Fulvio Ciccolo/Unsplash
Надежность и долгий срок службы любого механизма, будь то электродвигатель или промышленный станок, напрямую зависят от состояния смазочного материала. Смазка выполняет несколько жизненно важных функций: она образует защитный слой между движущимися деталями, предотвращая их прямой контакт и износ, а также защищает от коррозии, перегрева и загрязнений. Однако со временем в процессе эксплуатации смазка теряет свои первоначальные свойства, что может привести к преждевременному выходу оборудования из строя. Традиционные методы контроля требуют отбора больших объемов материала и проведения сложных лабораторных анализов, что невозможно сделать непосредственно в цеху. Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) представили прорывное решение — портативный анализатор, который по всего нескольким каплям отработанной смазки прямо на месте оценивает ее остаточный ресурс. Это позволяет сократить расход материала на 98% и открывает новые возможности для диагностики оборудования в полевых условиях, где нет доступа к сложной лабораторной технике.
Статья с описанием разработки опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотенология» (№3, 2025). Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Зачем контролировать качество смазки?
В основе любого производственного оборудования лежат движущиеся узлы: подшипники, редукторы, направляющие, шарниры роботов-манипуляторов. При работе без смазки металлические поверхности быстро изнашиваются, покрываются царапинами и в итоге выходят из строя. Промышленные пластичные смазки не только разделяют детали, но и отводят тепло, защищают от влаги и коррозии, обеспечивая стабильную и долгую работу механизмов.
К качеству таких материалов предъявляются строгие требования. Оно оценивается по целому ряду параметров: плотность, вязкость, механическая стабильность, содержание примесей и, что особенно важно, износостойкость — способность предотвращать повреждение деталей.
Обратите внимание: Guardo – часы для ценителей качества.
Обычно смазки тестируют в лабораториях на специальных стендах, имитирующих реальные условия работы. Такие испытания помогают определить пределы эффективности материала, но они имеют существенные ограничения.Проблемы традиционных методов контроля
Существующие установки для проверки износостойкости — это громоздкое и дорогостоящее лабораторное оборудование. Они предназначены исключительно для анализа свежего, «чистого» материала. На один тест требуется не менее 10 мл смазки, что при масштабных проверках в промышленности приводит к значительным расходам. Но главный недостаток — невозможность оценить состояние смазки, которая уже работает в оборудовании. А ведь именно ее своевременная замена предотвращает аварии и простои.
Принцип работы портативного анализатора
Ученые ПНИПУ создали прототип компактной установки, которая позволяет провести анализ прямо в цеху. Ее ключевое преимущество — возможность тестирования микропорции смазки (всего 0,15–0,2 мл), взятой непосредственно из узла трения работающей машины.
– Конструкция проста и компактна. Она имитирует работу пары трения: вращающийся цилиндрический образец прижимается к неподвижной пластине. Между ними помещается крошечное количество тестируемой смазки. Нагрузка регулируется винтовым механизмом и контролируется тензодатчиком, — объясняет Макар Ромашкин, доцент кафедры оборудования и автоматизации химических производств ПНИПУ, кандидат технических наук.
– Испытание продолжается до появления на образце характерного окисленного кольца или до момента «схватывания» — прямого контакта металлических деталей из-за разрушения смазочной пленки. Фиксируется время, которое смазка выдерживает под заданной нагрузкой до наступления этого критического момента, — добавляет Борис Стародубцев, доцент той же кафедры, кандидат технических наук.
Уникальность разработки — в минимальном расходе материала и особой конфигурации пары трения (вращающийся цилиндр и пластина). Это делает проверку быстрой и удобной для проведения в производственных условиях, в отличие от сложных и громоздких лабораторных аналогов.
Практические испытания и результаты
С помощью прототипа ученые провели 150 экспериментов с популярной промышленной смазкой «Литол-24», используемой в подшипниках, шарнирах и других узлах, работающих при высоких нагрузках. Тестировали как свежую смазку, так и отработавшую в реальных условиях.
В результате испытаний строится график зависимости, своего рода «отпечаток» качества смазки. Для свежего материала кривая имеет определенную форму. По мере старения и деградации смазки время до «схватывания» сокращается, а форма графика меняется. Таким образом, сравнив график, полученный для пробы из работающего оборудования, с эталонным, специалисты на месте могут сделать точный вывод о степени износа смазки и необходимости ее замены.
Новая установка от пермских ученых значительно менее трудоемка и дорога в использовании по сравнению с аналогами, при этом требуя для анализа на 98% меньше материала без потери точности. Этот метод может стать незаменимым инструментом для предиктивного (прогнозного) обслуживания, позволяя предотвращать поломки и оптимизировать графики ТО на основе объективных данных о фактическом состоянии смазки.
Больше интересных статей здесь: Производство.
Источник статьи: Ученые ПНИПУ создали первый в мире прототип портативного анализатора качества смазки на производстве.