Современные подходы к технической эксплуатации техники и оборудования в условиях низких температур Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies 4 (2015 8) 414-418

УДК 665.765

Modern Approaches to Technical Operation of Equipment and the Equipment in the Conditions of Low Temperatures

Sergey V. Korneeva*, Ruslan V. Buravkinb, Aleksander A. Anoprienkob and Aleksey A. Ivannikovc

aOmsk State Technical University 11 Mira, Omsk, 644050, Russia bOJSC «Surgutneftegas» 13 Gubkina, Surgut, 628415, Russia cOmsk Armored Engineering Institute 14 Voenny gorodok, Omsk, 644098, Russia

Received 16.03.2015, received in revised form 29.03.2015, accepted 14.05.2015

When machines are used in low temperature conditions it leads to water entering gear oils because of the condensation process. The presence of water in oils leads to changes in the anti-wear performance, reduction of drain intervals and s growth of machines' failure stream.

Keywords: low temperatures, water, oils lubricant.

Современные подходы к технической эксплуатации техники и оборудования в условиях низких температур

С.В. Корнеева, Р.В. Буравкинб, А.А. Аноприенкоб, А.А. Иванников1

аОмский государственный технический университет

Россия, 644050, Омск, Мира, 11 бОАО «Сургутнефтегаз» Россия, 628415, Сургут, Губкина, 13 вОмский автобронетанковый институт Россия, 644098, Омск, Военный городок, ОАБТИИ, 14

При эксплуатации техники в условиях низких температур в масла из-за конденсационных процессов поступает вода. Присутствие воды в маслах приводит к изменению их

© Siberian Federal University. All rights reserved Corresponding author E-mail address: nhi@omgtu.ru

*

противоизносных свойств, сокращению периодичности замены и росту потока отказов техники.

Ключевые слова: низкие температуры, вода, масла смазочные.

Значительная часть территории России расположена в зоне с суровыми климатическими условиями, где период отрицательных температур превышает шесть месяцев в году. В настоящее время идёт интенсивное развитие этих районов вследствие освоения нефтегазовых месторождений и месторождений минеральных ископаемых. По причине малой изученности влияния низких температур на работу мобильной техники организации теряют огромные средства при её эксплуатации и ремонте за счёт потерь из-за повышенного расхода топлива и увеличенной интенсивности износа сопряжённых подвижных деталей мсшин. Одной из основных причин проявления повышенных эксплуатационных затрат выступает изменение основных характеристик смазочных материалов [1-3]. Известно, что при изменении температуры изменяется и вязкость масел. Причём нередки слу чаи, когда смазочные материалы вообщн теряют подвижность из-эз низких температур окружающей среды. Если для моторных масел можно обеспечить необходимый тепловой режим за счёт утепленоя мотороого отсека машины для использования тепловыделения двиэителя (в этом случае низкие температуры не влияют на топливную экономичность двигателя), то для трансмиссионных масел и пластичных смазок обеспечить неэбходимый тепловой режим практически невозможно. Влияние низких температур на работу двигателей внутреннего сгорания отрсжено на рис. 1, 2 .

Именно ивменение вязкостно -прочностных свойств смвеочных материа лов приводит к повышенному расходу топлива при эксплуатации тэхники в условиях низких температур, в зависимости от услооий эксплуатации это повышение может дохтдить до20 % и выше.

Рис. 1. Из менение эффективной мощносви и крутящего момента при снижинии тэмпературы окружающего воздуха

216,0 214,0 212,0 210,0 208,0 206,0 204,0 202,0 200,0 198,0

Часово й расход

топлива, кг/ч

Удел расход

гоплива,

г/(кЕ Зт*ч)

293 283 273 263 253 243 233 Температура окружающего воздуха, К

223

60,00 58,00 56,00 54,00 52,00 50,00 48,00 46,00 44,00 42,00

40,00

213

Рис. 2. Изменение расхода топлива двигателя ЯМЗ 7511 при снижении температуры окружающего воздуха

При увеличении вязкостно -прочно стных свойств смазочны>1х материалов за счёт низких температур проис ходит изменение и условий смазы>1вания деталей0 пар трения. Увеличиваются затраты энергии на перемешивание смазочного материала, интенсивность износа трущихся пар и, как следствие, увеличивается поток отказом агрегатов техники. Кроме того, при эксплуатации техники следует учит ывать, чтд д условиях нидких температур наблюдается поступление воды во дсе виды нефтепродуктов.

Присутствие воды в смазочных материалах резко имменяет их качество. У многи х марок моторных масел наличие 0,1 % воды и более по массе приводит к осадкообразованию, состоящему из 40 % детергентно-диспергирующих и противоизносных присадок и 75 % антипенной присадки [3-5]. Это вызывает изменение и других показателей качества смазочных материалов. Например, на 40 % уменьшается щелочное число, которое определяет ресурс моторного масла. У моторных масел такое влияние воды происходит из-за низкой коллоидной стабильности вводимых присадок. Трансмиссионные масла также обводняются при их использовании в условиях низких температур. У некоторых масел тоже наблюдается низкая коллоидная стабильность присадок и осадкообразование, а присутствие воды оказывает существенное влияние на изменение трибологических свойств трансмиссионных масел [6, 7]. Изменение основных характеристик обводнённых трансмиссионных масел группы ТМ5 отображено на рис. 3.

