Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние вопроса, цель и задачи исследований 10
1.1. Анализ производства и обеспечения смазочными маслами сельских товаропроизводителей 10
1.2. Трансмиссионные масла, использующиеся в узлах и агрегатах сельскохозяйственной техники, и закономерности изменения их основных свойств 15
1.3. Анализ способов получения масляных основ для приготовления смазочных композиций аналогов трансмиссионного масла 37
1.4. Выводы по главе. Цель и задачи исследований 49
Глава 2 Теоретические предпосылки обоснования использования смазочной композиции аналога трансмиссионного масла 52
2.1. Теоретический анализ функционирования триботехнической системы трансмиссии при использовании разрабатываемой смазочной композиции 52
2.2. Аналитическая оценка процесса смешивания глубокоочищенного отработанного масла с загустителем и возможности его осаждения при хранении 60
2.3. Анализ условий работы смазочной композиции аналога трансмиссионного масла в агрегатах сельскохозяйственной техники 64
2.4. Анализ коррозионных процессов и условий их протекания в трансмиссионных маслах 69
2.5. Выводы по главе 73
Глава 3 Программа и методики исследований 75
3.1. Программа и общая методика исследований 75
3.2. Определение дисперсного состава загрязнений 77
3.3. Методика приготовления и исследования физико-химических свойств смазочных композиций 78
3.4. Методика определения смазывающих свойств масел 81
3.5. Методика проведения исследований по определению толщины масляных пленок 82
3.6. Методика испытаний масел на коррозионную активность 83
3.7. Методика проведения электрохимических измерений 86
3.8. Методика ускоренных коррозионных испытаний 88
3.9. Методика проведения стендовых испытаний смазочной композиции аналога трансмиссионного масла 89
3.10. Методика проведения производственных испытаний смазочной композиции аналога трансмиссионного масла 94
3.11. Методика обработки экспериментальных данных 94
3.12. Выводы по главе 96
Глава 4 Результаты экспериментальных исследований 97
4.1. Количественные и качественные изменения свойств масел, работающих в трансмиссиях тракторов 97
4.2. Результаты исследования изменений свойств масел, эксплуатирующихся в узлах и агрегатах трансмиссий устаревшей сельскохозяйственной техники 103
4.3. Результаты исследований процессов получения трансмиссионных масел из очищенных отработанных моторных 112
4.4. Результаты исследований по определению толщины
масляных пленок, образуемых смазочными композициями 126
4.5. Исследования смазывающих свойств масляных композиций... 129
4.6. Исследования антикоррозионных свойств на основе электрохимических измерений 134
4.7. Сравнительное исследование коррозионной активности смазочной композиции аналога трансмиссионного масла 136
4.8. Результаты стендовых испытаний 141
4.9. Результаты производственных испытаний 146
4.10. Разработка установки для обогащения масляной основы присадками, диспергирования и рассмотрение процессов образования осадка 152
4.11. Выводы по главе 160
Глава 5 Оценка экономической эффективности 162
Общие выводы 168
Список использованных источников
- Трансмиссионные масла, использующиеся в узлах и агрегатах сельскохозяйственной техники, и закономерности изменения их основных свойств
- Аналитическая оценка процесса смешивания глубокоочищенного отработанного масла с загустителем и возможности его осаждения при хранении
- Методика приготовления и исследования физико-химических свойств смазочных композиций
- Результаты исследования изменений свойств масел, эксплуатирующихся в узлах и агрегатах трансмиссий устаревшей сельскохозяйственной техники
Введение к работе
Актуальность темы. Современный уровень механизации сельскохозяйственного производства характеризуется значительным сокращением машинно-тракторного парка и его старением, ухудшением материально-технической базы технического обслуживания и ремонта машин. Производство отечественной сельскохозяйственной техники сильно снижено, а зарубежная - требует крупных затрат не только на закупку, но и на поддержание техники в рабочем состоянии. У большинства хозяйств на это нет средств, поэтому приходится использовать устаревшую или давно выработавшую ресурс технику.
