Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса использования растительных масел в технических целях и задачи исследования 10
1.1 Факторы, влияющие на надежность гидросистем характер изнашивания деталей гидросистем 10
1.2 Основные конструктивные характеристики гидросистем сельскохозяйственной техники 16
1.3 Масла, используемые в гидросистемах сельскохозяйственной техники 24
1.4 Перспективы использования растительных масел в технике 28
1.5 Мероприятия по улучшению рапсового масла 33
1.5.1 Олеохимия как направление улучшения свойств растительных масел 33
1.5.2 Использование растительных масел в смеси с нефтяными 36
1.5.3 Использование рафинатов растительных масел в качестве смазочных материалов 36
1.6 Выводы, цель и задачи исследования 43
2 Теоретическое обоснование применения рабочих жидкостей на основе рапсового масла с металлоплакирующими присадками 45
2.1 Трибологическая система и процессы, протекающие в ней 45
2.2 Механизм реализации избирательного переноса металлов 48
2.3 Механизм реализации избирательного переноса в трибологической системе «медный сплав-рапсовое масло-сталь» 56
2.4 Влияние металлоплакирующей присадки «Валена», реализующей избирательный перенос, на антифрикционные свойства пар трения 57
2.5 Влияние металлоплакирующей присадки «Валена» на изнашивание деталей 64
3 Методика экспериментальных исследований 70
3.1. Лабораторные исследования 70
3.1.1 Образцы 70
3.1.2 Установка для трибологических испытаний МТУ- 01 72
3.1.3 Определение момента силы трения и периода его стабилизации 74
3.1.4 Определение растворимости металлсодержащей маслорастворимой композиции «Валена» в рапсовом масле 77
3.1.5 Определение оптимальной концентрации присадки 77
3.1.6 Определение износа образцов 80
3.1.7 Определение температуры поверхностей трения 81
3.1.8 Определение шероховатости поверхностей трения 82
3.1.9 Определение коррозионности альтернативной рабочей жидкости на основе рапсового масла 84
3.1.10 Определение температуры вспышки в открытом тигле 85
3.1.11 Определение температуры застывания 88
3.1.12 Определение кинематической вязкости и индекса вязкости альтернативной рабочей жидкости на основе рапсового масла 90
3.2 Методика стендовых испытаний 95
3.3 Методика эксплуатационных испытаний 103
4 Триботехнические и физико-химические свойства рабочей жидкости для гидросистем сельскохозяйственной техники на основе рапсового масла ... 107
4.1 Определение растворимости металлсодержащей маслорастворимой композиции МСК «Валена» в рапсовом масле 107
4.2 Определение оптимальной концентрации МСК «Валена» 108
4.3 Антифрикционные свойства рабочих жидкостей с присадками 113
4.4 Противоизносные свойства рабочих жидкостей 116
4.5 Изменение температуры рабочих жидкостей 118
4.6 Изменение шероховатости поверхности образцов 119
4.7 Результаты определения коррозионное рабочих жидкостей 121
4.8 Результаты определение температуры вспышки в открытом тигле... 122
4.9 Результаты определения температуры застывания рабочей жидкости на основе рапсового масла 123
4.10 Результаты определения кинематической вязкости и индекса вязкости альтернативной рабочей жидкости 125
4.11 Выводы 128
5 Стендовые и эксплуатационные сравнительные испытания узлов гидросистем тракторов МТЗ - 80/82 при использовании рабочей жидкости на основе рапсового масла 130
5.1 Стендовые испытания узлов гидросистемы с рабочей жидкостью на основе рапсового масла 130
5.2 Результаты эксплуатационных испытаний 133
5.3 Выводы 136
6 Экономическая эффективность применения альтернативной рабочей жидкости на базе рапсового масла в гидросистеме трактора МТЗ - 80 138
Общие выводы 145
Список использованных источников 147
Приложения 158
- Основные конструктивные характеристики гидросистем сельскохозяйственной техники
- Механизм реализации избирательного переноса металлов
- Методика эксплуатационных испытаний
- Определение оптимальной концентрации МСК «Валена»
Введение к работе
Гидравлические системы широко применяются в самых различных отраслях сельского хозяйства. Они нашли широкое распространение в машинах и оборудовании перерабатывающих производств, машинах для мелиоративных работ, но самое широкое распространение гидропривод получил в машинах для обработки почвы, возделывания и уборки урожая. Гидравлические системы не могут действовать без рабочей жидкости, являющейся ее необходимым элементом. Рабочие жидкости в гидросистеме передают энергию, выполняют функции охлаждения и смазки, защиты деталей от коррозии, а также вынося г из гидроагрегатов продукты износа. В связи с этим работоспособность гидроприводов, их надежность и долговечность в значительной степени зависит от типа применяемой жидкости, ее вязкостно-температурных характеристик, противозадирных и противоизносных свойств, а также состояния в процессе эксплуатации.
