Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 13
1.1 Свойства моторных масел и методы их определения 13
1.2 Изменение свойств масла в работающем двигателе ...20
1.3 Анализ методов оценки фактического состояния моторного масла 24
1.4 Методы определения качества обкатки ДВС 35
Глава 2. Материалы и методы экспериментальных исследований 39
2.1 Программа и методика экспериментальных исследований 39
2.2 Используемые приборы и материалы , 39
2.3 Методы определения физических параметров моторных масел 41
2.3.1 Определение вязкости моторного масла методом Стокса 41
2.3.2 Определение вязкости моторного масла с использованием электрических разрядов 45
2.3.3 Определение вязкости моторного масла с использованием оптического метода 48
2.3.4 Определение вязкости моторного масла по сопротивлению подъему плоского тела 49
2.3.5 Определение вязкости моторного масла по сопротивлению падению плоского тела 51
2.3.6 Методика измерения опытным образцом устройства 57
2.3.7 Пересчет времени падения плоского тела в коэффициент вязкости 59
2.3.8 Подсчет частиц накапливающихся в моторном масле за период обкатки 61
2.3.9 Приборы и материалы применяемые при производственных испытаниях 61
Глава 3. Результаты экспериментальных исследований 63
3.1 Результаты определения вязкости моторного масла методом Стокса 63
3.2 Результаты определения вязкости с помощью вискозиметра 64
3.3 Результаты определения вязкости моторного масла с использованием электрических разрядов 64
3.4 Результаты определения вязкости моторного масла оптическим методом 67
3.5 Результаты определения вязкости моторного масла по сопротивлению подъему плоского тела 67
3.6 Подсчет частиц накапливающихся в масле за период обкатки ЛВС 68
3.7 Определение эффекта остаточной вязкости в чистом моторном масле различных марок 70
3.8 Определение эффекта остаточной вязкости в моторном масле в процессе обкатки новых автомобилей 79
3.8.1 Изменения эффекта остаточной вязкости в моторном масле автомобиля № 1 79
3.8.2 Выявление математической зависимости разности времени падения плоского тела At от длины пробега 82
3.8.3 Результаты производственных испытаний при обкатке автомобилей №2 84
3.8.4. Методика прогнозирования пробега автомобиля необходимого для завершения обкатки 88
Глава 4. Обоснование рабочих параметров установки 91
Глава 5. Производственные испытания 96
5.1 Результаты производственных испытаний по прогнозированию пробега, необходимого для полного завершения обкатки автомобиля № 5 96
Глава 6. Экономическая оценка рекомендуемого способа и устройства для контроля и Прогнозирования процесса обкатки ДВС 98
Общие выводы 104
- Анализ методов оценки фактического состояния моторного масла
- Определение вязкости моторного масла с использованием электрических разрядов
- Результаты определения вязкости моторного масла с использованием электрических разрядов
- Результаты производственных испытаний по прогнозированию пробега, необходимого для полного завершения обкатки автомобиля № 5
Введение к работе
В агропромышленном комплексе Рязанской области ежегодно 2-3 сотни автомобилей проходят процесс обкатки, и от того, как этот процесс будет пройден зависит дальнейшая работа автомобиля.
Обкатка двигателя- предназначена для приработки трущихся деталей и подготовки их к испытанию и к эксплуатации. Продолжительность обкатки двигателей составляет до 10% от общей длительности изготовления или ремонта двигателя. Протекание процесса приработки зависит от многих факторов, главный из которых; исходное качество поверхностей трения; качество сборки деталей; нагрузка, скорость, температура и характер ее изменения; качество то-пливосмазочных материалов (рис 1) []].
В процессе обкатки двигателей происходит микро- и макрогеометриче-ская приработка поверхностей трения [1]. Начальная приработка деталей двигателей происходит в два этапа. На первом этапе микронеровности на выступающих участках рабочих поверхностей трущихся деталей прирабатываются за счет интенсивного износа вершин шероховатостей, созданных при механической обработке деталей. Продолжительность этого этапа зависит от правильного выбора чистоты механической обработки деталей и режима приработки. После этого детали двигателя можно подвергать частичной эксплуатационной нагрузке [1, 2, 4, 5, б, 7, 8, 9].
На втором этапе макронеровности прирабатываются в эксплуатационных условиях за счет постепенного увеличения нагрузки. Продолжительность этапа зависит от допусков на отклонение от правильной геометрической формы и правильных сопряжений (соосности, перпендикулярности, параллельности) и от качества изготовления деталей и сборки деталей. В результате приработки на трущихся деталях снимаются макронеровности и детали начинают сопрягаться полными рабочими поверхностями, удельные нагрузки становятся нормальными и двигатель можно загружать на полную мощность [1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9].