Кроме того, из года в год поднимается проблема нехватки качественных и доступных ГСМ для сельских товаропроизводителей. Российские нефтеперерабатывающие компании снизили производство смазочных материалов, в частности трансмиссионных масел, необходимых для сельхозтехники, и перешли на выработку более качественных, но существенно и более дорогих автомобильных синтетических и полусинтетических масел. В результате регламентная замена масел в агрегатах трансмиссий происходит с опозданием или же не производится вообще до появления серьезных неисправностей, оборачивающихся большими затратами на ремонт техники.
В то же время, отработанные масла - основная часть отходов промышленных и автотранспортных предприятий - зачастую никак не утилизируются и приносят непоправимый вред окружающей среде, ухудшая и без того непростую экологическую обстановку.
Поэтому рациональным видится повторное использование отработанных масел, после их глубокой очистки. Важным аргументом в пользу этого выступает ограниченность нефтяных ресурсов и то, что отработанные масла по своей структуре являются ценным оборотным продуктом, даже после неоднократного использования.
Одним из приоритетных направлений повторного использования регенерированных отработанных моторных масел является применение их для изготовления высококачественных трансмиссионных масел с хорошими вязкостно-температурными свойствами, так как по своим свойствам очищенные отработанные моторные масла приближаются к базовым дистиллятным маслам, которые используются в заводских условиях для изготовления товарных трансмиссионных масел, получаемых загущением маловязких масел полифункциональными присадками. Первостепенное значение в этом случае имеют трибологические свойства очищенных масел, определяющиеся применяемыми методами, техническими средствами и технологиями очистки.
Следует отметить, что в последние годы появились позитивные обнадеживающие тенденции государственного подхода к решению проблем экономики и ресурсосбережения. В частности, в последнее время особая роль отводится финансированию национального проекта в сельскохозяйственной отрасли, также определен перечень критических технологий Российской Федерации, где немаловажная роль отводится разработке новых технологий производства топлив и масел из органического сырья, технологии экологически безопасного ресурсосберегающего производства и эффективной утилизации отходов с целью получения новых высококачественных продуктов.
Однако, на сегодняшний день, практически отсутствуют какие-либо способы приготовления качественных аналогов трансмиссионных масел из-за недостаточной проработки технологии получения масляной основы. Несмотря на постоянный интерес исследователей и разработчиков к проблеме утилизации и эффективного использования смазочных материалов, получения продуктов аналогов смазочных материалов из отходов производств, большинство исследований носит разрозненный и частный характер. Имеется определенное противоречие между существующими частными, недостаточно эффективным способами приготовления смазочных
материалов из отработанных масел, и показателями качества получаемого и используемого масла. В первую очередь, показателями качества масляной основы и состава, свойств и эффективности добавляемых к основе присадок. Поэтому дальнейшее совершенствование методов и способов получения качественных аналогов товарных смазочных масел на базе продуктов глубокой очистки отработанных смазочных материалов с использованием высокоэффективных добавок и присадок возможно на основе обобщенного подхода, предусматривающего комплексное исследование и разработку новых способов получения аналогов трансмиссионных масел.
Решению этой актуальной проблемы посвящена настоящая работа, включающая комплекс исследований по изучению состава, свойств масляной основы для приготовления трансмиссионных масел, присадок, улучшающих эксплуатационные свойства масла, разработку технологического процесса получения аналогов трансмиссионного масла, адаптированного к условиям предприятий АПК.
Цель работы; повышение эффективности использования смазочных материалов путем разработки композиции аналога трансмиссионного масла на основе глубокоочищенного отработанного моторного масла и специальных присадок.
Задачи работы;
Провести анализ производства, использования и изменения свойств трансмиссионных масел в узлах и агрегатах сельскохозяйственной техники; оценить известные способы очистки масел с целью получения на их базе масляной основы.
Теоретические обосновать возможность использования смазочной композиции аналога трансмиссионного масла в качестве рабочего масла.
