CC BY
12УДК 621.43:665.767:621.43.008.6.004
РЕАЛИЗАЦИЯ НАЗНАЧЕННОГО РЕСУРСА ДВИГАТЕЛЯ ПУТЕМ КОНТРОЛЯ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПО ПАРАМЕТРУ УДЕЛЬНОГО ХИММОТОЛОГИЧЕСКОГО ПОКАЗАТЕЛЯ МОТОРНОГО МАСЛА
М.М. Ревякин
ФГБОУ ВО Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина
Аннотация. Реализуемые в настоящее время способы диагностирования двигателей внутреннего сгорания не в полной мере способны обеспечить реализацию назначенного ресурса. Рассмотрены способы применяющиеся в области определения износа деталей автотракторных двигателей с точки зрения информативности, точности и целесообразности применения для широкой номенклатуры технических объектов в эксплуатационных и лабораторных исследованиях. Спектральный анализ содержания химических элементов в работавшем масле является одним из приоритетных направлений в области оценки степени изнашивания отдельных комплектующих. Рассмотрен двигатель внутреннего сгорания как триботехническая система, а также перспективы применения элементов системы самодиагностики на основе датчиков первичной информации с применением определенных диагностических информаторов.
Ключевые слова: назначенный ресурс двигателя, методы определения износа деталей двигателя, содержание железа в масле, триботехническая система как способ оценки фактического состояния двигателя, диагностические информаторы влияющие на ресурс техники.
Введение. Реализация назначенного ресурса двигателя одна из основных проблем эксплуатации. Разработанные и широко применяемые на сегодняшний момент способы диагностирования не в полной мере обеспечивают реализацию данной задачи. Подтверждается это в первую очередь разностью между фактическим и назначенным ресурсом, которая достигает около 20%. Основной целью исследования является создание метода диагностирования, позволяющего довести до минимума разницу между параметрами потенциального и фактического ресурса. Достичь этого можно путем обеспечения оптимальных условий эксплуатации, которые
предусмотрены техническими требованиями заводов-изготовителей и проведения своевременного качественного технического обслуживания и ремонта.
Основная часть. Долгое время большое внимание уделялось методу определения износа деталей двигателя по электрическому сопротивлению моторного масла. В настоящее время применение этого метода очень затруднено в связи с появлением на рынке большой номенклатуры моторных масел, имеющих в своей основе не только различные присадки и их композиции, но и базовые масла (синтетические, полусинтетические, минеральные). Наиболее приемлемым индикатором, реагирующим на процессы, происходящие в двигателе, является содержание железа в масле. [1]
Метод определения износа деталей по элементам-свидетелям обладает высокой информативностью и высокой точностью. В его основе лежит «принцип вмонтирования» в различные детали двигателя химических элементов, присущих только этой детали. Далее по содержанию в картерном масле того или иного компонента судят об износе определенной детали. Этот метод информативен, однако требует перестройки промышленности, выпускающей комплектующие, а это обусловлено большими материальными и технологическими затратами, что нецелесообразно. К тому же нет необходимости определения износа каждой детали двигателя, достаточно знать износ одной или нескольких ресурсоограничивающих деталей. Поэтому в дальнейшем этот метод найдет широкое применение при испытаниях двигателей в лабораторных условиях. [2, 3, 4]
Параметры физико-химических показателей работавшего масла с достаточной точностью характеризуют условия работы двигателя, но не получили широкого распространения для оценки технического состояния его деталей. Связано это с тем, что хотя за последние 50 лет было проведено довольно большое количество исследований по химмотологии - отсутствуют установленные зависимости между изменением физико-химических показателей и износом деталей.
Содержание химических элементов в работавшем масле подразумевает наличие в нем продуктов износа деталей двигателя, загрязнений, поступивших из внешней среды (соединений кремния), и присадок. Определение этих элементов проводится спектральным анализом, что обеспечивает высокую точность, оперативность при минимальных затратах времени. Данное направление является одним из приоритетных, т.к. любые нарушения в работе двигателя приводят к повышенному износу и, следовательно, накоплению его продуктов в масле.
Наиболее полное представление о состоянии двигателя можно получить при рассмотрении его как триботехнической системы, включающей трение, износ и смазку, что позволяет повысить ресурс двигателя. При таком подходе моторное масло рассматривается как структурно-вероятностная система и является важным источником информации о процессах, протекающих в двигателе. Одной положительной стороной является высокая чувствительность, т.к. любая, даже незначительная неисправность того или иного узла, приводит к повышенному износу и, как следствие, поступлению продуктов изнашивания в масло. Другой - отсутствие необходимости в остановках и разборках. В настоящее время химический анализ масла и отложений из маслофильтра проводят на стационарных установках, однако, возможна установка системы датчиков непосредственно на двигатель, что позволит осуществлять постоянный контроль.
Оценивая информаторы в целом, можно сделать вывод, что большинство из них не отвечают современным требованиям и не могут существенно повлиять на ресурс техники, т.к. либо констатируют факт износа, либо являются косвенными. Как отмечалось ранее, на сегодняшний день необходимы: постоянный контроль условий эксплуатации, возможность прогнозирования остаточного ресурса двигателя, причем желательно в зависимости от того, как он будет дальше эксплуатироваться, при этом средства диагностирования должны быть мобильны, просты в обращении, обладать низкой себестоимостью и высокой точностью. Решение данной проблемы при современном уровне развития науки и техники возможно. Отработавшие газы и моторное масло концентрируют в себе большое количество данных о работе двигателя и состоянии его деталей, т.е. обладают высокой информативностью, наиболее удобны, т.к. не требуют каких-либо разборочно-сборочных операций и, в целом, соответствуют современным требованиям.
