Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ методов управления надежностью строительных и дорожных машин 10
1.1. Изменение показателей надежности строительных и дорожных машин в процессе эксплуатации 10
1.2. Методы оценки долговечности строительных и дорожных машин по эксплуатационным свойствам моторных масел 31
1.3. Управление надежностью строительных и дорожных машин путем продления ресурса моторных масел 40
Выводы. Цель и задачи исследования 44
Глава 2. Математическая модель повышения надежности строительных и дорожных машин по изменению показателей качества моторных масел 49
2.1. Аналитическая оценка зависимости структуры дисперсной системы моторных масел от нагрузочных характеристик двигателей 49
2.2. Математическая модель интенсивности изменения технического состояния строительных и дорожных машин с применением системы мониторинга моторных масел 59
2.2.1. Математическая модель интенсивности накопления механических примесей в моторных маслах 65
2.2.2. Математическая модель интенсивности срабатывания присадок в моторных маслах 67
2.2.3. Математическая модель интенсивности изменения объема дисперсной фазы моторных масел 70
2.3. Модель повышения надежности строительных и дорожных машин путем восстановления эксплуатационных свойств и уточнения ресурса моторных масел 72
Выводы 75
Глава 3. Экспериментальные исследования изменения надежности строительных и дорожных машин по показателям качества моторных масел 78
3.1. Методика проведения экспериментальных исследований, характеристика материалов и оборудования 78
3.2. Оценка технического состояния строительных и дорожных машин по коэффициенту запаса работоспособности моторных масел 92
3.3. Экспериментальные исследования надежности строительных и дорожных машин с применением системы мониторинга моторных масел 100
3.4. Адекватность результатов аналитических исследований 112
3.5. Технологические особенности повышения надежности строительных и дорожных машин с применением системы мониторинга моторных масел 124
Выводы 129
Глава 4. Анализ результатов исследований и оценка их технико-экономической эффективности 131
4.1. Оценка технического состояния двигателей строительных и дорожных машин по показателям качества моторных масел 131
4.2. Система мониторинга и рационального использования моторных масел двигателей строительных и дорожных машин 133
4.3. Экономическая эффективность результатов исследования 139
Выводы 145
Заключение 146
Список использованных источников 149
- Методы оценки долговечности строительных и дорожных машин по эксплуатационным свойствам моторных масел
- Математическая модель интенсивности изменения технического состояния строительных и дорожных машин с применением системы мониторинга моторных масел
- Оценка технического состояния строительных и дорожных машин по коэффициенту запаса работоспособности моторных масел
- Система мониторинга и рационального использования моторных масел двигателей строительных и дорожных машин
Введение к работе
Актуальность работы. Применительно к строительным и дорожным машинам (СДМ), надежность может характеризоваться, как свойство сохранять в течение определенного времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции при заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.
В практике создания и использования строительных и дорожных машин отсутствуют типовые, прогрессивные формы управления процессом обеспечения соответствующего уровня надежности машин. Обеспечение требуемого уровня надежности машин с минимальными затратами ресурсов возможно лишь при наличии совершенных методов управления надежностью, являющейся составной частью системы обеспечения надежности. Значимость этих методов увеличивается с повышением требований к надежности машин, усложнением техники, сокращением сроков ее создания и ростом потребности в экономии ресурсов.
Методы управления надежностью СДМ включают в себя совокупность управляющих органов и объектов управления, взаимодействующих с помола щью материально-технических и информационных средств, при управлении надежности.
Различают следующие методы управления надежностью: измерительный, регистрационный, расчетный, экспертный, социологический. При разработке методов управления надежностью определяются факторы, обеспечивающие надежность машин. Определение факторов надежности машины зависит от ее конструктивных и технологических особенностей. Оценка на- tt» дежности обычно проводится в сочетании нескольких методов.
Современные методы управления надежностью СДМ можно разделить на две группы: статистические методы, основанные на анализе возникнове ния отказов элементов машины, и методы, основанные на исследовании закономерностей изменения технического состояния элементов машины, приводящего к возникновению отказов.
