Износ — предмет постоянной заботы тех, кто делает для нас технику. И чем машина долговечнее — тем больше на нее спрос со всеми вытекающими из этого последствиями. Уменьшение трения снижает износ и однозначно увеличивает срок службы любой машины.
На Уральском автозаводе в начале 70-х годов испытывали двигатели с хромированными цилиндрами*: у хрома меньший коэффициент трения и намного выше износостойкость (по сравнению с чугуном). Эксперимент с гильзами не дал желаемого результата, но выяснилось, что чугун под слоем хрома растет: диаметр гильзы по ходу испытаний не увеличивался, как обычно, а наоборот — уменьшался. Из этого можно было сделать вывод, что даже обычная чугунная гильза одновременно с износом самовосстанавливается!
Еще один узел трения — подшипник. В двигателях автомобилей преимущественно используются подшипники скольжения (в них нет ни шариков, ни роликов). Чего только не изобретали конструкторы, чтобы уменьшить трение! И смазка подается в узел под давлением, и разбрызгивается струей или туманом, если ее нельзя подать по каналам, и канавки в подшипниковых узлах и прочая, и прочая…
А теперь — небольшое отступление. Какая картинка появляется в вашем воображении при слове «вкладыш»? Почти наверняка — бумажка, вложенная в документ (например, в трудовую книжку или в паспорт). Но есть и другие вкладыши. К примеру, в узлах трения.
Их назначение — упростить технологию. Здесь речь о вкладышах подшипников двигателя. До их внедрения гнезда подшипников заливали сплавом с очень низким коэффициентом трения —
С внедрением вкладышей и сборка, и ремонт упростились, но баббитовые вкладыши страдали короткой жизнью. Их заменили на сталеалюминиевые (основа — сталь, на которую «вдавливали» антифрикционный слой — алюминий). Существенное уменьшение затрат сопровождалось и «мелкими» неприятностями: вкладыши выкрашивались.
Мне довелось испытывать сталеалюминиевые вкладыши: они разрушались на гарантийном пробеге. Картина была необычной: при нормальной приработке подшипника почти всегда в центре вкладыша появлялся островок алюминиевого слоя, не связанный со стальной основой. В дальнейшем такой островок дробился на мельчайшие кусочки, которые затягивались в зазор между шейкой и валом. Результат — задир шейки вала.
Причины отслоения были неясны. Это могла быть и слабая связь алюминия с основой, и кавитация в масляном клине. Пена в картере при попадании в масляный насос сжимается, а воздушные пузырьки, попадающие в масляный клин подшипника скольжения, раскрываются, воздушный пузырь освобождается, и масло занимает то пространство, которое было прежде занято воздухом (это явление — схлопывание — и называется «кавитация»). Гидравлический удар, возникающий при этом, очень мощный и приводит к образованию на поверхности подшипника своеобразной ряби (появляются оспинки). Так вот это явление и могло быть (по рабочей гипотезе) причиной разрушения вкладышей.
Для устранения пены начали использовать специальную присадку. Мне кажется, именно тогда я впервые узнал о существовании добавок к маслам. С тех пор прошло много лет (больше 40), этих присадок сегодня — миллион. Но среди них есть особенные: они наращивают изношенный металл.
«Одним из путей повышения технико-экономических показателей двигателей внутреннего сгорания является уменьшение потерь на трение в их механизмах и системах. Перспективным направлением решения этой проблемы является использование в двигателях моторного масла с различными присадками и добавками, которые реализуют принцип самоорганизации в узлах трения и, так называемое, „безызносное“ трение. При использовании такой технологии добавки к моторному маслу, получившие название кондиционеров металла и представляющие собой сложное химическое соединение с активными ионами железа, становятся в результате химических реакций в зонах трения частью структуры металла, сглаживая шероховатость и заполняя микропоры и микротрещины. На поверхностях трения из компонентов кондиционера металла формируется тонкий защитный слой и в результате трибохимических реакций осуществляется цикл „износ-восстановление“» (из
Интенсивные исследования направлены на то, чтобы все узлы машины вырабатывали свой ресурс одновременно. Возможно, наступит время, когда ваш автомобиль (или другая машина), который еще вечером вам служила верой и правдой, утром окажется грудой металлолома.
Но всех, кто очень озадачивается глобальными (и не очень) проблемами развития человечества, я могу заверить, что такой момент наступит не скоро, очень не скоро. И постарайтесь заглушить в ваших душах тоскливую тревогу за будущее! Сегодня ваш двигатель восстанавливается сам! И это — одна из причин оптимистического взгляда на жизнь!
*Такие цилиндры предполагалось ставить на новых двигателях, спроектированных в конструкторском бюро под началом Бориса Гавриловича Шапшала (он был конструктором по призванию и натаскивал меня — свежего и абсолютно зеленого молодого специалиста).