Провести исследования по определению компонентного состава, основных физико-химических и эксплуатационных свойств композиции аналога трансмиссионного масла.
Провести стендовые и производственные испытания смазочной композиции.
Разработать технологический процесс приготовления и использования трансмиссионных масел из отработанных смазочных материалов и присадок, внедрить результаты исследований и оценить экономическую эффективность.
Объектом исследований являются технологические и динамические процессы, происходящие в аналогах трансмиссионных масел при их получении и использовании.
Предмет исследований. Установление закономерностей,
определяющих эффективность работы смазочной композиции аналога трансмиссионного масла.
Научная новизна:
Получены и интерпретированы данные о состоянии и свойствах трансмиссионных масел, эксплуатирующихся в узлах и агрегатах сельскохозяйственной техники запредельного срока службы.
Оценена возможность использования глубокоочищенного масла в качестве основы для приготовления смазочных композиций аналогов трансмиссионных масел.
Исследованы закономерности влияния концентраций вносимых присадок и загустителя на физико-химические, противоизносные, противокоррозионные и защитные свойства масляной основы.
Разработана оригинальная смазочная композиция, аналог трансмиссионного масла, исследованы ее свойства. Рассмотрена возможность ее применения в качестве рабочего смазочного материала в трансмиссиях сельскохозяйственной техники.
Разработан технологический процесс приготовления смазочной композиции аналога трансмиссионного масла в условиях предприятий АПК (районного или областного уровня).
Практическая ценность. Разработанная смазочная композиция аналог трансмиссионного масла соответствует требованиям, предъявляемым к товарным маслам ТЭп-15, ТАП-15В и может использоваться в тех же условиях, что и эти масла. Предложен технологический процесс приготовления смазочной композиции в условиях потребителя с применением специального оборудования для получения масляной основы, введения специального пакета присадок, разработанного совместно ГНУ ВИИТиН и ОАО «Пигмент».
Представленная композиция может изготавливаться и использоваться в хозяйствах любых форм собственности где существует дефицит смазочных материалов аналогичного типа. При этом конечная себестоимость продукта может быть в 2 раза меньше, чем товарного масла ТЭп-15.
Положения, выносимые на зашиту;
Обоснование возможности использования глубокоочищенного отработанного масла как основы для производства масел с заданными свойствами непосредственно у потребителя.
Закономерности влияния добавок на свойства масляной основы -глубокоочищенного отработанного масла.
Состав разрабатываемой композиции, состоящей из масляной основы - глубокоочищенного отработанного масла, пакета присадок «Крата ПТМ» и загустителя, а также ее соответствие по результатам лабораторных, стендовых и производственных испытаний трансмиссионным маслам группы ТМ-3.
Экспериментальные результаты по исследованию физико-химических, противоизносных, противокоррозионных свойств разрабатываемой смазочной композиции.
Технологический процесс приготовления смазочной композиции аналога трансмиссионного масла из отработанных смазочных материалов и присадок.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и получили положительные заключения на XIII международной научно-практической конференции «Новые технологии и техника для ресурсосбережения и повышения производительности труда в сельскохозяйственном производстве» (Тамбов, 2005); III Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах ФАГРАН-2006» (Воронеж, 2006); научных конференциях и годовых отчетах Всероссийского научно-исследовательского и проектно-технологического института по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве (ГНУ ВИИТиН, Тамбов, 2004-2006); на научных конференциях преподавателей, сотрудников и аспирантов Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина (Державинские чтения, 2004-2006); на конференции Российской академии сельскохозяйственных наук (Москва, 2006).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 14 научных статей в ведущих научных и научно-технических журналах, в том числе 10 в журналах, рекомендованных ВАК (в общей сложности 3,76 п.л., из них 2,99 приходится на долю автора).
Объем работы. Диссертация включает введение, 5 глав, общие выводы и список использованных источников из 175 наименований. Работа изложена на 180 страницах машинописного текста и содержит 22 таблицы и 36 рисунков.
