Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса 14
1.1 .Система ТО и ремонта, её содержание и развитие 14
1.2. Организация проведения смазочных работ в системе ТО 20
1.3.Применение смазочных материалов в узлах трения 23
1.4.Обеспечение ресурса деталей узлов трения и пути оптимизации норм расхода смазочных материалов 26
2. Методология совершенствования системы ТО и ремонта машин 30
2.1 .Анализ работ по совершенствованию системы ТО и Р 30
3. Планирование технического обслуживания 42
3.1 .Особенности планирования технического обслуживания 42
3.2. Планирование периодичности технического обслуживания 44
3.2.1. Закономерности изменения технического состояния машин 44
3.2.2. Условия для оптимизации периодичности работ по ТО 47
3.2.3. Оптимизация периодичности системы работ по ТО 54
3.2.4. Методика определения оптимальной периодичности ТО 57
3.2.5. Определение оптимальной периодичности обслуживания 59
4. Исследование изменения показателей смазочных материалов в процессе эксплуатации техники и их влияние на износ пар трения 63
4.1 .Анализ методов обоснования периодичности замены смазочных материалов и рабочих жидкостей 63
4.2. Особенности отбора проб для контроля качества нефтепродуктов 73
4.2.1. Методика отбора проб нефтепродуктов 73
4.2.2. Методика расчёта периодичности отбора проб смазочных материалов 74
4.3. Определение показателей предельного состояния смазочных материалов 75
4.3.1. Показатели предельного состояния моторных масел 77
4.3.2. Показатели предельного состояния индустриальных масел и рабочих жидкостей 97
4.3.2.1 Критерии предельного состояния индустриального масла для
дробильно-размольного оборудования 98
4.3.2.2. Критерии предельного состояния рабочих жидкостей 105
4.3.2. Критерии предельного состояния трансмиссионных масел 108
4.3.3. Критерии предельного состояния энергетических масел 112
4.4. Особенности применения пластичных смазок в зависимости от их свойств 118
4.4.1. Значение пластичных смазок в обеспечении ресурса деталей узлов трения ДСМ 124
4.4.2. Методика теоретических исследований износа подшипников скольжения 126
4.4.3. Методика определения противоизносных свойств пластичных смазок 130
4.4.4. Методика определения периодичности смазывания узлов трения 131
4.4.5. Методика исследования реологических свойств пластичных смазок 135
4.4.6. Методика определения нижнего температурного предела использования пластичных смазок 140
4.4.7. Комплексное применение результатов исследований при определении сопротивлений страгивания и прокачиваемости пластичных смазок 142
4.4.8. Лабораторные и эксплуатационные испытания 143
4.4.8.1. Лабораторные исследования противоизносных свойств пластичных смазок 143
4.4.8.2. Влияние абразива на параметры трения и износ сопряжения подшипника скольжения 149
4.4.8.3. Организация эксплуатационных испытаний 159
4.4.8.4. Основные результаты эксплуатационных испытаний 163
4.4.8.5. Реологические свойства пластичных смазок при низких температурах 174
4.5. Совершенствование методики нормирования потребления нефтепродуктов 183
5. Обоснование повторного использования отработанных масел 186
5.1. Обоснование повторного использования отработанных моторных масел 187
5.1.1. Анализ состояния отработанных моторных масел 187
5.1.2. Испытания на износ проб масел 190
5.2. Обоснование повторного использования индустриальных масел 195
5.2.1. Оценка образцов проб индустриального масла И-40А 195
5.2.2. Оценка противоизносных свойств индустриальных масел 199
5.3. Обоснование использования отработанных трансформаторных масел в качестве рабочих жидкостей гидравлических приводов 201
6. Методики технико-экономических расчётов 204
6.1 .Технико-экономическая модель расчёта эффективности применения новых смазочных материалов 204
6.2. Методика экономической оценки использования маслоочисти-тельного оборудования 207
6.3. Организация работ по оценке эффективности внедрения мероприятий совершенствования смазочного хозяйства предприятия 215
Выводы 221
Литература
- Организация проведения смазочных работ в системе ТО
- Планирование периодичности технического обслуживания
- Особенности отбора проб для контроля качества нефтепродуктов
- Обоснование повторного использования индустриальных масел
Введение к работе