Гидросистема сельскохозяйственных машин представляет собой сложную гидромеханическую систему, имеющую высокую функциональную значимость для обеспечения работоспособности машины в целом. Несмотря на имеющиеся методы диагностики и средства технического обслуживания гидравлических систем, на практике этому вопросу уделяется недостаточное внимание, что снижает эксплуатационные показатели как гидравлических систем, так и машин в целом. Потери минеральных масел из гидравлических систем сельскохозяйственной техники экологически загрязняют почву и снижают ее плодородие. Улучшение подобной ситуации возможно при использовании растительных масел в качестве альтернативных рабочих жидкостей для гидравлических систем сельскохозяйственной техники.
Необходимость применения растительных масел в технике обусловлена растущим дефицитом нефтяных масел, их удорожанием. В такой ситуации
использование масел растительного происхождения становится экономически оправданным.
Применение смазочных материалов из возобновляемых источников не только позволяет решить энергетическую проблему, но и заметно улучшить экологическую ситуацию. Кроме того, производство смазочных материалов растительного происхождения - это новые рабочие места, использование брошенных земель, реализация этих топлив за рубеж, где уже сейчас ощущается недостаток растительного сырья.
Интенсивное развитие мирового производства смазочных материалов из возобновляемых источников на основе растительных масел, спиртов и др. в последнее десятилетие подтверждает целесообразность данного направления. В России до настоящего времени еще не перешли от исследовательских работ по альтернативным смазочным маслам к широкому использованию полученных результатов и накопленного опыта.
В последние годы намечается тенденция использования в технических целях растительных масел, характеризуемых высокой биоразлагаемостью (рапсового, соевого, подсолнечного, арахисового, пальмового) и их производных. Приоритетным с точки зрения использования в сельскохозяйственной технике является рапсовое масло, трибологические и физико-химические свойства которого способны обеспечить функции рабочей жидкости гидравлической системы без потери ее эксплуатационных показателей. Однако необходимо отметить недостаток информации об использовании растительных масел в технике. Мало исследованы режимы работы растительного и, в частности, рапсового масла в гидравлических системах сельскохозяйственной техники. Отсутствует научно обоснованный состав рабочей жидкости для гидросистем сельскохозяйственной техники на основе рапсового масла, мало исследований по изучению влияния подобных масел на трибологические свойства трущихся деталей. Поэтому разработка альтернативных смазочных материалов и рабочих жидкостей на основе растительного сырья с улучшен-
7 ными трибологическими свойствами является актуальной научно-технической задачей.
Цель исследований - повышение ресурса гидросистем тракторов, а также улучшение их экологических показателей путем использования рабочей жидкости на основе рапсового масла, обеспечивающей улучшение три-ботехнических свойств поверхностей трения.
Объект исследований - гидросистемы тракторов.
Предмет исследований - рабочая жидкость для гидросистем тракторов.
Методика исследований основана на применении современных методов, технических средств, измерительных приборов. Методика включает лабораторные исследования трибологических свойств деталей гидросистем с использованием многофункциональных присадок и рапсового масла; стендовые испытания агрегатов гидросистемы; эксплуатационные испытания в условиях сельскохозяйственного производства.
Научная новизна заключается в определении триботехнических свойств поверхностей трения деталей гидросистем при использовании рабочей жидкости на основе рапсового масла с многофункциональной присадкой «Валена».
Практическая ценность работы. Исследована рабочая жидкость для гидросистем тракторов на основе рапсового масла.
Применение данной рабочей жидкости сокращает износ деталей на 17% по сравнению с минеральным маслом. Через 7 суток разлагается 98% рабочей жидкости на основе рапсового масла, а через 21 день - 100%, в то время как минеральное масло разлагается через 7 суток на 25% , а через 21 день всего на 45%.
