Научная статья на тему 'Математическая модель для расчета нормы расхода топлива дизельными локомотивами на тягу поездов'

Математическая модель для расчета нормы расхода топлива дизельными локомотивами на тягу поездов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
5038
358
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Сковородников Е. И., Овчаренко С. М., Минитаева А. М., Некрасов И. В.

В статье предлагается методика нормы расхода топлива дизельными локомотивами при выполнении поездной работы, в основу которой положены технико-экономические характеристики локомотива в условиях пропуска поездов и профиль пути нормируемого участка

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Сковородников Е. И., Овчаренко С. М., Минитаева А. М., Некрасов И. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Mathematical model of fuel consumption rate for diesel engines in locomotives for hauling operation

This article concemsa method of fuel consumption rate calculation technique for diesel engines of locomotives taking in consideration its performance characteristics according to the different railway traffic conditions

Текст научной работы на тему «Математическая модель для расчета нормы расхода топлива дизельными локомотивами на тягу поездов»

ТРАНСПОРТ

УДК 629.424.15:629.4.016.015 Е. И. СКОВОРОДНИКОВ

С. М. ОВЧАРЕНКО А. М.МИНИТЛЕВЛ И.В.НЕКРАСОВ

Омский государственный университет путей сообщения

Омский государственный технический университет

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ РАСЧЕТА

НОРМЫ РАСХОДА ТОПЛИВА ДИЗЕЛЬНЫМИ ЛОКОМОТИВАМИ НА ТЯГУ ПОЕЗДОВ

В статье предлагается методика нормы расхода топлива дизельными локомотивами при выполнении поездной работы, в основу которой положены технико-экономические характеристики локомотива в условиях пропуска поездов и профиль пути нормируемого участка.

Нормирование расхода дизельного топлива и электрической энергии локомотивами натягу поездов п системе ОАО «РЖД» основывается на данных тя-гово-энергетических паспортов локомотивов и теоретических положениях теории тяговых расчетов. Норму расхода топливно-энергетических ресурсов

(ТЭР) устанавливают для каждой серии локомотивов, обращающихся на нормируемом участке.

В настоящее время для нормирования расхода топлива дизельными локомотивами на поездную работу используются данные о фактически достигнутых уровнях расхода топлива за ряд лет эксплуата-

Таблица 1

Значения относительных коэффициентов работы тепловоза 2М62

Позиция КМ

0

1 2

3

4

5

6

7

8

9

10 И 12

13

14

15

Значения коэффициентов по позициям контроллера машиниста

Дп,

0,533 0,533 0,567 0,600 0,633 0,667 0,700 0,733 0,767 0,800 0,833 0,867 0,900 0,933 0,967 1,000

ДРе,

0,031 0,091 0,215 0,260 0,331 0,413 0,463 0,512 0,562 0,612 0,661 0,771 0,768 0,826 0,909 1,000

ЛЬе,

1,954 1,823 1,528 1,390 1.301 1,206 1,138 1,085 1,043 1,041 1,014 1,000 1,032 1,034 1,050 1,078

Д1

0,505 0,005 0,015 0,018 0,017 0,030 0,030 0,045 0,050 0,053 0,105 0,030 0,020 0,025 0,025 0,030

ции, на основании которых определяют средние темпы снижения (роста) установленных ранее норм, что является основой для установления величины удельного расхода или нормы на планируемый период.

Многообразие методик нормирования расхода ТЭР на работу дизельного тягового подвижного состава в разных отраслях народного хозяйства приводит к необходимости разработки единого методического документа по нормированию расхода ТЭР как для условий промышленных предприятий, так и для условий поездной и вывозной работы в системе ОАО «РЖД».

Работа тепловозов (дизельных локомотивов) в условиях маневровой и поездной эксплуатации характеризуется частым изменением режимов работы ДГУ, большим временем работы на частичных (не номинальных) нагрузках и в режиме холостого хода, причиной чего являются:

— изменяющиеся условия эксплуатации и объемы выполняемой работы;

— состояние и профиль пути;

— структура поезда и нагрузка на ось вагона;

— условия организации движения поездов на нормируемом участке обращения и т. д.