К первой группе отнесены три метода: метод оценки надежности на основании априорной информации с применением основных теорем теории вероятностей; методы, основанные на теории массового обслуживания; метод статистического моделирования случайного процесса изменения технического состояния системы (метод Монте-Карло).
Ко второй группе отнесены методы математического анализа системы дифференциальных уравнений, описывающих процессы изменения технического состояния системы (машины, элемента).
Очевидно, что в каждом конкретном случае должен быть установлен критерий оптимизации и найдено его наилучшее значение с учетом имеющихся ограничений и уровня управления.
Основной причиной выхода из строя СДМ и их механизмов (85-90 %) происходит по причине изношенности их деталей: Совершенствование конструкции СДМ и ужесточение их условий работы сопровождается повышением требований к показателям качества смазочных материалов, с другой стороны сокращение их расхода является одной из важнейших проблем при эксплуатации СДМ.
В связи с этим совершенствование методов управления надежностью СДМ с разработкой системы мониторинга моторных масел позволяющей увеличить их ресурс, обеспечить безотказность работы двигателя (ДВС) и повысить технико-эксплуатационные показатели СДМ является актуальным.
Цель работы - повышение эффективности методов управления надежностью СДМ на основе современного развития технологии мониторинга моторных масел.
Для достижения сформулированной цели были поставлены и решены следующие задачи: 1. Провести анализ путей повышения ресурса моторных масел для эф фективного управления надежностью СДМ на основе современного развития технологии мониторинга моторных масел.
2. Разработать математическую модель управления надежностью СДМ по критерию изменения показателей качества моторных масел с оценкой их остаточного ресурса.
3. Провести экспериментальные исследования надежности СДМ путем мониторинга моторных масел.
4. Разработать практические рекомендации по обоснованию техноло-гических особенностей управления надежностью СДМ с применением сие-темы мониторинга моторных масел и методику оценки технического состояния СДМ.
5. Провести оценку технико-экономической эффективности результатов исследования.
Методы исследования. В работе использованы эмпирические и теоретические методы исследования. Решения задач базируются на экспериментальных данных и известных теоретических положениях химмотологических и триботехнических методов исследований, методах системного анализа, ма-тематического моделирования и программирования на ЭВМ, математической статистики.
На защиту выносятся:
- результаты системного поиска путей повышения ресурса моторных масел для эффективного управления надежностью СДМ, полученные на основе аналитической оценки структурной характеристики дисперсной системы моторных масел обосновывающей выбор наиболее значимых показателе лей, характеризующих качество моторных масел;
- математическая модель управления надежностью СДМ по изменению показателей качества моторных масел и восстановлению их эксплуатацион ных свойств с оценкой остаточного ресурса;
- результаты экспериментальных исследований надежности СДМ по показателям качества моторных масел;
- практические рекомендации управления надежностью СДМ с применением системы мониторинга моторных масел и оценке технического состояния СДМ по коэффициенту запаса работоспособности моторных масел.
Научная новизна результатов исследования:
Впервые автором дана качественная оценка моторного масла, как элемента дисперсной системы «поверхность трения - моторное масло - среда». Введен коэффициент запаса работоспособности моторного масла, позволяю-щий учитывать состав дисперсной фазы в различных условиях эксплуатации СДМ.
Разработана математическая модель, позволяющая определить индивидуальные показатели интенсивности изменения качества моторного масла и его ресурс, для каждой эксплуатируемой машины в отдельности.
Предложена методика расчета ресурса моторных масел с учетом изменения их показателей качества, а также возможности восстановления их эксплуатационных свойств.
Предложено новое техническое решение мониторинга моторных масел ДВС СДМ включающее в себя структурную схему системы обеспечения работоспособности моторных масел ДВС СДМ, алгоритмы расчета коэффициентов изменения их показателей качества и наработки, рекомендации по рациональному использованию моторных масел.
Достоверность полученных результатов, сформулированных в диссертации. Достоверность полученных результатов подтверждается коррект- ным использованием известных положений классических методов гидроме ханики, фундаментальных принципов теории трения и износа, их адекватностью по известным критериям оценки изучаемых процессов, сходимостью
полученных теоретических результатов с данными эксперимента, а также с результатами исследований других авторов.