Экономический эффект замены минеральных гидравлических жидкостей на биологически разлагаемую альтернативную рабочую жидкость на основе рапсового масла на один трактор за 1000 моточасов работы составит 670,68 руб.
Реализация результатов исследований. Материалы исследований приняты к производству на «Кусковском заводе консистентных смазок»-филиале ОАО «РЖД», а также внедрены в производство СПК «Новая жизнь» Бежецкого района Тверской области. Кроме того, результаты данных исследований могут быть использованы в учебном процессе агроинженерных вузов при изучении дисциплины "Триботехника".
Апробация работы. Основные положения и результаты работы были представлены, обсуждены и одобрены на:
международной научно-практической конференции «Роль молодых ученых в реализации национального проекта «Развитие АПК», ФГОУ ВПО МГАУ, 2007 г.;
международной научно-технической конференции «Научные проблемы развития ремонта, обслуживания машин, восстановления и упрочнения деталей», ГНУ ГОСНИТИ, 2007 г.;
международной научно-практической конференции «Перспективы развития агропромышленного комплекса России», ФГОУ ВПО МГАУ, 2008
г.;
VII Всероссийской выставке научно-технического творчества молоде
жи, ВВЦ, 2007 г.;
VIII Всероссийской выставке научно-технического творчества моло
дежи, ВВЦ, 2008 г.;
XI Всероссийской агропромышленной выставке «Золотая осень», ВВЦ, 2009 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 2 работы опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка использованной литературы (содержит 135 наименований, включая 10 зарубежных авторов). Работа представлена на 175 страницах, содержит 23 таблицы, 25 рисунков, включает в себя одно приложение.
9 Научные положения и результаты работы, выносимые на защиту:
анализ рабочих жидкостей, применяемых в гидросистемах тракторов, а также условий работы деталей гидросистем;
теоретическое обоснование улучшения триботехнических свойств поверхностей трения деталей гидросистем при использовании рабочей жидкости на основе рапсового масла;
результаты исследований трибологических и физико-химических свойств рабочей жидкости на основе рапсового масла с маслорастворимой многофункциональной металлоплакирующей присадкой «Валена»;
технико-экономическая оценка применения рабочей жидкости на основе рапсового масла взамен минерального масла.
Основные конструктивные характеристики гидросистем сельскохозяйственной техники
Из существующих видов вспомогательных силовых систем машин и механического оборудования в сельском хозяйстве наибольшее распространение получили гидросистемы. С помощью гидросистемы на высокопроизводительных комбайнах поднимается и опускается жатка, мотовило, изменяется его частота вращения, вынос, передается мощность от двигателя к мосту ведущих колес, выгружается зерно из бункера, переводится выгрузной шнек в рабочее и транспортное положения, отключается привод жатвенной части, автоматически закрывается клапан копнителя и т.д. (таблица 1.1)/106/.
Широкое применение гидравлических приводов (систем) в сельскохозяйственных машинах обусловлено их преимуществами, основное из которых - относительно малые габариты и вес, приходящиеся на единицу мощности. Так, габариты современного гидромотора составляют всего лишь 12 - 13% габаритов электродвигателей той же мощности; вес насосов и гидравлических моторов составляет от 10 до 20% веса электрических агрегатов подобного назначения и такой же мощности. Малым весом, приходящимся на единицу тягового усилия, отличаются также поршневые гидромоторы (силовые гидроцилиндры). Так, например, вес некоторых тандемных приводов на тяговое усилие 150 т не превышает 140 - 150 кг.
С целью дальнейшего уменьшения габаритов и веса гидроагрегатов повышают давление жидкости, которое во многих случаях доведено до 700 МПа.
Для снижения удельного веса насосов повышают их скорости вращения. Так, по сведениям зарубежной печати фирмой «Vickers» (Великобритания) изготовлены и проведены испытания объемных насосов при 20 000 и 30 000 мин4.
Гидромоторы отличаются высоким отношением крутящего момента на выходном валу к моменту инерции ротора. Практика показывает, что на гидромотор приходится в среднем не более 5% момента инерции приводимого им механизма. Благодаря указанному благоприятному отношению вращающего момента гидромотора к моменту его инерции может быть получено высокое быстродействие гидросистемы. Так, например, время разгона гидромотора средней мощности (5 - 10 л. с.) не превышает 0,1 с, а во многих конструкциях оно не превышает 0,03 - 0,04 с.