Трансмиссионные масла, использующиеся в узлах и агрегатах сельскохозяйственной техники, и закономерности изменения их основных свойств
По мере создания новой сельскохозяйственной техники и улучшения конструкций и материалов отдельных деталей, узлов и агрегатов совершенствуются как системы смазки механизмов, так и состав и свойства смазочных материалов.
Трансмиссионные масла предназначены для применения в узлах трения агрегатов трансмиссий подвижной техники, а также в различных редукторах промышленного и сельскохозяйственного оборудования.
Аналогично развитию и совершенствованию конструктивных элементов трансмиссии изменялось отношение к смазочным материалам. Если в трансмиссиях машин первого этапа развития использовались самые простые, «грубоочищенные», практически не имевшие присадок масла, то уже в 50 - 60-е годы прошлого столетия стали появляться трансмиссионные масла специального назначения, типа АК-15, ТС-14,5. Далее, по мере совершенствования узлов трансмиссии, появились масла ТАП-15В, ТЭп-15, ТАД-17и и др., содержащие комплекс различных функциональных присадок. Современные же трансмиссионные масла представляют собой многокомпонентные композиции, состоящие из базового глубокоочищенного масла, легированного присадками.
Разнообразие техники привело к выпуску большого количества трансмиссионных масел, что вызывало необходимость разработки их классификации [1].
Отечественная классификация трансмиссионных масел подразделяет их на классы по вязкости и группы по эксплуатационным свойствам (ГОСТ 17479.2—85). А по ГОСТ 17479.2—85 масла маркируют в соответствии с уровнем напряженности работы трансмиссии и классом вязкости. Например, ТМ-5-18 - это трансмиссионное масло (ТМ) 5-й группы по эксплуатационным свойствам и класса вязкости 18. До введения данного ГОСТ маркировка масел в нормативно-технической документации была другой.
За рубежом для моторных масел так же получили распространение две системы классификации трансмиссионных масел - SAE по вязкости и АРІ по эксплуатационным свойствам. Согласно классификации SAE автотракторные трансмиссионные масла делятся по вязкости на 6 классов (75W, 80W, 85W, 90, 140, 250), индекс W обозначает зимний период эксплуатации. Если указывается два класса вязкости через дефис, то это означает, что масло является всесезонным. По классификации API масла разделяют по типу и степени нагружаемости зубчатых передач на 7 групп (GL-1, GL-2, GL-3, GL-4, GL-5, GL-6, MT-1).
Соответствие отечественных и зарубежных масел можно оценить по таблице 1.1. Многае российские нефтеперерабатывающие предприятия помимо масел по ГОСТам выпускают трансмиссионные масла под своей торговой маркой по собственным техническим условиям. Для этого они оформляют допуск к производству и применению. Товарная продукция помимо товарной марки обозначается с учетом ГОСТ, SAE и API.
В настоящее время выпускается целый ряд различных трансмиссионных масел, однако заводы-изготовители машин остаются «верны» весьма ограниченному марочному составу. Основной перечень масел, используемых в узлах и агрегатах сельскохозяйственной техники, представлен в таблице 1.2, а их характеристики - таблице 1.3.
Наиболее широко распространенными маслами, используемыми в узлах и агрегатах сельскохозяйственной техники, являются трансмиссионные масла класса вязкости 18. В основном это минеральные масла остаточного происхождения с добавлением композиций присадок.
Область их применения охватывает все грузовые и легковые автомобили, тракторы, дорожно-строительные машины и другие виды мобильной техники, а также некоторые виды тяжелых редукторов промышленного оборудования. Эти масла, в основном, объединены ГОСТ 23652-79.
В агрегатах трансмиссий смазочное масло является неотъемлемым элементом конструкции. Способности масла определяется его эксплуатационными свойствами.