Практическая ценность работы. Разработана усовершенствованная
методика управления надежностью СДМ на основе мониторинга моторных масел.
Найденные решения задач теории расчета и моделирования изменения показателей качества моторных масел существенно сокращают объем исследований, снижают затраты материальных ресурсов на их мониторинг и контроль запаса работоспособности моторного масла за период эксплуатации в ДВС СДМ.
Установленная связь между изменением показателей качества, наработки моторных масел и неисправностями двигателя представляет методологическую основу для проектирования устройств по мониторингу моторных масел и восстановлению их эксплуатационных свойств, позволяет усовершенствовать технологический процесс поиска и устранения неисправности при функциональных неполадках в ДВС СДМ.
Автором разработаны практические рекомендации по определению остаточного ресурса моторных масел и возможности его продления, которые включают в себя инструкции по организации в условиях эксплуатирующего предприятия лаборатории по контролю качества моторных масел и продле-ния их ресурса.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе Орловского государственного технического университета и Орловского государственного аграрного университета при чтении лекций, проведении практических и лабораторных занятий по соответствующим дисциплинам, дипломном проектировании, выполнении студентами научно-исследовательских работ. Методика расчета
ресурса моторных масел и продления их срока службы принята для практи ческого использования ОАО «Погрузчик», ОАО «Дормаш», ОАО «Орелдор-строй».
Апробация работы. Основные положения диссертационного исследования докладывались на международных, всесоюзных и республиканских научно- технических семинарах, конференциях и симпозиумах: «Диагностика веществ, изделий и устройств», г. Орел 1999 г.; «Современные проблемы развития строительной механики, методов расчета сооружений и совершенствования строительной техники», г. Орел, 2000г.; 1-ая Интернет конференция «Энерго-ресурсосбережение 21 век», 2001 г.; «Интерстроймех-2001», Санкт-Петербург, 2001 г.; 2-ая международная научно-техническая конференция «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств», Пенза, 2002 г.; международная научно-техническая конференция ИНТЕР-СТРОЙМЕХ - 2002, Могилев, 2002 г.; 3-я международная научно-практическая конференция «Высокие технологии в экологии», Воронеж, 2001 г.; 4-ая международная научно-практическая конференция «Высокие технологии в экологии», Воронеж, 2002 г.; научно-методических и научно-исследовательских конференциях ОрелГТУ (2000, 2001, 2002, 2003 гг.).
Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 12 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложена на 212 с. из них 159 с. основного текста, содержит 31 рис., 30 табл., библиографию из 112 наименований и 4 приложения.
Методы оценки долговечности строительных и дорожных машин по эксплуатационным свойствам моторных масел
Индивидуальное прогнозирование технического состояния СДМ является одним из основных резервов повышения эффективности и дальнейшего совершенствования системы управления их долговечностью. Использованию этого резерва часто препятствует недостаточная точность существующих методов прогнозирования. Повышение точности прогнозов возможно на основе закономерностей, одновременно учитывающих индивидуальное техническое состояние агрегатов СДМ и интенсивность их изменения от времени наработки и значений факторов условий эксплуатации, действующих на СДМ и его агрегаты при выполнении ими технологических операций. Специфика эксплуатации СДМ в значительной степени связана с тем, что они работают вне дорог и их основная функция выполняется по перемещению, размельчению грунта. Данные машины работают вне зависимости от текущей погодной ситуации. В процессе работы многих типов СДМ внешняя нагрузка резко изменяется в широких пределах. Также может возникнуть кратковременная, и даже длительная перегрузка двигателя. Для ДВС СДМ характерны две основные особенности режимов нагрузки:
Частичное использование крутящего момента ДВС, характеризуемое коэффициентом загрузки - отношение среднего крутящего момента за какой-то цикл работы потребителя мощности к его максимальному значению в рабочем диапазоне нагрузок, а так же частичное использование скоростного режима.