В равной мере высоким быстродействием отличаются также и насосы. Так, например, время, в течение которого расход насоса может быть изменен от нулевого до максимального значения, не превышает 0,04 с, а время снижения расхода от номинального значения до нулевого - 0,02 с.
Благодаря тому, что гидроагрегаты обладают малой инерцией, гидросистемы отличаются высокой приемистостью и малым временем запаздывания при обработке командных сигналов, что особенно важно для быстродействующих следящих приводов.
Преимуществом гидроприводов является также возможность бесступенчатого регулирования выходной скорости, простота ее значительного уменьшения, а также плавность, равномерность и устойчивость движения, большой срок службы, высокий кпд. Кроме того, в гидросистемах конструктивно проще осуществляется защита от перегрузок и обеспечивается демпфирование автоколебаний.
Вместе с тем гидравлические приводы просты в изготовлении, обладают высокими коммутационными качествами, а также надежностью и долговечностью (срок службы насосов и гидромоторов доведен до 10 000 и более часов работы под нагрузкой).
Ценными качествами гидросистемы является простота управления как отдельными параметрами, в частности, давлением жидкости, скоростью вращения, изменением объема жидкости, реверсом, так и комбинацией этих параметров.
Гидромоторы обладают жесткой скоростной характеристикой под нагрузкой, а также допускают неограниченную по времени работу при максимально возможных малых скоростях /10, 106/.
Наибольшее распространение в гидросистемах сельскохозяйственной техники получили шестеренные насосы (рисунок 1.3), которые отличаются простотой и надежностью конструкции, компактностью и малым весом; технологичность их конструкции благоприятствует серийному производству дешевых насосов. Кроме того, шестеренные насосы надежно осуществляют подачу вязких жидкостей, вследствие этого они очень широко применяются в гидроприводах мобильных машин, в которых возможно значительное повышение вязкости рабочей жидкости при ее охлаждении /10/.
Данный тип насосов применяется в отечественных и зарубежных комбайнах для основной гидросистемы и гидросистемы рулевого управления, а также для подпитки объемной гидропередачи ходовой части и привода мотовила. В гидросистемах кобайнов «White 9700», «John Deere 8820», «International Harvester 1480» применен шестеренный насос, так же как и у отечественных комбайнов «Дон-1500» и СК-6-ІІ ПІ. В гидроприводах механизмов навески тракторов данный тип насосов также нашел самое широкое применение. Основные технические данные наиболее распространенных шестеренных насосов приведены в таблице 1.2 .
Кроме шестеренных насосов, в гидросистемах сельскохозяйственной техники также применяются и аксиально-поршневые насосы, что объясняется рядом их преимуществ, основные из которых: компактность и малый вес, способность быстро изменять частоту вращения, а также высокие значения кпд. Так, в основной гидросистеме комбайна «Allis Chalmers» № 6
Механизм реализации избирательного переноса металлов
Избирательный перенос - вид трения, который обусловлен самопроизвольным образованием в зоне контакта тонкой неокисляющейся металлической пленки с низким сопротивлением сдвигу и не способной накапливать при деформации дислокации. На пленке, образуя с ней химическую связь, может происходить образование координационных соединений из продуктов механической деструкции углеводородов смазки, создавая дополнительный антифрикционный слой. Эта пленка повышает износостойкость поверхности (до двух порядков) и снижает силы трения (на порядок) по сравнению с аналогичными условиями трения при граничной смазке (рисунок 2.4).
Из литературных источников /24, 26/ следует, что эффект избирательного переноса позволяет при создании узлов трения уменьшить их вес и габариты на 15-20 % за счет большей (1,5-2 раза) грузоподъемности пар трения, существенно повысить коэффициент полезного действия машины (например, для глобоидного редуктора с 0,7 до 0,85, а для пары винт - гайка с 0,25 до 0,5) и соответственно сократить расход электроэнергии, повысить надежность и увеличить срок службы машин и межремонтные сроки и, за счет этого, значительно (до 2-х раз) сократить затраты труда, времени, энергии на приработку и обслуживание машины, уменьшить примерно в 2 раза расход смазочных материалов.