Исследованием режимов работы масел в трансмиссиях тракторов и автомобилей посвящены работы ряда отечественных ученых: И.В. Крагельского, В.В. Матвеева, Г.А. Ленивцева, Г.И. Болдашева, П.А. Власова, Н.И. Итинской, М.В. Райко, Р.И. Ли, Н.Е. Портнова, В.В. Сафонова, Г.И. Скундина, А.П. Уханова, В.И. Цыпцына, Ю.С. Заславской, Е.В. Москевича и др.
Как отмечают ученые, в зависимости от условий работы узла трения трансмиссионные масла характеризуются тремя основными областями смазочного действия: - областью практически полного отсутствия износа, когда смазывание осуществляется толстым масляным слоем; -областью износа в результате истирания, которое происходит при возрастании удельных нагрузок в условиях низких скоростей и высоком крутящем моменте; -областью задира, вызываемого непосредственным контактом, металла с металлом, что приводит к повышению температуры, вследствие чего «размягчается» поверхность металла.
Основной функцией трансмиссионных масел является снижение трения и износа. Это свойство, называемое смазывающей способностью, обеспечивается в режимах гидродинамического трения вязкостью базового масла или с помощью модификаторов трения, которые, адсорбируясь на металлических поверхностях трущихся пар, упрочняют масляную пленку. При режимах граничного трения, возникающего в трансмиссиях под воздействием высоких температур и давлений, защита от износа возможна за счет активных элементов противоизносных и противозадирных присадок путем их взаимодействия с металлом трущейся поверхности. При этом образуются новые продукты (сульфиды, фосфаты и оксиды металла), обладающие пластичной структурой и относительно низким коэффициентом трения.
Влияние вязкости базового масла на смазывающие свойства представлено зависимостями на рисунке 1.3. По мере возрастания вязкости масла возрастают критическая нагрузка и нагрузка сваривания, соответственно снижается диаметр пятна износа. Как видно из рисунка, маловязкие масла с вязкостью 4...6 мм/с при 100 С, не содержащие противозадирных присадок, уже при нагрузках 1000... 1400Н не могут сохранять необходимый уровень смазывающих свойств и устранять сваривание шаров на ЧШМ.
Вторая важная функция трансмиссионного масла - снижение потерь энергии на преодоление трения. Она также непосредственно связана с вязкостью масла, но в обратной зависимости: чем меньше вязкость, тем больше КПД трансмиссии. Общие потери энергии в трансмиссии значительны. Если 25 % так называемой полезной мощности поступает от двигателя к трансмиссии без учета потерь, то в общей системе агрегатов трансмиссии за счет собственных потерь эта мощность, передаваемая колесам для непосредственного передвижения машины, снижается уже до 12 %.
Аналитическая оценка процесса смешивания глубокоочищенного отработанного масла с загустителем и возможности его осаждения при хранении
Разрабатываемая смазочная композиция аналог трансмиссионного масла состоит из глубокоочищенного отработанного моторного масла (масляная основа) и растворенных в нем загустителя и пакета присадок. Так как плотность добавок больше, чем плотность масляной основы, то возможно их осаждение, которое может происходить как при хранении, так и в процессе работы смазочной композиции в трансмиссии. В силу чего, учет факторов, влияющих на осаждение частиц добавок, являются важным моментом при разработке и получении смазочной композиции.
Рассмотрим процесс осаждения возможных частиц загустителя под действием гравитационных сил в состоянии покоя с учетом некоторых ограничений: - осаждение происходит с некоторой скоростью Voc; - частица загустителя имеет шарообразную или близкую к ней форму с некоторым радиусом г3; - на частицу действуют следующие силы: FT-тяжести, Fa выталкивающая сила и сила сопротивления осаждению - FCT.
