Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Системный анализ показателей оценивающих условия эксплуатации и диагностики дизелей 11
1.1 Ресурс дизелей 11
1.2 Показатели, оценивающие условия эксплуатации тракторов ... 14
1.3 Диагностические показатели 19
1.4 Цели изадачи исследований 29
Глава 2 Теоретическое обоснование оптимизации технического обслуживания 28
2.1 Анализ интенсивности изменения показателей характеризующих ресурс дизеля 28
2.2 Управление качеством эксплуатации 43
2.3 Анализ интенсивности поступления продуктов износа в смазочную систему дизеля 48
Глава 3 Разработка интеллектуального способа обработки информации 70
3.1 Основные требования к программному продукту 70
3.2 Схема функционирования способа мониторинга 71
3.3 Алгоритм программного продукта 73
Глава 4 Программа и методика проведения исследований 75
4.1 Программа и общая методика 75
4.2 Выбор и обоснование марок дизелей 77
4.3 Методика измерения показателей износа деталей дизеля 77
4.4 Методика исследования технических показателей при стендовых испытаниях дизеля 79
4.5 Методика исследования технических показателей при эксплуатационных испытаниях дизеля 81
4.6 Математическая модель изнашивания зеркала гильзы цилиндра 83
4.7 Методика определения ненормативных элементов математической модели программного продукта 91
4.8 Обоснование возможности применения результатов исследований для более широкого спектра марок дизелей 95
4.9 Оборудование и приборы для исследований 95
Глава 5 Анализ результатов исследования 97
5.1 Анализ изнашивания деталей дизелей и определение общей массы железа поступившей в смазочную систему 97
5.1.1 Анализ изнашивания зеркала гильзы цилиндров 97
5.1.2 Анализ изнашивания шеек коленчатого вала 111
5.1.3 Анализ изнашивания распределительного вала 113
5.1.4 Анализ изнашивания поршневых колец 116
5.1.5 Определение общей массы железа поступившей в смазочную систему 118
5.2 Исследование распределения железа по элементам смазочной системы дизелей 120
Глава 6 Технико-экономические показатели применения разработанного способа постоянного контроля условий эксплуатации 131
Общие выводы 136
Литература
- Показатели, оценивающие условия эксплуатации тракторов
- Анализ интенсивности изменения показателей характеризующих ресурс дизеля
- Основные требования к программному продукту
- Методика исследования технических показателей при эксплуатационных испытаниях дизеля
Введение к работе
Сырьевая независимость России во многом зависит от эффективности и надежности техники применяемой в сельском хозяйстве. Основным энергетическим элементом её является трактор, потребительские свойства которого, оказывают значительное влияние на эффективность сельскохозяйственного производства. Реализация потребительских свойств тракторов происходит в различных условиях, что зачастую уменьшает их наработку до ремонта. По данным НАТИ, наработка на сложный отказ у тракторов в «реальных» условиях эксплуатации в два раза меньше чем в «нормативных» и как результат средняя наработка до капитального ремонта универсально-пропашных и колесных тракторов общего назначения на 250 моточасов меньше заявленного ресурса, а гусеничных - на 1000 моточасов. Следовательно, если иметь механизм эффективного и оперативного контроля условий эксплуатации можно предотвратить работу трактора в нестандартной ситуации, что увеличивает наработку на отказ и соответственно до капитального ремонта, а это дает возможность дополнительно выполнить значительный объем работ при снижении затрат на ТО и ремонт, при применении ресурсосберегающих технологий используемых энергонасыщенными тракторами. Так, например, на 1.01.2005 г в Орловской области было в наличии 1362 тракторов марки Т-150К, 442 - Т-150, 577 - К-700 и другие. Если учесть только этот парк, количество которого составляет 2381 трактор и увеличить их наработку до ремонта всего на 100 мото-ч, то можно дополнительно выполнить работу составляющую 238100 условный эталонных гектара, что обеспечит выполнение технологических операций в 10 хозяйствах в течение года со средней площадью 2000 гектар сельскохозяйственных угодий. Поэтому эти вопросы требуют постоянных исследований.