Особое значение в диагностировании имеет относительная погрешность определения контролируемого параметра. Она зависит как от относительной погрешности приборов, так и от скорости изменения параметра информатора. Изменение параметров информаторов в зависимости от наработки двигателя показаны на рисунке 1.
1 - минимальная устойчивая частота вращения [5]; 2 - мощность двигателя [5]; 3 - давление масла [5]; 4 - прорыв газов [6]; 5 - угар масла [7, 8]; 6 - продукты износа в смазочной системе [9]
Рисунок 1 - Изменение показателей информаторов в зависимости от наработки
По оси ординат отложено изменение параметра информатора в течении наработки двигателя, по оси абсцисс - ресурсная наработка двигателя. Номинальное значение показателей в процентах принято за 0. Например, за ресурсный период (5000 мото-ч) мощность двигателя изменяется на 8%, а угар масла на 294%. Массовая доля продуктов изнашивания в смазочной системе возросла в 3 раза за 500 мото-ч, т.е. в 10 раз больше чем угар масла.
Выводы. Анализируя изменение информаторов от наработки, видно, что наиболее изменяемый параметр - это продукты износа в смазочной системе. Следовательно, даже незначительная неисправность, приводящая к повышенному изнашиванию, моментально отразится на содержании продуктов износа в смазочной системе. Метод оценки условий эксплуатации, технического состояния и остаточного ресурса по химмотологическим показателям моторного масла, является простым в применении и не требует специальной остановки машин. При этом достигается сравнительная быстрота оценки. Отсюда можно сделать заключение, что наряду с описанными выше преимуществами, данный показатель наиболее эффективен, и его целесообразно использовать для обозначенной цели.
Список использованных источников:
1. Головин, С.И. Увеличение ресурса дизелей / A.A. Жосан // Тракторы и сельхозмашины. -2006. № 12. С. 35.
2. Жосан A.A. Пути улучшения технических, экономических и экологических показателей дизельных двигателей / С.И. Головин, O.A. Кореньков // В сборнике: Ресурсосбережение - XXI век Сборник материалов Международной научно-практической конференции. 2005. С. 46-48.
3. Жосан A.A. Система РИКОС как способ обеспечения и поддержания целевой динамичности мобильных энергетических средств / С.И. Головин, М.М. Ревякин // В сборнике: Состояние и перспективы энерго- и ресурсосберегающих технологий в АПК Материалы Международной научно-практической конференции. 2009. С. 52-57.
4. Головин С.И. Прогнозирование остаточного ресурса дизелей / Н.М. Деревягин // В сборнике: Сборник докладов молодых ученых факультета агротехники и энергообеспечения Орел, 2007. С. 111-114.
5 Головин, С.И. Мониторинг изнашивания деталей дизеля как средство оптимизации системы технического обслуживания: дис.... канд. техн. наук: 05.20.03 / С.И. Головин. - М., 2007. -201 с.
6. Жосан, A.A. Обеспечение ресурса двигателей тракторов агропромышленного комплекса путем контроля условий эксплуатации по химмотологическому параметру моторного масла / С.И. Головин // Монография / Орел, 2013.
7. Головин, С.И. Анализ диагностических информаторов / В сборнике: Сборник докладов молодых ученых факультета агротехники и энергообеспечения 2003-2004 гг.. -Орел, -2005. С. 59-62.
8 Головин, С.И. Мониторинг изнашивания деталей дизеля как средство оптимизации системы технического обслуживания: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина. Москва, 2007
9. Головин, С.И. Оценка состояния двигателя по показателям моторного масла / A.A. Жосан // Тракторы и сельхозмашины. -2007. -№ 4. -С. 52-53.
Максим Михайлович Ревякин, кандидат технических наук, доцент, гвууакттт @ тЬох. ги,
Россия, Орел, ФГБОУ ВО Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина
IMPLEMENTATION OF THE ASSIGNED RESOURCE OF THE ENGINE BY THE CONTROL OF OPERATING CONDITIONS ON PARAMETER OF SPECIFIC CHEMOTHOLOGICAL INDICATOR OF MOTOR OIL
Revyakin M.M.
Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin
Abstract. The methods currently being implemented for diagnosing internal combustion engines are not fully capable of ensuring the implementation of the assigned resource. The methods used in the field of determining the wear of auto-tractor engine parts are considered from the point of view of the informativeness, accuracy and expediency of application for technical equipment in a wide range of nomenclature in operational and laboratory studies. Spectral analysis of the content of chemical elements in the working oil is one of the priority areas in the evaluation of the degree of wear of individual components. The internal combustion engine is considered as a tribotechnical system, as well as the perspectives of using elements of the self-diagnostic system based on primary information sensors with the use of certain diagnostic informants are also studied.
Key words: assigned engine resource, methods for determining the wear of engine parts, the content of iron in oil, the tribotechnical system as a means of assessing the actual state of the engine, diagnostic informants affecting the resource of machinery.
Revyakin M.M., Ph.D. (Technical Sciences), [email protected], Russia, Orel, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Orel State Agrarian University named after N. V. Parakhin