Процесс осаждения частицы в объеме масляной основы можно выразить неравенством [18,37]: FT Fa+FCT , (2.7) при этом: FT= m3-g;Fa = V3-g-pM;Fcm= б-ят3-Voe-i , (2.8) где тз-масса частицы загустителя, кг; g-ускорение свободного падения, м/с2; V3 - объем частицы, м3; Voc - скорость осаждения частицы в масляной основе, м/с; \i- коэффициент динамической вязкости масляной основы, кг/мс . 4 з (2.9) pvM-pM-10"6 , где рз, рм -соответственно плотности частицы и масляной основы, кг/м , VM - кинематическая вязкость масляной основы, мм /с. Подставим уравнения (2.8) и (2.9) в неравенство (2.7) и получим: 4 з 4 з - %-Рз В - 7С-гз Рм-ё +6-я-г3-У0С-ц . (2.10)
Откуда: v 2.гЬ.(Рз-Рм) 9 VM-PM На скорость осаждения загустителя также влияет концентрация его частиц в масляной основе (N3), т.е.: v 2.гЬ.(р3-рм) 9-VM PM Отсюда, рациональный радиус г3 при осаждении: 3i vM-y„-pM 3 2.ё.К3.(Рз-Рм) ( } Время осаждения частиц с радиусом г3 определяем по выражению: Нм Т =ТГ , (2.14) где Нм - толщина слоя масла, м. Из неравенства (2.12) в выражения (2.14) получим: (2.15) 9-НМУМРМ ж 2.г32.ё.К3-(Рз-Рм) Неравенство (2.15) справедливо для условий теплового баланса получаемой смазочной композиции аналога трансмиссионного масла с окружающей средой. Такой вариант возможен при хранении трансмиссионного масла при постоянной температуре в течение всего времени.
Однако, как известно, работа масла в трансмиссии сопряжена с повышением температуры в объеме масла (70...80С). Вследствие чего, после прекращения работ и остановки трактора смазочная композиция имеет температуру несколько выше (в зависимости от времени года), чем температура окружающей среды. С повышением температуры вязкость смазочной композиции понижается Таким образом, основным фактором, влияющим на выпадение загустителя и присадок в осадок, является температура. При отсутствии теплообмена смазочной композиции с окружающей средой (условия хранения) скорость и время осаждения частиц определяются формулами (2.12) и (2.15).
При наличии теплообмена с окружающей средой, остановка трактора после работы - (2.21) и (2.22).
Размеры частиц загустителя и присадок могут быть значительно уменьшены за счет разработки специальных технических средств уменьшающих дисперсный состав присадок и равномерно распределяющих их по всему объему масляной основы, что предстоит подтвердить экспериментальным путем.
Рассмотрим процесс осаждения частиц смазочной композиции при работе в смазочной системе агрегатов трансмиссии. В этом случае на частицы действуют силы большие чем при хранении. Примем ограничения: -при вращении зубчатых колес происходит перемешивание слоев композиции с образованием характерных зон; -изначально частицы равномерно распределены по всему объему смазочной композиции.
На рисунке 2.2 показано, что в зонах 1, 3, 4, 6 возможно скопление частиц загустителя или внесенных присадок в углах коробки перемены передач. Зона 2 характеризуется повышенным уровнем смазочной композиции. Зона 5 вследствие постоянного забора зубчатым колесом имеет пониженный уровень смазочного материала. В зонах 7 и 8 образуются завихрения смазочного материала, вызванные вращением зубчатых колес и движением смазочного материала в замкнутом пространстве. В зоне 9 происходит забор и перемещение смазочного материала зубчатым колесом для смазки КПП.
Методика приготовления и исследования физико-химических свойств смазочных композиций
Масляная основа для приготовления смазочных композиций аналогов трансмиссионных масел изготавливалась в соответствии с технологией ГНУ ВИИТиН по очистке масел от продуктов загрязнения и старения.
Приготовление смазочной композиции ведется по следующей принятой методике. 1) Отработанное масло заправляется в бак-реактор, где нагревается до температуры 130 С. Затем в масло вводится разделяющий агент. Горячая смесь перемешивается и отстаивается в течение 10... 12 часов. 2) Отстоявшееся масло направляется для доочистки в установку УОМ-ЗМ. Очищенное масло сливается в емкость для хранения. 3) Очищенное масло из емкости для хранения направляется в диспрегатор-стабилизатор для загущения и обогащения присадками. 4) Операция загущения и обогащения производится по специальной технологии с использованием пакета присадок «Крата ПТМ» и загустителя КП-20. 5) Полученная смазочная композиция контролируется на соответствие требованиям, предъявляемым к трансмиссионным маслам по известным стандартам.
