Повышение эксплуатационной надежности двигателей дорожных и строительных машин трибологическим контролем состояния и активацией моторных масел




Скачать 22,07 Kb.
НазваниеПовышение эксплуатационной надежности двигателей дорожных и строительных машин трибологическим контролем состояния и активацией моторных масел
страница1/3
Дата03.02.2016
Размер22,07 Kb.
ТипАвтореферат
  1   2   3


На правах рукописи


ДОБЛЕР ВИКТОР ИВАНОВИЧ


ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ ДОРОЖНЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН ТРИБОЛОГИЧЕСКИМ КОНТРОЛЕМ СОСТОЯНИЯ И АКТИВАЦИЕЙ МОТОРНЫХ МАСЕЛ


05.05.04 - Дорожные, строительные и

подъемно-транспортные машины


Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Томск - 2005

Работа выполнена в Томском государственном архитектурно - строительном университете


НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - кандидат технических

наук, доцент

Ларионов Сергей Аркадьевич


ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: - доктор технических

наук, профессор

Абраменков Дмитрий Эдуардович


- кандидат технических

наук, доцент

Аметов Винур Абдурафиевич


ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - Красноярский государственный технический университет


Защита диссертации состоится 23 декабря 2005 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета К.212.265.01 при Томском государственном архитектурно - строительном университете по адресу: 634003, г. Томск, пл. Соляная 2, корп. 4, конференц-зал.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного архитектурно - строительного университета.


Автореферат разослан «23» ноября 2005 г.


УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

ДИССЕРТАЦИОННОГО Кравченко С. М.

СОВЕТА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность темы. Современные темпы роста экономики и развития промышленного производства ведут к интенсификации использования техники и ужесточают требования к повышению её надежности и долговечности с минимизацией затрат на эксплуатационные расходы. Практика показывает, что ресурс силовых агрегатов дорожных и строительных машин зачастую значительно меньше номинального ресурса, установленного заводом - изготовителем. Одной из причин этого является отсутствие эффективных методов оценки и контроля состояния агрегатов, позволяющих предупреждать появление неисправностей или устранять их на стадии возникновения.

Поскольку моторное масло принято рассматривать как элемент конструкции двигателей дорожных и строительных машин, следовательно, одним из основных условий безотказной и долговечной работы двигателя является обеспечение стабильного качества моторного масла на протяжении всего периода эксплуатации машины.

Недостатком используемых в лабораториях контроля масел крупных автотранспортных предприятий стандартных методов оценки состояния моторных масел, основанных на анализе их физико – химических характеристик, является отсутствие возможности получения информации о смазочных и противоизносных свойствах масла, изменение которых может не коррелировать с изменением физико - химических характеристик. В большинстве случаев, полученная с помощью таких методов, информация является лишь сигналом обратной связи, дающим представление о том, насколько качество масла обеспечивает требуемые показатели надежности системы «двигатель-масло».

Для управления надежностью системы «двигатель-масло» и обеспечения требуемого её качественного уровня необходимо дополнение существующих методов контроля качества масел в процессе эксплуатации дорожных и строительных машин контролем трибологических характеристик моторных масел. Недостаточная изученность возможностей трибодиагностики работающих моторных масел, отсутствие средств трибологического контроля и критериев оценки смазочных свойств моторных масел в зависимости от срока и режимов эксплуатации дорожных и строительных машин не позволяет использовать этот метод в лабораториях контроля масел автотранспортных предприятий, имеющих большой парк строительных и дорожных машин. Определение трибопоказателей предельного состояния моторного масла невозможно ввиду отсутствия математических моделей, описывающих изменение трибологических характеристик работающего масла в процессе эксплуатации. Поэтому разработка технических средств и методов трибологической оценки смазочных свойств моторных масел в процессе эксплуатации дорожных и строительных машин, повышение надежности и продление ресурса моторных масел введением антифрикционных и противоизносных присадок на основе ультрадисперсных порошков мягких металлов в режиме эксплуатации являются актуальными задачами.

Цель работы. Целью настоящей работы является повышение эксплуатационной надежности двигателей дорожных и строительных машин за счет разработки и внедрения технических средств и методики контроля трибологических свойств моторных масел в режимах входного контроля и эксплуатации, а также активации моторных масел путем введения антифрикционных, противоизносных и противозадирных присадок.

Научная новизна.

  • Разработан автоматизированный комплекс, позволяющий оценивать трибологические свойства моторных масел в условиях, приближенных к реальным условиям эксплуатации трибосопряжений узлов и агрегатов дорожных и строительных машин;

  • Предложенная методика оценки трибологических свойств смазочных масел и рабочих жидкостей дорожных и строительных машин в режимах входного контроля и эксплуатации позволяет оценивать антифрикционные, противоизносные свойства и несущую способность масла за один цикл испытаний;

  • Разработана математическая модель изменения трибологических свойств моторного масла под влиянием изменения его физико - химических характеристик;

  • Предложен комплекс мероприятий по повышению надежности моторных масел путем введения в них присадок на основе ультрадисперсных порошков мягких металлов;

  • Новизна технических решений автоматизированного трибокомплекса подтверждена двумя патентами РФ на полезную модель (№ 32602, №43974).