Суть проблемы заключается в том, что в процессе эксплуатации любого мобильного энергетического средства не в полной мере реализуются заложенные в него заводом изготовителем потребительские свойства. В первую очередь
5 это касается ресурса. Как правило, эта проблема связана с несвоевременным
обнаружением и устранением неисправности, что приводит к повышенной скорости изнашивания деталей в течение длительного периода, и как следствие, возникновению отказа в ресурсный период. В связи с этим существует значительная разница между показателями заявленного и фактического ресурса. Косвенно все это приводит к ухудшению технихнико-экономических показателей мобильных энергетических средств, таких как увеличенный расход топлива и смазочных материалов, ухудшению эксплуатационных показателей (мощность и т.п.), возникновению отказов, увеличению простоев техники и затрат на её ремонт. Для решения этой проблемы в существующей планово-предупредительной системе технического обслуживания и ремонта предусмотрено диагностирование, и в первую очередь инструментальное. Однако, как показывает опыт, такая постановка вопроса не решает проблемы. Обусловлено это следующими причинами: множеством факторов, влияющих на процесс изнашивания деталей и соединений; большим промежутком наработки между диагностированием; необходимостью большой номенклатуры средств диагностирования и наличия высококвалифицированных специалистов; отсутствием необходимого количества и состава машинно-тракторного парка; качеством топлива, смазочных материалов и технических жидкостей. Здесь же надо отметить, что диагностирование в основном направлено на определение уже имеющейся неисправности, а не на предупреждение её возникновения. Вопросам же повышенного изнашивания деталей в результате применения некачественных смазок, перегрузок, нарушения работы систем вообще не уделяется должного внимания, хотя доля отказов из-за них велика. Еще одной проблемой является то, что в любом мобильном энергетическом средстве имеется ряд агрегатов, которые существенно влияют на ресурс средства в целом, а специфика их работы заключается в наличии различных, порой парадоксальных факторов. Наряду с этим можно отметить и тот факт, что в результате реализации регламентных работ иногда производится замена работоспособных деталей и смазочных ма-
териалов, пригодных к дальнейшей эксплуатации. Связано это в первую очередь с тем, что современные технологии производства позволяют увеличить ресурс, а регламент определяет выполняемые операции. Так в соответствии с регламентом замена моторного масла производится через 500 мото-ч что соответствует ТО-2, а производители рекомендуют производить её в промежутке 300...600 мото-ч в зависимости от марки двигателя и масла, условий эксплуатации.
Существующая планово-предупредительная система основана на 48 циклах, каждый из которых составляет 125 мото-ч. На основе этих параметров проводятся регламентные работ по ТО и ремонту, при этом фактическое техническое состояние почти не учитывается, не говоря уже о проблемах возникающих в ходе эксплуатации. Следовательно, сложившаяся планопредупредительная система не в полной мере удовлетворяет решению поставленных задач.
Существующая заявочная система ТО тоже имеет ряд недостатков. Связаны они в первую очередь с тем, что техника не оснащена достаточно информативными и доступными средствами контроля технического состояния. Наибольшее значение при сложившейся системе имеет опыт и квалификация оператора (тракториста, комбайнера и пр.), а это человеческий фактор, который, как известно не обеспечивает должного уровня.
В связи со всем вышеперечисленным необходима оптимизация системы ТО, заключающаяся в своевременном обнаружении и устранении причины, которая приводит к повышению скорости изнашивания деталей и соединений. Чем дольше период обнаружения, тем дольше происходит повышенное изнашивание, тем меньше ресурс.
Трактор состоит из ряда агрегатов, которые по своей долговечности и надежности обладают разными параметрами. Одним из наиболее дорогостоящих и подверженных влиянию множества факторов является двигатель. Его работоспособное состояние во многом определяет долговечность и эффективность эксплуатации самого трактора. Следовательно, необходимо разработать средст-
7 ва направленные на поддержание оптимальных условий работы двигателя, что
обеспечит наиболее полную реализацию его заявленного ресурса. Анализ научных и практических материалов показывает, что исследованиям в этом направлении не уделялось должного внимания.
В процессе эксплуатации машин их техническое состояние непрерывно изменяется. Появляется износ деталей, в результате чего изменяются первоначальные размеры и форма деталей, состояние их рабочих поверхностей. В результате ухудшаются технико-экономические показатели машин: снижается мощность, увеличивается расход топлива и масел, нарушаются условия работы пар трения и это приводит к увеличению числа простоев по техническим причинам.
Должного уровня работоспособности достигают рациональной эксплуатацией машин и выполнением операций технического обслуживания, ремонта и хранения.