Частичное изменение режимов работы, которое выражается в изменении во времени крутящего момента или частоты вращения коленчатого вала или того и другого вместе. Это приводит к работе двигателя на так называемых неустановившихся режимах. Признаком неустановившихся режимов является неравенство энергии, отдаваемой ДВС, и энергии, использованной потребителем или изменение во времени хотя бы одного из параметров, характеризующих состояние двигателя.
Разнопеременные колебания нагрузки (от максимальной до холостого хода) и частоты вращения коленчатого вала двигателя СДМ (быстрое чередование положительных и отрицательных ускорений коленчатого вала) приводит к следующим последствиям: тепловое состояние деталей не соответствует частоте вращения и нагрузке на установившемся режиме работы ДВС. Данное явление называется тепловой инерцией. Указанное несоответствие влияет на процессы смесеобразования и сгорания, а также на эффективность работы системы смазывания. Вследствие изменения гидродинамического режима смазки трущихся поверхностей, снижения производительности масляного насоса и тепловой инерции растут потери на трение и повышается интенсивность износа деталей.
ДВС С ДМ значительное время работают по внешней скоростной характеристике при повышенных механических и тепловых нагрузках на детали в сложных условиях смазки и охлаждения. Все это обуславливает их несколько меньшие долговечность и надежность по сравнению с остальными агрегатами и механизмами СДМ.
Известно, что интенсивность изменения показателей качества моторного масла находится в прямой зависимости от срока службы двигателя: резко возрастает в первый период приработки масла, стабилизируется во второй и постепенно повышается в третий. Вопрос о сроках смены моторного масла решается просто, если установлены допустимые скорости расхода масла и значения параметров качества масла, особенно ограничивающего возможность дальнейшего его использования.
Выделяют три основные группы оценки фактического состояния моторного масла [66]. К первой группе относятся методы, определяющие фактическое состояние по единичному показателю, ко второй - по интегральным показателям, к третьей - по группе показателей (рис. 1.6).
Математическая модель интенсивности изменения технического состояния строительных и дорожных машин с применением системы мониторинга моторных масел
Рассматривая работающее моторное масло, как сложную коллоидную систему, можно полагать, что она находится в состоянии неустойчивого равновесия, вследствие избытка сил поверхностного натяжения на границе «жидкость - частицы». Величина избыточных сил пропорциональна поверхности раздела и, следовательно, возрастает с уменьшением среднего размера частиц.
При определенных условиях в дисперсной системе обычно протекают два параллельных процесса: непрерывное растворение мельчайших частиц и рост за счет этого более крупных до тех пор, пока увеличение размера этих частиц не достигает предела, обуславливающего их осаждение. По энергетической неустойчивости дисперсных систем особенно в тонкой пленке на нагретой поверхности, можно прогнозировать работоспособность масла [39]. Диффузия работавшего моторного масла определяется подвижностью, а, следовательно, скоростью частиц, которая пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна коэффициенту сопротивления среды.
Любые процессы, протекающие в моторном масле двигателей СДМ принципиально возможно охарактеризовать набором близких единичных показателей. На этом основании оказывается возможным выделить единичные показатели, с использованием которых достаточно объективно можно прогнозировать изменение состояния дизельных моторных масел во времени в процессе их применения. В моторном масле в процессе его работы образуются кислые Нк и вязкие Нв продукты, в то время как твердые продукты (частицы нагара, износа и т.п.) попадают в масло, в основном извне. Одновременно в масле происходит срабатывание функциональных присадок Нпр или расходование природных поверхностно-активных веществ (ПАВ), препятствующих различного рода термохимическим превращениям Нм [57].
Изменения, происходящие, в моторном масле к начальному его состоянию могут быть выражены в процентном соотношении, тогда изменение энтропии системы во времени будет пропорционально интенсивности физических превращений, протекающих в системе: 8 = ar2dn + ft (dHe - dHnp+ dHK), (2.3) где /л — коэффициент трения.
