CC BY
61
Список литературы
1. Захаров Н.С. Моделирование процессов изменения качества автомобилей. Тюмень: ТюмГНГУ, 1999. 127 с.
N.S. Zakharov, G.V. Abakumov, V.N. Karnaukhov
INFLUENCE OF VARIATION OF THE INTENSITY OF USE CARS ON THE NEED IN REPAIR WORKERS FOR MAINTENANCE
The question of the organization of the service performers with variable intensity of the car. Developed a simulation model of the performers in the employment conditions of unsteady flow requirements for the performance of service vehicles. The measures to compensate for the uneven demand for performers.
Key words: intensity of use, maintenance, implementing maintenance factor of
uneven.
Получено 20.11.12
УДК 621.431
Н.В. Храмцов, д-р техн. наук, проф., Ьгашшк^тп@таЦ. гц (Россия, Тюмень, ТюмГАСУ),
А.Е. Королев, канд. техн. наук, доц., Ьгашшк^тп@таЦ. гц (Россия, Тюмень, ТюмГСХА),
Р.Ф. Бай, канд. техн. наук, старший преподаватель, hramnik.tmn@mail.ru (Россия, Тюмень, ТюмГАСУ)
ОЦЕНКА И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ SA6D
В работе показана методика оценки качества смазочного масла и технического состояния двигателя SA6D, представлены полученные зависимости прогнозирования срока службы смазочного масла и остаточного ресурса двигателя.
Ключевые слова: смазочное масло, спектральный анализ, прогноз, ресурс
При работе автотракторного двигателя происходит накопление продуктов износа и старение моторного масла. Загрязняющие примеси изменяют характер трения, засоряют масляные каналы и фильтры, увеличивают температурный режим деталей цилиндропоршневой группы и вызывают повышенный износ деталей [1, 2, 3]. Это приводит к снижению мощности двигателя, к излишнему расходу топлива и к повышенным выбросам вредных газов в атмосферу.
Накопление химических элементов, загрязняющих моторное масло
173
происходит в следующих циклах двигателя:
1. В период изготовления и ремонта двигателя, особенно при низком уровне моечно-очистных работ.
2. Во время эксплуатации, существенно возрастая при заправке грязным топливом и маслом. Загрязненность масла определяется условиями его транспортировки и хранения.
3. При работе двигателя масло также загрязняется атмосферной пылью, продуктами износа, жидкими и твердыми частицами, образующимися в процессе сгорания топлива, а также веществами, образующимися в результате физико-химических изменений углеводородов смазочного масла и компонентов присадок, вводимых в него.
Применение масел, не отвечающих требованиям технической эксплуатации, снижает надежность техники. В то же время использование масел с большим запасом качества приводит к нерациональным расходам, т.к. даже незначительные неточности в определении оптимальных значений показателей качества могут повлечь за собой большие убытки.
Исследования проводились на двигателях SA6D тракторов «Кама-цу». В них в качестве моторного масла используется SAE-10 с нормативными параметрами: вязкость - 4,1____5,7 сСт, температура вспышки - 195...
205 0С, щелочное число - не ниже 3 мг КОН/г.
В основу работы спектральных установок положена схема эмиссионного спектрального анализа масел [4]. При спектральном анализе масел вращается дисковый электрод, часть которого постоянно погружена в ванночку с анализируемой пробой масла. Диск увлекает масло в зону электрического разряда, где происходит испарение масла, возбуждение и излучение атомов элементов, присутствующих в пробе масла.
Чувствительность и стабильность анализа проб масел зависят от ряда параметров работы установок, оптимальные значения которых, установлены нами экспериментально:
1. сила тока возбуждения дуги в межэлектродном аналитическом промежутке — 3,3 А,
2. продолжительность предварительного обжига — 55 с, продолжительность экспозиции —20 с,
3. скорость вращения дозирующего диска —8 мин-1, величина межэлектродного промежутка —2 мм.