Реализация заявленного ресурса дизеля 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 заявленным ресурсом, которая достигает около 20%. Диагностирование уменьшает простои машин по техническим причинам в 2...2,5 раза, повышает их производительность на 15...20%, снижает расход топлива на 20...25% и в 1,5...2 раза увеличивает межремонтные сроки эксплуатации техники, предотвращает преждевременные ремонты, уменьшает расход запасных частей, на 30...40%) снижает затраты средств на ремонты и техническое обслуживание, однако не решает вопроса предупреждения возникновения отказа. Решением может быть постоянный мониторинг процессов изнашивания деталей двигателя. Первые шаги для решения проблемы реализации заявленного ресурса дизеля уже сделаны, однако существует масса еще не решенных проблем. Поэтому
8 мониторинг технического состояния дизелей сельскохозяйственного назначения является актуальным направлением исследований.
Ресурс современных транспортных дизелей зарубежного производства регламентирован 1 млн. км. Решение этой проблемы возможно, но во многом это обусловлено не только применяемыми конструкционными материалами, но и применяемыми инженерными решениями. Современная техника оборудована системой электронного контроля, позволяющего оптимизировать работу дизеля и производить самодиагностику.
На одном из последних съездов отечественных моторостроителей была поставлена задача насыщения электроникой двигателей. Применение этого позволит, как управлять работой, так и осуществлять мониторинг процесса изнашивания.
Если проанализировать процесс изнашивания гильз цилиндров то получится, что за один ход поршня ее зеркало изнашивается на 1 ангстрем, что с физической точки зрения невозможно. Это одна сторона наблюдения за техническим состоянием. Известно, что в момент пуска и перегрузок, в том числе и кратковременных, происходит повышенное изнашивание, что сказывается на ресурсе и ухудшении эксплуатационных показателей. Применение высококачественных эксплуатационных материалов также позволяет увеличить ресурс и не только двигателя, но и применяемых материалов. Масло оказывает наибольшее влияние на процесс изнашивания. Одним из средств увеличения ресурса является мониторинг изнашивания деталей двигателя, на основе результатов которого выявляется и устраняется причина повышенного изнашивания. Для решения этой задачи необходим выбор наиболее адекватного информатора.
Наиболее интересным и перспективным является диагностика двигателей по железу в масле. В процессе эксплуатации происходит износ деталей двигателя. Продукты износа поступают в моторное масло, а т.к. все детали в основном состоят из сплавов железа, то оно является основной составляющей продуктов износа. Однако, как отмечалось выше, определение факта износа явля-
9 ется не основным, приоритетным является наблюдение за процессом изнашивания.
В связи с этим необходимо создание возможности для решения вышеперечисленных задач. Одним из важнейших способов повышения надежности техники и максимального доиспользования ресурса является поддержание условий эксплуатации на уровне, предусмотренном заводом-изготовителем. В России на настоящий момент времени оборудования и технологий, позволяющих следить за условиями эксплуатации при условии максимального снижения человеческого фактора, нет, не ведутся и научные исследования в этом направлении, следовательно, данную нишу необходимо заполнить. Нет также методов, позволяющих прогнозировать остаточный ресурс в зависимости от изменений условий эксплуатации. Именно поэтому мы и сосредоточили свои усилия в этом направлении.
Теоретические исследования выполнены на основании следующих теорий: изнашивания поверхности пар трения; взаимосвязи свойств исследуемых объектов; изнашивания деталей дизеля с применением основных положений химмотологии, надежности, математической статистики, моделирования и аппарата дифференциальных уравнений, а также требований технической эксплуатации тракторов.
Эксплуатационные исследования проводились на двигателях марки СМД - 62 и ЯМЗ - 238. Определение содержания железа в масле и отложениях из фильтра проводили в эксплуатационных - прибором «Ферроиндикатор ФЧМ-П» (по серии лабораторий анализа масла, выпускаемых ЦНИИМФ, имеет маркировку (ПЛАМ 4)).
Основные положения диссертации доложены и получили одобрение на семи научных конференциях. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и приложений. Содержит 185 страниц машинописного текста, 25 таблиц и 40 рисунков. Список использованной литературы включает 143 наименования, из них 7 - на иностранном языке.