Актуальность проблемы. Изменения в хозяйстве страны, переход к рыночным отношениям ведет к интенсификации использования техники и ужесточает требования к повышению её надёжности и долговечности с I минимизацией затрат на эксплуатационные расходы. Отсутствие оборотных средств у строительных предприятий приводит к сокращению пополнения парков машин новой техникой и приобретением наиболее дешёвых, а следовательно низкокачественных эксплуатационных материалов. Парк техники всё более стареет, а его эффективная эксплуатация затруднена из-за низкой долговечности и надёжности. При этом разработаны смазочные материалы, применение которых позволяет значительно снизить износы узлов трения, общее их потребление и уменьшить вредное воздействие нефтепродуктов на окружающую среду. Смазочно-заправочные операции входят в систему технического обслуживания техники. Эти работы, чаще всего, являются единственными, которые выполняются в полном объёме при техническом обслуживании техники. Нужно отметить, что современные смазочные материалы можно отнести к конструкционным, так как от их свойств зависит надёжность и долговечность узлов трения и техники в целом. Рациональное использование смазочных материалов вызывает необходимость совершенствования системы технического обслуживания и ремонта дорожностроительных машин (ДСМ) с обеспечением экономии всех видов ресурсов.
Проблема, решаемая в диссертации, - совершенствование системы • технического обслуживания ДСМ.
Идея работы заключается в разработке основ методологии оптимизации параметров технического обслуживания техники при использовании различных смазочных материалов с заменой их по фактическому состоянию.
Объект исследования - материальная система влияния изменения физико-химических свойств смазочных материалов на процессы износа деталей пар трения и периодичность технического обслуживания ДСМ.
Предмет исследования - закономерности изменения противоизносных свойств смазочных материалов в процессе эксплуатации техники для оптимизации периодичности технического обслуживания ДСМ.
Цель работы - разработка методологии научно-обоснованного совершенствования технического обслуживания ДСМ для сокращения эксплуатационных затрат.
Основные задачи работы, обеспечивающие достижение поставленной цели:
внедрение оптимальной номенклатуры смазочных материалов, обеспечивающей повышение надёжности и долговечности узлов трения техники;
- определение критериев предельного состояния смазочных материалов применительно к условиям эксплуатации ДСМ;
- разработка методик технико-экономического обеспечения внедрения системы технического обслуживания и ремонта по техническому состоянию;
- разработка методик расчета ресурса узлов трения с использованием различных смазочных материалов;
- совершенствование системы технического обслуживания и ремонта на базе исследований изменения эксплуатационных свойств смазочных материалов, влияющих на износ пар трения.
Методологическая база исследований предусматривает проведение теоретических исследований процессов снижения надёжности и долговечности узлов трения в процессе эксплуатации техники, лабораторных исследований, стендовых и эксплуатационных испытаний. При проведении исследований использовался аппарат системного анализа, математического моделирования и инженерного анализа.
Научная новизна заключается:
в разработке методологии оптимизации параметров периодичности проведения ТО техники в зависимости от применяемых эксплуатационных материалов;
- разработаны технико-экономические модели целесообразности применения • оборудования и приборов при ТО;
- разработана методология определения научно обоснованных критериев предельного состояния смазочных материалов;
- обоснованы возможности повторного использования отработанных масел;
- впервые разработан расчётно-экспериментальный метод определения периодичности замены пластичных смазок.
Практическую ценность представляют:
- рекомендации по применению различных смазочных материалов при • эксплуатации СДМ с учётом условий эксплуатации;
- разработаны, утверждены и внедрены нормативные документы по нормированию потребления смазочных материалов, позволяющие сократить номенклатуру и потребление смазочных материалов;
- на основе исследований разработана типовая документация для внедрения системы ТО по фактическому состоянию;
- разработаны технико-экономические модели предварительной оценки целесообразности применения новых смазочных материалов, маслоочистительного оборудования, экспресс-лабораторий оценки состояния смазочных материалов при эксплуатации техники в условиях внедрения системы ТО по фактическому состоянию.