Существенную роль в характеристике протекания процесса приработки
Изготовление и ремонт двигателей
Стендовая обкатка
Эксплуатационная обкатка
Качество поверхностей трения: шероховатость, овальность, конусность, шероховатость и др.
Нагрузочноскоросной режим: нагрузки, скорости, продолжительность этапов.
Толщина масляной пленки
Режим эксплуатационной обкатки: нагрузки, скорости, продолжительность этапов.
Качество сборки: зазоры, натяги, соосность, загрязненность и др.
Параметры смазочно- охлаждающей среды: вязкость, давление, температура, присадки
Результаты стендовых испытаний: технические параметры, дефектность.
Рациональная продолжительность стендовой обкатки
Эксплуатационные показатели: экономические, безотказности, долговечности. рис. 1. Скема оптимизации процесса обкатки автотракторных двигателей. играет смазка, которая разделяет трущиеся поверхности, снижает температур и удаляет абразивные частицы из зоны трения. При приработке двигателей изменяются физико-химические свойства смазочных масел. В них образуются вторичные структуры, обладающие антифрикционными противоизносньши действиями. Таким образом в процессе приработки происходит изменение трибоси-стемы, что приводит к уменьшению интенсивности изнашивания и силы трения [1,2,4,5,6,7,8,9].
Обкатку можно считать завершенной, если основные сопряжения двигателя полностью приработаны и достигнут минимум количества отказов. Процесс полной обкатки весьма длителен, требует больших затрат труда и денежных средств. Технология стендовой обкатки должна быть такой, чтобы обеспечивать минимум издержек на ввод в эксплуатацию двигателя[1,2,4,S,6,7,8,9]. Из - за некачественной обкатки может возникнуть ряд неполадок ДВС таких как: перегрев двигателя, коробление головки блока или прогорание прокладки головки блока, задир поршней и так далее.
Управление качеством обкатки ограничивается, с одной стороны, отсутствием методики обоснования процесса оптимальной технологии обкатки, а с другой стороны производственными трудностями соблюдения существующих и внедрения новых технологических разработок из-за низкого уровня материальных и трудовых ресурсов ремонтных предприятий [1],
Цель работы - повышение эффективности контроля за процессом обкатки ДВС и снижение экономических потерь от некачественной обкатки за счет способа и устройства для контроля и прогнозирования процесса обкатки ДВС, обеспечивающих: оперативность измерения; мобильность использования; имеющих возможность прогнозирования качественных результатов обкатки; экономическую доступность для широкого круга потребителей в АПК. Научная новизна работы состоит в том, что:
Созданы оригинальные лабораторные установки и впервые выявлен эффект остаточной вязкости заключающийся в том, что вязкость свежего моторного масла, прогретого до одной и той же температуры термически и нагретого ультразвуком, имеет различное значение и в дальнейшем по мере остывания, меняется различным образом.
Установлены зависимости эффекта остаточной вязкости от марок моторных масел, типов ДВС и длинны пробега при обкатке автомобиля.
На основании выявленных зависимостей предложен новый способ контроля и прогнозирования процесса обкатки ДВС.
Спроектирован, изготовлен и испытан в лабораторных и производственных условиях опытный образец компактного и мобильного устройства для контроля и прогнозирования процесса обкатки ДВС, который может служить прототипом для изготовления его в промышленных партиях.
Разработана методика применения прибора для контроля и прогнозирования процесса обкатки ДВС, предлагаемая для массового использования различными пользователями.
Практическая ценность работы: разработан новый способ контроля и прогнозирования процесса обкатки ДВС, на основании впервые выявленного эффекта остаточной вязкости; создан опытный образец мобильного и компактного устройства для контроля и прогнозирования процесса обкатки ДВС, работа которого основана на эффекте остаточной вязкости; разработана и испытана в лабораторных и промышленных условиях методика применения способа и устройства для контроля и прогнозирования процесса обкатки ДВС, предназначенного для массового применения различными пользователями.