10 На защиту выносятся:
обоснование выбора информаторов для оценки условий эксплуатации дизелей;
теоретическое и экспериментальное обоснование массы железа поступившей в смазочную систему дизелей;
обоснование процесса осаждения железа в РМЦ;
методика оценки условий эксплуатации дизеля;
способ мониторинга изнашивания деталей двигателя с применением электронных средств интеллектуальной обработки информации.
Показатели, оценивающие условия эксплуатации тракторов
Как уже отмечено ранее, одной из наиболее важных составляющих трактора является двигатель, в то же время около половины всех отказов приходится именно на двигатель [12]. Управление эксплуатационной надежностью двигателей предполагает оптимальное формирование всех ее составляющих: безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости и включает мероприятия, направленные на поддержание основных показателей в заданных пределах в течение всего времени, определенного ресурсом. Наиболее значительное влияние на темпы изменения технического состояния двигателя оказывают эксплуатационные факторы. Неисправности двигателя чаще всего возникают вследствие нарушения тепловых и нагрузочных режимов, плохого ТО, а также из за использования некачественных сортов топлива и моторного масла. В решении этой задачи весьма важную роль играют техническая диагностика и прогнозирование остаточного ресурса. Отсутствие оперативного диагностического контроля приводит к тому, что средняя мощность двигателей по парку тракторов в хозяйствах не превышает 88% номинального значения. Между тем при оперативном диагностическом контроле она достигает 98%. [12]
Для диагностики двигателя и управления его условиями эксплуатации тракторы оборудованы рядом штатных приборов, регистрирующих некоторые показатели (температура охлаждающей жидкости и масла, давление в смазочной системе и т.п.). Эти показатели по классификации Гусакова СВ. [38] относятся к первой группе и называются «условно-постоянные».
К ним также относятся: частота вращения коленчатого вала и крутящий момент двигателя, часовые расходы топлива и воздуха, температура охлаждающей жидкости, давление масла и т.п. Время для регистрации этих параметров теоретически не ограничено, и практически, при неавтоматизированном сборе информации, составляет несколько минут. Осуществляет эту операцию тракторист и принимает по ней соответствующие решения. Эти информаторы должны обеспечить ресурс двигателя, однако, как показывает практика, они не способны в полной мере осуществлять данную функцию в связи с тем, что не обладают достаточной информативностью. Так по данным НАТИ [114] наработка основной массы тракторов до первого капитального ремонта меньше ресурсной от 300 до 1800 моточасов. Очевидна необходимость в дополнительной информации и соответственно показателях более детально характеризующих условия эксплуатации ДВС.
Эту вторую, группу показателей Гусаков B.C. предлагает назвать «быстродействующие». К ним относятся специфические параметры, связанные с цикличностью работы поршневого ДВС: мгновенный расход газа во впускном и выпускном трубопроводах; изменения давления и температуры рабочего тела в цилиндре по мере поворота коленчатого вала двигателя; изменение давления в линии нагнетателя топливного насоса дизеля; скорость поступления железа в смазочную систему и т.п. [12]. Эти показатели должны занять место среди показателей оперативного диагностического контроля. Проблема состоит в том, что оценка этой информации оператором-трактористом и принятие необходимых решений невозможно без оборудования, аккумулирующего и анализирующего её с последующей выдачей рекомендаций. Такой оперативностью обладает только электронная аппаратура, основанная на информационных технологиях.
Информационные технологии становится неотъемлемой частью современной техники. В то же время продолжается выяснение вопроса о том, что представляет собой применение электронной аппаратуры - затянувшуюся моду на престижное оформление приборной панели или реальное средство повышения качества работы, оптимального выбора условий эксплуатации и, как следствие, продление срока службы трактора и увеличение рентабельности производства.
По существу этот вопрос уже давно имеет однозначный ответ. Применение электронных средств автоматического контроля и управления - достаточно мощное средство использования заложенных свойств трактора. Реальный эффект от воздействия информационных систем имеет разнообразный характер, но в основном его можно свести к четырем группам.
Первая группа объединяет эффекты от сокращения числа аварий, вызванных отклонениями, не замеченными по обычным контрольным приборам. Здесь основное место занимают эффекты от контроля таких параметров двигателя, как давление масла в смазочной системе двигателя и температуры в системе охлаждения. Проведенная в свое время экспертная оценка показала, что применения контроля этих параметров совместно с аварийной сигнализацией и принудительной остановкой двигателя может примерно на 30% сократить преждевременный выход из строя двигателей. Предпочтительно предъявление информации в виде сообщения о выходе той или иной контролируемой величины за пределы, заданные пороговыми значениями.