Автор защищает совокупность научных положений, на базе которых разработаны: методология совершенствования системы ТО С ДМ; методику оптимизации периодичности ТО СДМ; технико-экономические модели предварительного расчёта целесообразности использования новых смазочных материалов и маслоочистительного оборудования; методики определения критериев предельного состояния смазочных материалов; данные лабораторных и эксплуатационных испытаний; впервые разработанный расчётно-экспериментальный метод определения периодичности замены # пластичных смазок.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается методологической базой исследования, основанной на фундаментальных теоретических положениях, с соблюдением основных принципов моделирования; совпадением расчётных данных с экспериментальными исследованиями; многочисленным внедрением данных исследования на крупнейших предприятиях страны.
Личный вклад автора заключается в формулировании идеи и цели работы, в выполнении теоретических и экспериментальных исследований, в анализе и обобщении их результатов.
Реализация результатов работы. Система технического обслуживания техники по фактическому состоянию смазочных материалов внедрена на крупнейших предприятиях - Норильском горно-металлургическом комбинате, Красноярском, Саянском, Братском алюминиевых заводах, ОАО "Саянская фольга", ОАО "Михайловский завод по обработке цветных металлов", Муниципальном унитарном предприятии "Водоканал" г.Омска и других предприятиях.
Апробация работы. Результаты работы регулярно докладывались на конференциях и семинарах:
-на Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение качества, надёжности и эффективности мобильных и транспортных средств на угольных и горнодобывающих предприятиях". УДНТП, Челябинск, 1979г.
- на 4 Всесоюзной научно-технической конференции "Теория и практика рационального использования горюче-смазочных материалов и рабочих жидкостей в технике". УДНТП, Челябинск, 27-31 мая 1985г.
- на 4 Всесоюзной конференции "Пластичные смазки". Бердянск, ЦНИИТЭнефтехим, сентябрь 1985г.
- на 5 Всесоюзном семинаре "Теория и практика рационального использования горюче-смазочных материалов и рабочих жидкостей в технике". Челябинск, УДНТП, 27-30 мая 1987г.
Ф - на Всесоюзной научно-технической конференции "Пути повышения эффективности зимнего содержания автомобильных дорог". Калинин, 9-11 декабря 1987г.
- на Всесоюзном научно-техническом совещании "Совершенствование организации ремонта и технического обслуживания лесозаготовительной и лесохозяйственной техники". Сыктывкар, 24-25 июня 1987г.
- на 6 Всесоюзной конференции "Теория и практика рационального использования горючих и смазочных материалов в сельскохозяйственном и тракторном машиностроении", ЧФ НАТИ, Челябинск, 23-26 мая 1989г.
- на 4 Всесоюзной научно-технической конференции "Промышленная чистота рабочих жидкостей гидросистем и фильтрация", Челябинск, 1990г.
- на 7 Всесоюзной научно-технической конференции "Теория и практика рационального использования горюче-смазочных материалов в автотракторном и сельскохозяйственном машиностроении", Челябинск, 1991г.
- на 23-м заседании Ежегодного научно-технического семинара "Теория, методы и средства технической диагностики", Рига, 1991г.
- на межгосударственной научно-технической конференции, посвященной 30- летию Тюменского индустриального института, «Нефть и газ Западной Сибири. Проблемы добычи и транспортировки», Тюмень, 2-3 декабря 1993г.
- на Школах передового опыта "Рациональное использование топливо- смазочных материалов" Министерства цветной металлургии СССР г.Алмалык 1983г.; г.Джезказган 1985г.; г.Тырнауз 1990г.
- на технических совещаниях Управления главного механика Норильского rt ГМК, Отдела главного конструктора Елгавского машиностроительного завода, Отделов главного механика Красноярского, Братского, Саянского алюминиевых заводов, Совместного предприятия «Саянал», ОАО «Михалюм» и других предприятиях; - на семинаре "Рациональное использование смазочных материалов", ПО "Юганскнефтегаз", 7 июля 2001г.;
- на семинаре по трению и износу в машинах им. М.М. Хрущёва Института машиноведения им. А.А. Благонравого РАН, 31 марта 2003г.;
- на ежегодных научно-технических конференциях СибАДИ с 1978г. по 2003г.;
результаты внедрения диссертационной работы были представлены и награждены дипломами на Международной выставке "Промтрансэкспо", Омск, 2001г., 4 Всероссийской выставки «Энергосбережение в регионах России», ВВЦ, Москва, 2002г.
• Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научно-технических отчётов и 51 печатная работа, в том числе отраслевые «Рекомендации по применению смазочных материалов на предприятиях цветной металлургии». М.: Металлургия, 1988. -С. 192.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка использованной литературы из 231 наименований, приложений, всего на 297 страницах машинописного текста.
Организация проведения смазочных работ в системе ТО
Смазочно-заправочные работы в период ТО могут проводиться как на местах эксплуатации, так и на стационарных базах. Стационарные базы ТО обязательно оснащаются постами для проведения смазочно-заправочных работ и сбора отработанных нефтепродуктов.
Промышленностью выпускается серийное оборудование для смазочно-заправочных работ. Это солидолонагнетатели НИИАТ-390, установки с пневмоприводом модель С-101 и др. Выпускаемое оборудование (согласно инструкции по эксплуатации) позволяет смазывать узлы трения при температурах до -5 ОС. При более низких температурах оборудование неработоспособно из-за изменения свойств большинства пластичных смазок Возникает необходимость их разогрева как в бункере нагнетающего устройства, так и в раздаточных трубопроводах высокого давления. Таким образом, низкие температуры увеличивают трудоемкость смазочно-заправочных работ.
В современных условиях ТО строительно-дорожных машин выполняется на стационарных базах (при небольшой удаленности) и передвижными комплексами на местах эксплуатации. Для этих целей в стране производятся мобильные установки ТО на базе практически всех типов автомобилей. При выпуске таких установок предусматривается их специализация по видам выполняемых работ.
В общем объеме ТО работы, связанные со смазыванием узлов трения, занимают до 50% отведенного времени. Это обстоятельство и заставило вести выпуск специализированных смазочно-заправочных установок, таких как МС щ 130, ССТО-1 и др., а также установок типа А-701, включающих оборудование для проведения ТО в полном объеме.
Для оценки работы перечисленных установок был выбран экскаватор пятой размерной группы Э-10011, который имеет повышенное число точек смазки и широко распространен в народном хозяйстве. Затраты на ТО и ремонт таких машин велики (табл. 1.1). Как видно из таблицы, наибольшие затраты приходятся на поддержание в работоспособном состоянии гусеничного хода и механизма хода, что свидетельствует о наличии в них быстроизнашивающихся деталей и агрегатов.
Следует отметить, что в связи с улучшением качества техники и оснащением современным оборудованием ТО и диагностики, повышением квалификации персонала изменилась и структура ТО. Такие работы, как слесарные, контрольно-регулировочные и проверочные, выполняются операторами в процессе рабочего дня при ежедневном ТО. Работы по смазыванию узлов трения выполняются постоянно в полном объеме зимой и летом.
Основным смазочным материалом для экскаваторов Э-6526 и Э-10011 является пластичная смазка. Как уже отмечалось, в зимних условиях эксплуатации раздача пластичных смазок весьма затруднительна. Для выявления распределения трудозатрат на проведение ТО экскаваторов был произведен хронометраж на базе Управления механизации строительных работ объединения "Осмкоблколхозстрой". Хронометраж производился в период двух сезонов в Омской области: летом при температуре воздуха+18-20 ОС, а зимой при температуре -20-23 ОС. Полученные данные сведены в таблицу (табл. 1.2).
Как видно из таблицы 1.2, с понижением температуры значительно увеличивается время на проведение ТО, за счет увеличения времени на подготовительные работы к проведению основных операций по смазыванию узлов трения.
Операция по замене масел в картерах редукторов проводится, как правило, через 960 часов работы экскаватора и не вызывает трудностей при пониженных температурах. Смазывание пластичными смазками проводится с периодичностью от 60 часов для шарниров и ходовой системы, до 240 часов для шарниров механизма управления /181, 185/. При отрицательных температурах окружающей среды эти операции затруднены.
