Экспериментальное исследование влияния воды на трибологические характеристики трансмиссионных масел группы ТМ-5 Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

3. Правила тяговых расчетов для поездной работы. М.: Транспорт, 198."). - 287 с.

4. Хомич А.З. Эффективность и вспомогательные режимы тепловозных дизелей, М.: Транспорт, 1979. — 144 с.

5. Володин А.И., Фофанов Г.А. Топливная экономичность силовых установок тепловозов. М.: Транспорт, 1979. — 126 с.

СКОВОРОДНИКОВ Евгений Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры «Локомотивы» Омского государственного университета путей сообщения (ОмГУПС).

ОВЧАРЕНКО Сергей Михайлович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Локомотивы» ОмГУПС.

НЕКРАСОВ Илья Владимирович, аспирант кафедры «Локомотивы» ОмГУПС.

МИНИТАЕВА Алина Мажитовна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Прикладная математика и информационные системы» Омского государственного технического университета.

Статья поступила в редакцию 27.09.06. © Сковородников Н.И., Овчаренко С.М., Некрасов И.В., Минитаева A.M.

удк 621.892 Н. Bi ДОРОШЕНКО

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВОДЫ НА ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЕЛ ГРУППЫ ТМ-5_

С целью определения влияния обводнения трансмиссионных масел на изменение их основных эксплуатационных свойств были проведены трибологические испытания образцов трансмиссионных масел эксплуатационной группы ТМ-5. В результате определено, что наиболее интенсивное изменение показателей индекса задира и критической нагрузки заедания происходит при концентрации воды в масле до 2% по массе. Изменение показателя нагрузки сваривания происходит более равномерно во всем диапазоне исследованных концентраций содержания воды. Характер изменения показателя износа масел с различными базовыми компонентами и пакетами присадок может существенно отличаться.

Ранее проведенные исследования [1,2] эксплуатации автотракторной и дорожно-строительной техники в условиях северных регионов показывают, что отказы агрегатов трансмиссии оказывают существенное влияние на надежность эксплуатации мобильной техники. Причем отмечается, что изменение потока отказов носит сезонный характер [3]. Наблюдается увеличение количества отказов в весенний и осенний периоды. Вероятными причинами такой сезонности отказов могут быть: повышение нагрузок на элементы трансмиссии из-за условий работы техники в межсезонье, а также снижение эксплуатационных свойств трансмиссионных масел вследствие их обводнения.

Известно, что причинами попадания воды в систему смазки являются недостаточные уплотнения агрегатов, а также абсорбционно-десорбцион-ные и конденсационные процессы, обеспечивающие поглощение и накопление воды в агрегатах из влаги воздуха. Установлено, что масла с присадками, по сравнению с базовыми, способны накапливать в 40 раз больше воды [4]. Исследования [4,5] показывают, что в эксплуатации реальные значения содержания воды в трансмиссионных маслах могут достигать в отдельных случаях до 8% по массе. Также

было обнаружено значительное изменение эксплуатационных свойств трансмиссионных масел в присутствии воды. Вода, попадающая в картеры агрегатов, часто является причиной преждевременного ухудшения эксплуатационных свойств масел. В результате обводнения масла образуется стойкая эмульсия, вязкость которой значительно меньше вязкости масла, что приводит к изменению режима жидкостного трения, потере гомогенности смазочного материала и ухудшению его смазывающей способности [6]. Также известно, что вода оказывает воздействие на противоизносные, противозадирные и антипенные присадки, снижает эффективность ингибиторов коррозии [6,7,8]. В источнике [4] установлено, что наличие воды в трансмиссионных маслах значительно изменяет их противоизносные и противозадирные свойства и оказывает существенное влияние на химические процессы, протекающие на границе раздела фаз. Там же установлено, что наиболее интенсивное изменение показателей трибологи-ческих свойств наблюдается при содержании воды в масле 0,5-2% по массе.

С целью определения справедливости применения ранее полученных результатов в условиях существенного продвижения технологий производства

Таблица 1

Основные характеристики выбранных трансмиссионных масел

Показатели Ютек Кинетик марки TM-5-18,SAE75W-90 по API типа GL-5 (ТУ 0253-39405742746-2003 с изм.№1-3) Славнефть TM-5 СИНТЕТИК TM-5-18 (SAE 75W-90) по API типа GL-5 (ТУ 0253-009-449107892004) ТНК Транс Гипоид Супер SAE 75W-90 ТУ 38.301-41-204-2003 ТМ-5-9А SAE 70W-80 API типа GL-5. ТУ 0253-00654409843-2005

Вязкость кинематическая при 100°С, мм '/с 15,57 15,78 15,89 7,33

Вязкость динамическая при - 40°С, Па с 112200 44420 47260 122000

Индекс вязкости 166 178 178 130

Температура застывания -42 -46 -48 -60

Используемый пакет присадок lnlineum Т-4405 (активные элементы S, N, Р) Anglamol 99N (активные элементы S, N, Р) Anglamol 99 (активные элементы S, N, Р) Anglamol 2000 (активные элементы S, N, Р, В, Мд)

масел и присадок было проведено экспериментальное исследование изменения характеристик современных трансмиссионных масел при их обводнении. Данное исследование проводилось в рамках научно-технического взаимодействия Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (ГОУ ВПО СибАДИ), Всероссийского научно-исследовательского института по переработке нефти (ОАО ВНИИПН) и Омского нефтеперерабатывающего завода (ОАО «Сибнефть—Омский НПЗ»).

