CC BY
9ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО
ОБСЛУЖИВАНИЯ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
УДК 621.43.004.003.12
К ВОПРОСУ ОЦЕНКИ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
С.И. Головин, М.М. Ревякин, А.А. Жосан
ФГБОУ ВО Орловский государственный аграрный университет имени
Н.В. Парахина
Аннотация. В настоящее время, в связи с тенденциями развития техники, остро стоит вопрос о полной реализации назначенного ресурса, т.е. заложенного заводом изготовителем. Для решения этой задачи необходим постоянный контроль за процессами, происходящими в двигателе, а также управление этими процессами на протяжении всего периода эксплуатации двигателя. В качестве информирующего индикатора используется параметр железо как продукт изнашивания в системе смазки. Выделен наиболее перспективный способ оценки условий эксплуатации и прогнозирования остаточного ресурса, заключающийся в сравнении различных скоростей изнашивания комплектующих элементов объекта исследования. Выявлен основной аспект в процессе контроля параметров двигателя: учет данных о массовой доле железа в масле, об общей наработке и наработке до последней замены смазочного материала. Представлена блок-схема алгоритма диагностики и прогнозирования остаточного ресурса двигателя, а также алгоритм функционирования программного продукта по вычислению остаточного ресурса двигателя при различных условиях эксплуатации. Предложенный способ оценки условий эксплуатации и прогнозирования остаточного ресурса двигателей является оптимальным так как позволяет диагностировать объекты различных марок и достаточно вариативен. Представлена блочная (позиционная) модель функционирования программного продукта в сочетании с применением электронных вычислительных средств, включающая в себя информационный блок данных о наработке двигателя до последней замены масла, времени работы масла, марке двигателя и мобильного энергетического средства, заводском номере, заводском номере двигателя, хозяйственном номере, месте работы объекта, данные об операторе и дате отбора пробы, а также
вычислительный блок.
Ключевые слова: двигатель, остаточный ресурс, прогнозирование, информатор, железо в системе смазки, алгоритм работы программного продукта, изнашивание
Введение. Поддержание оптимальных условий эксплуатации позволяет максимально использовать ресурс, заложенный как в детали двигателя, так и в двигатель в целом [3]. Возникает вопрос, как осуществить решение данной задачи. Основные трудности в решении данной задачи состоят в том, что необходим постоянный контроль за условиями эксплуатации, так как лишь в этом случае будет достигнут ощутимый результат, а также какой информатор следует выбрать в качестве индикатора.
Основная часть. Наиболее приемлемой, с нашей точки зрения, является информация о содержании железа как продукта изнашивания деталей двигателя в системе смазки [2,4, 5]. Выбор данного информатора обусловлен его высокой информативностью: его значение в течении времени работы масла изменяется на два порядка. К тому же, что очень важно, в базовых маслах и присадках к ним железо не должно содержаться, а если эти соединения не являются активными по отношению к маслам, из которых изготовлены детали двигателя, следовательно, железо может поступать в масло только в результате процессов трения при работе двигателя.
Один из перспективных способов оценки условий эксплуатации и прогнозирования остаточного ресурса двигателей может заключаться в сравнении эксплуатационной и ресурсной скоростей изнашивания деталей исследуемого объекта [1]. Измеряются скорости массой железа поступающей в систему смазки за единицу времени работы двигателя. По полученному значению производится прогнозирование остаточного ресурса с учетом сохранения существующих условий эксплуатации или приведения их к значению, обеспечивающему ресурс заявленный заводом-изготовителем. С целью повышения надежности и точности средние скорости поступления железа в систему смазки необходимо определять с учетом того, что продукты износа деталей, и, в том числе железо, находятся в масле, РМЦ и удаляются с угоревшим маслом. Контролировать все эти параметры достаточно сложно, поэтому целесообразно использовать информацию только о массовой доле железа в масле, общей наработке двигателя и наработке до последней замены масла. Для этого необходим соответствующий программный продукт, при помощи которого по уставленным закономерностям работы системы смазки, математическим моделям износа деталей двигателя и его техническим данным будет осуществляться контроль за условиями эксплуатации.