Сырьем для приготовления масляной основы служит отработанное моторное масло, собранное в сельскохозяйственных предприятиях, эксплуатирующих технику. Исходное отработанное масло контролируется по следующим основным физико-химическим показателям: - кинематическая вязкость; - кислотное число; - щелочное число; - температура вспышки; - содержание механических примесей.
Очистку отработанного моторного масла проводят с соблюдением технологии ГНУ ВИИТиН по следующим параметрам: - концентрация используемого разделяющего агента по отношению к объему очищаемого масла составляет 2,0 %; - температура масла - 130 С; - производительность очистки - 80.. .90 л/час. Очищенное отработанное моторное масло может использоваться в качестве масляной основы при соответствии его основных показателей следующим требованиям: - кинематическая вязкость - не менее 7,0 мм /с; - содержание нерастворимого осадка - не более 0,1 %; - кислотное число - не более 1,3 мг КОН/г; - щелочное число - не менее 0,5 мг КОН/г; - температура вспышки - не менее 140 С.
Доведение вязкостных показателей масляной основы до необходимого уровня (товарного масла ТЭп-15) осуществляется введением специального загустителя. При этом контролируется изменение кинематической вязкости и кислотного числа.
Подготовка смазочной композиции для проведения стендовых и эксплуатационных испытаний проводится на специально разработанной экспериментальной установке (рисунок 3.1).
Установка для смешения и врабатывания (деспергирования) присадок состоит из диспергатора, емкости для масла, емкости для подготовки присадок, насоса с электроприводом, системы трубопроводов и кранов, манометра для определения давления.
Подготовка и диспергирование масляной смеси с загустителем и присадками проводится следующим образом. Глубокоочищенное отработанное масло закачивается в емкость установки, где происходит его нагрев ТЭНами до температуры 70...80 С. В емкость для присадок добавляется загуститель, пакет присадок и на 2/3 объема разогретое масло -основа. Смесь перемешивается ручной мешалкой. Включается насос, забирающий масло из емкости с основой и емкости с присадками. Основа с присадками попадает в диспергатор, где происходит смешивание и врабатывание присадок. Температура масла в объеме контролируется ртутным термометром, давление регулируется винтом диспергатора и контролируется манометром. Выбор времени диспергирования оценивается по результатам анализа физико-химических свойств получаемой композиции. Эффективность перемешивания оценивается под микроскопом «Биолам», по оценке осадкообразования (отстаивание) и по диаметру пятна износа.
Исследование смазывающих свойств масел проводится с использованием четырехшариковой машины трения КТ-2, изготовленной в соответствии с конструкторской документацией разработчика (рисунок 3.2).
В качестве рабочих элементов используются 4 стальных шарика, расположенных пирамидой. Верхний шарик вращается и прижимается под действием нагрузки к трем неподвижным нижним. Испытание проводится 4 часа при нагрузке 200 Н.
Результаты исследования изменений свойств масел, эксплуатирующихся в узлах и агрегатах трансмиссий устаревшей сельскохозяйственной техники
Как уже отмечалось, современное состояние механизации сельскохозяйственного производства характеризуется значительным сокращением машинно-тракторного парка. Техническое состояние эксплуатируемых машин находится в большей своей части в неудовлетворительном состоянии. Основная масса машин запредельного срока эксплуатации нуждается в ремонте и периодическом техническом обслуживании, которые в настоящее время находятся на очень низком уровне.