Вторая группа включает приборы, позволяющие осуществлять контроль за соблюдением условий эксплуатации: своевременной заменой масла, фильтрующих элементов, поддержание оптимальной нагрузки и пр. Эта группа позволяет наиболее полно использовать заложенный в двигатель ресурс.
Анализ интенсивности изменения показателей характеризующих ресурс дизеля
Ресурс трактора - один из основных показателей, характеризующий его потребительские свойства, параметры которого указывают в технических характеристиках и нормативной документации. Некоторые авторы этот параметр называют «потенциальным» или заявленным ресурсом. [45]. Под ним подразумевается наработка тракторов от начала эксплуатации и до наступления предельного состояния, совершаемая в объеме, заложенном заводом-изготовителем изделия, на что затрачены огромные временные и материальные ресурсы и получены значительные результаты.
Сельскохозяйственное производство обусловлено тем, что эксплуатация тракторов производится значительным количеством операторов, обладающих различным уровнем квалификации, что зачастую приводит к многочисленным нарушениям её правил, в результате чего фактическая эксплуатационная надежность УПТ сокращается по сравнению с потенциальной в 2-2,5 раза; ТОН в 3,4 раза [5, 114]; наработка до первого капитального ремонта по данным НАТИ [44] у УПТ снижается до 5000 мото-ч, ТОНк - до 5200 мото-ч, ТОНг - до 3200 мото-ч. Поэтому, фактическую наработку тракторов в процессе реализации их потребительских свойств от начала эксплуатации до наступления предельного состояния, для удобства называют «фактическим ресурсом». [45]. На параметр фактического ресурса влияют ряд объективных и субъективных факторов, контроль и управление которыми сложная задача, требующая исследований. [18, 107]
Величкин И.Н. [17] сгруппировал эти факторы следующим образом. К факторам первого порядка он отнес: тип и особенности конструкции тракторов (1), вид и характер выполняемых работ и управляющих воздействий механизаторов (2), климатические (3) и почвенно-дорожные (4) условия. Все перечисленные факторы воздействуют на показатели тракторов не непосредственно, а через факторы второго порядка: загрязненность рабочей среды - воздуха, топливо, масла, гидравлические жидкости (5), механические нагрузки на его элементы (6), взаимодействие машин с почвой (7), тепловые нагрузки (8). Факторы первого порядка воздействуют с факторами второго порядка, а последние взаимодействуют между собой. Поэтому Величкиным И.Н. предложена следующая граф-модель взаимосвязи входных факторов, влияющих на фактический ресурс трактора.
Поскольку двигатель в значительной степени реагирует на изменение условий эксплуатации, эти же факторы, по нашему мнению, влияют на фактический ресурс двигателей. Изучение их воздействия на объект и установление соответствующих зависимостей - исключительно сложная задача как со стороны адекватности проведения исследований, так и со стороны получения результатов.
В связи с этим нет смысла рассматривать и контролировать каждый фактор в отдельности, можно просто контролировать скорость изнашивания деталей двигателя, используя её в качестве информатора. В том случае, если в результате влияния этих факторов, скорость изнашивания деталей двигателя находится в пределах, характерных для этого периода эксплуатации, наработка двигателя до ремонта будет нормативной, т.е. соответствовать заявленному ресурсу.
Как уже отмечалось выше, существуют понятия заявленный и фактический ресурс, параметры которых оцениваются наработкой, следовательно, су ществуют и скорости изнашивания деталей, соответствующие этим понятиям, т.е. потенциальная и фактическая скорости. В том случае, если эти значения скоростей близки или одинаковы, условия работы двигателя соответствуют техническим требованиям на его эксплуатацию, то и ресурсы будут почти одинаковыми.
Определение скоростей и характера их изменения в зависимости от наработки, марок и типов двигателей - задача, требующая теоретических и экспериментальных исследований.
Рассмотрим изменение скорости изнашивания деталей двигателя в зависимости от времени их работы на основании материалов исследований ученных в области химмотологии на примере абстрактного соединения.