Предлагаемый способ оценки условий эксплуатации и прогнозирования остаточного ресурса двигателя позволяет осуществлять контроль условий эксплуатации в соответствии с требованиями, обеспечивающими заявленный ресурс, не требует проведения предварительных дорогостоящих испытаний на предмет определения параметров необходимых показателей [6, 7], позволяет диагностировать двигатели любых марок, а также управлять условиями эксплуатации и прогнозировать остаточный ресурс с учетом степени износа деталей до момента отбора пробы в двух вариантах:
- при условии сохранения в дальнейшем определенного коэффициента условий эксплуатации;
- при условии доведения его, в результате соответствующих мероприятий, до значения, при котором обеспечивается ресурс двигателя, т .е. равном единице.
В первом случае прогнозируемый остаточный ресурс определяется по формуле
Т - Т1 х Куэ , (1)
Т = -Т о
Ку
где Т1 - наработка на момент диагностирования, мото-ч; Т - межремонтная наработка двигателя, мото-ч; КУЭ - коэффициент условий эксплуатации. во втором случае
То = Т - Т1 х КУЭ •
Коэффициент условий эксплуатации вычисляем по формуле
К ,
(2) (3)
где 1Х - фактическая скорость изнашивания мг/мото-ч; I - ресурсная скорость изнашивания мг/мото-ч.
1
? 7 V
8
4 7 9
5
Я 'Р ' 13 ■ %
5
7
Рисунок 1 - Блок-схема алгоритма проведения диагностики и прогнозирования остаточного ресурса двигателя
у
У
Таким образом алгоритм диагностики и прогнозирования производится по блок-схеме, представленной на рисунке 1.
В начале отбирается проба масла из поддона картера двигателя и определяется содержание в нем железа (блок 1 на рисунке 1).
Рисунок 2 - Алгоритм работы программного продукта (начало)
Рисунок 2 - Алгоритм работы программного продукта (окончание)
Затем осуществляется сбор информаций о наработке двигателя до последней замены масла, время работы масла, марка двигателя (блоки 2, 3, 4), а также информация о марке мобильного энергетического средства, его заводском номере, заводском номере двигателя, хозяйственном номере (при наличии), месте работы
объекта, данные об операторе и дате отбора пробы (блоки 5 и 6).
Вся вышеуказанная информация вводится в персональный компьютер через интерфейс. Далее программный продукт функционирует по следующей схеме: в блоке 7 аккумулируется информация позиций (блоков) 1 - 6 и, используя информацию блока 8 (база данных), по программному продукту вычисляется ресурсная и эксплуатационная скорости изнашивания деталей двигателя (блок 9 и 10). В блоке 11 производится оценка условий эксплуатации двигателя, а в позиции 12 - поиск решений и вычисляется остаточный ресурс двигателя, согласно алгоритму, представленному на рисунке 2.
После этого в позициях 13 и 14 происходит сохранение в памяти персонального компьютера результатов диагностирования и, при необходимости вывод их печать.
В случае, если условия эксплуатации двигателя не соответствуют техническим требованиям, по желанию потребителя специалистами устраняются причины приведшие к такому результату (позиции 15 и 16) и диагностика повторяется.
Выводы. Таким образом поэтапное функционирование программного продукта с использованием в качестве диагностического информатора содержание железа как продукта изнашивания в системе смазки двигателей характеризует предлагаемый способ оценки условий эксплуатации и прогнозирования остаточного ресурса двигателя как наиболее простой и не затратный с экономической точки зрения.
Список использованных источников:
1. Головин, С.И. Увеличение ресурса дизелей / А.А. Жосан // Тракторы и сельхозмашины. -2006. № 12. С. 35.
