К уравнению определения изменения эксплуатационных свойств моторного масла в процессе его применения Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

К УРАВНЕНИЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ МОТОРНОГО МАСЛА В ПРОЦЕССЕ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ Мусурманов Равшан Курбанмуратович, д.т.н.

Утаев Собир Ачилович Ташкентский институт ирригации и мелиорации, Узбекистан

В данной статье рассмотрены процессы окисления масла в процессе эксплуатации и рассмотрены уравнение для расчета изменения эксплуатационных свойств масла, за счет окисления и загрязнения продуктами окисления в процессе его применения.

Наиболее важным фактором, определяющим изменение эксплуатационных свойств масла в процессе его применения, является потеря эффективности присадки. В связи общей тенденцией к форсированию двигателей внутреннего сгорания (ДВС) по среднему индикаторному давлению и по частоте вращения вала необходимо разработать технически обоснованных и экспериментально подтвержденных отличительных признаков- показателей, оценивающих условия работы в двигателях различных типов в зависимости от особенностей рабочего процесса и условий эксплуатации- так называемых критерия жесткости. Разработка такого критерия должна облегчить выбор типа масла с учетом конкретных условий форсирования. Разработка критерия жесткости был разработан В.Ф. Хигером. В основу критерия положен параметр тепловой напряженности, полученный, А.К. Костиным. Дополнительно учтено влияние на скорость окисления масла парциального давления кислорода.

В окончательном виде формула для определения условия эксплуатации масла в дизелях и карбюраторных двигателях имеет следующий вид[1]:

ту- тэ^ 0,5 / 0,38 ^0,38

Км= ВСт (ре ge —) ' Б ' а

где: В-коэффициент тактности (для четерех тактного двигателя В=1,0)

Ст- средняя скорость поршня; ре- среднее эффективное давление; ge-удельный расход топлива; Ги - температура воздуха на входе в цилиндр; То —293 К; Б- диаметр цилиндра; а-коэффициент, характеризующей влияние парциального давления кислорода в цилиндр.

При работе двигателя на высокосернистом топливе необходимо вводить соответствующую поправку. Имеются работы, заслуживающие внимание по изменению условия работы масла в процессе эксплуатации. Представляет практический интерес работа С.Г. Арабяна [2],посвященная определению критерия жесткости работы масла в тракторных дизелях. Автор на основе анализа конструктивных особенностей, рабочего процесса тракторных дизелей и условий их эксплуатации предложил числовые критерии, определяющие интенсивность термоокислительных процессов, полимеризации масла, срабатывание присадки и нагаро- и лакообразования.

Интересна работа авторов [3], в который содержится краткий обзор формул, предложенных различными авторами для расчета критерия жесткости, и приведены новые зависимости. Следует признать правильным предложений авторов этой работы отказаться от одного универсального и разработать несколько критериев, каждый из которых оценивает одно какое - либо эксплуатационное свойства масла.

Прежде всего отметим, что для характеристики напряженности работы двигателя чаще всего применяют критерий форсирования.

К1=Ст ре В

Нельзя, однако, согласится с тем, что средняя скорость поршня определяет долговечность двигателя или условия работы масла. Кроме того, среднее эффективное давление характеризует рабочий процесс в цилиндре только косвенно, особенно в современных двигателях с наддувом. Следовательно, приведенное выражение при анализе условий работы масла должно быт отброшено.

Эти выражения оценивают тепловыделение в цилиндрах за единицу времени, отнесенное к единице рабочего объема или к единице охлаждающей поверхности.

Необходимо также иметь ввиду, что приведенные выше зависимости выражают все количества тепла, выделяемое при сгорании топлива. Поэтому боле совершенна формула для оценки критерия тепловой напряженности, предложенная в работе [3];

Кт н _ деИедНав ' ' 60 пйВЦБ+^п

где:ав-доля тепла, отведенного в воду; Б- ход поршня.

Кроме того, температура процесса, которая в конечном счете определяет интенсивность окисления масла, зависит от коэффициента избытки воздуха, поданного для сгорания топлива, что также не находит своего отражения в приведенных выше выражениях.

Для оценки влияния серы, содержащейся в топливе, на окисляемость масла предлагается критерий авторами [3]:

К - 9еЫер 60 пОБЬ

где: в- содержание серы в топливе, % масс.

Некоторые авторы полагают, что интенсивность окисления масла определяется количеством свободного кислорода, приходящегося на единицу поверхности цилиндра в единицу времени, и предлагают критерий окисления масла в виде авторов [3]:

Кок _ 0.017 5деЫе(а—1)

где: а- коэффициент избытка воздуха.

Предполагается, что интенсивность окисления пропорциональна количеству воздуха, не использованного при сгорании, которое характеризуется разностью (а — 1). Соответствующие расчеты показывают, что на по-

верхности цилиндра масло находится в относительно меньших количествах, и для его окисления нужна очень небольшая количества окислителя.

Для оценки загрязнения масла, находящегося в картере, продуктами окисления, сбрасываемыми со стенок цилиндра, обычно вводят в расчет отношение N Предполагается, что чем больше количество масла gм приходится на единицу мощности двигателя, тем меньше интенсивность загрязнения масла.

Большое значение при окислении имеет его количество на стенках цилиндра и ли же толщина масленой пленки. Это объясняется от подачи масла, которое зависит от давления в системе смазки, частоты вращения коленчатого вала, работы маслосбрасывающих колец и от прочих факторов, учесть которые расчетами не возможно.