В работах Венцеля СВ. [18, 19]; Гуреева А.А., Фукса И.Г, Лашхи В.Л. [36]; Итинской Н.И., Кузнецова Н.А. [49]; Костецкого В.И [61]; Крагельского И.В. [61]; Лышко Г.П. [69-79]; изменение зазора в соединениях в зависимости от времени характеризуются тремя значительно отличающимися периодами (рисунок 2.2).
В первом периоде (участок ОА) зазор (3) в соединении изменяется очень быстро за короткий промежуток времени его работы (ч0) и составляет значительную часть от предельного состояния [106]. Это происходит, главным образом, за счет срабатывания микронеровностей в процессе приработки трущихся деталей. Этот участок очень важен т.к. продолжительность дальнейшей эксплуатации в большой степени зависит от условий приработки двигателя. Потому что зазор может изменяться, к примеру, по двум кривым OAJBJ или ОА2В2 и второй случай недопустим т.к. оптимальный срок службы соединения сокращается (чМ2). Участок АВ характеризует износ детали во втором периоде, который называют естественным, а его продолжительность - периодом нормальной эксплуатации (чэ). Зазор увеличивается равномерно, а точка В является предельной для этого участка износом 3„. Участок ОВ характеризует оптимальный срок службы (чм1) соединения, заложенный заводом изготовителем. Третий участок ВС называют аварийным. В этот период параметр зазора За быстро нарастает. Дальнейшая работа соединения может привести его к разрушению. [48,81].
Основные требования к программному продукту
На седьмом съезде отечественных двигателестроителей, прошедшем в конце 1999 года, большое внимание было уделено увеличению ресурса двигателей [40], Решить эту задачу предполагается путем установки на МЭС различных средств измерения и обработки полученной информации. Разрабатываемый нами программный продукт служит именно этой цели. Его концепция построена на основе опыта создания подобной аппаратуры зарубежными фирмами (например, AVL) и заключается в следующем: - высокая точность; - программное обеспечение, ориентированное на русскоязычного пользователя; - простота использования; - возможность постоянного контроля объекта.
На основе этой концепции сформулированы требования к архитектуре аппаратно-программной части: - гибкая конфигурация и совместимость с другими программными средствами в средах DOS, Windows и т.д.; - максимальное использование готовых устройств, модулей и программных средств современных компьютерных систем серийного производства; - возможность применения в течение всего периода эксплуатации; - возможность технической модернизации в период эксплуатации.
В качестве базы для построения диагностического комплекса может быть выбран компьютер, совместимый с IBM PC с дополнительно встроенным модулем ввода и обработки измерительной информации, поступающей с датчи ков. Среда функционирования программного продукта рассматривается в Microsoft Windows 95/98, 2000, ХР.
Программный продукт должен располагать следующими возможностями: - обработка информации поступившей с датчиков физических величин; - документирование измерительной информации и результатов её обработки и вывода на печать для принтера под средой Windows; - архивирование и копирование измерительной информации и результатов её обработки средствами ПЭВМ.
В основу работы нашего программного продукта должно быть положено вычисление и соотношение площадей трения; закономерности, по которым происходит износ деталей двигателя; закономерностей изменения геометрии деталей двигателя в зависимости от наработки; закономерности распределения железа по элементам смазочной системы, влияние угара масла на массовую долю железа в масле. Это даст возможность получения оперативной информации о процессах, происходящих в двигателе.
Для выполнения вышеперечисленных требований и реализации возможностей средств интеллектуальной обработки информации по решению задач о оценки условий эксплуатации двигателей и определения остаточного ресурса по удельному химмотологическому показателю, предложена следующая схема функционирования программного продукта (рисунок 3.1), в которой предусмотрена база данных, а также возможность постоянного мониторинга.
Мониторинг производится по следующей схеме: - вводим информацию о марке двигателя - позиция 1 (рисунок 3.1); - поступление информации со счетчика мотто-часов - позиция 2 (рисунок 3.1) собирается информация о наработке двигателя до последней замены масла, время работы масла - позиция 3 (рисунок 3.1); с датчика, установленного на двигателе поступает информация о содержании железа в масле - позиция 4;
Блок-схема функционирования программного продукта Вся вышеуказанная информация вводится в ПК через интерфейс. Далее программный продукт работает по следующей схеме: - 5,6- база данных по маркам двигателей; - в позиции 8 (рисунок 3.1) аккумулируется информация позиций 1, 2 и, используя информацию позиций 5, 6 (база данных), по разработанному программному продукту вычисляется потенциальная масса железа в смазочной системе двигателя - позиция 8; - в позиции 7 (рисунок 3.1) аккумулируется информация позиций 3, 4 и по разработанному программному продукту вычисляется фактическая масса железа в смазочной системе двигателя - позиция 7; - в позиции 9 производится оценка условий эксплуатации двигателя путем сравнения потенциальной массы железа и фактической; - в позиции 10 вычисляется остаточный ресурс двигателя.