Результаты исследований представлены в виде докладов на: международной научно-практической конференции «Земледельческая механика в растениеводстве» 2001, Москва; 12 научно-практической конференции вузов Поволжья и Предуралья «Улучшение эксплуатационных показателей мобильной энергетики» 2001, Киров; XXXXVI научно-технической конференции молодых ученых и студентов инженерного факультета 2001, Пенза; 1 - ой Российской научно-практической конференция Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе 2001 ? Ставрополь; Поволжской межвузовской конференции 2001, Самара; Седьмой Всероссийской Научной Конференция Студентов-Физиков и молодых ученых 2001, Екатеринбург -Санкт - Петербург; Восьмой Всероссийской Научной Конференция Студентов-Физиков и молодых ученых 2002, Екатеринбург; 13-ой научно - практической конференции вузов Поволжья и Предуралья «Улучшение технико-эксплуатационных показателей мобильной техники» 2003, Нижний Новгород; научно-практической конференции, посвященной 50-летию кафедр «Эксплуатация машинно-тракторного парка» и «Технология металлов и ремонт машин» инженерного факультета «Энергосберегающие технологии использования и ремонта машинно-тракторного парка» 2004, Рязань; расширенном заседании технического совета конструкторского бюро ООО «Рамед», 2004, Рязань; расширенном заседании технического совета ОАО «Рязанский опытный ремонтный завод», 2004, Рязань; научных конференциях профессорско-преподавательского состава факультета механизации Рязанской государственной сельскохозяйственной академии им. проф. П.А. Костычева, 2001-2004, Рязань,
По результатам исследований получены 1 патент на изобретение, 3 свидетельства на полезную модель, опубликовано 13 статей, получена приоритетная справка на изобретение.
Разработанное устройство для контроля и прогнозирования процесса обкатки ДВС прошло производственные испытания в в/ч 29263, на станции скорой медицинской помощи г. Рязань, на Клепиковском филиале ФГУ «Управления Рязаньмелиоводхоз», на основании которых получены положительные заключения о высоких эксплуатационных показателях устройства,
В настоящей работе представлены оригинальные лабораторные установки по определению физических параметров моторных масел, методики прове-
12 дения экспериментальных исследований, результаты экспериментальных исследований физических параметров моторных масел, разработанные способы контроля и прогнозирования процесса обкатки ДВС, разработанная конструкция устройства для контроля и прогнозирования процесса обкатки ДВС. На защиту выносятся; результаты исследования физических параметров моторных масел; обоснование эффекта остаточной вязкости моторных масел и его зависимость от марки масла, типа ДВС и длины пробега автомобиля в процессе обкатки; конструкция и техническая схема работы устройства для контроля и прогнозирования процесса обкатки ДВС; результаты испытаний изготовленного устройства для контроля и прогнозирования процесса обкатки ДВС.
Диссертация изложена на 155 страницах машинописного текста, включает 10 таблиц, 39 рисунков, состоит из введения, 6 глав, заключения, общих выводов, рекомендаций и приложений. Список используемой литературы включает 100 источников.
Автор выражает благодарность научным руководителям д.б.н., профессору Пащенко В.М., и к.т.н. доценту Лунину Е.В., руководствам в/ч 29263, «ССМП» г. Рязань, ООО «Рамед», ОАО «Рязанский опытный ремонтный завод», Клепиковскому филиалу ФГУ «Управления Рязаньмелиоводхоз» за оказанное содействие и помощь при выполнении данной работы.
Анализ методов оценки фактического состояния моторного масла
Вязкость масел определяется при температурах и скоростях сдвига, близких к реальным при эксплуатации. Если масло должно работать при низкой температуре (даже в течении короткого времени), то при этой же температуре должны быть определены и его вязкостные свойства. Например, на все автомобильные масла, предназначенные для применения зимой, должны приводиться низкотемпературные характеристики.
Вязкость масла определяется при помощи двух основных типов вискозиметров [10, 13, 14]: - вискозиметры истечения, в которых измеряется кинематическая вязкость - по скорости свободного течения (времени вытекания). Для этой цели применяется капиллярный вискозиметр или сосуды с калиброванным отверстием на дне -вискозиметры Энглера, Сейболта, ВЗ-4 (ГОСТ 26378.3-84); в настоящее время для стандартных определений применяется стеклянный капиллярный вискозиметр, он отличается простотой и точностью определения; скорость сдвига в таком вискозиметре незначительна; - ротационные вискозиметры, в которых определяется динамическая вязкость по крутящему моменту с установленной скоростью ротора или по скорости вращения ротора при заданном крутящем моменте.
Вязкость характеризуется двумя показателями - кинематической и динамической вязкостью. Единицы измерения динамической вязкости: h-пуаз или сантипуаз сР (сР = mPa-s). Динамическая вязкость обычно определяется ротационным вискозиметром. Кинематическая вязкость, п - отношение динамической вязкости к плотности (h/r). Единицы измерения кинематической вязкости -стоке или сантистокс (1 cSt 1 мм /с). Численные значения кинематической и динамической вязкости несколько различаются, в зависимости от плотности масел. Для парафиновых масел кинематическая вязкость при температуре 20 -100С превышает динамическую примерно на 15 - 23%, а для нафтеновых масел эта разница составляет 8 - 15% [15].