При разработке критерия жесткости масла необходимо исходить от трех видах окисления масла в процессе его применения:

1) окисление пленки масла на поверхности цилиндров и поршней под воздействием высоких температур цикла ;

2) контактное окисление во всех парах трения;

3) окисление в картерное пространство двигателя, усугубляемое каталитическим воздействием нагретых металлов.

Несомненно, что при работе на режимах, близких к номинальному, наибольшую роль играет окисление пленки в тонком слое на поверхностях цилиндровых втулок, которое интенсифицируется действием высокотемпературных газовых потоков, прорывающихся из надпоршневого пространства в картер. Большое значение имеет также температура стенки цилиндра.

При выводе формулы жесткости в основу положено представление о теплопередаче от газов на пленку масла, находящуюся на цилиндровой втулке. Образующиеся продукты окисления пленки в основном сбрасываются в картерное масло. Это весьма упрощенная схема, в случае применения которой игнорируются все другие виды и механизмы образования в масле продуктов его окисления. Такое абстрагирование необходимо для получения расчетной формулы. Расчетная формула должна быт основана на определении средней температуры цикла- Ц.

Тепловыделение Вт) в цилиндре двигателя, как известно, эквивалентно индикаторной мощности в цилиндре:

РЬУКп

Q=-

* 305

где: Рi - среднее индикаторное давление, Па; Vh - рабочий объем цилиндра, м ; В- коэффициент тактности.

Эта же величина может быт выражена следующим образом (в Вт):

п

У = 30В

где: т- масса рабочего тела в цилиндр за один цикл, кг; С- средняя теплоемкость газов, Дж/ (кг град).

Масса m может быть определена как произведение рабочего объема цилиндра на плотность газа р, кг/м3 ,

m =Yh р

Плотность газа может быт найдена из характеристического уравнения:

рк Yh =mRTk

Здесь: рк и Tk - давление и температура в такте наполнения.

После несложных преобразований получаем:

F RTk

Приравнивая правые части выражений для определения тепловыделения в цилиндре Q и выносят 1ср, получаем:

. _Рi RTk Сср Pfe С

Выполненные расчеты показали, что в среднем для двигателя внутреннего сгорания можно принять:

- _ const

с

и исключить из дальнейших расчетов. Тогда формула для характеристики средней температуры газа в тактах сжатия - расширения, для тех тактов, в которых определяется среднее индикаторное давление Pj - будет имет следуюший вид:

f _т _ К

Lcp 1к pfe ^ж

Средняя температура газа в цилиндре является характеристикой интенсивности окисления масляной пленки на зеркале цилиндра и на стенках камеры сгорания.

Важным фактором, определяющим интенсивность окисления масла и загрязненность деталей поршневой группы отложениями, является содержание серы в топливе.

В нашем случае в двигателе в качестве топлива используется газообразная топлива. Анализы показывают, что в составе газообразного топлива содержания серы намного больше, чем у дизельного топлива. Для определения влияния серы мы можем использовать метод предложенный С.Г. Арабяном [2];

Кж ^ср Ks

При увелечении содержания серы в топливе с 0,5 до 1 %, по данным того же автора, загрязненность поршневой группы возрастает в 1,5-2 раза. В соответствии этим и следует принимать численное значения К5.

Окисление на поверхностях деталей цилиндропоршневшой группы масло, а также продукты окислительной полимеризации сбрасываются в картер. Оценит долю окисленных продуктов, проникающих в картерное пространство, а также в камеру сгорания практически невозможно. Исходя из изложенного, принимаем, что количество окисленного масла пропорционально суммарное поверхности зеркала всех цилиндров. Тогда для определения загрязнения картерного масла продуктами окисления в цилиндровой группе введем соответствующий критерий:

Рс

К =К _—

Ум

где: ^ - суммарная поверхность всех цилиндров в пределах рабочего хода пршней; Qм- объем масла в системе смазки.

Состояние картерного масла в значительной степени определяется количеством доливаемого свежего масла.

Таким образом, введение нового критерия Кзм позволит уточнить условия применения масла. Этот критерий может быть полезным при оценки обоснованности установленных сроков замены масла в тех или этих двигателях.

Список литературы

1.Венцель С.В. Применение смазочных масел в двигателях внутреннего сгорания Москва: Издательство Химия 1985

2.Арабян С.Г. Химия и технология топлив и масел,1971,№6,с 51

3.Вернов Б.Д. и др. Энергомашиностроение, 1975, №7, с .33

УДК 637.5.02

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ ПОДАЧИ ФАРША НА ПЕЛЬМЕННЫХ АППАРАТАХ Нагель Иван Иванович, магистр Пшенов Евгений Александрович, к.т.н., доцент Новосибирский государственный аграрный университет

Проведен анализ систем подачи фарша на пельменных аппаратах. Выявлены достоинства и недостатки. Определены тенденции развития, предложено устройство для повышения эффективности работы системы подачи фарша.

Основной задачей промышленного оборудования для производства полуфабрикатов с начинками является обеспечение постоянного оптимального соотношения массы начинки к массе оболочки, при заданной производительности, которая напрямую зависит от качественного осуществления подачи фарша в зону формирования конечного изделия.

Сложность выполнения этой задачи заключается в необходимости регулировки оборудования при изменении необходимого массового расхода, порции или типа начинки. Кроме того, неравномерная плотность конкретного вида начинки, отрицательно сказывается на постоянстве заданного расхода, что приводит к изменению соотношения массы начинки к массе оболочки.

Одним из главных требований предъявляемых производителями пельменных аппаратов к фаршу, является определенная консистенция, что ограничивает возможности применения конкретного вытеснителя для пельменей различной рецептуры [5].