CC BY
78
УДК 665.765 с. В. КОРНЕЕВ
С. В. ПАШУКЕВИЧ Р. В. БУРАВКИН А. А. АНОПРИЕНКО Н. Ю. МАЧЕХИН
Омский государственный технический университет, г. Омск
ОАО «Сургутнефтегаз», г. Сургут
Омский автобронетанковый институт,
г. Омск
ВЛИЯНИЕ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР НА ВНУТРЕННИЕ ПОТЕРИ В АГРЕГАТАХ ТРАНСМИССИИ_
В ра боте приведены данные распределения отказов техники в течение года, х арактер-ные для условий эксплуатации ОАО «Сургутнефтегаз», и обоснованы требования к трансмиссионным маслам с целью уменьшения внутренних потерь. При эксплуатации автомобильной техники в период межсезонья наблюдается повышение количества отказов. Причем количество отказов деталей трансмиссии значительно превышает количество отказов двигателей внутреннего сг орания. Это особенно х ар актерно для осенне-зимнего периода. Причины отказов связаны с процессами обводнения трансмиссионных масел и изменением их вязкостно-температурных св ойств, что ув ели-чивает внутренние потери в агрегатах трансмиссии. Использование правильно подобранных трансмиссионных масел позволяет снизить внутренние потери и уменьшить расход энергоресурсов при зимней эксплуатации техники.
Ключевые слова: трансмиссионные масла, потери мощности, низкая температура, агрегат трансмиссии, вязкость.
В зоне холодного климата находится существенная часть территории Российской Федерации. При таких условиях эффективность эксплуатации автомобилей значительно снижается. Причиной этого является увеличение эксплуатационных затрат из-за роста расхода топлива, который связан с изменением характеристик смазочных материалов, увеличения времени на выполнение технического обслуживания и, в конечном итоге, от увеличения затрат на ремонт в результате снижения надежности техники, что также играет значительную роль в снижении эффективности эксплуатации техники.
Наиболее неблагоприятная причина снижения эффективности эксплуатации техники в условиях холодного климата выражена в изменении свойств используемых жидкостей и смазок. В работе речь пойдет об изменении вязкостно-температурных свойств трансмиссионных масел.
При понижении температуры увеличивается вязкость жидкостей, в том числе и трансмиссионного масла, залитого в агрегаты. Это способствует росту внутренних потерь в агрегатах трансмиссии и снижению общего коэффициента полезного действия трансмиссии машины. Помимо данной проблемы, из-за повышения вязкости затруднен его подвод к зоне контакта трущихся поверхностей, что вызывает их повышенный износ. При данной ситуации повышенный износ поверхностей трения способствует сни-
жению надежности и долговечности узлов и агрегатов техники [1].
Техническая жесткость климата влияет на структуру потока отказов техники. Можно заметить, что в большинстве случаев отказывают элементы машин, которые наиболее подвержены воздействию температур при таких условиях. Особенно часто выходят из строя элементы, испытывающие большие ударные нагрузки, что характерно для определённых сезонов эксплуатации техники. Это подтверждается тем, что поток отказов элементов трансмиссии и двигателей имеет характерную зависимость от сезона использования техники (рис. 1).
На основании данных, которые представлены на рис. 1, можно сделать вывод, что поток отказов различных агрегатов техники имеет характер, связанный климатическими факторами [2]. На протяжении года наблюдаются экстремумы с повышенным уровнем отказов агрегатов техники. Двигатели отказывают чаще всего в зимний и весенний периоды, а агрегаты трансмиссии — в весенний и осенний периоды. Важно отметить, что число отказов деталей трансмиссии превышает количество выходов из строя двигателей [3]. Факторы холодного климата на элементы трансмиссий оказывают разностороннее воздействие, как правило, неблагоприятное. Температуры, которые соответствуют значениям при суровом климате, воздействуют на металлы, вызывая
111111 -----отказы ЛВС
---отказы агрегатоб трансмиссии
Рис. 1. Влияние периода эксплуатации на отказы техники
увеличение их хрупкости, и на смазочные материалы, вязкость которых увеличивается при низких температурах, а также происходит обводнение жидких материалов, что ухудшает их свойства [4].
Из этого можно сделать вывод о том, что причинами выхода из строя элементов трансмиссии являются: повышенные нагрузки из-за условий работы техники; изменение уровня эксплуатационных свойств трансмиссионных масел из-за их обводнения. Повышенные нагрузки и обводнение масел в агрегатах трансмиссии периодически возрастают в период межсезонья, а обводнение масел особенно опасно при возникновении ударных нагрузок.
Отрицательные температуры окружающего воздуха приводят к изменению характеристик трансмиссионных масел, а от силы ветра зависят температуры агрегатов трансмиссии при их работе. При работе агрегата в условиях низких температур окружающей среды его температура повышается за счёт диссипации энергии трения и зависит от передаваемых мощностей и частот вращения передач [5, 6].