Кинематическая вязкость характеризует текучесть масел при нормальной и высокой температурах. Методы определения этой вязкости относительно просты и точны. Стандартным прибором в настоящее время считается стеклянный капиллярный вискозиметр, в котором измеряется время истечения масла при фиксированной температуре. Стандартными температурами являются 40 и 100 С.
Относительная вязкость определяется на вискозиметрах Сейболта, Редву-да и Энглера. Это сосуды с калиброванным отверстием на дне, через которое вытекает точно установленное количество масла. При измерении времени вытекания заданная температура масла в вискозиметре должна поддерживаться с необходимой точностью. Универсальная вязкость Сейболта, определяемая по стандарту ASTM D 88, выражается в универсальных секундах Сейболта SUS. Этот упрощенный метод определения кинематической вязкости более широко применяется в США. В Европе чаще пользуются секундами Редвуда и градусами Энглера (Е). Градус Энглера - это число, показывающее во сколько раз вязкость масла превышает вязкость воды при 20С, поэтому вискозиметром Энглера необходимо измерить время вытекания воды при 20С.
Динамическая вязкость обычно определяется ротационными вискозиметрами. Вискозиметры разной конструкции имитируют реальные условия работы масла. Обычно выделяются крайние значения температуры и скорости сдвига. Основные методы определения вязкости моторных масел предусмотрены спецификацией SAE J300 APR97. Эта спецификация устанавливает значения степеней вязкости SAE для моторных масел и определяет порядок измерения необходимых параметров вязкости. Стандартные методы определения динамической вязкости можно разделить на две группы - низкотемпературная вязкость и высокотемпературная вязкость, определяемые в условиях близких к реальным условиям эксплуатации двигателя [15].
Характеристики низкотемпературной вязкости: -максимальная низкотемпературная вязкость, обеспечивающая запуск холод-нога двигателя, определяется при помощи имитатора запуска холодного двигателя CCS (ASTM D 5293); -максимальная низкотемпературная вязкость, обеспечивающая прокачивание масла в двигателе, определяется при помощи мини - ротационного вискозиметра MRV по методике ASTM D 4684; -в качестве дополнительной информации о низкотемпературной вязкости, могут быть определены граничная (предельная) температура прокачивания по ASTM D 3829 и вязкость при низкой температуре и низкой скорости сдвига, так называемая тенденция к желеобразованию или индекс желирования. Определяется на сканирующем вискозиметре Брукфильда по методике ASTM D 5133; - фильтруемо сть моторных масел при низкой температуре показывает тенденцию образования твердых парафинов или других неоднородностей, приводящих к закупориванию масляного фильтра. Некоторое влияние на фильт-руемость может оказать наличие воды в холодном масле. Фильтруемость моторных масел определяется по стандарту «General Motors» GM 9099Р «Тест на определение фильтруемости моторного масла» и оценивается как снижение потока в % [15].
Характеристики высокотемпературной вязкости, -кинематическая вязкость, определяемая на стеклянном капиллярном вискозиметре при 100С и низкой скорости сдвига (ASTM D 445); -вязкость при высокой температуре и высокой скорости сдвига HTHS, определяемая при 150С и скорости сдвига 10 с . Определяется: в Америке с помощью имитатора конического подшипника TBS по методике ASTM D 4683, а в Европе на вискозиметре Равенфильда или конической пробке ТБР, аналогичной конструкции, по методикам СЕС L-36-A-90 или ASTM D 4741; -стабильность к сдвигу - это способность масла сохранять стабильную вязкость при продолжительном воздействии высокой деформация сдвига. Определяется: в Европе с помощью насос-форсунки Бош, через которую 30 раз пропускается нагретое до 100С масло и измеряется снижение вязкости (СЕС L-14-А-88), в Америке - также (ASTM D 6278) или в стендовом бензиновом двигателе CRC L-38 после 10 часовой работы (ASTM D 5119) [15].