В связи с этим математическая модель, разрабатываемая для расчета нормы расхода ТЭР, должна учитывать названные факторы, базироваться на основных положениях теории тяги поездов, использовать результаты теоретических и опытных исследований по оценке режимов работы тепловозов на сети железных дорог в системе ОАО «РЖД».

При расчете нормы расхода ТЭР на поездную работу мощность и экономичность дизель-генераторной установки тепловоза на эксплуатационных тяговых режимах необходимо рассчитывать по относительным коэффициентам для каждого режима нагрузки, или позиции контроллера машиниста, то есть:

ДРе: = Ре1 / Ре1(0М; (1)

ДЬе; = Ье/Ьено1|; (2)

Дп: = V пиом; (3)

^ = 1А„т, (4)

где Ре , Ре| — мощность дизель-генераторной установки на номинальном режиме и на I — позиции контроллера машиниста, (кВт); Ье|10М; Ье, — удельный

расход топлива дизель-генераторной установкой на номинальном режиме и на I - позиции контроллера машиниста (кг/(кВт-ч)); пн(Ш, п1 - частота вращения коленчатого вала дизеля на номинальном режиме и на I - позиции контроллера машиниста, мин"'; ^ — суммарное время работы дизель-генераторной установки за нормируемый период и время работы на I — позиции контроллера машиниста, ч.

В качестве примера предлагаемая методика будет реализована для тепловозов серии М62 на участках эксплуатации «Т - Ч» и «Ч — Т» Байкало-Амурской магистрали. Значения коэффициентов ДЬе. и

Дп^ Д^ для тепловоза 2М62, рассчитанные по техническим, паспортным характеристикам дизель-генераторной установки и результатам опытной эксплуатации, приведены в табл. 1.

В основу предлагаемой методики для расчета величины удельного расхода топлива на тягу поездов должны быть положены:

— аналитические методы, позволяющие оценить величину расхода с учетом степени загрузки дизельных локомотивов в процессе производственного цикла;

— основные положения теории тяги поездов [ 1, 2, 3];

— результаты экспериментальных исследований по оценке эксплуатационной экономичности тепловозов, выполненные различными научными школами вузов МПС и предприятий железнодорожного транспорта [4, 5].

В качестве исходной информации при разработке математической модели для расчета нормы расхода топлива необходимо использовать:

— информацию о технико-экономических параметрах выбранной серии локомотива;

— информацию о профиле пути и массе перемещаемого груза (масса состава и структура поезда).

В общем случае при разработке математической модели и ее программном сопровождении необходимо учитывать, что в составе поезда может находиться ] различных серий тепловозов, тогда для каждой серии необходимо задать:

— количество секций, пс;

— мощность дизель-генераторной установки каждой секции локомотивов на номинальном режиме Ре, кВт;

— расчетный подъем (1р, '7на выбранном участке эксплуатации, величина которого определяется по результатам спрямления исходного профиля пути;

Таблица 2

Распределение времени работы локомотива_

Позиция КМ Время работы тепловоза 2М62 по позициям контроллера машиниста (мин) по участкам обращения

«т - ч» «Ч - Т»