Металлическую медную пленку, образующуюся в процессе трения, называют "сервовитной" (от лат. servo-witte - спасать жизнь). Она представляет собой вещество (в данном случае металл), образованное потоком энергии и существующее в процессе трения. Трение не уничтожает пленку, оно ее создает. В установившемся режиме трения медная пленка не изнашивается. Ее частицы могут переходить с одной поверхности трения на другую. Продукты износа пленки удерживаются в зазоре электрическими силами. Пленка при трении образуется из одного из материалов, участвующих в трении (бронзы, латуни), или другого медного сплава, или же из смазочного материала, содержащего порошки пластичных металлов, их соли, комплексные соединения металлов, металлорганические соединения (рисунок 2.5) /26/.
При деформировании сервовитная пленка не разрушается. Она воспринимает все нагрузки, покрывая неровности поверхностей стальных деталей, которые не участвуют в процессе трения. Структура пленки отличается от структуры обычной меди, она квазижидкая - имеет много вакансий и мало дислокаций, образуется в процессе трения (в стесненных условиях) /24/.
Механизм формирования сервовитной пленки удобнее всего проследить на примере пары трения бронза - сталь в среде глицерина. В первый период работы пары происходит растворение поверхности трения бронзы. Глицерин действует как слабая кислота. Атомы легирующих элементов бронзы (олово, цинк, железо, алюминий и др.) уходят в смазочный материал, в результате поверхность бронзы обогащается атомами меди (рисунок 2.6). После ухода атомов легирующих элементов с поверхности бронзы деформирование ее при трении вызывает диффузионный поток новых атомов легирующих элементов к поверхности, которые переходят в смазочный материал, и так далее. В поверхностном слое, обогащенном медью, образуется большое количество вакансий, часть из них нигилирует, образуя поры, которые заполняются молекулами глицерина.
Поверхность трения медной пленки свободна от окисных пленок, она очень активна и способна к схватыванию со стальной поверхностью, так как имеет свободные связи. В результате стальная поверхность постепенно покрывается тонким слоем меди. Поскольку слой меди, образующийся на бронзовой поверхности, утончается вследствие его переноса на стальную поверхность, то происходит дальнейшее растворение бронзовой поверхности. Этот процесс происходит до тех пор, пока на обеих поверхностях, стальной и бронзовой, не образуется слой меди толщиной 1...2 мкм.
После того как медная пленка покроет бронзовую и стальную поверхности, молекулы глицерина уже не могут взаимодействовать с бронзой и "вытягивать" атомы легирующих элементов, процесс растворения бронзы прекращается и наступает установившийся режим избирательного переноса.
Как установил С. Г. Красиков /52/, процесс образования сервовитной пленки на стальной поверхности происходит дискретно. Частицы меди с бронзовой поверхности переносятся на вершины неровностей стальной поверхности, т.е. на те участки стали, которые непосредственно контактируют с бронзой. Затем постепенно происходит "сползание" накопившейся меди во впадины неровностей.
Глицерин при трении разрушает окисную пленку и на стальной поверхности, являясь восстановителем, как и для меди, обеспечивает высокую прочность сцепления медной пленки со стальной поверхностью. В результате последняя покрывается медной пленкой, и пара трения сталь - бронза становится парой медь — медь /72/.
Методика эксплуатационных испытаний
Проведение стендовых и лабораторных испытаний является лишь моделированием действительной работы узлов гидросистемы. Наиболее достоверные сведения о влиянии разработанной рабочей жидкости на долговечность узлов трения можно получить путем комплексной проверки в условиях обычной эксплуатации. В целях изучения влияния разработанной рабочей жидкости на основе рапсового масла на работоспособность гидросистем сельскохозяйственной техники проводили испытания данного состава в гидросистемах тракторов МТЗ-80/82, работавших на предприятиях Тверской области. В процессе испытаний трактора выполняли различные сельскохозяйственные и транспортные работы. Испытания проводились до достижения тракторами наработки в 1000 моточасов.
Для проведения испытаний сливали эксплуатируемую гидравлическую жидкость, промывали гидросистему в соответствии с правилами технического обслуживания /8, 9, 105/ и заливали разработанную жидкость.
В процессе работы гидросистемы из-за изнашивания ее составных частей и нарушения герметичности уплотнений изменяются параметры, характеризующие работу насоса, распределителя, силового цилиндра.