Рассмотрим некоторые особенности методов определения вязкости. Вискозиметр Брукфильда - это прибор для определения низкотемпературной вязкости при низкой скорости сдвига. Он снабжен комплектом роторов разной величины и формы, Скорость можно менять ступенчато в широких пределах. Во время измерения скорость поддерживается постоянной. Крутящий момент является мерой кажущейся вязкости. Расстояние между статором и ротором сравнительно большое, поэтому считается, что скорость сдвига низка и стенки сосуда вискозиметра не влияют на величину вязкости, которая в этом случае рассчитывается по силе внутреннего трения масла и называется вязкостью по Брукфильду (в Пах), или кажущейся вязкостью. Этим методом определяется кажущаяся вязкость автомобильных трансмиссионных масел при низкой температуре (по стандартам ASTM D 2983, SAE J 306,DIN 51398).
Низкотемпературная вязкость запуска двигателя является показателем способности масла течь и смазывать узлы трения в холодном двигателе. Она определяется при помощи имитатора запуска холодного двигателя CCS (DIN 51 377, ASTM D 2602). Имитатор CCS является ротационным вискозиметром с малым расстоянием между профилированным (не цилиндрическим) ротором и прилегающим к нему статором. Таким образом имитируются зазоры в подшипниках двигателя. Специальным двигателем поддерживается постоянный крутящий момент при заданных температурах, а скорость вращения является мерой вязкости. Вискозиметр калибруется с применением эталонного масла. Применяется для определения вязкости запуска в сантипуазах (сГТ) при разных заданных температурах, соответственно с предполагаемой степенью вязкости SAE для моторного масла (-5 для SAE 25 W; -10 для SAE 20W; -15 для SAE 15W; -20 для SAE 10W; -25 для SAE 5W и -30С для SAE 0W) [16].
Определение вязкости моторного масла с использованием электрических разрядов
Количество несгораемых примесей в процессе эксплуатации определяется по содержанию золы, получившейся после сжигания и озоления бумажного фильтра, через который отфильтрована навеска масла. Зольность масла (3) оценивает содержание несгораемых примесей, которые образуются из неорганических продуктов срабатываемости присадок, оксидов и солей свинца (продукты разложения тетраэтил свинца), продуктов изнашивания или коррозии деталей двигателя, кремния и алюминия, попадающего из воздуха. Увеличение содержания золы указывает на чрезмерное загрязнение масла неорганическими примесями.
Из обзора литературы следует, что основные изменения качества масла можно оценить, различными показателями, но необходимо выбрать наиболее значимые для системы «ДВС - масло». Кроме того они должны быть приемлемыми для контроля качества масла в условиях ремонтно-технических предприятий АПК. Это условие значительно сужает перечень показателей, так как определение многих из них требует использования дорогостоящего оборудования и привлечения квалифицированных специалистов.
Существующие методики по оценке фактического состояния масла на основе единичных, интегральных показателей и комплекса показателей разноречивы и не позволяют получить объективные сведения о работоспособности масла. Нет единства и при выборе предельных значений показателей качества.
Свойства смазочных масел - один из главных факторов, оказывающих влияние на качество и длительность приработки деталей. Механические примеси в масле увеличивают износ деталей и значительно снижают ресурс двигателя. Так, при содержании механических примесей по весу в картерном масле в пределах 0,04...0,05% доремонтный ресурс карбюраторных двигателей составляет 350 - 450 тыс.км., а при увеличении примесей до 1...2% он снижается до 15...25 тыс.км. пробега [1].
Методы определения качества приработки. Все показатели, позволяют характеризовать качество обкатки двигателя в целом, их можно разделить на три группы; 1. технические показатели (мощность двигателя, мощность механических потерь, расход топлива, расход масла на угар, прорыв газов в картер, частота вращения и др.). 2. показатели изменчивости (скорость, время, стабилизация, характер и др.) Показатели первой и второй группы относятся к безразборным методам оценки качества приработки и поэтому наиболее оперативны и чаще используемы в практике. Для обкатки двигателей применяют в основном два типа стендов: бестормозные, когда нагрузка и ее изменение осуществляются с помощью маховика; обкаточно-тормозные конструкции ГОСНИТИ, в которых нагрузку задают жидкостным реостатом. На авторемонтных предприятиях обкатку и испытания двигателей проводят на электрических стендах. Для обкатки карбюраторных двигателей в ремонтном производстве применяют стенды КИ-2139Б, КИ-5543 и КИ-2118А. Для снятия показателей первой и второй группы необходимо наличие дорогостоящих и стационарных стендов для обкатки и испытаний двигателей, что делает невозможным использование этих методов в проведении экспресс анализа [1,2,7,9]. 