Все это говорит о необходимости исследования свойств масел и пластичных смазок при низких температурах для выявления наилучших из них с целью уменьшения трудозатрат на ТО и установления функциональной периодичности проведения работ по смазыванию узлов трения особенно в зимний период эксплуатации техники.
Для обеспечения необходимой долговечности узлов трения техники используются различные смазочные материалы. На гистограмме (рис. 1.3) представлена структура выпуска смазочных материалов в Российской Федерации: гидратированные кальциевые, комплексные кальциевые, литиевые, алюминиевые, бариевые, смазки на смешанных мылах, на немыльных загустителях и др. Также их классифицируют и по назначению: общего назначения, общего назначения для повышенных температур, химические, индустриальные, железнодорожные, консервационные, канатные, уплотнительные, многоцелевые, термостойкие, морозостойкие, противозадирные и другие для узкого применения. В 1983-1984 гг. в стране выпускалось около 200 марок пластичных смазок /174/. Многие выпускаемые пластичные смазки уже не удовлетворяют по своим свойствам (в первую очередь, противоизносным) современному уровню техники. Кроме того, многие из них могут использоваться в однотипных узлах трения. ГОСТ 26191-84 "Масла, смазки и специальные жидкости" ф (ограниченный перечень) запрещает применять во вновь разрабатываемой и модернизируемой технике неперспективные, снимаемые с производства пластичные смазки.
В настоящее время нефтехимической промышленностью проводится большая работа по изменению структуры выпуска пластичных смазок с целью увеличения выработки высокоэффективных типов.
В технической литературе представлены практически все основные показатели качества смазочных материалов. Эти показатели определяются по отработанным и регламентированным методикам. Однако они не дают полного представления о противоизносных свойствах смазочных материалов, наиболее интересующих проектировщиков и производственников. Наиболее близко к противоизносным относятся противозадирные свойства, определяемые на четырехшариковой машине трения и часто сравниваемые с противоизносными. Но по этим данным нельзя точно ориентироваться в противоизносных свойствах.
Планирование периодичности технического обслуживания
Основой планирования технического обслуживания машин явля ется установление оптимальной периодичности и объема работ поэтому обслуживанию. Общими ограничениями при планировании служат: заданный уровень технического состояния машины; допусти мое снижение готовности к работе; потребная продолжительность работы машины (срок службы).
Техническое состояние машины в процессе эксплуатации изме -няется под действием двух групп факторов:
1) ухудшающих техническое состояние; их действие можно представить функцией y = (p{s,J,d,p), где S - старение; J- изнашива ш ние; d - деформация; р - прочность; и другие.
2) восстанавливающих техническое состояние, действие кото рых можно представить функцией z = yr{D,K,P,V\ где D - стои мость обслуживания; К - диагностика, контроль и проверки; Р - ТО и профилактика; V - восстановление, т. е. работы по устранению не исправности.
В общем случае ТО-1 включает диагностику, контроль, проверку, профилактику и восстановление. Диагностика и проверка позволя ют установить фактическое состояние техники, уточнить необходимость профилактических и восстановительных работ. Профилактика устраняет снижение уровня технического состояния, т. е. предупреж дает появление неисправности, в то время как восстановление (ре # монт) устраняет неисправность. Профилактика входит как в обслужи вание, так и в плановый ремонт. Восстановление относится только к неплановому ремонту.
В свете сказанного изменение технического состояния выразит щ ся зависимостью = Q(xo,y\z;t\ где х - изменение технического сое тояния; t - текущее время; у- функция действия факторов, ухудшаю щих техническое состояние; х0 -текущее техническое состояние; z -функция действия восстанавливающих факторов. В случае, если Q(x; у; z; т)=к, можно представить 0(к+1)=0(к)+Ґ[0(к)1 или, заменяя дифференциальную функцию уравнением в конечных разностях,
Содержание и сложность задачи определяют возможность и це лесообразность ее решения в два этапа: первый этап - оптимиза ция периодичности обслуживания и второй этап - определение об ъема обслуживания, соответствующего оптимальной периодичности Ф ttf. Решение задачи на первом этапе заключается в установлении оп тимальной периодичности обслуживания, которой соответствует по следовательность дискретных управляющих воздействий, обеспечи -вающих при минимальных затратах DMiN выполнение условий. ф X = Хнач- Дх хдоп; 1\т = 1\т нач - Ал 1\т дОП ; ПТ-пр I гар где х- уровень технического состояния; Кт - коэффициент техни ческого использования; Тгар- срок гарантии; хнач, Ктнач- исходные значения величин х и Кт.