В соответствии с основным функциональным назначением трансмиссионных масел, которым является снижение трения и уменьшение износа в узлах трансмиссии с элементами, работающими в условиях высоких контактных давлений, к рассмотрению были приня ты смазывающие свойства трансмиссионных масел. Испытания проводились в соответствии с требованиями ГОСТ 9490-75 «Метод определения трибологических характеристик на четырехша-риковой машине» с использованием четырехшари-ковой машины трения ЧМТ-1.

Подбор испытываемых образцов трансмиссионных масел был произведен лабораторией трансмиссионных масел ОАО ВНИИПН. При подборе руководствовались влиянием следующих факторов: эксплуатация техники в суровых условиях северных регионов, актуальность для всех видов мобильной техники, исследование масел наивысшей группы эксплуатационных свойств с основными, применяемыми в настоящее время пакетами присадок, так как именно они определяют основные свойства масел [8].

В результате были выбраны универсальные полусинтетические трансмиссионные масла эксплуатационной группы ТМ-5по ГОСТ 17479.2, содержащие современные широко применяемые многофункциональные пакеты присадок компаний Лубризол и Инфинеум. Основные характеристики подобранных образцов представлены в таблице 1.

Выбор концентраций воды для приготовления образцов обводненных масел производили на основе имеющейся информации: из результатов предыдущих исследований известно, что наиболее интенсивное изменение трибологических свойств трансмиссионных масел происходит при концентрации воды в масле до 2%, а зафиксированные в процессе эксплуатации концентрации составляют до 8% по массе

[4,5]. Таким образом, на каждую марку исследуемого трансмиссионного масла подготавливалось 6 образцов водомасляной эмульсии с концентрациями воды 0; 0,5; 1; 2; 4; и 8 % по массе. Эмульсии готовились методом контрольного взвешивания. Образцы масла при введении воды термостатировались при температуре 70°С. После введения воды смесь подвергали эмульгированию путем интенсивного перемешивания в течение 10 минут. После чего образцы отстаивались в течение 24 часов при комнатной температуре, фиксировались визуальные изменения однородности эмульсии, и затем после повторного интенсивного перемешивания проводились трибологи-ческие испытания.

После отстаивания эмульсии в трех из четырех исследованных марках масел визуально наблюдалось образование белого непрозрачного осадка. В маслах двух марок объем осадка увеличивался вместе с количеством введенной воды. В одном образце наблюдалось образование осадка в образцах с малыми концентрациями воды.

Полученные в результате испытаний данные приведены в виде графиков изменения аппроксимирующих функций основных трибологических показателей, определяемых по ГОСТ 9490-75, от концентрации воды в водомасляной эмульсии. Зависимости представлены на рисунках 1, 2, 3 и 4.

Полученные результаты подтверждают, что присутствие воды в масле оказывает существенное влияние на трибологические свойства трансмиссионных масел. Несмотря на то, что все испытанные масла относились к маслам эксплуатационной группы ТМ-5по ГОСТ 17479.2 (по API типа GL-5), изготовленным с использованием современных эффективных многофункциональных пакетов присадок, их поведение в условиях обводнения различно.

Однако представляется возможным отметить некоторые общие тенденции. С увеличением концентрации воды у всех исследованных образцов трансмиссионных масел наблюдалось снижение индекса задира, критической нагрузки, нагрузки сваривания. Менее однозначно поведение показателя износа: у трех из исследованных марок он уменьшался, а у одного из испытанных масел наблюдалось увеличение показателя износа.

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

Из, Н

Индекс задира

" Критиче екая нагрузка

>......."j '

csa-p^. л л ' |

* ТНК „ - - ■ Степенной (Ютек) "' -ч*1йшвннрй (С/6бЙ е -Степоннои (ТНК) — - 4- Степенной (TM-5-9A)

Славнефть

, ТИК' 1 X T*r-?iA

- - » <Степ^)Нвй<<Огек] > 1 — Степенной (Славнефть)

"■' I "i Степенной (tHK) — - >Степеиной(ТМ-Б-еА)

Рис. 1. Индекс задира

Рис. 2. Изменение критической нагрузки

Як,Н 4004

35W

Нагрузка сваривания

, I

3000

sya о*

■ ♦ . Югек ■ Славнефть

* ТНК х т5-9А

* • ' Полином иапькый (Ютрк) Погмномиа/ВлКЫи (Славнефть

.: Полиномиальный (IHK) ~~ - "ПоптомиялыцлйРМЗДА)