1рег 11151 Свит 1рег Твиш

0 33.33 88.27 121.60 40.50 110.24 150.74

1 0.33 0.00 0.33 0.42 0.00 0.42

2 0.99 0.00 0.99 1.20 0.00 1.20

3 1.19 0.00 1.19 1.44 0.00 1.44

4 1.12 5.28 6.40 1.38 5.28 6.66

5 1.98 0.00 1.98 2.40 3.67 6.07

6 1.98 21.41 23.39 2.40 21.41 23.81

7 2.97 3.41 6.38 3.60 1.92 5.52

В 3.30 0.00 3.30 4.02 0.25 4.28

9 3.50 3.90 7.40 4.26 6.94 11.20

10 6.93 1.93 8.86 8.40 1.20 9.60

11 1.98 13.12 15.10 2.40 1.59 3.99

12 1.32 0.00 1.32 1.62 0.00 1.62

13 1.65 4.14 5.79 1.98 1.59 3.57

14 1.65 1.29 2.94 1.98 1.50 3.48

15 1.98 151.23 153.21 2.40 124.18 126.58

Всего 66,20 293,98 360,18 80,40 279,78 360,18

Таблица 3

Распределение расхода топлива по позициям контроллера машиниста_

Позиция КМ Расход топлива тепловозом 2М62 по позициям контроллера машиниста по участкам обращения (кг)

«Т - ч» «Ч - Т»

Ьрег Ьэит Ьрег В&ит

0 23,552 62,355 85,907 28,618 77,875 106,493

1 0,639 0 0,639 0,776 0 0,776

2 3,794 0 3,794 4,610 0 4,610

3 5,009 0 5,009 6,086 / 0 6,086

4 5,636 26,516 32,153 6,849 26,516 33,365

5 11,504 0 11,504 13,979 21,318 35,296

6 12,170 131,557 143,727 14,788 131,557 146,344

7 19,247 22,092 41,338 23,387 12,439 35,825

8 22,565 0 22,565 27,419 1,777 29.196

9 25,997 28,976 54,973 31,589 51,563 83,151

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

10 54,185 15,086 69,271 65,839 9,380 75,219

11 17,808 117,967 135,776 21,639 14,296 35,935

12 12,204 0 12,204 14,830 0 14,830

13 16,519 41,435 57,954 20,072 15,914 35,986

14 18,371 14,359 32,730 22,323 16,696 39,019

15 24,899 1901,209 1926,108 30,255 1561,146 1591,401

Всего 274,1008 2361,5512 2635,6520 333,0561 1940,4757 2273,5318

- температуру наружного воздуха Ц, "С;

- время работы ДГУ локомотивов за поездку на нормируемом участке в четном и нечетном направлениях^, ч.

Мощность каждой секции каждой серии тепловоза при работе на номинальном режиме определяется условиями настройки дизель-генераторной

установки при выполнении реостатных или стендовых испытаний. Мощность и удельный расход топлива дизель-генератором при работе тепловоза на промежуточных позициях контроллера машиниста определяются по данным табл. 1.

В зависимости от структуры и массы состава, величины нагрузки на ось вагонов (вагоны груже-

I

С

ные, вагоны порожние) рассчитывается величина основного удельного сопротивления движению поезда с использованием эмпирических выражений теории локомотивной тяги.

При отрицательных значениях температуры наружного воздуха величина основного удельного сопротивления движению вагонов корректируется по выражению:

(Д = (0 00132 ■ V +0.988)сй,1. (5)

Тяговые свойства сплоткилокомотивов в составе поезда представляются элементами тяговой характеристики, построенной с учетом режимов работы электрического оборудования, мощности дизель-генераторной установки, количества серий (]) и количества секции (п ) каждой серии локомотива:

J п. 367,2Ые]т1"1 ;

Рк = £ £--^-

J — 1 Ш = 1 V

(6)

где N0^, — номинальная мощность ш-й секции]-й — серии тепловоза; т^ — КПД вспомогательного оборудования _/-й — серии тепловоза; Д№| — доля мощности на позиции контроллера машиниста;'-й серии тепловоза от номинального значения; V — скорость движения тепловоза.

В этом случае характеристика ограничения силы тяги по сцеплению должна определяться выражением

)

= 11000 п( Рсц, I 0,118 +

■Т^е,, (7)

1-1 т = 1

Рсц)т+Овр

Woz = сой I Е Рсц™ + со а Обр.

^=1 т=1

менте профиля пути определяются из условия движения поезда с постоянной скоростью

Бкг - Рог(У)>0,

(10)

27,5 +у;

гдеРсЦ] — сцепной вес секции^'-й серии локомотива.