2. Головин С.И. Реализации назначенного ресурса дизеля / С.И. Головин // В сборнике: Особенности технического оснащения современного сельскохозяйственного производства. / Сборник материалов к Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. - Орел, 2012. С. 87-91.
3. Жосан А.А. Система РИКОС как способ обеспечения и поддержания целевой динамичности мобильных энергетических средств / А.А. Жосан, С.И. Головин, М.М. Ревякин // В сборнике: Состояние и перспективы энерго- и ресурсосберегающих технологий в АПК Материалы Международной научно-практической конференции. - Орел, 2009. С. 52-57.
4. Жосан, А.А. Обеспечение ресурса двигателей тракторов агропромышленного комплекса путем контроля условий эксплуатации по химмотологическому параметру моторного масла /С.И. Головин // Монография / Орел, 2013.
5. Ревякин М.М. Реализация назначенного ресурса двигателя путем контроля условий эксплуатации по параметру удельного химмотологического показателя моторного масла / М.М. Ревякин // Агротехника и энергообеспечение. - Орел, 2017. №2 (15). С. 62 - 67.
6. Ревякин М.М. Современный подход и реалии диагностирования / М.М. Ревякин, А.А. Жосан // Энерготехнологии и ресурсосбережение. 2008. Т. 2008. С. 193.
7. Фомичёв Е.В. Диагностирование как способ получения информации о техническом состоянии сельскохозяйственных машин и повышения их надежности / Е.В. Фомичёв, М.М. Ревякин // Агротехника и энергообеспечение. - Орел, 2014. № 1 (1). С. 356-361.
Сергей Иванович Головин, кандидат технических наук, доцент, golovinsi@yandex.ru, Россия, Орел, ФГБОУ ВО Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина
Максим Михайлович Ревякин, кандидат технических наук, доцент, revyakinmm@inbox.ru, Россия, Орел, ФГБОУ ВО Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина
Артур Александрович Жосан, кандидат технических наук, доцент, a-josan@yandex.ru, Россия, Орел, ФГБОУ ВО Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина
TO THE QUESTION OF ASSESSING THE CONDITIONS OF OPERATION AND FORECASTING THE RESIDUAL RESOURCE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES
Golovin S.I., Revyakin M.M., Josan A.A.
Abstract. Currently, in connection with the development trends of technology, the question of the full implementation of the assigned resource, i.e. mortgaged by the manufacturer, is acute. To solve this problem, constant monitoring of the processes occurring in the engine, as well as the management of these processes throughout the entire period of operation of the engine, are required. The iron parameter is used as an informative indicator as a wear product in the lubrication system. The most promising method for assessing operating conditions and predicting the residual life, which consists in comparing different wear rates of the components of the object of study, is highlighted. The main aspect in the process of monitoring engine parameters has been identified: accounting for data on the mass fraction of iron in the oil, on the total operating time and running hours until the last lubricant change. The block diagram of the
algorithm for diagnosing and predicting the residual life of the engine is presented, as well as the algorithm for the functioning of the software product for calculating the residual life of the engine under various operating conditions. The proposed method for assessing operating conditions and predicting the residual life of engines is optimal since it allows you to diagnose objects of various brands and is quite variable. A block (positional) model of the functioning of the software product in combination with the use of electronic computing tools is presented, which includes an information block about the time the engine was running until the last oil change, oil operating time, engine brand and mobile power tool, serial number, engine serial number, economic number, place of work of the facility, data on the operator and the date of sampling, as well as the computing unit.
Key words: engine, residual resource, forecasting, informant, iron in the lubrication system, software algorithm, wear
Golovin S.I., Candidate of Technical Sciences, golovinsi@yandex.ru, Russia, Orel, Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin"
Revyakin M.M., Candidate of Technical Sciences, revyakinmm@inbox.ru, Russia, Orel, Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin"
Josan A.A., Candidate of Technical Sciences, a-josan@yandex.ru, Russia, Orel, Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin"