Величины Нв\ Нпр\ Нк взаимосвязаны между собой. При достижении предела работоспособности, очевидно, имеет место равновесие — Шщ, = dHe + + с1Ню следовательно, вне зависимости от подхода, объективное представление о состоянии моторного масла можно получить на основании оценки степени термохимических превращений или же остаточной способности масла препятствовать этим превращениям [18].
Физический смысл этого закона заключается в том, что относительное приращение вязкости прямо пропорционально относительному содержанию дисперсной фазы. Чем больше (р, тем сильнее выражено тормозящее влияние частиц (не обладающих внутренней текучестью) на поток. Расчеты, проведенные Эйнштейном, показали, что для сферических частиц k = 5/2 [89]. В этом случае уравнение (2.5) может быть записано в следующей форме: j/=i/o (1+2,5 ). (2.6)
Интенсивность изменения показателей качества моторного масла нахо дится в прямой зависимости от срока службы двигателя: резко возрастает в первый период приработки масла, стабилизируется во втором и постепенно повышается в третьем периоде. Вопрос о периодичности добавок масла или смены его в ДВС СДМ решается экспериментальными исследованиями, устанавливаются допустимые скорости расхода масла и значения параметров его качества, особенно параметра, ограничивающего возможность дальнейшего использования масла.
Анализируя уравнение (2.10), получаем, что концентрация механических примесей достигнет максимального предела за период эксплуатации через Г часов наработки двигателя СДМ: Г = " /( [(100fm)/100]F01{оР -ин). (2.11) В реальных условиях эксплуатации СДМ количество работающего масла V остается неизменным и равным VQ В результате непрерывных добавок масла в контур циркуляции со скоростью (vp - vH) (кг/ч), тогда выражение (2.10) имеет вид Hm = lOOvH(l-e-Vpt/yo)/vp. (2.12)
Из уравнений (2.10) и (2.12) следует, что при прочих равных условиях концентрация вредной примеси увеличивается медленнее при непрерывной или более частой добавке свежего масла, а качество масла ухудшается тем медленнее, чем больше VQ [36]. Уравнения (2.7...2.12) и сделанные выводы остаются справедливыми и для случаев, когда концентрация примеси в масле снижается, например, при срабатывании присадок.
Это учитывается, если в указанных уравнениях величину скорости накопления примесей vH принять со знаком минус, тогда, например, текущее количество присадок Нпр определяется выражением Нпр = 100 (1 - [(DP + vH) Т/ Vo\ -VOV + O (100 -HnpQ)J 100}, (2.13) где Hnpo — первоначальная концентрация присадок. Анализируя уравнение (2.13), получаем, что полное срабатывание присадок Нпр = 0 произойдет за период эксплуатации двигателей СДМ через Т часов наработки: т =[j -»г ( (100-нпро)/10о] V0 l{vP +о„). (2.14) Т.е. время полного срабатывания присадок будет тем больше, чем выше величина начального количества масла V0 и чем меньше величины скоростей расходования масла ир и накопления примесей v„ [36]. Уравнения (2.9...2.14) можно использовать для прогнозирования состояния моторного масла и определения количества примесей, образующихся или остающихся в масле к определенному моменту времени. Полученные выражения (2.11 и 2.14) не обеспечивают контроля динамики количества механических примесей и присадок, поскольку приходится учитывать скорость расходования масла, что в исправной системе смазки не допускается. Все химические реакции и физические процессы, протекающие в моторном масле, носят вероятностный характер.
Оценка технического состояния строительных и дорожных машин по коэффициенту запаса работоспособности моторных масел
На основе результатов аналитических исследований (выражения 2.37, 2.38) был составлен алгоритм (приложение Б) расчета ресурс моторного масла в дизельных двигателях СДМ в зависимости от условий эксплуатации и разработана расчетная программа с использованием программного обеспечения Delpchi 6,0 и Microsoft Excel (приложение Б), по которой получена динамика изменения показателей качества моторного масла: накопления механических примесей; срабатывание присадок; изменение вязкости, рассчитывался ресурс моторного масла при различных коэффициентах старения и степени его обновления, в расчетах использовались формулы (2.25 и 2.32) [111].