Расчет тяговых характеристик тепловоза и характеристик ограничения но сцеплению для различных позиций контроллера машиниста выполняется по заданным значениям мощности дизель-генератора (Ре, кВт), сцепному весу секции тепловоза (Рсц, кН), коэффициенту полезного действия вспомогательного оборудования ); расчетной касательной силе тяги секции тепловоза (Рк, кН) и удельному расходу топлива (Ье, кг/(кВт-ч)) дизелем.

Время движения поезда по каждому спрямленному элементу [Х] участка пути с постоянной скоростью определяется из условия равновесия удельных сил, действующих на поезд в режиме тяги или режиме выбега:

а величины эффективной мощности №|тк/ и удельного расхода топлива дизелем Ье^к7 на позиции контроллера машиниста определяются по данным табл. 1. Время хода поезда, в составе которого п секций серии локомотивов на к-й позиции контроллера машиниста в режиме тяги или в режиме выбега на выбранном элементе профиля пути с мощностью Ые)тк и удельным расходом топлива Ье|тк, определяется по выражению, ч:

[.=5^, (11)

|тк/ г г1

где Бг, Уг - длина (км) и установленная скорость движения (км/ч) поезда на выбранном элементе профиля пути.

Время работы ДГУ на к-й позиции контроллера машиниста и общее время работы тепловоза в движении определятся, ч:

^'тк — X ^'тк/ ,

ъ=1

Чт

Пк

* X ^тк . к=0

(12)

(13)

Расход топлива дизелем за время 1тк т-й секцией 7'-й серии тепловоза на к-й позиции контроллера машиниста, кг:

В = Нс „Ьс. Д. „

Цпк ]Шк ]тк

(14)

и суммарный расход топлива т-и секциеи ]-а серии тепловоза, кг:

Пк

В]"т ~ Х В]тк . к=0

(15)

Время работы ДГУ тепловоза за поездку (I) будет несомненно больше времени чистого хода 1:.т, так как часть его будет затрачена на разгон и торможение состава поезда, на переходные процессы, связанные с изменением нагрузки дизель-генераторной установки (позиции контроллера машиниста) и обогрев основного и вспомогательного оборудования тепловоза во время стоянок, на обеспечение работы тормозной системы и т. д.

«Вспомогательное» время работы Цтт-й секции (8) ./"й серии локомотива за поездку определится:

1 ~ 1д

(16)

где — суммарное сопротивление движению состава поезда на выбранном элементе профиля пути; V?,, Уг-1 — установленная скорость движения поезда на Z-.ni и (Т.-1 )-м спрямленном элементе участка обращения.

Для установленной скорости движения поезда на выбранном элементе профиля пути величина суммарного сопротивления движению определяется по выражению

Распределение времени I по позициям контроллера машиниста выполнено в соответствии с табл. 1, что дает возможность оценить величину «вспомогательного» расхода топлива за поездку по выражению

В = Ne-.be Д. .

)тк )тк \'|т

(17)

(9)

Таким образом, расход топлива ш-й секции ]-й серии за поездку составит расход топлива ^серией тепловозов

(18)

В1п, = В.т+В«1т.

Величина касательной силы тяги локомотива, или сплотки локомотивов Рк/, а следовательно, и позиция шШ!] контроллера машиниста (Пк) на выбранном эле-

В)- ¿(в^ + в^т),

т=1

Таблица 4

Обобщенные параметры эксплуатации и экономичности тепловозов 2М62 на выбранном участке обращения

Наименование показателя Значения показателя для участка

«Т - Ч» «4 - Т»

Протяженность участка обращения, км 252 252

Вес поезда, кН 20000 38000

Время поездки, tsum мин 360,18 360,18

% 100 100

Время работы дизеля в установившемся режиме, lust мин 293,98 279,78

% 81,62 77,68

Время работы дизеля в переходных режимах и на стоянках в пути следования, tper мин 66,20 80,40