Установлено, что для различных масел предельные значения концентрации воды могут варьироваться, что объясняется различной устойчивостью пакетов присадок к воздействию воды, а также начальным уровнем эксплуатационных свойств, заложенных в товарном масле. На основе полученных данных установлены предельные значения содержания воды в масле для соответствующих уровней эксплуатационных свойств: для масел групп ТМ-3, ТМ-4, ТМ-5 предельные значения соответственно составили 0,29; 0,92; 2,15 % (по массе). Если учесть, что в некоторых случаях при низких температурах наблюдается обводнение трансмиссионных масел до 8 %, то для уменьшения воздействия воды на изменение свойств необходимо использо-

Индекс задира

ш ш ш .Ютек Кинетик (ТМ-5-18) ^—Славнефть Синтетик (ТМ-5-18) - - -ТМ-5-9А (ТМ-5-9)

S-. 1 1

V к „ L ►

■ ~

* <

С

Рк, Н 1400

Критическая нагрузка

1250 1200 1150 1100 1050 1000

■ ■ ■ Ютек "СлаЕ Кинетик (ТМ-5-18) нефть Синтетик (ТМ-5-18) Транс Гипоид Супер (ТМ-5-18) -9А (ТМ-5-9)

— - ТМ-5

м А

Ч-.

1 1 1 i i

1 ч > а с - - _ т *

* ■ _

4 ► < ► ■

4 5 6 7 8

Концентрация воды в масле, % масс.

3 4 5 6 7 8 Концентрация воды в масле, % масс.

Рс, Н

Нагрузка сваривания

Ютек Кинетик (ТМ-5-18) Славнефть Синтетик (ТМ-5-18) ТНК Транс Гипоид Супер (ТМ-5-18)

Ди, мм 0,9

Показатель износа

0,8

0,6

0,5

4 5 6 7 8

Концентрация воды в масле, % масс.

4 5 6 7 8 Концентрация воды в масле, % масс.

В

Рис. 3. Изменение трибологических характеристик трансмиссионных масел от концентрации воды: а -изменение индекса з адяра; б - изменение критичеекой нагрузки; в - изменение нагрузки св аривания; г - изменение показателя износа

Из, Н

б

a

0,7

0,4

0,3

вать масла высших эксплуатационных групп (ТМ-5) [8, 9]. Данные влияния кизких температур на отказы техники представлены на рис. 4 [10].

Пики отказов двигателей и агрегатов трансмиссий приходятся на месяцы, когда наблюдается наиболее напряжённая их работа, а даже незначительное изменение эксплуатационных характеристик смазочных материалов приводит к отказам техники. Внедрение разраб отанных метсдик расчета обводне ния, обоснуванного выбора марок мэсел, рекомендацкй по техническому обслуживанию техники в условиях низких температур привело к значительному (до 50 %) увеличению наработки на отказ техники, эксплуатируемой в условиях г. Сургута.

g 16 Is

14 12 10 8 6 4 2 0

1 1 / \

1 у . ■» . j 1 \ / ■ * ■ 1 »

ч * Ч 1 1 1 ф | \

и f 1 1 " - -1 1 -.

i ... гт 1 1

r

/ ✓ ✓ У X

/ / / /

цы

— - - отказы агрегатов трансмиссии .... отказы ДВС

Рис. 4. Распределение отказов дорожно-строительной техники в течение года при эксплуатации в условиях г. Сургута

Список литературы

[1] Корнеев С.В. // Строительны«; и дорожные машины. 2003. № 12. С. 21-22.

[2] Корнеев С.В., Пилипенко ДН. // Пробеле мы создания и эксплуатации автомобилей, специальных и технологических машин в условиях Сибири и Крайнего Севера: материалы 43-й Междунар. НТК Ассоциации автемобильных инженеров. Омск: СибАДИ, 2003. С. 18X0-182.

[3] Корнеев С.В. // Химия и те хнология топлив и масел. 2006. № 4. С. 33-34.

[4] Корнеев С.В., Колунин А.В., Дорошенко Н.В. // Смазочные материалы в промышленности: Материалы междунар. конф. М.: ВВЦ, 2005. С. 54-58.

[5] Корнеев С.В. // Двигателестроение. 2004. № 4. С. 36-38.

[6] Корнеев С.В., Дорошенко Н.В., Залознов И.П. И/ Материалы конф.-свминвра Ассоциации автомобильных инженеров. Сургут, 2005. С. 73-77.

[7] Корнеев С.В., Шестаковская Т.В., Дорошенко С.В., Дорошенко Н.В. //Вестник нефтяных компаний «Мир нефтепродуктов». 2007. №3. С. 30-33.

[8] Корнеев С.В., Дорошенко Н.В. // Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования: материалы II Всерос. НПК студентов, аспирантов и молодых учёных. Омск: СибАДИ, 2007. С. 17-21.

[9] Корнеев С.В., Буравкин Р.В., Дорошенко Н.В. и др. // Безопасность регионов - основа устойчивого развития: Материалы НПК. Иркутск, 2007. Т. 2. С. 142-143.

[10] Корнеев С.В., Буравкин Р.В., Дорошенко Н.В. и др. // Безопасность регионов - основа устойчивого развития: материалы НПК. Иркутск, 2007. Т. 2. С. 135-141.