При выполнении экспериментальных исследований концентрация механических примесей Умпро ограничивалась не более 0,015 % общего объема масла Vp у вновь заливаемого масла, в этом случае объем механических примесей VM про = 0,015 Vp /100 [23, 29, 61, 99]. При максимальном значении Ум пр пред не более 3 % общего объема масла у работавшего масла, значение максимального накопления механических примесей составит Ум пр пред — 0 03 Vp.
Определены значения наработки моторного масла с учетом коэффициента изменения концентрации механических примесей, степени обновления S (в диапазоне от 0 до 1), при изменении общего коэффициента старения кмп в пределах от 1 до 0,5 (табл. 3.5, рис. 3.5).
Ресурс моторного масла в начальный период насыщения его механическими примесями интенсивно уменьшается, затем стабилизируется и при достижении максимального значения механических примесей составляет 50 % от нормативного. На интенсивность изменения показателя концентрации механических примесей существенное влияние оказывает степень обновления моторного масла [106].
Наработка моторного масла по показателю концентрации механических примесей может быть увеличена на 3 % от планового (в расчетах принято 500 мото-ч) при степени обновления S = 1 и коэффициенте старения к = 1 и на 6,5 % при S = 1 и к = 0,5. При достижении максимально допустимой концентрации механических примесей со степенью обновления 5= 1 и коэффициенте старения к = 1 ресурс моторного масла снижается до 23 % и до 46 % при = 1 и Лг = 0,5.
При исследовании влияния щелочного числа моторного масла на его ресурс предельное изменение показателя принято по данным [2, 23, 29, 61, 99] и составляет Спред = 0,5 С0 , где Спред — предельная величина показателя щелочного числа; Со - величина показателя щелочного числа моторного масла перед заливом в систему смазки. При среднем значении количества присадок 14 % в объеме моторного масла, значение максимальной величины срабатывания присадок составляет Спред = 0,5Ш\4УР/Ю0 = 0,07УР_
Определены значения наработки моторного масла с учетом коэффициента изменения концентрации присадок в моторном масле, степени обновления S (в диапазоне от 0 до 1), при изменении и общем коэффициенте старения моторного масла к„рв пределах от 1 до 0,5 (табл. 3.6, рис. 3.6). Анализ полученных результатов показывает, что объемное содержание присадок оказывает незначительное влияние на ресурс моторного масла с коэффициентом старения кпр = 1, при этом степень обновления масла также не изменяет его ресурс. Однако при изменении коэффициента старения до кпр = 0,5 ресурс значительно сокращается. Интенсивность изменения показателя концентрации присадок определяется коэффициентом старения моторного масла.
Ресурс моторного масла по максимальной величине показателя концентрации присадок соответствует плановому (в расчетах принято 500 мото-ч) и существенно не изменяется от степени обновления S и коэффициента старения кпр. При достижении минимально допустимой концентрации присадок со степенью обновления S = 1 и коэффициенте старения к = 1 ресурс моторного масла снижается до 10 % и до 20 % при S = 1 и к = 0,5.
При исследовании изменения вязкости моторного масла принимались значения показателя в пределах 0,35 v v 1,2 v [23, 29, 61, 99]. Приняты условия, уменьшение вязкости происходит при попадании в моторное масло топлива или воды. Это косвенно характеризует наличие в масле топлива или воды, что приведет к резкому изменению концентрации примесей. В этом случае благодаря увеличению объема масла происходит снижение концентрации примесей.
На интенсивность изменения вязкости оказывает влияние фазовый состав моторного масла, т.е. количество твердой фазы в объеме системы. Твердая фаза представлена механическими примесями и присадками, характеризуется коэффициентом запаса работоспособности (выражение 2.38).
Определены значения наработки моторного масла при различных величинах качественных показателей: величины вязкости, концентрации механических примесей и присадок, при коэффициенте запаса работоспособности к3 в пределах от 1 до 0 (табл. 3.7, рис. 3.7).
