CC BY
3УДК 631.173.668.6
KARTERDAGI MOY SATHINING MOYLASH MATERIALLARI HAJMIGA VA ISSIQLIK REJIMIGA TA'SIRINI HAMDA KARTERDAGI MOYNING KO'PIKLANISH REJIMINI ANALITIK TADQIQOT QILISH
Xolmirzayev J. Z., Imomnazarov S. Q., Siddiqov O. A.
Annotatsiya: Maqolada karterdagi moy sathini oshishi yoki pasayishi tufayli tizimning funktsional holatining buzilishiga, moy haroratining ko'tarilishiga, normal ishlash rejimini va detallarni jadal yeyilishiga olib kelishini nazariy asolari va ularni amaliyotda tadbiq qilish bo'yicha tavsiyalar berilgan. Karterdagi moy sathining (hajmining) Vmax dan oshishi bilan ishqalanish juftlariga moy yetkazib berish rejimi o'zgarishi tufali ko'payib borayotgan moy hajmining ko'piklanishida va moy tumanining paydo bo'lish hodisasi korib chiqilgan.
Аннотация: В статье представлены теоретические основы и рекомендации по их практическому применению, так как повышение или снижение уровня масла в картере приводит к ухудшению функционального состояния системы, повышению температуры масла, нормальной работе и быстрому износу деталей. Рассмотрено явление вспенивания объема масла и масляный туман за счет изменения режима подачи масла к парам трения с увеличением уровня (объема) масла в картере.
Abstract: The article presents the theoretical foundations and recommendations for their practical application, since an increase or decrease in the oil level in the crankcase leads to a deterioration in the functional state of the system, an increase in oil temperature, normal operation and rapid wear of parts. The phenomenon of oil volume foaming and oil mist due to a change in the mode of oil supply to friction pairs with an increase in the level (volume) of oil in the crankcase is considered.
Kalit so'zlar: dvigatel karteri, moy sathi, yeyilish mahsulotlari, ishqalanish, qo'shimchalar, moyning oqishi, moyning kuyishi, issiqlik balansi, buzilish, moy hajmi, ichki yonuv dvigatellari, moylash tizimi, moy miqdori, moyning eskirish jarayoni, issiqlik almashinuv parametrlari, qo'shimchalar konsentratsiyasi, moyning ko'piklanishi, detallarni yeyilishi.
Ключевые слова: картер двигателя, уровень масла, износ, трение, присадки, утечка масла, угар масла, тепловой баланс, отказ, объем масла, двигатели внутреннего сгорания, система смазки, содержание масла, процесс старения масла, параметры теплообмена, концентрация присадок, вспенивание масла, износ деталей.
Key words: engine crankcase, oil level, wear, friction, additives, oil leakage, oil burnout, heat balance, failure, oil volume, internal combustion engines, lubrication system, oil content, oil aging process, heat transfer parameters, concentration of additives, foaming oils, wear of parts.
Dvigatel karteridagi kerakli moy sathini ushlab turish, dvigatel detallarining zarur harorat rejimini ta'minlaydi, yeyilish mahsulotlarini ishqalanish birikmalaridan olib ketadi, shuningdek moyda mavjud qo'shimchalar to'plami tufayli maqbul moylash sharoitlarini ta'minlaydi. Ekspluatatsiya jarayonida dvigatel karteridan moyning oqishi va kuyishi natijasida moy hajmi kamayadi hamda uning eskirishi tufayli xossalarini ozgartiradi. Bu moylash tizimining funktsional holatining buzilishiga, moy haroratining ko'tarilishiga, normal ishlash rejimini va detallarni jadal yeyilishiga olib keladi [1].
Ichki yonuv dvigatellarining (IYOD) moylash tizimida aylanadigan moy miqdori issiqlik balansiga qarab aniqlanadi. Zamonaviy dvigatellar uchun moylash tizimi chiqaradigan issiqlik quyidagicha hisoblanadi [1]:
QM = (0,015 - 0,02) • Q
(1)
bu yerda QT - dvigatel silindrlariga beriladigan issiqlik miqdori, KJ/soat.
Q
T
3600-Ne
le
(2)
bu yerda #e-dvigatelni nominal quvvati;
^e-FIK samaradorligi. Benzinli IYOD uchun ne=0,25, dizelli IYOD uchun ne=0,35. IYOD aylanadigan moy miqdori (m3/s) formula bilan aniqlanadi [1]:
V = K Qm
(3)
Pm ' CM ' ^M
bu yerda pM - dvigatel moyining zichligi, pM = 880-900 kg/m ; CM - moyning issiqlik sig'imi, CM = 2KJ/kg K; AtM - moyni qizishi, AtM = 10-15 K; K - zaxira koeffitsiyenti, benzinli IYOD uchun K = 1, dizel IYODlari uchun K = 2,5 - 3.
