеводородов (СН) на режиме min оборотов холостого хода снизился на 10÷50%, а при повышенных оборотах на 9÷12% (ГАЗ-2410 и ИЖ-2126).

Кроме того, по данным [8] количество выбросов СО для автомобиля ИЖ-2126, определенных по правилам N 83-01 ЕЭК ООН (испытательный цикл MVEG-A), снизилось на 17,8% и составило 7,15 г/км, для ВАЗ-2121 [9] с дизельным двигателем количество примесей, определенных по правилам N 83-01 уменьшилось по СО - на 5,9%, по СН - на 13,3%, по NOx - на 9,9% и составило соответственно 0,64; 0,034 и 0,64г/км., для ВАЗ-2108 [6] количество выбросов СО и СН не изменилось, а выбросы NO уменьшились на 24,9% и составили 1,9 г/км.

7. Влияние Универсального модификатора на работу автомобиля в экстремальных условиях (отсутствие масла в картере двигателя)

Объектом испытания явился автомобиль ГАЗ-24 обработанный Универсальным модификатором с пробегом 139900 км. Экипаж испытуемого автомобиля был представлен:

1. Водитель ИЦ АИ НАМИ;
2. Зав. лабораторией ИЦАИ НАМИ;
3. Представитель ЗАО «Автоконинвест».

Условия проведения испытаний после слива масла:

Движение по Москве.

Маршрут №1: ул.Онежская – ул.Зеленоградская – МКАД – Дмитровское ш. – ул.Б.Академическая – ул.Автомоторная – 4-й Лихачевский пер.

Маршрут №2: ул.Онежская – ул.Зеленоградская – МКАД – Алтуфьевское ш. – ул.Академическая – ул.Автомоторная – 4-й Лихачевский пер.

Погода: температура 2-3С, сухо, скорость ветра 3 -5 м/с.

Скорость движения: в среднем 30 - 40 км/ч.

Время в пути: 1 час 29 мин.

Пробег: 50 км.

Температура охлаждающей жидкости: до 60°С.

Результаты испытаний:

При движении автомобиля посторонних звуков в двигателе не наблюдалось, двигатель работал без перебоев как и при наличии в нем масла на протяжении всего маршрута движения.

После разборки двигателя была произведена деффектация клапанов, цилиндров, поршней с кольцами, распред. вала и коленвала с вкладышами. В результате анализа задиров, царапин и цвета побежалости на трущихся поверхностях выявлено не было.

После сборки двигателя было залито масло и произведены замеры, которые приведены в таблице.

Анализ результатов испытаний показал, что введение УМ в систему смазки двигателя и трансмиссию приводит к мгновенному получению положительного эффекта (пробег не менее 30 км.):

• улучшение динамики (выбег, разгон);
• уменьшение расхода топлива;
• повышение компрессии;
• улучшение условий пуска;
• уменьшение содержания вредных примесей в отработанных газах.

Наряду с вышеперечисленными испытаниями на Автопредприятии №1 Управления делами Президента РФ проведены в течении более 1 года эксплуатационные испытания на 200 единицах подвижного состава с пробегом от 10 тыс. до 200 тыс. км., а также в двигателях после капитального ремонта. За все время испытаний замечаний по работе двигателя и агрегатов нет. В обработанных Универсальным модификатором автомобилях отсутствует перерасход топлива и наблюдается экономия в пределах 5%, показания СО, СН в норме.

Перечень материалов испытаний:

1. Информационная записка И3.37.105.02.149-94 Конструкторско-экспериментального производства АМО ЗИЛ, М., 1994.
2. Отчет о НИР «Испытания Универсального модификатора в двигателе внутреннего сгорания ЗИЛ-131», в/ч 93268, С.-П., 1994.
3. Заключение Автопредприятия №1 ГСПУ Администрации Президента РФ от 11.11.1993 г., М., 1993.
4. Протокол испытаний Универсального модификатора на автомобиле ЗИЛ-4331 с дизельным двигателем ЗИЛ-645, КЭП АМО ЗИЛ, М., 1994.
5. Оценка влияния применения «Модификатора универсального «УМ» в масло на токсичность, топливную экономичность и скоростные свойства автомобиля ВАЗ-2105 при испытании на специализированном роликовом стенде в период пробега до 11 000 км., в т.ч. в процессе рядовой эксплуатации, Протокол испытаний ИЦ автомобильных изделий НАМИ, М., 1994.
6. Оценка влияния применения в моторные и трансмиссионные масла УМ на токсичность, топливную экономичность и скоростные свойства автомобиля ВАЗ-2108 при испытании на специализированном роликовом стенде, Протокол испытаний ИЦ АИ НАМИ, М., 1994.
7. Протокол испытаний №170/7/3585-89 от 17.05.1994 (ГАЗ-24), ИЦ АИ НАМИ, М., 1994.
8. Протокол испытаний №145/7/3566-71 от 01.04.1994, (ИЖ-2126), ИЦ АИ НАМИ, М., 1994.
9. Протокол испытаний №169.7.358-84 от 12.05.1994, (ВАЗ-2121д), ИЦ АИ НАМИ, М., 1994.
10. Кудрявцев С.М., Крылов В.И. др. «Эффективность и перспективы применения новых эпиламов в машиностроении», сб. сер. 55.13.17 Машиностроение. Общие вопросы, Мн., БелНИИНТИ, 1988.
11. Акт №847-93 от 29.11.93., РНЦ "Прикладная химия", С.-П., 1993.
12. Протокол (акт) испытаний №018 25Гос НИИ МО РФ от 30.03.94г., М., 1994.
13. Влияние добавок УМ на показатели качества авиамасел, ЦИАМ, М., 1995.
14. Заключение по применению УМ в корабельных дизелях в/ч 26913, г.Севастополь, 1995 г.
15. Оценка влияния применения УМ в моторные и трансмиссионные масла на токсичность, топливную экономичность и скоростные свойства автомобиля ГАЗ-24 при испытании на специализированном роликовом стенде. Протокол №144/7/3561-65 от 31.03.94г., ИЦ АИ НАМИ, М., 1994