3. физико-химические показатели (износостойкость, микротвердость, шерохо ватость, структура и др.) могут определятся неразборным и разборным ме тодом. Физико-химические показатели определяемые при разборки двигате ля из-за сложности определения и необходимости использования дорого стоящего оборудования не нашли применения в производстве и используют ся в основном при научных исследованиях. Особенно нежелательны в этом плане разборочные работы, так как после сборки взаимное расположение де талей будет другим, нежели у ранее приработанных сопряжений, по этому потребуется дополнительная приработка. Каждая разборка двигателя приводит к потере до 15...20% ресурса [1,2,7]. Физико-химические показатели определяемые без разборки, геометрические изменения сопрягаемых деталей и смазочной среды, поэтому качество приработки двигателей можно оценить ни только по состоянию поверхностей трения но и смазки для этого применяют следующие методы [1]: 1. метод радиоактивных индикаторов позволяет оценивать износостой кость деталей по количеству радиоактивного изотопа поступающего в процессе приработки сопряженных деталей в масло. Недостаток данного метода заключается в сложности эталонирования и процесса активации деталей, необходимости использования дорогостоящего оборудования и специальных мер защиты [1]. 2. метод поверхностной активации отличается от предыдущего тем, что детали подвергаются обработки в циклотроне поверхностной активации бомбардировкой ускоренными заряженными частицами на глубину 10..,300 мкм. Недостаток данного метода заключается в том, что в процессе испытаний скорость учета импульсов снижается ни только из-за изнашивания активированного участка, но и вследствие радиоактивного распада изотопов. По этому продолжительность испытаний в данном опыте ограничена [1]. 3. метод нейтронно-активационного анализа заключается в том, что про бы масла облучают в реакторе мощным потоком тепловых нейтронов, а износ оценивают по концентрации элементов индикаторов в зависимо сти от спектра гамма-излучений. Недостаток данного метода связан с трудоемкими и сложными работами по активированию и эталонированию проб масла в атомных реакторах [1]. 4. метод лазерного облучения заключается в том, что излучение лазера делят на два пучка, один из которых поступает в эталонный формирователь, а другой в формирователь входного сигнала, который направляют на прозрачную трубку в системе смазки двигателя и после взаимодействия с маслом принимают оптико-термическим детектором и сравнивают с эталонным. Недостаток данного метода заключается в сложности эталонирования системы и высокой стоимостью оборудования [1]. 5. метод светопроницаемости заключается в том, что через пробу масла пропускают пучок света, который попадает на фотоэлемент где возни кает ЭДС, фиксируемая регистрирующим устройством, Величина за темнения, вызванного частицами, пропорциональна концентрации их в масле. Недостаток данного метода в высокой погрешности измерений [1]. 6. метод спектрального анализа заключается в сравнении предварительно приготовленных эталонных проб масла с пробами полученными при испытаниях, после того как эти пробы сжигают в специальной установ ке и сравнивают их спектральный анализ. Недостаток данного метода заключается в сложности эталонирования и высокой стоимости оборудования [1]. 7. метод определения железа в масле заключается в периодическом отбо ре и анализе проб масла для определения количества железа, находя щегося в масле двигателя в различные моменты.
Результаты определения вязкости моторного масла с использованием электрических разрядов
Стоимость опытного образца разработанного устройства составляет 9575 рублей, Оценочная экспертиза стоимости проведена ООО «Рамед». Гарантированное число измерений, по оценке экспертов составляет 30000. (Акт в приложении)
Сравнивать экономические показатели разработанного устройства и стендовых испытаний некорректно, так как они имеют различное прикладное значение. Сравнить экономические показатели разработанного устройства с аналогичными по назначению устройствами не представляется возможным из-за реального отсутствия подобных средств экспресс - анализа степени обкатки ДВС у каких-либо потребителей, начиная от крупных авторемонтных предприятий, автопредприятий с большим поступлением новых автомобилей и заканчивая частными автопредприятиями и автосервисами. Для расчета экономической эффективности созданного устройства необходимо определить возможные убытки из-за использования автомобилей прошедших некачественную обкатку, либо автомобилей введенных в рабочий режим с незаконченной обкаткой. При использовании автомобилей не прошедших должным образом этап обкатки возможны следующие связанные между собой негативные последствия: - снижение мощностных показателей двигателя, а соответственно снижение показателей производительности автотранспортного средства; - ухудшение экономических показателей двигателя, а следовательно ухудшение и экономических показателей работы автотранспортного средства; - ухудшение экологических показателей работы двигателя, т.