В ходе наблюдений за тракторами регистрировали их наработку, снимали следующие характеристики: объемную подачу насоса; усадку поршня цилиндра; давление срабатывания автоматов золотников и предохранительного клапана распределителя при помощи устройства КИ-1097-1. Общая схема подключения устройства для получения необходимых характеристик представлена на рисунке 3.19. Проверку подачи насоса гидросистемы навесного устройства производят следующим образом: В зависимости от конструкции присоединительного устройства отсоединяют тройник 3 (см. рисунок 3.19) от пустотелого технологического штуцера или отсоединяют от тройника нагнетательный маслопровод, а тройник - от пустотелого технологического штуцера. Выворачивают технологический штуцер из корпуса распределителя и вворачивают вместо него штуцер-заглушку.
В первом случае присоединяют к штуцеру-заглушке тройник с присоединенным к нему входным шлангом прибора КИ-1097-1 (два других штуцера тройника заглушены). Во втором случае присоединяют к штуцеру-заглушке тройник со свободным штуцером, к которому подключают нагнетательный маслопровод (из остальных двух штуцеров один заглушён, а ко второму подключен входной шланг прибора).
Пускают дизель и устанавливают номинальную частоту вращения коленчатого вала. При необходимости прогревают масло в баке гидросистемы до температуры 45... 55 С, создавая давление 5 ... 6 МПа. Поворачивая руко ятку прибора по часовой стрелке, доводят давление до 10 МПа и по показанию прибора определяют подачу насоса.
Останавливают дизель. Отсоединяют прибор от гидросистемы и приводят гидросистему в рабочее состояние.
Проверка состояния гидроцилиндра по усадке штока (поршня) выполняется согласно следующей методике.
Отсоединяют маслопровод, подключенный к надпоршневой (штоко-вой) полости гидроцилиндра, от распределителя и гидроцилиндра. Присоединяют к распределителю и гидроцилиндру технологические шланги с половинами муфты запорного устройства 6 (рисунок 3.19). Пускают дизель и устанавливают среднюю частоту вращения коленчатого вала. Заполняют полости гидроцилиндра прогретым маслом, сделав 5...6 подъемов и опусканий механизма навески.
Устанавливают рукоятку ГСВ в позицию «Заперто». Устанавливают рукоятку управления золотником, к которому подключен гидроцилиндр, в позицию «Подъем». Поворотом рукоятки прибора КИ-1097-1 устанавливают давление 10 МПа и измеряют линейкой 7 расстояние между головкой штока и крышкой гидроцилиндра. Переводят рукоятку управления золотником в нейтральную позицию, а рукоятку прибора — в позицию «Открыто».
Проверка давления открытия предохранительного клапана и автоматического возврата золотников распределителя производится следующим образом. Устанавливают среднюю частоту вращения коленчатого вала и, удерживая рукоятку золотника, к которому подключен основной цилиндр в позиции «Подъем», плавно перекрывают дроссельное отверстие прибора и по показанию манометра фиксируют давление открытия предохранительного клапана. Переводят рукоятку прибора в позицию «Открыто» и освобождают рукоятку золотника.
Плавно поворачивая рукоятку прибора по часовой стрелке, доводят давление до момента автоматического возврата рукоятки золотника в ней тральную позицию и фиксируют показание манометра. Переводят рукоятку прибора в позицию «Открыто».
Чтобы проверить давление автоматического возврата других золотников, устанавливают рукоятку проверяемого золотника в позицию «Подъем». Рукоятку золотника, к которому подключен прибор, снова переводят в позицию «Подъем» и, удерживая ее в этой позиции, плавно повышают давление до момента возврата рукоятки проверяемого золотника в нейтральную позицию.
Переводят рукоятку прибора в позицию «Открыто». Устанавливают поршень гидроцилиндра в среднюю позицию и останавливают дизель. Отсоединяют от маслопроводов выносного цилиндра прибор и устанавливают на место запорные устройства.
Также в ходе производственных испытаний производился отбор проб альтернативной рабочей жидкости через каждые 100 моточасов работы техники. В дальнейшем осуществлялось определение вязкости полученных проб по описанной выше методике.
Анализ результатов испытаний заключается в сведении в таблицы значений подачи насосов гидросистем и вышеуказанных параметров от наработки тракторов, а также построении зависимости вязкости рабочей жидкости от наработки тракторов, на основании чего проводится анализ эффективности применения гидравлической жидкости на основе рапсового масла.