Высокие цены на смазочные материалы, хроническое отсутствие средств у потребителя свели на нет систему регламентной замены масла. Фактически замену масла в узлах и агрегатах трансмиссии производят даже не по мере проведения ремонта, а по мере появления масла на нефтескладе хозяйства. В силу изложенных выше причин такая замена в хозяйствах зачастую производится раз в 3 - 5 лет.
Данный факт объясняется рядом обстоятельств:
1) Трансмиссионное масло имеет в два раза большую наработку (чем моторное) на замену, устанавливаемую заводами изготовителями на новые машины.
2) Система трансмиссии тракторов не подвержена столь жестким режимам работы как двигатель, соответственно считается, что мероприятия по ее обслуживанию необходимо производить только в случае появления неисправностей в работе.
3) Незначительный или «прогрессирующий» износ, имеющий место в деталях трансмиссии при работе машины, определить достаточно сложно (в отличии от работы двигателя), соответственно считается, что механизмы работают в соответствии с требованиями эксплуатации и не требуют «вмешательств» определенных регламентом обслуживания.
4) Хроническое отсутствие трансмиссионного масла в хозяйстве к моменту его замены в узлах и агрегатах трактора (или даже после ремонта). Для оценки фактического состояния использования трансмиссионных масел в узлах и агрегатах сельскохозяйственной техники запредельного срока эксплуатации нами были проведены исследования по определению основных физико-химических показателей трансмиссионных масел, работающих в узлах трансмиссии тракторов, эксплуатирующихся в сельскохозяйственном предприятии СПК «Комсомолец» Тамбовского района.
Под наблюдением находилось 11 тракторов марок: ДТ-75М - 5 шт., МТЗ-80-2 шт., Т-150-2ШТ., Т-150К-1шт., К-701 -1 шт. Техническое состояние машин перед началом испытаний оценивалось как удовлетворительное. Наработка у всех машин к завершению этапа наблюдений была разной. Через каждые 100 часов работы из узлов и агрегатов трансмиссии отбирались пробы масел для анализа по следующим физико-химическим показателям: кинематическая вязкость, кислотное число, содержание железа, термоокислительная стабильность.
Анализируя данные отметим, что кинематическая вязкость практически у всех масел к концу периода наблюдений выросла и превышала допустимые значения. Кислотное число масла также росло, причем во многих случаях этот показатель к концу наблюдений превышал допустимый в два и более раза.
Во всех случаях, где масло по вязкости и кислотному числу превышало допустимое значение, высокое содержание железа в анализируемом масле указывало на интенсивный износ деталей в узле.
Показатель термоокислительной стабильности характеризовал усиленное окисление масла.
Сравнивая показатели масел, эксплуатирующихся в узлах трансмиссии различных марок тракторов, можно отметить, что наиболее подвержены окислению масла, работающие в агрегатах тракторов ДТ-75М, Т-150, К-701 которые выполняют тяжелые сельхоз работы связанные со вспашкой.
В тракторах семейства МТЗ, выполняющих работы связанные с меньшей нагрузкой, трансмиссионные масла менее подвержены окислению.
Рассматривая сроки службы масел отметим, что для машин с запредельным сроком эксплуатации определенный регламентом срок смены масла является малообоснованным так как в некоторых случаях (см. таблицу 4.3) не проработав и половины положенной наработки до замены масло становится непригодным к использованию и только интенсифицирует процессы износа деталей.
Оценивая объективные сроки смены для машин со сроком эксплуатации более 15 лет рассмотрим как изменяются физико-химические показатели трансмиссионных масел в зависимости от наработки машин. Анализ проведем на основе рассмотрения представленных на графике изменений показателей качества трансмиссионных масел на различных машинах с различными сроками наработки эксплуатирующихся в СПК «Комсомолец».
Вязкость масла используемого в агрегатах трансмиссии тракторов ДТ-75М №2 (рисунок 4.4) возрастала по мере наработки и уже к 1000 часам практически достигла предельного состояния 17,8 мм /с. Однако масло продолжали эксплуатировать далее и к 2000 часам наработки это показатель соответствовал 19,8мм2/с.