Dvigatel ishlayotganida, moyning bir qismi moylash tizimidan sarflanadi (kuyishi, oqib ketishi va boshqalar tufayli). Shuning uchun, yetarlicha uzoq muddat davomida ishonchli ishlash va kerakli transport vositasining yo'li zaxirasini ta'minlash uchun m3/s moylash tizimidagi kerakli moy miqdori quyidagicha aniqlanadi:
VD = (2 - 3,5) V, (4)
Dizelli IYOD uchun buni hisobga olgan holda:
■\-3 AT
(5)
VD = (55 - 65)-10"
N
Ushbu formulalar yordamida hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, moy miqdori 215 ot kuchiga ega bo'lgan KAMAZ-740 dvigateli uchun. VD=14 m3/s ni, KAMAZ-EURO 420 ot
3
kuchiga teng bo'lgan dvigateli esa - 27 m /soatni tashkil etadi (1-jadval).
1-jadval
Parametrlar Bazaviy (b) Kuchytirilgan (k) Nisbati (k/b)
Quvvati, o.k. 215 420 1,953
Moy nasosi unumdorligi, m3/s 5,1 9,0 1,764
Moy hajmini aylanishligi marta/s 182 265 1,46
Moy tizimi hajmi,l 28 34 1,214
Ushbu qiymatlarni va KAMAZ-740 dvigatellarining moy nasoslari ishlash unumdorligini hisobga olgan holda-5,1 m3/soat va KAMAZ-EURO - 9 m3/soatni tashkil etganda, moy hajmi aylanmasi mos ravishda soatiga 2,745 va 3 marta bo'ladi. Ko'rinib turibdiki, bu 1,09 nisbati 1,953 quvvat nisbati bilan mos kelmaydi. Shuning uchun (3) formulaga muvofiq moylash tizimining bir xil hajmi bilan moy haroratining oshishi kuchayadi. Bu moyning eskirish
jarayonining kuchayishiga olib keladi va turbokuchaytirgichli dvigatellarda boshqa moylarni (D guruhi) ishlatishni talab qilinadi. Shunday qilib, dvigatelning moylash tizimidagi optimal moy darajasi moy turi, moy nasosining unumdorligi, dvigatel quvvati va uning ishlash rejimlari bilan belgilanadi.
Moylash tizimidagi moy hajmining (moy hajmi va shchup bo'yicha moy sathi o'rtasidagi bog'liqlikni) hisobga olgan holda [4, 5] moy haroratiga ta'sirini ko'rib chiqamiz. (3) formuladan quyidagilar kelib chiqadi:
\f _ K • Qm
" • C •V ' (6)
yM CM V s
Ya'ni, haroratning o'sishi moy hajmiga teskari proporsional, bu umumiy korinishda quyidagicha yozish mumkin:
_ a
AÍM - V ' (7)
s
?
bu yerda a-konstruktiv va rejim parametrlarini hisobga oluvchi konstanta, (m K/s):
n K • Qm
a , (8)
yM CM
Shunday qilib, doimiy issiqlik almashinuv parametrlari bilan moy harorati moylash tizimidagi moy hajmiga teskari proportsionaldir. Dvigatelning resursi, asosan shatun-krivoshipli va silindr-porshenli guruhlari detallarining yeyilish jadalligi bilan belgilanadi. Harorat 80-140° S ishlash oralig'ida yeyilish jadalligining moy haroratiga bog'liqligini chiziqli deb qabul qilish mumkin [3]:
a-aQ + c-Ím , (9)
Bu yerda ao-tm=80°S da yeyilish jadalligi (mkm/ming km);
c-proporsionallik koeffitsiyenti ((mkm/ming km)/grad).
(2.7) va (2.9) bog'lanishlarni hisobga olib quyidagini olamiz:
d
V
a -a° + v ' (10)
s
o
bu yerda J-konstanta (mkm/ming km m/s):
d — c •a, (11)
Moyning xizmat muddati (almashtirish davriyligi) qarish jadalligi, ya'ni qo'shimchalar konsentratsiyasining pasayish jadalligi (yoki tezligi) bilan belgilanadi. Ko'pgina reaktsiyalarning tezligi harorat oshishi bilan ortadi (termofaollashtirilgan jarayonlar). Kimyoviy kinetikada harorat ta'sirining miqdoriy tavsifi uchun ikkita asosiy munosabatlar qo'llaniladi - Van't Xof qoidasi va Arreniys tenglamasi. Van't Xofning qoidasi shundaki, 10°S gacha qizdirilganda ko'pchilik kimyoviy reaktsiyalar tezligi 2-4 marta ko'payadi. Ushbu qoida taxminiy hisoblanadi, shuning uchun ko'pincha shved olimi S. Arreniys tenglamasi ishlatiladi:
a(T ) = A exp
Sort
j
(12)
bu yerda R-universal gaz doimiysi;
^-tabiiy reaksiya bilan aniqlovchi, ko'paytiruvchi; £a-faollashtirish energiyasi; T-absolyut harorat K da.