% 18,38 22,32

Суммарный расход топлива за поездку, Bsum кг 2635,65 2273,53

% 100 100

Расход топлива в установившемся режиме. Bust кг 2361,55 1940,47

% 89.60 85,41

Расход топлива в переходных режимах и на стоянках в пути следования, Врег кг 274,10 333,06

% 10,40 14,59

Работа тепловоза за поездку, ткм брутто 507780. 975996

Работа дизель-генераторных установок тепловоза за поездку, кВтч 9101,41 7391,45

Часовой расход топлива дизелем за поездку, кг/ч 219,6 189,5

Часовой расход топлива дизелем в установившемся режиме, кг/ч 241,0 206,4

Часовой расход топлива дизелем в переходном режиме и на стоянках в пути следования, кг/ч 124,2 124,3

Расход топлива на измеритель, кг/10' ткм брутто 51,90 23,40

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Эксплуатационная экономичность дизеля, кг/(кВтч) 0,289 0,309

, Таблица 5 Параметры режимной карты ведения поезда по участку_

Характеристика элемента Характеристики поездки по элементам

№ i S V, Fs, Vp, Fk, Пк, tust, Ne, be,

1 i S, V, Fs, Vp, Fk, Пк, tust, Ne, be,

п i„ S„ V Fs. Vp„ Fk Пк* lust. Ne„ be„

Примечание'. 5 — длина спрямленного элемента; 1 — уклон на элементе; V, — скорость, установленная на элементе; Рэ, — сила сопротивления движению поезда на элементе; Ур, — расчетная скорость движения поезда на элементе; Рк — расчетная сила тяги тепловоза на элементе; Пк - позиция контроллера машиниста при движении поезда по ¡-му элементу; Ье;1 1и51, - мощность, удельный расход топлива и время работы дизеля на Пк-й позиции контроллера машиниста.

суммарный расход топлива сплоткой локомотивов

Bv

= ¿Вн,

Н

(20)

Норма расхода топлива для каждой секции ^серии тепловоза определяется с учетом суммарной работы, выполненной силовыми установками сплотки локомотивов, величина которой определится:

а удельный расход топлива на измеритель работы

q =_10000ВЕ____(21)

р Q6p(Si + S2+...+Sn)

j nj Пк , .

Al=I I Z Nejmkltjmk + tvjmkj,

nj Пк

I I i

j=lm=lk=0

а работа ш-й секции j'-серии составит:

Пк

Ajm= I Nejmktjmk . (23)

k=0

Доля работы, выполненная m-й секцией /-серии тепловоза:

Aim = Ajm/A„, (24)

а удельный расход топлива на измеритель поездной работы (104 ткм брутто) для каждой секции:

lOOOOBjm (25)

Ч'т AjmQep(S1 + S2 + -+Sn)'

Расчет нормы расхода топлива на поездную работу по предлагаемой методике показан на примере по следующим исходным данным:

1. Участок обращения IT — 41 протяженностью 252 км (выбран один из участков БАМа) состоит из 183 спрямленных элементов в четном и нечетном направлении.

2. Минимальная скорость движения поезда по участку в четном и нечетном направлении составляет 50 км/ч, максимальная — 70 км/ч. Серия эксплуатируемого локомотива на участке 2М62.

3. Руководящий (расчетный) уклон в направлении IT — 41 составляет i = 16,7 ()/(ю на длине L = 12524 м, расчетный вес состава для тепловоза 2М62 составляет 20000 кН,

4. Руководящий уклон в направлении 14 — TI составляет i = 8.7 на длине L = 4800 м, расчетный вес состава — 38000 кН.

5. Тяговая характеристика локомотива 2М62 рассчитана по выражению (6), в котором величина эффективной мощности Ne = 1470 кВт, а величина удельного расхода Ье = 0.238 кг/(кВт-ч).

6. Время поездки в четном и нечетном направлениях принято равным 6 часам.