Второй этап решения задачи имеет целью обоснование для всех видов работ обслуживания потребного их объема, т. е. такого объе ма, который при оптимальной периодичности обслуживания и допу стимых ограничениях (Ктдоп хдп, Тгар) обеспечивет потребное управ ляющее воздействие на состояние машины. Основу оптимизации периодичности ТО составляет закономерность изменения технического состояния машин, т. е. зависимость - = Q{xo;y;z;t). ДЄЙСТВИЄ ЭКСПЛуаТЭЦИОННЫХ фЭКТОрОВ (ИЗНОСЭ, СТЭре ния, деформации и др.) на техническое состояние характеризуется закономерностью появления отказов (60). Эксплуатационные факто ры, имеющие случайный характер, являются причиной внезапных от казов. Износ, старение, деформация и изменения прочности вызы вают постепенные отказы. В общем случае изменение технического состояния машины определяется совокупностью внезапных и посте пенных отказов. Для характеристики их влияния обычно использует ся функция вероятности безотказной работы F{f) = \- .-Fx{ -F2{f% л где F](t) и F2(t) -вероятность безотказной работы при постелен ных и внезапных отказах. Закономерности изменения вероятности безотказной работы устанавливаются на основе статистики отказов данного типа машин. В большинстве случаев распределение вероят ности безотказной работы при постепенных отказах подчиненно гам ма-закону, а при внезапных отказах экспоненциальному закону. Со ответственно плотности функции: i_,. f-i„-ia /.(0 = 7 г У - е а /2(г)=Ле-лпри допущении, что г - целое число повреждений, вызывающих отказ. Функция гамма-распределения с помощью интегрирования по частям может быть преобразована в виде: г-\ F,( )= I к = \ где г - целое число повреждений за время t в рассматриваемой машине; а - параметр потока отказов.
Иными словами, Fi(t) выражает вероятность, что за время t чис ло повреждений будет меньше г, при котором наступает отказ. Экс -поненциальная функция распределения безотказной работы имеет вид F2 (t)=e , где X - интенсивность отказов. Тогда функция изменения технического состояния, т. е. вероятность безотказной работы машины, выразится следующим образом:
Особенности отбора проб для контроля качества нефтепродуктов
В зависимости от назначения пробы подразделяются на точечные и объединённые. При оценке качества нефтепродуктов в условиях эксплуатации ДСМ используют точечные пробы. Они характеризуют качество нефтепродуктов на определённом заданном уровне ёмкости. Методы отбора проб нефтепродуктов на всех технологических операциях устанавливает ГОСТ 2517-85. Все эти методы отбора проб приемлемы при оценке качества нефтепродуктов в условиях хранения. Для оценки качества нефтепродуктов в условиях эксплуатации необходимы пробы смазочных материалов подводимых непосредственно в узел трения. Только такие пробы имеют необходимую информативность для оценки свойств используемого смазочного материала. Например, у систем гидравлического привода перед насосом высокого давления, а у дробильно - размольного оборудования непосредственно перед смазываемыми узлами трения. Именно место отбора пробы определяет её информативность, так как баки являются системами очистки масел, кроме того, в масляных магистралях устанавливаются фильтрующие системы, которые определяют качество смазочного материала попадающего в зону трения и которые определяют основные их свойства. Это особенно важно для гидравлических систем подвижной техники. При отборе проб, важно что бы смазочные материалы были качественно перемешаны. Поэтому отбор проб необходимо производить из агрегатов, которые работали непосредственно перед отбором. Особое внимание при отборе проб следует уделять подготовке посуды. Внутреннюю поверхность посуды нужно обрабатывать чистым (профильтрованным) растворителем с последующей сушкой. Для отбора проб масел лучше всего использовать герметичные стеклянные флаконы ёмкостью 0,5 дм3. Получаемые таким образом пробы нефтепродуктов обладают необходимой информативностью и по ним можно судить о состоянии смазочных материалов в системах смазки, а при выполнении спектрального анализа и диагностировать агрегаты машин.