В работе использовались спектральные установки МФС-3 (12-ти канальная) и МФС-7 (24-х канальная), включающие в себя полихроматор, электронно-регистрирующее устройство, электромагнитный стабилизатор напряжения, генератор и штатив для анализа масел.
Пробу масла объемом 80.90 мл берут из картера двигателя не позже чем через 10 минут после его остановки через отверстие масломер-ной линейки с уровня, который находится на 25.30 мм ниже отметки линейки, указывающей минимально допустимый уровень масла.
Оценка технического состояния двигателей на основе измерения показателей качества смазочных масел и содержания в них химических элементов продуктов износа позволяет установить характер и причины возникновения дефектов, выявить потребность в ремонтах, прогнозировать остаточный ресурс и повысить долговечность двигателей.
Определение износа и загрязненности смазочного масла (рис.1) основано на том, что детали двигателей изготовлены из сплавов, имеющих характерные элементы: железо (гильзы цилиндров, поршневые кольца, коленчатый и распределительные валы и др.); свинец (шатунные и коренные вкладыши коленчатого вала); олово (поршни, вкладыши коленчатого вала); медь (втулки верхней головки шатуна, втулки распределительного вала); хром (верхнее компрессионное поршневое кольцо); алюминий (поршни, вкладыши коленчатого вала).
Кремний, поступающий в двигатель с воздухом, характеризует загрязненность масла и указывает на необходимость профилактических работ при повышенной концентрации его в масле. Следовательно, по концентрации этих химических элементов в масле можно сделать вывод об износе конкретных деталей или группы деталей, о техническом состоянии систем топливо-, масло- и воздухоподачи.
Опыты по оценке влияния загрязненности смазочных масел на их износ проводились в обкаточном отделении завода «Тюменьгазстроймаш». Исследования были проведены на 46 двигателях SA6D.
Установлено (рис. 2), что чем выше начальная концентрация загрязнений, тем более интенсивно изнашиваются детали двигателя за период обкатки. В результате исследований выявлено, что начальная загрязненность обкаточного масла должна быть не выше 40 г/т.
Выявлено, что температура вспышки масла мало зависит от наработки двигателя, а в большей мере определяется техническим состоянием системы питания и охлаждения. Вязкость масла при работе тракторов может возрастать за счет физико-химических процессов и накопления в нем продуктов износа, а снижаться из-за разжижения его водой и топливом.
Щелочное число характеризует содержание антиокислительных присадок в масле. Уменьшение их происходит в результате разложения, взаимодействия с продуктами износа и сгорания топлива.
Теоретически и экспериментально обоснована для двигателей SA6D зависимость щелочного числа (С) от содержания механических примесей в масле (У)
-1-12,27
С = 10,6 -1,2
\ _ У—15 V 0,15
V 1115 ,
е
(1)
Износ деталей является функцией времени, следовательно, щелочное число масла также зависит от наработки двигателей. На основе опыт-
ных данных получено выражение для определения остаточного ресурса смазочного масла от момента контроля до его замены
/ = 275.5-135.81п(10.5 -С7).
(2)
Ремонтыо-эксшгуатацнонные предприятия
Служба
Служба ремовгга
Подготовка двигателя к взятию проб
Взятие проб
Рис. 1. Схема оценки загрязненности смазочных масел
О
10 30 50
Содержание примесей в масле, г/т
Рис. 2. Зависимость износа двигателей ЗАбО в период технологической обкатки от содержания механических примесей в смазочном масле
176
Исходя из допускаемого диапазона (С=9,5...3 мг КОН/г) изменения щелочного числа масла, получаем, что смена должна проводиться через 250 часов работы двигателей.
Выявлено, что температура вспышки масла мало зависит от наработки двигателя, а в большей мере определяется техническим состоянием системы питания и охлаждения. Вязкость масла при работе тракторов может возрастать за счет физико-химических процессов и накопления в нем продуктов износа, а снижаться из-за разжижения его водой и топливом.
