Как только появляются новые образцы машин, новые технологические, конструкторские или эксплуатационные изменения, такие испытания нужно проводить внсвь. Снова все разбирается, анализируется…
И происходит это из-за простого, в сущности, явления: отделяются и уносятся с трущихся поверхностей частицы материала. С подошвы ботинка — частицы кожи, со стенок механизма — металла.
Это простое явление, однако, таит множество неожиданностей.
Скажем, двигатель может изнашиваться; не работая, — в нем происходит так называемый коррозионный износ; если говорить попросту, он ржавеет. И, наоборот, двигатель может работать, а износа при этом до поры не происходит. Такое имеет место в случае, если созданы условия стабилизации износа.
Установлено также, что двигатель от одного пуска изнашивается в такой же степени, как от пяти — восьми часов работы. Вот почему автомобиль, эксплуатируемый на улицах Москвы, изнашивается в 1,2–1,3 раза больше, чем его собрат, используемый только на шоссе.
А «гигиена» работающей машины! Обычное дело — между двумя трущимися деталями попала частица пыли. Ее острые грани, как лемех плуга, вспахивают борозду на поверхности. Частица врезается в металл (это называется «шаржирование»), раскачивается в нем, словно готовый выпасть молочный зуб, выпадает, вспахивая все новые и новые борозды.
А сколько таких твердых частиц поднимается в воздух, шаржируя и человеческие легкие и детали машины, когда грохочет по улице весь в клубах белой пыли самосвал с цементом!
Ученые установили общие закономерности износа двух трущихся поверхностей — мы их называем «парой». Любая вновь собранная пара прирабатывается («притирается» — это выражение распространено не только в технике) с повышенным темпом износа, но затем износ устанавливается на постоянном уровне — стабилизируется. Процесс стабилизации длится значительное время до наступления критического износа.
Я уже упоминал, что на темпы изнашивания по-разному влияют разные факторы. В процессе двигательных испытаний изучаемый фактор может уменьшить свое воздействие, «вылезет» же воздействие другого, не изучаемого в данное время. Это плохо, так как достоверность информации по фактору, из - за которого и затевались испытания, резко уменьшается. Вот почему так важно, чтобы износостойкие испытания были экспрессными. Старые методы этому требованию не отвечали. На смену им неизбежно должны были прийти и пришли новые — с псмощью радиоактивных изотопов и ионизационных излучений.
Примерно так. Трущиеся поверхности активируют — в них вкрапливают радиоактивные изотопы. По мере работы двигателя изотопы отделяются от детали вместе с продуктами износа.
Попадая в масляную систему, изотопы увеличивают её радиоактивность. Теперь достаточно включить радиометрический прибор, определить степень увеличения уровня активности в системе и на основе полученной информации рассчитать скорость износа.
При этом двигатель не нужно ни разбирать, ни даже останавливать! Сразу отпадает такая чрезвычайно дорогостоящая вещь, как излишний простой судна. Продолжительность испытаний сокращается в 10–15 раз, экономический же эффект возрастает в 20–25 раз!
Схема, однако, есть схема. В действительности все, конечно, обстоит сложнее. Если мы хотим судить о темпах износа по увеличению уровня радиоактивности, то обязаны предусмотреть средства защиты персонала от излучения. Следовательно, требуются специально оснащенные лаборатории.
При исследовании износа в условиях стендовых испытаний применение изотопов позволило решить важные, уникальные задачи повышения ресурса машин и хмеханизмов. Казалось бы, все хорошо. Но…
Ох, уж эти «но». Дело в том, что результаты стендовых испытаний (как бы добросовестно они ни проводились) требуют проверки и подтверждения в практике реальной эксплуатации машины. К тому же у эксплуатационников возникают и собственные задачи, которые в дистиллированных условиях стенда решить просто невозможно.
В Директивах XXIV съезда КПСС названа конкретная цифра — увеличить ресурс двигателей не менее чем в 1,5 раза. Решить эту задачу огромной важности для всего народного хозяйства должны не только работники промышленности, изготавливающей двигатели, но и эксплуатационники.
Читатель уже догадался, конечно, что использование радиоактивных изотопов требует и создания средств надежной защиты персонала.
Это ограничивает применение нового метода лишь на стенде. Так вот: это ограничение больше не существует. В МВТУ имени Баумана под руководством профессора Владимира Ивановича Постникова разработан и внедрен новый метод поверхностной, то есть неглубокой, активации металла, при этом применяется ничтожно малая активность, не превышающая активности светящегося циферблата часов.
Это значит, что родилось новое направление, позволяющее измерять износ двигателя (и, следовательно, увеличивать соответствующими мерами его долговечность) без разборки и остановки в любых условиях.
В 1968 году рыболовно-морозильный траулер «Салгир» совершил плавание из Севастополя до порта Уоллфиш-Бей протяженностью 7 500 миль, то есть почти 14 тысяч километров. Все время плавания двигатель работал на винт под непрерывным контролем износа методом поверхностной активации.
Целью этого эксперимента было выявить и оценить влияние условий реального плавания (при этом успешно вылавливалась и морозилась вполне реальная рыба) на износ двигателя.
Писать о морских приключениях, штормах и прочей романтике я не буду. Ограничусь, как этого требует тема статьи, нашим успешным экспериментом, проведенным впервые на борту судна, находящегося в дальнем плавании.
…Двигатели собраны, приборы проверены, начальные измерения сделаны. Проходит некоторое время.
Судно ещё на приколе, двигатель молчит, в вахтенном журнале в графе «Отработанные часы» красуется «О», а приборы фиксируют… износ в один микрон!
Первая загадка. В чем дело? Все тщательно проверяем, ищем возможные ошибки — и ничего не находим. Впадаем в легкую панику. За обедом в кают-компании старший механик (по-флотски «дед») Николай Александров вдруг, между прочим, спрашивает второго механика, отвечающего за главные дизели:
— Валы отцентрованы?
— Да.
— Долго пробуксовали?
— Оборотов двадцать.
Я так и подскочил: неужели эти сделанные вручную, без пуска, обороты и дали микронный износ, уловленный нашими приборами? Вмешиваюсь в разговор (хотя делать этого и не положено):
— На каком двигателе пробуксовали?
— Да на твоем, радиоактивном, — последовал ответ.
Так оно и есть! Мне уже не до компота. В тот же день я уже сам для проверки сделал вручную ещё двадцать пробуксовок. Приборы показали, что износ увеличился еще на 0,5 микрона. Снова орудую двухдюймовой трубой-буксовкой, как рычагом. Два, раз! Два, раз! До чего же тяжело! (И как это у ребят всё так легко получается!) Отсчитываю двадцать оборотов. Поршень в нижней мертвой точке. Замеряю износ — без изменений. Еще двадцать оборотов — результат тот же.
Значит, в методику нужно вносить поправку: учитывать количество пробуксовок перед пуском.