По предлагаемой методике и принятым исходным данным рассчитаны следующие характеристики поездок:

- время работы на каждой позиции контроллера машиниста локомотива при движении поезда на нормируемом участке обращения с постоянной скоростью (tust) и соответствующий ему расход топлива (bust);

- распределение времени работы тепловоза по позициям контроллера машиниста в переходных режимах и на стоянках в пути следования за поездку (tper) и соответствующий этому времени расход топлива (Ьрег);

- распределение общего времени поездки (tsum) в четном и нечетном направлениях и общего расхода топлива (bsum).

Заключение

Обобщенные параметры эксплуатации тепловозов 2М62 на выбранных участках обращения приведены в табл. 4, на основании которой можно заключить:

1. Несомненно, ряд параметров, приведенных в табл. 4, недостаточно объективны, а имеют чисто модельное значение. Например, такие как: общее время поездки в четном и нечетном направлении (при выполнении расчетов для реальных данных берется из маршрута машиниста); номинальная мощность дизеля тепловоза (Ne, кВт) и его экономичность (Ье, кг/ (кВт-ч)),

По разработанной математической модели и принятым исходным данным для нормируемых участков можно рассчитать:

1. Время работы дизель-генераторной установки на каждой позиции контроллера машиниста тепловоза 2М62 в поездной работе (режимная карта ведения поезда).

2. Величину работы (ткм брутто), выполненную тепловозом, и величину эффективной работы дизель-генераторной установки (кВт-ч), суммарный расход топлива на участках «Т—4» и «4 — Т».

3. Режимную карту ведения поезда (табл 5), величину средней технической скорости движения поезда, время работы дизеля в установившемся режиме, величину удельного расхода топлива на поездную работу, среднеэксплуатационную экономичность дизель-генераторных установок на участках «Т-Ч» и «Ч-Т».

Как уже отмечалось, в настоящее время норма расхода дизельного топлива на поездную работу рассчитывается по результатам рядовой эксплуатации тепловозов на заданном участке обращения и представляет собой хорошо осредненное значение достигнутого расхода за различные периоды эксплуатации. Фактический расход топлива дизелем тепловоза в этом случае определяется по результатам замера расхода топлива топливомерной рейкой.

Как показали модельные расчеты, приведенные выше, существенное влияние на экономические показатели работы тепловозов оказывает организация движения поездов на выбранном участке обращения, а именнодоля времени работы тепловозов в установившихся и в переходных режимах. В общем случае речь идет о качестве разработки и о соблюдении графика движения поездов на нормируемом участке обращения.

Следует считать, что для оценки экономичности эксплуатации тепловоза необходимо использовать как величину расхода топлива на измеритель работы (кг/104 т-км брутто), так и величину среднеэксплуата-ционного удельного эффективного расхода топлива его силовой установкой (кг/кВт ч).

Учитывая значительное многообразие условий эксплуатации и режимов работы локомотивов на различных участках обращения, индивидуальные технические характеристики, можно сделать следующие рекомендации при внедрении разработанной методики.

1. Несомненно, методика нормирования расхода топлива на тягу поездов должна быть реализована в программном виде, предусматривающем логическую проверку исходной и нормативно-справочной информации.

2. По результатам периодических расчетов необходимо сформировать базу данных, включающую в себя характеристику технического состояния и экономичности локомотивов приписного парка депо.

3. При спрямлении исходного профиля пути необходимо исключить из общей процедуры спрямления элементы участков пути, на которых действуют как постоянные, так и временные предупреждения по ограничению скорости. При введении дополнительных ограничений процедура спрямления должна повторяться.

Библиографический список

1. Совершенствование нормирования расхода топливно-энергетических ресурсов на предприятиях промышленного железнодорожного транспорта. М,: Транспорт, 1988. - 80 с.

2. Гребенюк П.Т., Долганов А.Н., Скворцов А.И. Тяговые расчеты: Справочник/ Под ред. П.Т. Гребенюка. - М.: Транспорт, 1987. - 272 с.

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

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.