При движении температура трансмиссионного масла превышает температуру окружающей среды на 30 — 50 °С и более, в зависимости от состояния нагрузки трансмиссии. При продолжительных остановках температура агрегатов и масла выравнивается с температурой окружающей среды.
Из-за снижения температуры увеличивается вязкость трансмиссионного масла, а вместе с ней увеличиваются потери в агрегатах трансмиссии, что вызывает рост потерь мощности силовой установки затрачиваемой на перемешивание масла.
На рис. 2 представлены вязкостно-температурные характеристики некоторых трансмиссионных масел.
В момент начала работы машины в условиях низких температур детали трансмиссии испытывают наибольшие нагрузки, поскольку передается максимальная мощность, сопровождаемая передачей максимального крутящего момента, кроме этого, приходится перемешивать трансмиссионное масло с высокой вязкостью [7]. В результате этого может наблюдаться режим граничного трения при смазывании высоконагруженных деталей трансмиссии.
Влияние вязкости трансмиссионного масла на содержание железа в масле как характеристики его противоизносных свойств и на линейную интенсивность износа сопряжённых поверхностей деталей
Рис. 2. Вязкостно-температурные характеристики трансмиссионных масел: Л — масло ТАП-15В; □ — масло БАЕ 75"" X — масло ТСП-10
трансмиссии представлены соответственно на рис. 3 — 5.
Как видно из данных, отраженных на рис. 3, существует рациональная вязкость трансмиссионного масла, при которой будет наблюдаться минимальный износ деталей агрегатов. На базе этих данных можно говорить о рациональном диапазоне вязкости трансмиссионного масла, которым оно должно обладать применительно к основным температурам эксплуатации трансмиссии.
На основании полученных данных можно сделать заключение, что переход на трансмиссионное масло с улучшенными вязкостно-температурными характеристиками способствует снижению интенсивности износа деталей элементов трансмиссии (рис. 4, 5). Но следует также отметить, что при этом же происходит смещение минимума интенсивности износа в сторону более низкой температуры трансмиссионного масла [8]. Это объясняется более низкой вязкостью базового масла у ТСп-10 по сравнению
о
оэ >
Рис. 3. Влияние вязкости на содержание железа в трансмиссионном масле
Рис. 4. Влияние температуры воздуха на интенсивность изнашивания деталей агрегатов трансмиссии в диапазоне положительных температур
с базовым маслом ТАП-15В во всём диапазоне положительных температур.
Для снижения интенсивности износа деталей трансмиссии необходимо выбирать масло, которое имело бы рациональное значение вязкости, для обеспечения минимальных износов поверхностей трения деталей, во всем диапазоне рабочих температур агрегата [9].
При повышении вязкости трансмиссионного масла наблюдаются значительные потери мощности в агрегатах трансмиссии, которые приводят к снижению общего коэффициента полезного действия, что увеличивает нагрузку на силовую установку машины. В результате этого увеличивается расход топлива, что влечёт за собой рост эксплуатационных затрат, а это снижает эффективность эксплуатации техники в условиях жесткого климата [10].
Понижение эффективности эксплуатации мобильной техники в условиях отрицательных температур обусловливается ужесточением условий работы элементов трансмиссии и изменением свойств конструкционных и эксплуатационных материалов. Эксплуатация техники в условиях низких температур сопровождается повышением расходов на топливо и снижением надёжности и долговечности из-за роста износов сопряжённых деталей агрегатов трансмиссии.
Подбирая трансмиссионные масла применительно к условиям эксплуатации, к климатическим условиям, учитывая вязкостно-температурные характерис-
Рис. 5. Влияние температуры воздуха на интенсивность изнашивания деталей агрегатов трансмиссии
в диапазоне отрицательных и положительных температур:
1 — коробка перемены передач 3ил-130;
2 — коробка перемены передач ГА3-66;
3 — коробка перемены передач ПА3-672
тики, можно существенно снизить эксплуатационные затраты и повысить надёжность и долговечность техники.
Библиографический список
1. Дмитриченко Н. Ф., Билякович О. Н., Руденко О. В., Глухонец А. А. Оценка состояния трансмиссионных масел по динамическим характеристикам трения // Трение и износ. 2016. № 3. С. 374-378.
2. Корнеев С. В., Буравкин Р. В., Лавриенко Н. С., Ширлин И. И., Иванников А. А. Выбор трансмиссионных масел для применения в условиях отрицательных температур // Омский научный вестник. 2013. № 3. С. 77-80.
3. Евтюков С. А., Сандан Н. Т. Особенности эксплуатации парков машин в условиях низких температур // Вестник гражданских инженеров. 2016. № 2. С. 186-191.
4. Морозихина И. К. Экспериментальное исследование влияния концентрации пыли в трансмиссионном масле на износ рабочих поверхностей зубьев // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010. № 5. С. 74-76.