В случае если условия эксплуатации двигателя не были восстановлены после оперативного вмешательства, направленного на устранение повышенного изнашивания, операции повторяются, и мастером диагностом выявляются причины.
Методика исследования технических показателей при эксплуатационных испытаниях дизеля
Целью эксплуатационных испытаний было подтверждение выводов, сделанных на основании теоретических расчетов и стендовых испытаний об износе ЗГЦ и остаточном ресурсе, а также тестированием программного продукта.
При подборе тракторов главное внимание обращалось на их техническую исправность, определяемую по следующим показателям: угар масла, прорыв газов в картер двигателя. По указанным показателям проводились наблюдения за трактором в течение трех рабочих смен. Тракторы также не должны были подвергаться капитальному ремонту и иметь течей смазочной системы. Кроме того, внимание уделялось исправности счетчика моточасов заводской установки. Анализ результатов наблюдений служил основанием для возможности проведения испытаний.
С целью сокращения времени испытаний тракторы были подобранны с различной наработкой (в рамках назначенного ресурса) и, следовательно, разной степенью изношенности деталей.
Перед началом испытаний проводилось очередное техническое обслуживание, во время которого, особое внимание уделялось исправности систем воз-духо - и маслоочистки. Замена масла производилась после промывки смазочной системы двигателя промывочными маслами марки ГОСТ или ТУ согласно рекомендуемой методике. Испытания проводились на моторном масле одной марки и одного производителя.
По окончании цикла исследований производились: - частичная разборка двигателя (снятие головки блока) с целью микрометража гильз в поясе наибольших износов; - отбор отложений из ротора реактивной масляной центрифуги (РМЦ). Методика отбора проб из картера двигателя и РМЦ
Для получения данных о массе железа поступившего в смазочную систему, а также для выявления соотношения масс железа, поступающих в картер двигателя и РМЦ, проводились отборы проб из элементов смазочной системы.
Отбор проб проводился с учетом следующих условий: - объем масла в картере двигателя должен соответствовать максимальному значению; - при необходимости доливали масло до верхнего уровня. После чего двигатель должен проработать 15 мин., затем брали пробы масла и пробы отложений из РМЦ.
Пробы масла отбирали шприцем через отверстие под масляную линейку и обрабатывали - прибором «Ферроиндикатор ФЧМ-П» (по серии лабораторий анализа масла, выпускаемых ЦНИИМФ, имеет маркировку (ПЛАМ 4)).
Пробы отложений из РМЦ замеряли аналогично пробам моторного масла.
Отбор проб из смазочной системы и их анализ, а также контроль параметров эксплуатационных показателей, производили по методикам, описанным в разделе «стендовые испытания».
Задача построения физической модели для современных эксплутационных процессов чрезвычайно сложна. Особенно актуальными в этой связи становятся эмпирические модели, полученные на основе экспериментальных данных.
Определим эмпирическую модель эксплутационного процесса изнашивания ЗГЦ как функциональную зависимость изнашивания деталей двигателя трактора от наработки.
Отметим, что с помощью предлагаемых методов можно установить зависимость в виде уравнений между любыми характеристиками, определенными экспериментально.
В данном исследовании осуществляется следующий подход к построению эмпирической модели эксплутационного процесса: 1 сбор и обработка информации, приведенной в виде таблицы с результатами натурных экспериментов и графиков интересующих зависимостей. 2 построение математических моделей в виде аналитических уравнений, описывающих зависимость изнашивания ЗГЦ от наработки. 3 анализ построенных моделей и оценка их адекватности к имеющимся экспериментальным зависимостям. 4 сравнение построенных моделей с целью выбора модели, наиболее соответствующей реальному процессу.
Для реализации построения математических моделей выбраны методы регрессионного и дисперсионного анализа.