Установлено, что между вязкостью (V) и температурой вспышки (Т) работавших масел существует тесная взаимосвязь
v = 0,11е 0,019Т. (3)
Расчеты показывают, что при нормативной температуре вспышки
о
(195.205 С) вязкость масла (4,4.5,4 сСт) находится в заданных пределах.
Щелочное число характеризует содержание антиокислительных присадок в масле. Уменьшение их происходит в результате разложения, взаимодействия с продуктами износа и сгорания топлива.
Для двигателей SA6D теоретически и экспериментально обоснована зависимость щелочного числа от содержания механических примесей в масле
-1-12,27
С = 10,6 -1,2
\ - У-15 V 0,15
V 1115 у
е
(4)
Износ деталей является функцией времени, следовательно, щелочное число масла также зависит от наработки двигателей. На основе опытных данных получено выражение для определения остаточного ресурса масла от момента контроля до его замены
t = 275.5 - 135.81П(10.5 - С,). (5)
Исходя из допускаемого диапазона (С=9,5...3 мг КОН/г) изменения щелочного числа масла, получаем, что смена должна проводиться через 250 часов работы двигателей.
Для разработки методики прогнозирования остаточного ресурса двигателей у 68 дизелей SA6D тракторов «Камацу» были взяты пробы масла и выполнен их спектральный анализ. Метод спектрального анализа масел обладает достаточно высокой информативностью и чувствительностью, малой трудоемкостью.
Установлено, что закономерность накопления механических примесей в масле достаточно точно описывается зависимостью:
yi = а(1 - *"Р^ )+ Ун, (6)
где ун - содержание механических примесей в свежем масле, г/т; а, в -аналитические коэффициенты; t - наработка двигателя, тыс. ч.
Анализ литературных источников и результаты собственных исследований показывают, что предельная концентрация химических элементов износа достигает 1100 г/т при ресурсе дизелей 6 тыс.ч. с начальной концентрации их в свежем масле 15 г/т. Экспериментально установлено, что аналитический коэффициент в равняется 0,6 для двигателя SA6D. Для этих граничных условий значение а составляет 1115.
На основе вышесказанного получаем уравнение:
уi = 1115(1 - e-°'6ti )+15, (7)
из которого находим остаточный tocm ресурс двигателя
ln(1130 - yi)
tocm = V 06 l) - 5.67. (8)
0.6
Теоретически и экспериментально обоснованы три уровня суммарного накопления продуктов износа в смазочном масле двигателей: допустимый (900 г/т), повышенный (1050г/т) и предельный (1100 г/т). При допустимом износе остаточный ресурс составляет 3,4 тыс.ч. и разрешается нормальная эксплуатация дизеля, при повышенном —1,6 тыс.ч. и необходимо диагностирование основных систем и сопряжений, а при предельном износе ресурс исчерпан полностью, и необходимо выполнять капитальный ремонт двигателя.
Список литературы
1. Григорьев М.А., Булгаков Б.М., Долецкий В.А. Качество моторного масла и надежность двигателей. - М.: Издательство стандар-тов,1981. - 232 с.
2. Храмцов Н.В., Королев А.Е, Малаев В.С. Обкатка и испытание автотракторных двигателей. - М.: Агропромиздат, 1991. - 125 с.
3. Храмцов Н.В. Ремонт деталей и сборочных единиц: Учебное пособие. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2006. - 134 с.
4. Кюрегян С.К. Оценка износа ДВС методом спектрального анализа. М.: Изд. «Машиностроение», 1966. - 151 с.
N. V. Hramtsov, A.E. Korolev, R.F. Bay
EVALUATION AND PREDICTION OF ENGINES SA6D TECHNICAL CONDITION
This paper shows a method for assessing the quality of lubricating oil and technical condition of the engine SA6D, shows the prediction of service life of lubricating oil and the residual resource of the engine.
Key words: lubricant oil, spectral analysis, forecast, resource.
Получено 20.11.12