5. Наглюк И. С. Скорость поступления продуктов износа в моторное и трансмиссионное масло при эксплуатации транспортных машин // В1СНИК СЕВНТУ. 2011. № 121. С. 114-117.
6. Селезнев М. В., Майцев А. А. Динамика изменения плотности трансмиссионных масел в условиях эксплуатации
автомобилей КамАЗ. // Теоретические и прикладные аспекты современной науки. 2014. № 2. С. 83 — 85.
7. Зиганшин Р. А., Захаров Н. С., Зиганшина А. В. [и др.]. Влияние свойств трансмиссионных масел на надежность специальной нефтепромысловой техники в условиях холодного климата // Наука и бизнес: пути развития. 2013. № 10. С. 35 — 39.
8. Корнеев С. В., Буравкин Р. В., Аноприенко А. А., Иван-ников А. А. Современные подходы к технической эксплуатации техники и оборудования в условиях низких температур // Журнал Сибирского федерального университета. 2015. № 4. С. 414-418.
9. Войтов В. А., Митиков С. А. Системный подход в подборе трансмиссионных масел к механическим агрегатам трансмиссии. // Автомобильный транспорт. 2007. № 20. С. 19-21.
10. Иванов А. В., Селезнев М. В. К вопросу о периодичности смены трансмиссионных масел в процессе эксплуатации автомобилей // Вестник НГИЭИ. 2016. № 10. С. 94-102.
КОРНЕЕВ Сергей Васильевич, доктор технических наук, профессор (Россия), профессор кафедры «Химическая технология и биотехнология» Омского государственного технического университета (ОмГТУ).
ПАШУКЕВИЧ София Вячеславовна, студентка гр. ЭРС-141 нефтехимического института ОмГТУ. Адрес для переписки: [email protected] БУРАВКИН Руслан Валерьевич, кандидат технических наук, начальник отдела Управления внешнеэкономических связей ОАО «Сургутнефтегаз», г. Сургут.
Адрес для переписки: [email protected]
АНОПРИЕНКО Александр Анатольевич, начальник производственного отдела по ремонту нефтепромысловой и автотракторной техники Управления технологического транспорта, спецтехники и автомобильных дорог ОАО «Сургутнефтегаз», г. Сургут. МАЧЕХИН Николай Юрьевич, доцент кафедры «Ремонт бронетанковой и автомобильной техники» Омского автобронетанкового инженерного института.
Статья поступила в редакцию 26.09.2017 г. © С. В. Корнеев, С. В. Пашукевич, Р. В. Буравкин, А. А. Аноприенко, Н. Ю. Мачехин
УДК 655.33:621.382 С. Н. ЛИТУНОВ
И. À. СЫСУЕВ Е. Н. ГУСАК
Омский государственный технический университет, г. Омск
К ВОПРОСУ
ОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКЕ ТРАФАРЕТНЫХ ФОРМ_
Предложен метод регенерации печатной пасты, применяемой при изготовлении LTCC-микросхем. Разработано ла бораторное устройство для проведения испытаний. Опыты показали, что наилучший результат достигается при расстоянии от волновода до поверхности печатной формы 3,5 мм, при скорости движения устройства по форме 3—4 см/с. Н аилучшей средой для очистки яв ляется дистиллированная вода и этиловый спирт в соотношении 1:1 при температуре 15—17 °С.
Ключевые слова: ультразвуковая очистка, трафаретная печать, LTCC-технология.
Введение. В последние годы происходит стремительный рост интереса производителей радиоэлектронной аппаратуры к технологии низкотемпературной совместно обжигаемой керамики (ЬТСС-технология). Такие микросхемы представляют собой многослойные системы. На каждом слое микросхемы формируют поверхностные элементы: резис-тивные, емкостные, индуктивные, а также токо-проводные дорожки, соединяющие их [1, 2].
В качестве материала слоя используют специальную, так называемую «зеленую» керамику на основе стеклокерамических композитов и кристаллического стекла. В качестве материала для формирования поверхностных элементов применяют специальные пасты, представляющие собой суспензию металлического порошка (золота или серебра) в связующем. Составы, как керамики, так и паст, сложны
и содержатся их производителями в секрете. Мировыми лидерами в производстве таких материалов являются фирмы «Du Pont» и «Ferro» (США). В России также предпринимаются попытки создания паст и «зеленой» керамики [3]. Однако, судя по их применению в промышленности, отечественные материалы отстают по своим характеристикам от зарубежных. При этом стоимость паст зарубежного производства может превышать стоимость исходных металлов (золота и серебра) в 250 — 300 раз.
Для нанесения рисунка пастой на листе «зеленой» керамики применяют способ трафаретной печати. Согласно требованиям [1] минимальная ширина проводника должна быть не более 0,1016 мм, а минимальное расстояние между соседними проводниками — не более 0,127 мм. Таких характеристик позволяют достичь только трафаретные печатные формы,
о
оэ