е. увеличение выброса в атмосферу вредных веществ, что при сегодняшнем неудовлетворительном экономическом состоянии окружающей среды уже просто недопустимо; - снижение ресурса и показателей надежности практически всех деталей двигателя вплоть до отказа; Подсчет экономических потерь от вышеуказанных последствий является очень сложной задачей из-за отсутствия средств контроля качества выполненного процесса обкатки и методик прогнозирования пробега автомобиля до окончания этапа обкатки в зависимости от качества обкатки. Поэтому эти потери можно оценить в достаточной степени приблизительно. Для исследования состояния проблемы качества обкатки автомобильных двигателей кафедрой «Физика» Рязанской Государственной сельскохозяйственной академии был сделан запрос в открытое акционерное общество «Рязанский опытный ремонтный завод» г. Рязани. Ответ данного предприятия на запрос уже говорит об актуальности проблемы качества обкатки автомобильных двигателей, (Ответ предприятия в приложении) К сожалению, даже крупные авторемонтные предприятия не ведут оценку экономических потерь от некачественной обкатки, так как не имеют средств контроля и оценки степени обкатки ДВС. Как правило, даже при отказах агрегатов, по мнению обслуживающего персонала (инженеров и механиков), по причине некачественно проведенной обкатки, экспертизы не проводятся и документально это не подтверждается. Однако, некоторые представленные в ответе цифры расходов на ремонт автомобилей показывают, что выход из строя и ремонт двигателей по причине некачественной обкатки составляет до (10 -15)% от общего числа отремонтированных двигателей. Следует отметить, что практически все авторемонтные предприятия заинтересованы в приобретении доступных средств контроля качества обкатки ДВС, что подтверждает актуальность проблемы и ценность разработанного устройства. В качестве достаточной экономической оценки разработанного устройства необходимо определить срок окупаемости для конкретного пользователя. В данном случае приводится .расчет для открытого акционерного общества «Рязанский опытный ремонтный завод». Срок окупаемости устройства определяется по выражению: где: 3 - затраты на приобретение устройства по прогнозированию пробега необходимого для полной обкатки, руб.; У - сумма годовой экономии производственных расходов при внедрении разработанного устройства, руб.; Предприятие «Рязанский опытный ремонтный завод» выпускает в год (150-160) двигателей после капитального ремонта. На них выдается гарантия 6 месяцев при пробеге 16000 км. При условии грамотного проведения обкатки ДВС. Но предприятие не имеет возможности контролировать процесс обкатки на каждом автомобиле. Поэтому в случае возврата автомобиля в период гарантии, предприятие вынуждено проводить капитальный ремонт за свой счет, даже если он вызван нарушениями в процессе обкатки, так как предприятие не может доказать допущенных отклонений от рекомендаций. По мнению специалистов предприятия, число таких гарантийных ремонтов составляет в год (2-3) двигателя. Применение предлагаемого способа позволило бы выявлять факты нарушений правил обкатки и исключать капитальный ремонт двигателя в период гарантии, вызванной нарушениями процесса обкатки. Представляется, что контроль обкатки мог бы производится на предприятии при пробегах Si=200 км, 8г=600 км. Проведение качественной обкатки, возможно, позволило бы увеличить дальнейший гарантийный пробег автомобиля, что было бы экономически выгодно как предприятию «Рязанский опытный ремонтный завод» так и предприятию владельцу автомобиля прошедшего капитальный ремонт. Используя выражения (6.3, 6.4, 6.5) определяем годовые эксплуатационные расходы: 1. Современные способы и существующие средства контроля и прогнозирова ния процесса обкатки ДВС недоступны для широкого применения в АПК, так как предполагают высокие экономические затраты и невозможность их оперативного применения в мобильных условиях. Поэтому необходима разработка способа и создание мобильного устройства для контроля и прогнозирования процесса обкатки ДВС, доступных для применения в АПК. 2. На основе экспериментальных исследований обнаружен эффект остаточной вязкости, заключающийся в том, что вязкость свежего моторного масла, прогретого до одной и той же температуры термически и нагретого ультразвуком, имеет различное значение и в дальнейшем по мере остывания, меняется различным образом.
Результаты производственных испытаний по прогнозированию пробега, необходимого для полного завершения обкатки автомобиля № 5
К сожалению, даже крупные авторемонтные предприятия не ведут оценку экономических потерь от некачественной обкатки, так как не имеют средств контроля и оценки степени обкатки ДВС. Как правило, даже при отказах агрегатов, по мнению обслуживающего персонала (инженеров и механиков), по причине некачественно проведенной обкатки, экспертизы не проводятся и документально это не подтверждается. Однако, некоторые представленные в ответе цифры расходов на ремонт автомобилей показывают, что выход из строя и ремонт двигателей по причине некачественной обкатки составляет до (10 -15)% от общего числа отремонтированных двигателей.