a(T) = A exp
r E - V ]
R
(13)
1-rasm. Qarish jadalligining moy hajmiga bog'liqligi xususiyati
Karterdagi moy sathining (hajmining) Vmax dan oshishi bilan ishqalanish juftlariga moy yetkazib berish rejimi o'zgarishni boshlaydi, bu esa ko'payib borayotgan moy hajmining ko'piklanishida va moy tumanining paydo bo'lishida namoyon bo'ladi. Ushbu jarayonlar ehtimollik xarakteriga ega bo'lib, asosan ma'lum miqdordagi moyning ko'piklash vaqti bilan belgilanadi. Moylarning ko'piklanish parametri - unda erigan barcha gazlarning konsentratsiyasi [2]. Moy ko'piklash darajasi Vmax dan yuqori darajadagi o'sish bilan ko'payadi, shuningdek, ko'pikli moyning moy qabul qilgichga tushishi ehtimoli bilan (havo pufakchalarining kattaligi va konsentratsiyasi 3-rasmda ko'rsatilgan).
1 - KV og'irlikka qarshi harakatining traektoriyasi; 2-moy sathi; 3-moy to'sgich
sathi
2-rasm.Dvigatel karteridagi moy sathining uning ko'piklanish qobiliyatiga ta'siri sxemasi: a - og'irlikka qarshi moy bilan kontaktda bo'lmasligi; b - og'irlikka qarshi moy bilan qisman kontaktda bo'lishi; c - katta kantaktda bo'lishi; d - moyda havo pufakchalari
bo lish ehtimoli
Moyning ko'piklanishi ko'payganligi sababli, uning ishqalanish juftlariga oqimining laminar rejimi buziladi. Moy oqimi turbulent bo'lib qoladi, bu uning ishqalanish juftlari orqali
sarfini kamaytiradi va yeyilish tezligini oshiradi. Bu ishqalanish sirtining oksidlanish jarayonlarini kuchaytiradi (oksidlanishdan yeyilish). Buni A.F. Aksenov ning eksperimental ma'lumotlari tasdiqlaydi [2] 3-rasmda ko'rsatilgan.
s.™ ги,н
K,K K,H
3-rasm. Ishqalanish juftligi ShX15 po'latda ishqalanish yeyilishi (1) va yuklanishi (2) T-7 yonilg'ida eritilgan kislorod kontsentratsiyasiga bog'liqligi [2].
Ko'rinib turibdiki, kislorod kontsentratsiyasining 0,5 dan 5% gacha (o'n baravar) oshishi bilan yeyilish 38% ga oshdi. Ushbu funktsiya sohasidagi yeyilish jadalligining moy hajmiga bog'liqligi chiziqli emas, chunki havo pufakchalari ehtimolligi va ularning kattaligi karterdagi moy darajasi oshishi bilan ortadi. Shuning uchun a ning V ga bog'liqligi xarakterini eksponent sifatida qabul qilish mumkin:
a = a0 • eF, (15)
bu erda a0 - shchupning yuqori belgisidagi moy hajmi bilan yeyilish jadalligi (mkm/ming km); f - eksperimental koeffitsienti (1/m3).
Karterdagi moy hajmiga yeyilish jadalligining yakuniy bog'liqligi (14) va (15) funktsiyalar yig'indisidir (4-rasm).
az=a0~ cV + ejV, (16)
a
V
4-rasm. Ko'piklanish (1), haroratni pasayishi (2), yakuniy (3) tufayli yeyilish jadalligining hajmga bog'liqligi
Moyning ko'piklanishi havo bilan aloqa qilish maydonini ko'paytiradi (pufakchalar), bu moyning oksidlanish (eskirish) jadalligining oshishiga olib keladi. Ushbu bog'liqlikni eksponent sifatida qabul qilish mumkin, chunki pufakchalarning zichligi moy miqdorini oshishi bilan ortishi ehtimoli komulativ bog'liqlikka ko'ra ortadi:
a(T)2 = A2exp(BV\ (17)
bu yerda B - eksperimental parametr (1/m ). Moyning qarish jadalligining yakuniy bog'liqligi ikkita ko'rsatkichning yig'indisi 13 va 17 (5-rasm):
a(T)2 = A exP
R
\
+ A exp(BV).