На ресурс моторного масла оказывает влияние изменение его качественных показателей. Для оценки степени их изменения используются коэффициенты изменения концентрации механических примесей (табл. 3.5), коэффициент изменения концентрации присадок (табл. 3.6). Как отмечалось выше, на изменение показателя вязкости оказывает влияние концентрация твердой фазы в объеме масла, комплексным показателем, характеризующим ресурс моторного масла при различных величинах показателей качества, является коэффициент запаса работоспособности.
Ресурс моторного масла при максимальной величине его работоспособности незначительно изменяется (в пределах 16 %), по мере снижения работоспособности ресурс снижается до 50 %. Дальнейшее изменение коэффициента запаса работоспособности оказывает влияние как на характер изменения величины вязкости, так и на ресурс моторного масла. Эти изменения существенно уменьшают ресурс (до 67 %), работа на моторном масле с коэффициентом запаса работоспособности ниже 50 % нецелесообразна т.к. скорость снижения качественных показателей увеличивается в 2 раза.
Из полученных результатов можно сделать вывод, что значительное влияние на ресурс моторного масла оказывает изменение коэффициента запаса работоспособности. Запас работоспособности зависит от характера эксплуатации ДВС СДМ, режима работы, атмосферных условий и т.д. При уменьшении коэффициента запаса работоспособности ниже 0,5 происходит интенсивное ухудшение показателей качества. При работе на таком моторном масле происходит потеря работоспособности ДВС, которая не влечет за собой немедленного отказа, а ухудшаются тягово-экономические показатели.
Система мониторинга и рационального использования моторных масел двигателей строительных и дорожных машин
Применение разработанного метода контроля качества моторных масел и уточнения их ресурса позволит определять качественные и количественные показатели при эксплуатации в различных условиях, а применение дополнительной очистки позволит продлить их ресурс, что в свою очередь повысит экономичность использования моторных масел и надежность ДВС СДМ.
Аналогичные задачи могут быть решены для моторных масел, используемых в автомобильном транспорте, а так же судовых установках и стационарных дизельных двигателях. Это позволит экономить по предварительным расчетам до 40 % моторных масел (в том числе импортного производства).
Технология контроля и замены моторного масла по фактическому состоянию № Наименование работ Период Трудо- Испол Оборудование, При п/п проведения емкость, ни- инструменты, меча чел мин тель справочники ние 1 Контроль фактического ЕО; 1,5 сле- щуп уровня по количества масла: ТО-1 сарь II разр. метке щупа 2 Контроль фактического состояния масла: ТО-1 отбор пробы 2 тоже шприцевой мас-лоотборник,пробирка спробкой объем 50 мл. анализ пробы: лабо- комплект жур - вязкость 5 рант, меха- оборудования «ЛАМА-7» нал учета - щелочное число 2,5 ник качества - оптическая плотность 3 масла заключение о состоянии 2 тоже таблица брако- пока масла вочных показателей затели качества 3 Заключение о диагностике ТО-1 3 тоже технологическая по систем ДВС карта, алгоритмы и рекомендации по диагностике систем ДВС показателям качества масла 4 Дополнительная очистка заключения о качестве масла 10...15 еле- сарь II разр. передвижная установка с комплектом измерительного оборудования заявка 5 Продолжить с п. 1 сп. 4 135 Общая трудоемкость контроля качества моторного масла 12 чел. мин. (0,2 чел. ч), при дополнительной очистке моторного масла 34...44 чел. мин (0,57...0,73 чел. ч). Данная технология позволяет оценить фактическое со стояние масла по показателям качества, сравнивая его с допустимым значением и выдать рекомендации о дальнейшем его использовании или замене.