Определение оптимальной концентрации МСК «Валена»
На основании экспериментальных данных при помощи программы Staistica v 7.0 была построена интерполяционная модель, адекватность которой проверялась при помощи критерия Фишера. В результате анализа данной модели установили, что модель адекватна и получили уравнение зависимости скорости изнашивания от наработки при работе на рабочей жидкости на основе рапсового масла: При помощи данного уравнения получаем значение ресурса рассматриваемого соединения «шестерня - торец платика» при достижении им максимально допустимого износа. Этот показатель составляет 7051,36 моточасов, что на 18 % выше аналогичного показателя для минерального масла и на столько же выше нормируемого ресурса. Если воспользоваться формулой (3.20) для прогнозирования ресурса того же соединения на основе экспериментальных данных, средние значения износов платиков составили 0,0125 мм и 0,0103 мм при работе на масле М Ю-В2 и рабочей жидкости на основе рапсового масла, что соответствует скоростям изнашивания 4,17x10 мм/ч и 3,42x10 мм/ч соответственно. Для шестерней те же показатели составили 0,005 мм и 0,0045 мм; 1,67х10"5 и 1,5x10"5 мм/ч соответственно. Полученные таким образом значения скоростей изнашивания необходимо применить для прогнозирования ресурса данного ресурсоопределяющего соединения, которое производится с помощью формулы (3.20). Расчеты показывают, что при полученных скоростях изнашивания ресурс данного соединения при применении рабочей жидкости на основе рапсового масла будет выше нормируемого ресурса на 20 %. Таким образом, в ходе стендовых испытаний удалось подтвердить теоретически обоснованное снижение интенсивности изнашивания деталей гидросистемы при использовании в составе рабочей жидкости металлопла-кирующих присадок, реализующих эффект избирательного переноса, получив увеличение ресурса соединения «шестерня - торец платика» гидронасоса до 20%. Испытывали гидросистемы четырех тракторов типа МТЗ-80 и двух тракторов МТЗ-82, выполнявших различные сельскохозяйственные и транспортные работы в период с марта по июль 2009 года на территории сельскохозяйственного производственного кооператива «Новая жизнь» Бежецкого района Тверской области. В результате испытаний у вышеуказанных тракторов наработка составила: В процессе испытаний наблюдаемые гидросистемы тракторов работали без отказов в течение всего срока испытания. Все контролируемые параметры находились в пределах, установленных нормативно-технической документацией Испытания гидросистемы с рабочей жидкостью на основе рапсового масла проводились на четырех тракторах МТЗ-80 и двух МТЗ-82. В ходе испытаний снимались следующие характеристики гидросистем: объемная подача насоса; усадка поршня цилиндра; давление срабатывания автоматов золотников и предохранительного клапана распределителя. В результате испытаний при выполнении тракторами различных сельскохозяйственных работ были получены значения контролируемых характеристик, представленные в таблицах 5.3 - 5.5. В процессе испытаний наблюдаемые гидросистемы тракторов работали без отказов в течение всего срока испытания. Все контролируемые параметры находились в пределах, установленных нормативно-технической документацией. В результате отбора проб рабочей жидкости на основе рапсового масла в процессе испытания с последующим определением кинематической вязкости, была получена зависимость изменения вязкости рабочей жидкости при 40 С от наработки трактора, представленная на рисунке 5.2. Рисунок 5.2 - Зависимость кинематической вязкости альтернативной рабочей жидкости от наработки. Как видно из представленной диаграммы рост кинематической вязкости альтернативной рабочей жидкости имеет нелинейный характер и наиболее интенсивен в первой трети периода работы. Если сравнить увеличение вязкости, наблюдаемое при стендовых испытаниях с аналогичными данными производственных испытаний, то можно отметить, что в производственных условиях вязкость повышалась более интенсивно (за 300 моточасов она со-ставила 41,17 мм7с и 44,80 мм7с соответственно), что, вероятно, можно объяснить более тяжелыми условиями работы рабочей жидкости при реальной эксплуатации. За 1000 моточасов, эксплуатации рабочей жидкости прирост вязкости составил 29,4%. Тем не менее, несмотря на значительный прирост в процессе эксплуатации, вязкость альтернативной рабочей жидкости после 1000 моточасов, осталась в пределах, рекомендованных производителем для насосов НШ-32У /81/.