Следует отметить, что практически все авторемонтные предприятия заинтересованы в приобретении доступных средств контроля качества обкатки ДВС, что подтверждает актуальность проблемы и ценность разработанного устройства. В качестве достаточной экономической оценки разработанного устройства необходимо определить срок окупаемости для конкретного пользователя. В данном случае приводится .расчет для открытого акционерного общества «Рязанский опытный ремонтный завод». Срок окупаемости устройства определяется по выражению: где: 3 - затраты на приобретение устройства по прогнозированию пробега необходимого для полной обкатки, руб.; У - сумма годовой экономии производственных расходов при внедрении разработанного устройства, руб.;
Предприятие «Рязанский опытный ремонтный завод» выпускает в год (150-160) двигателей после капитального ремонта. На них выдается гарантия 6 месяцев при пробеге 16000 км. При условии грамотного проведения обкатки ДВС. Но предприятие не имеет возможности контролировать процесс обкатки на каждом автомобиле. Поэтому в случае возврата автомобиля в период гарантии, предприятие вынуждено проводить капитальный ремонт за свой счет, даже если он вызван нарушениями в процессе обкатки, так как предприятие не может доказать допущенных отклонений от рекомендаций.
По мнению специалистов предприятия, число таких гарантийных ремонтов составляет в год (2-3) двигателя. Применение предлагаемого способа позволило бы выявлять факты нарушений правил обкатки и исключать капитальный ремонт двигателя в период гарантии, вызванной нарушениями процесса обкатки. Представляется, что контроль обкатки мог бы производится на предприятии при пробегах Si=200 км, 8г=600 км. Проведение качественной обкатки, возможно, позволило бы увеличить дальнейший гарантийный пробег автомобиля, что было бы экономически выгодно как предприятию «Рязанский опытный ремонтный завод» так и предприятию владельцу автомобиля прошедшего капитальный ремонт. Используя выражения (6.3, 6.4, 6.5) определяем годовые эксплуатационные расходы: 1. Современные способы и существующие средства контроля и прогнозирова ния процесса обкатки ДВС недоступны для широкого применения в АПК, так как предполагают высокие экономические затраты и невозможность их оперативного применения в мобильных условиях. Поэтому необходима разработка способа и создание мобильного устройства для контроля и прогнозирования процесса обкатки ДВС, доступных для применения в АПК. 2. На основе экспериментальных исследований обнаружен эффект остаточной вязкости, заключающийся в том, что вязкость свежего моторного масла, прогретого до одной и той же температуры термически и нагретого ультразвуком, имеет различное значение и в дальнейшем по мере остывания, меняется различным образом. 3. Установлен механизм формирования эффекта остаточной вязкости на основе представлений о формировании в объеме моторного масла стоячих волн при воздействии на него ультразвука. Возникновение стоячих волн вызывает перераспределение энергии и, соответственно, перераспределение концентрации молекул присадок с образованием зон их сгущений и разряжений. 4. Предложен принцип работы прибора на основе эффекта остаточной вязкости для контроля и прогнозирования процесса обкатки ДВС. Прибор должен включать в себя термостатированную цилиндрическую ячейку с возможностью перемещения в ней плоского рабочего тела, генератор ультразвука, излучатель ультразвука, измеритель времени падения плоского рабочего тела. 5. Обоснованы основные рабочие параметры прибора для контроля и прогнозирования процесса обкатки ДВС. На основе экспериментальных и теоретических исследований установлено, что максимальное значение эффекта остаточной вязкости достигается при удельной интенсивности излучения ультразвука 1у = 0,33 Вт/см , частотах излучения в пределах (0,5-10 Гц V 3,0 105 Гц), и температурах в пределе (23С t 27С), в зависимости от марки масла. 6. Создан опытный образец прибора на основе эффекта остаточной вязкости для контроля и прогнозирования процесса обкатки ДВС. Он определяет информационный параметр (время падения рабочего тела в слое масла) с точностью до 0,01с, потребляемая мощность прибора составляет не более W = 200 Вт. Устройство отличается простотой и удобством пользования, объем анализируемой пробы масла составляет 12-10" м , время измерения не превышает 30 мин, не оказывает разрушающего воздействия на пробу масло, после измерений масло возвращается в двигатель. 7. В результате компьютерной обработки экспериментальных данных установлено, что зависимость разности времен падения At плоского рабочего тела в моторных маслах прогретых ультразвуком и термически, от длины пробега автомобиля при обкатке, имеет гиперболическую зависимость вида:
