И такое бывает?! Трение без износа.

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 — баббитом. «Если клинило коренные подшипники коленвала, то после потравки серной кислотой очищенных подшипников их снова аккуратно заливали новой порцией баббита, разогретого до температуры 130 градусов.»

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 отчета МАМИ за 2007 год).

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).