Для организации периодического контроля состояния работающего масла в двигателе в процессе эксплуатации СДМ на территории базы механизации должна быть создана лаборатория. Основные ее задачи определяются значением в обеспечении технической эксплуатации СДМ: - проверка наличия паспортов качества на получаемые масла и уста новление соответствия их качества показателям, указанным в паспорте; , - проверка ассортимента моторных масел, получаемых предприятием на соответствие рекомендуемым инструкциям по эксплуатации ДВС СДМ; - выдача заключений о возможности замены масел новыми марками; - периодический контроль качества работающих моторных масел и выдача заключений о возможности их дальнейшего использования; - восстановление основных показателей качества моторного масла путем дополнительной очистки от механических примесей и введения необходимого пакета присадок; - выдача рекомендаций по диагностике технического состояния двига-телей СДМ по показателям качества моторных масел. Такая лаборатория может быть организована в зоне ТО на площади не менее 6 м или в передвижной мастерской, в которой устанавливается допол нительный шкаф для хранения установки по дополнительной очистки мотор ного масла с набором лабораторного оборудования. Производственные по мещения лаборатории должны удовлетворять требованиям по обеспечению охраны труда, техники безопасности и экологической безопасности. Информационное обеспечение лаборатории представляется следующей документацией: - журнал регистрации поступления и состояния моторных масел; 136 - карточки учета состояния работающих масел; - таблицу интенсивности изменения качества моторного масла; - сигнальный талон на необходимость проведения дополнительной очистки масла; - нормативные документы и справочные материалы. При прохождении СДМ на ТО -1 отбирают пробы моторного масла и производят анализ их качества, результаты которого заносятся в индивидуальную (электронную) карточку учета машины.
Программой разработанной методики по контролю качества моторных масел предусмотрен анализ справочных материалов по марке масла и ввод значения контролируемых показателей, составлена таблица, в которую заносятся промежуточные значения изменения показателя, от номинального до критического. Имеется возможность вводить самостоятельно значения рекомендуемого срока смены моторного масла и концентрации присадок для данной марки масел, в случае ввода данных «по умолчанию» вводятся показатели из имеющихся листов справочников. После ввода исходных данных имеется возможность графически увидеть динамику изменения показателей на прилагаемых к таблицам гистограммах.
При проведении планового контроля качества моторного масла, периодичность которого определяется по среднему значению изменения контролируемого показателя, по гистограммам и таблицам контролируется динамика интенсивности изменения показателя и по ним принимается решение по проведению управляющих воздействий на поддержание качества моторного масла в допустимых пределах.
Разработанная передвижная установка относится к оборудованию для контроля качества моторных масел в двигателе и их дополнительной очистки от механических примесей и может быть использована, в частности, для обслуживания СДМ, как в стационарных, так и в полевых условиях.
Наиболее близким к разработанной передвижной установке по совокупности признаков является мобильный пост для технического обслужива 137 ния рабочих жидкостей, смазки и дозаправки гидроприводов, позволяющий производить очистку рабочих жидкостей от загрязнений, промывку и дозаправку гидросистемы обслуживаемой машины. Пост состоит из маслоочи-стительной машины (марка СОГ-914А или УМЦ-901), емкости для хранения рабочей жидкости, промежуточной емкости, емкости для хранения моторного масла, бака машины, насосов, вентилей и трубопроводов.
Однако, известный пост не позволяет производить очистку масел без слива из системы и проводить промежуточный контроль качества масел при его очистке.
Задачей конструирования устройства являлось упрощение конструкции устройства для очистки масел, комплектование оборудованием, позволяющим проводить промежуточный контроль качества масел.
Поставленная задача достигнута включением в комплекс дополнительного оборудования, подсоединенного к системе очистки масел и позволяющего проводить периодический контроль качества масла и его дополнительную очистку без слива из системы, также обеспечивается проведение обслуживания индивидуальной машины. В корпус штатной центрифуги двигателя СДМ устанавливается датчик контроля загрязненности масла, штатная пробка поддона заменяется вентилем, к которому при очистке масла от механических примесей подсоединяется приемный шланг очистительной установки, а в заливную горловину устанавливается крышка со встроенным обратным шлангом. Кроме того, датчик контроля загрязненности масла содержащий полый корпус имеет крепления для соединения с нагнетательной магистралью системы смазки и встроенный шар с крестообразное сверление для разобщения полостей контрольного забора масла и магистралью системы смазки, в нижней части корпуса имеется сливная полость, которая снабжена заборным стаканчиком, в нем порция моторного масла берется на проверку качества.