При переходе к системе замены масел по их фактическому состоянию важно определять периодичность отбора проб. На начальном этапе внедрения периодичность отбора проб для контроля качества масел целесообразно производить в соответствии с периодичностью ТО-2, когда планируется замена масла. По мере накопления информации по изменению показателей качества нефтепродуктов для определения периодичности отбора проб можно пользоваться формулой: где Т - периодичность отбора проб нефтепродуктов; Кі - критерий предельного состояния смазочного материала по основному показателю качества; максимально возможная интенсивность изменения показателя качества.
Нужно подчеркнуть, что данной зависимостью можно пользоваться при стабильном изменении основного показателя качества нефтепродукта. Такое изменение характерно для всех типов смазочных материалов при нормальной эксплуатации техники. О целесообразности замены моторных масел можно судить по изменению кинематической вязкости, температуры вспышки в открытом тигле, щелочному числу. Для рабочих жидкостей это содержание механических примесей и воды, для трансмиссионных масел изменение вязкости и содержание воды. В условиях возможного залпового попадания различного рода загрязнителей, что характерно для дробильно — размольного оборудования в условиях перерабатывающих производств, лучше производить отбор проб строго по плану, как правило, один раз в полгода.
Для современной техники смазочные материалы можно рассматривать как конструкционный элемент, что позволяет распространить на них понятия теории надёжности по ГОСТ 27.002-83, в том числе и понятие работоспособности.
При заливке свежего смазочного материала в систему смазки он переходит из исправного состояния в работоспособное, так как его характеристики часто не соответствуют требованиям нормативно-технической документации на свежие нефтепродукты. В процессе использования смазочные материалы стареют, срабатываются присадки, происходит их загрязнение нерастворимыми примесями и водой, что приводит к переходу смазочного материала в неработоспособное состояние, то есть о работоспособности смазочного материала можно судить по изменению его физико-химических показателей. В данной работе работоспособность смазочных материалов оценивается по изменению их противоизносных свойств в зависимости от изменения показателей их качества.
Для исследования влияния изменения показателей качества смазочных материалов на их противоизносные свойства материалы узлов «представителей», которые определяют долговечность агрегатов техники.
Изменение противоизносных свойств моторных масел производилось спектральным методом по накоплению продуктов износа в масле. Данный метод позволяет оценить противоизносные свойства моторного масла применительно ко всем трущимся парам двигателя внутреннего сгорания. Для ускорения исследований выбраны современные двигатели городских автобусов «Мерседес» и «Каросса», которые имеют постоянный и значительный пробег, а режим работы в городском цикле движения, в значительной мере, схож с работой двигателей ДСМ.
Индустриальные масла для дробильно-размольного оборудования обеспечивают смазывание опор скольжения типа баббит-сталь. Для оценки противоизносных свойств, при моделировании процессов трения, использовались реальные материалы деталей пар трения и образцы смазочных материалов с реальными механическими примесями.
Изменение противоизносных свойств индустриальных масел применяемых в редукторах и другом промышленном оборудовании можно оценить используя подшипники качения, задавая при моделировании процессов трения предельные значения частоты вращения и контактных давлений.
Для оценки противоизносных свойств рабочих жидкостей гидравлических систем выбраны пары трения типа бронза-сталь, характерные для пар плунжер-шайба аксиально-плужерных насосов и гидромоторов, и подшипник качения. Именно подобные пары трения определяют ресурс основных агрегатов систем гидропривода.
Оценка противоизносных свойств трансмиссионных масел производилась по данным П.П.Заскалько и Н.А.Кузнецова, которые были получены с использованием четырёхшариковой, торцевой машин трения и машины трения с нагружаемой зубчатой передачей, что характерно для узлов трения трансмиссий всех видов техники.
Для оценки противоизносных свойств пластичных смазок использовались пары трения типа бронза-сталь, которые применяются для шарнирных соединений рабочего оборудования и ходовых систем СДМ и подшипники качения. Для получения реальных, воспроизводимых результатов была доработана машина трения СМЦ-2 устройством дозированного подвода пластичной смазки в зону трения сопряжения.