(18)
5-rasm. Ko'piklanish holatini kamaytirishning jadalligi - 1, haroratning pasayishi -2 va oxirgi - 3 karterdagi moy hajmiga bog'liqligi[5]
Bunda funktsiyalarning ekstremumini aniqlash uchun bajariladigan hosillarni ko'rish va ularni nolga tenglashtirish kerak:
a
c + ■
a
f
e
fv
0,
•m A ka a (T)s = 4 — exP
E
E V
R
+ a2^exp(bv ) = 0. B
(19)
(20)
Olingan analitik bog'liqliklar murakkab ehtimollik xususiyatiga ega bo'lganligi sababli, amaliy maqsadlar uchun ularni ikkinchi darajali polinom bilan taqqoslash maqsadga muvofiqdir:
y = a + bV + cV2 (21)
bu yerda a, b, c - eng kichik kvadratlar metodi bilan aniqlangan eksperimental parametrlar.
Yuqoridagilardan kelib chiqib ushbu tadqiqot ishi bo'yicha quyidagi xulosalarni qilish mumkin:
1. Moy hajmining soatiga bir martalik aylanmasi karterdagi moy hajmiga va moy nasoslarining unumdorligiga bog'liq va KAMAZ-740 uchun 2,74 va KAMAZ-EURO dvigateli uchun 5 va 3. bunday 1.09 nisbat quvvatlar nisbati 1.953 ga teng emas. Shunday qilib, dvigatel ishlayotganida, moylash tizimining bir xil hajmini hisobga olgan holda, undagi moy haroratining oshishi kuchayadi. Bu moyning eskirish jarayonining kuchayishiga va dvigatel qismlarining yeyilish jadalligining oshishiga olib keladi.
2. Moy harorati va issiqlik almashinuvchining o'zgarmas parametrlari bilan dvigatel detallarining yeyilish jadalligi moylash tizimidagi moy hajmiga teskari proportsionaldir.
3. Yeyilish jadalligining karterdagi moy hajmiga yakuniy bog'liqligi (14) va (15) funktsiyalar yig'indisidir va moyning qarish jadalligining yakuniy bog'liqligi ikki ko'rsatkichning yig'indisi 13 va 17 lar bilan namoyon bo'ladi.
4. Karterdagi moy hajmini optimallashtirishda amaliy foydalanish uchun eskirganlik darajasi va moyning qarish jadalligining uning hajmiga bog'liqligi ikkinchi darajali polinom ko'rinishidagi funktsiya sifatida tavsiya etiladi (2.21).
5. Moy darajasi quyi belgiga yetganda to'ldirish va uni yuqori belgi darajasiga yetkazish maqsadga muvofiqdir. Avtomobillarning o'rtacha yoshini hisobga olgan holda har bir kuyindiga o'rtacha moy sarfi yonilg'i sarfining 1 foizini tashkil qiladi. Bunday holda, dvigatel karterining
butun hajmi 8000 km dan keyin sarflanadi. Moyni 1000 km dan keyin to'ldirish, moyni almashtirishdan oldin bosib o'tgan yo4i 16-20 ming km ga uzaytirishga imkon beradi. Bunday holda qo'shimchalar, shu jumladan gidroksid konsentratsiyasi pasayadi. [4]
6. Subyektiv va ob'ektiv xarakterdagi ko'plab omillarning salbiy ta'sirini kamaytirish uchun dvigatel karterida avtomatik qurilma dvigatel moyi sathining regulyatori (MSR) dan foydalanish maqsadga muvofiqdir.
АДАБИЁТЛАР
1. Двигатели внутреннего сгорания / А.С. Хачиян, К.А. Морозов, В.Н. Луканин и др.-М.: Машиностроение, 2009 - 312 с.
2. Аксенов, А.Ф. Трение и изнашивание металлов в углеводородных жидкостях / А.Ф. Аксенов // М.: Машиностроение,- 2008. - 152с.
3. Денисов, А.С. Основы формирования эксплуатационноремонтного цикла автомобилей / А.С. Денисов. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2010. - 352с.
4. Руководство по ремонту и техническому обслуживанию автомобилей КамАЗ. - М.: РусьАвтокнига, 2016. - 288 с.
5. 150. Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту двигателей КамАЗ 740.30-260 и 740.31- 240. - Набережные Челны: ОАО «КамАЗ». 2014. -138 с.