СН20%

♦ KJtbk ■ Славнефть

* ТИК X ТМ-6-9А

- - > Полиномиальный (Югек) — —Степенной(Славнефть) ——ПиНейныЙ(ТНК) - - -Линейный (ТМ-5-ВА)

Рис. 3. Изменение нагрузки сваривания

Рис. 4. Изменение показателя износа

При концентрации воды в масле до 2% по массе происходит наиболее интенсивное изменение показателя индекса задира и критической нагрузки заедания, что согласуется с результатамиранее проведенных исследований. Изменение показателя нагрузки сваривания происходит более равномерно во всем диапазоне исследованных концентраций воды. Характер изменения показателя износа масел с различными базовыми компонентами и пакетами присадок может существенно отличаться. Полученные результаты свидетельствуют об актуальности дальнейшего изучения природы влияния воды на работоспособность трансмиссионных масел, установления предельной допустимой концентрации воды в трансмиссионных маслах. Также необходима разработка методики расчета концентрации воды в

трансмиссионном масле в реальных условиях эксплуатации, что позволит корректировать периодичность замены масел с учетом фактора обводнения при эксплуатации техники в условиях низких температур.

Библиографический список

1. Чарков С.Т. Исследование изнашивания агрегатов трансмиссии автомобилей в зимних условиях эксплуатации.: Дис. канд. техн. наук/ Тюмень, 1980 - 180 с.

2. Бардышев O.A., Гаркави Н.Г., Ратнер A.M. Организация обслуживания техники на транспортных стройках севера. - М.: Транспорт, 1982, с. 270.

3. Разработка рекомендаций по унификации номенклатуры используемых смазочных материалов: заключитель-

ный отчет о НИР/ Рук. темы C.B. Корнеев; № 674/64-06, — Омск.: СибАДИ, 2006. - 98 с.

4. Кожекин A.B., Лашхи В.Л., Виппер А.Б. Влияние воды на протнвоизносные и противозадирные свойства трансмиссионных масел // Нефтепереработка и нефтехимия, 1978, №4, с. 18-20.

5. Трансмиссионные масла. Пластичные смазки / Р. Бал-тенас, A.C. Сафонов, А.И. Ушаков, В. Шергалис. СПб.; ООО «Издательство ДНК», 2001. - 208 с.

6. Романченко Л.В., Романов A.M. Гидролитическая стойкость трансмиссионных масел // ХТТМ, 1989, №12, с.21-22.

7. Кожекин A.B., Лашхи В.Л., Виппер А.Б. и др. Влияние воды на эффективность противоизносных присадок // ХТТМ, 19В0, №4, с. 33-35.

8. Корнеев С.В , Дудкин В.М., Колунин A.B. Обводнение и коллоидная стабильность моторных масел // ХТТМ, 2006, №4, с. 33-34.

ДОРОШЕНКО Николай Владимирович, аспирант кафедры «Теплотехника и тепловые двигатели».

Статья поступила в редакцию 27.09.06. © Дорошенко Н.В.

УДК 628.571.2 Д. с. АЛЕШКОВ

Е. А. СТЕПАНОВА X. Ф. АБДРАХМАНОВ

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭРГОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНО-ДОРОЖНЫХ МАШИН

Создание комфортных условий труда является одним из направлений повышения уровня безопасности на рабочем месте оператора строительно-дорожных машин. Моделирование на ЭВМ рабочего процесса оператора позволяет выявить его характерные биофизические особенности при управлении строительно-дорожными машинами, учет которых позволяет сделать рабочее место наиболее совместимым по отношению к оператору.

Обеспечение антропометрической совместимости между элементами систем «машина» и «человек» позволяет создать комфортные условия труда на рабочем месте оператора строительно-дорожных машин (СДМ). В результате уровень безопасности существования системы «оператор — СДМ — окружающая среда» и ее производительность значительно возрастают.

Для исследования взаимосвязи между антропометрическими характеристиками оператора и рулевым управлением СДМ на ЭВМ моделировался рабочий процесс взаимодействия оператора с рулевым управлением СДМ (см. рис.1). На экране монитора формировалось изображение рабочего места оператора СДМ, управление рулевым колесом осуществлялось при помощи периферийного устройства «мышь». Перемещение периферийного устройства «мышь» вызывало перемещение рулевого колеса на экране монитора, при этом фиксировались текущие значения расстояния от центра рулевого колеса до положения курсора «мыши» на экране монитора и скорость перемещения курсора при повороте рулевого колеса, осуществляемого периферийным устройством (рис. 2).

Анализ полученных значений показывает, что:

1) при управлении рулевым колесом множество положений руки оператора описывается эллипсом;

2) при приближении к малой оси эллипса скорость перемещения рулевого колеса на экране монитора возрастает.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

Рис. 1. Фрагмент реализации на ЭВМ рабочего процесса

оператора строительно-дорожной машины при задании управляющих воздействий пользователем при различных внешних возмущениях.