Обоснование повторного использования индустриальных масел
Правильное применение смазочных материалов оказывает существенное влияние на эффективность и экономичность работы машин, поэтому вопросам подбора оптимального для данного конкретного случая вида смазки, установление научно обоснованных норм расхода, периодичности смазывания, своевременная замена масел или очистка их на месте - вот чему нужно придавать серьезное значение.
К основным функциям смазки относится снижение потерь мощности за счёт изменения вида трения, сокращение в десятки сотни раз скорости изнашивания соприкасающихся деталей и отвод от них возникающего в процессе работы тепла, устранение заедания, защита поверхности деталей от коррозии, повышение компрессии и обеспечение определённой амортизации при ударных нагрузках за счёт выдавливания смазки из зазоров между деталями.
Наиболее распространёнными, вследствие своей дешевизны недефицитности и сравнительно высокого качества, являются смазочные материалы минерального происхождения, распространение в промышленности которых началось с середины прошлого века.
Надо отметить, что дешевизна минеральных масел - относительная. В связи с этим, наша задача - искать пути наиболее рационального пользования смазочных материалов, в частности, их многократного использования.
Был проведен лабораторный анализ смазочных материалов, пробы которых взяты с тракторов Т-100М, поступивших в капитальный ремонт на Омский «Опытный ремонтный завод».
Чтобы оценить загрязненность смазочных материалов, пробы отобрались из трех систем - двигатель, коробка передач и бортовой редуктор. Это сделано для того, чтобы избежать ошибок или случайных проб, не соответствующих действительности (это может быть при небольшой продолжительности работы масла после замены или при добавлении свежего масла, что вызывает изменение концентрации механических примесей). Доверительную вероятность выбрали равной 0,8 и, исходя из этого, рассчитали число опытов - 8, каждый опыт при этом повторялся три раза. Таким образом, проведено 72 эксперимента по оценке загрязненности масел, т.е. по 24 в системах двигатель, КПП, редуктор. Полученные данные приведены в табл. 5.1.
Используя разработанное программное обеспечение, получили среднюю загрязненность масел, характерную для техники, поступающей в капитальный ремонт: - двигатель 0,2746%; - КПП 0,3437%; - редуктор 0,3741%.
Наименьшая загрязненность масла в двигателе объясняется тем, что на двигателе установлены фильтрующие устройства и производится постоянный долив масла для восполнения потерь за счет угара. Это приводит к уменьшению концентрации механических примесей в смазочном материале двигателя. Наибольшее количество примесей в редукторе объясняется тем, что в бортовом редукторе наибольшие нагрузки, а следовательно и наибольшие контактные давления, что и приводит к более интенсивному износу поверхностей трения механических передач и подшипниковых узлов. Гранулометрический состав механических примесей не проводился из-за различной природы загрязнений.
Зная среднюю загрязнённость масел во всех системах, не трудно установить среднюю загрязнённость по всей машине в процентном отношении. Это необходимо для оценки периодичности очистки центрифуги от механических примесей, а также для определения базовых проб для проведения износных испытаний. Средняя содержание механических примесей в маслах по машине составляет 0,331%. Остальные показатели качества масла (вязкость, кислотное число, температура вспышки и другие) в процессе эксплуатации техники, как правило, изменяются незначительно и в малой степени влияют на износы деталей пар трения. Изменение кислотного и щелочного чисел происходит из-за срабатывания детергентных и диспергирующих присадок и накопления продуктов окисления.
Интенсивность износа деталей, в том числе и подшипников, зависит от ряда факторов, одним из которых является содержание механических примесей в смазочном материале.
Проведённые эксперименты показывают, что износ зависит не только от количества, но и от рода механических примесей.
Исследуя на износ подшипниковые узлы в различных системах трактора, установлено, что в различных системах износ идёт весьма разнообразно, что и подтверждают эксперименты.
Исследования проводились на подшипниках качения № 80204 при нагрузке 15ООН и частоте вращения 16,67с следующим образом: ml- масса подшипника до износа, т.е. в начале опыта. т2- масса подшипника после опыта. i=ml-m2 - износ подшипника в граммах.