Практическая ценность работы заключается:

  • в создании автоматизированного трибокомплекса и методики контроля трибологических свойств моторных масел, позволяющих в условиях автотранспортных предприятий организовать входной и эксплуатационный контроль масел методами трибодиагностики;

  • в разработке методики повышения надежности и продления срока эксплуатации моторных масел путем активации присадкой на основе УДП меди.

  • в определении оптимального состава и концентрации присадки в моторном масле.

Реализация работы. Разработанные трибологический комплекс и методика контроля трибологических свойств масел используются в лаборатории контроля топлив и масел ОАО «Томусинская автобаза» (г. Междуреченск). Трибологический комплекс используется ООО «фирма Техносинтез» при конторе качества производимой присадки к моторным маслам «Гарант–М».

Апробация работы. Основные положения работы доложены, обсуждены и одобрены на:

  • международной научно - технической конференции «Архитектура и строительство» (Томск, 2002 г.)

  • международной научной конференции «Современные проблемы машиностроения и приборостроения» (Томск, 2002 г.)

  • международном конгрессе «Механика и трибология транспортных систем - 2003» (Ростов-на-Дону, 2003 г.)

  • научно-практической конференции-выставке с международным участием «ТРИБОТЕХ-2003» (г. Москва, 2003 г.)

  • всероссийской научно - технической конференции «Транспортные системы Сибири» (г. Красноярск, 2004 г.)

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 8 печатных работах, в том числе в 6 статьях и двух описаниях к патентам РФ на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 142 страницах и состоит из введения, пяти глав, основных выводов по работе, списка использованной литературы из 132 наименований и приложения.

На защиту выносятся:

  • автоматизированный трибологический комплекс;

  • методика оценки трибологических свойств моторных масел;

  • методика повышения надежности и продления срока эксплуатации моторных масел путем активации присадкой на основе УДП меди.


СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


Во введении изложены актуальность, цель и задачи диссертационной работы, научная новизна, практическая ценность, основные положения, выносимые на защиту, реализация работы, апробация, публикации, структура и объем работы.

В первой главе рассмотрены основные средства и методы контроля эксплуатационных свойств моторных масел, проанализированы теоретические и экспериментальные исследования общих закономерностей старения моторных масел в процессе эксплуатации дорожных и строительных машин. Также приведен обзор работ по способам улучшения трибологических характеристик моторных масел путем введения присадок и рассмотрены основные методы и средства трибологических испытаний моторных масел.

Система управления надежностью моторного масла базируется на фундаментальных исследованиях процессов трения, изнашивания и смазки материалов и деталей машин.

Исследования в области трения и изнашивания материалов интенсивно ведутся как у нас в стране, так и за рубежом. В настоящее время считается общепринятой теория И.В. Крагельского, основанная на молекулярно - механической природе трения. В случае абразивного изнашивания представляет интерес теория, изложенная С. В. Макгрегором. Теорию, основанную на законе сохранения энергии, развили Трос и Фляйшер, она получила название энергетической теории трения изнашивания. В изучение процессов трения, изнашивания и смазки существенный вклад внесли ученые: П.А. Ребиндер, А.Ю. Ишлинский, А. С. Ахматов, Д. Н. Гаркунов, Р.М. Матвеевский, А. С. Пронников, М.М. Хрущев, Б.И. Костецкий, С.В. Пинегин, А. В. Чичинадзе, а также зарубежные ученые: Ф.П. Боуден и Д. Тейбор, К.Д. Бонер, Г. Польцер и Ф. Майсснер и др.

Главное назначение современных исследований - аналитическое описание процессов трения, основанное на законах физики, химии и механики, с помощью которого можно будет получить частные зависимости для конкретных случаев.

Существенный вклад в развитие теории надежности строительной и дорожной техники внесли работы Д. П. Волкова, А. М. Шейнина, А. К. Рейша, Д. И. Федорова, Н. И. Коха, В. А. Зорина и др.

Моторное масло может использоваться не только для диагностики и прогнозирования состояния элементов ДВС, но и для целенаправленного управляющего воздействие на состояние системы в целом. Одним из способов улучшения трибологических свойств моторных масел является введение в них антифрикционных и противоизносных присадок.

Использование для трибологического контроля моторных масел в режиме эксплуатации техники в условиях химических лабораторий автопредприятий существующих средств и методов трибологических испытаний представляется достаточно затруднительным в виду достаточной сложности и большой трудоемкости проведения испытаний, а также отсутствия браковочных трибопоказателей масел, адаптированных к конкретным маслам, машинам и условиям их эксплуатации.

Создание автоматизированных трибологических комплексов и введение методики трибологической оценки эксплуатационных свойств моторных масел в практику эксплуатации дорожных и строительных машин (рис .1) позволит повысить надежность двигателей и снизить эксплуатационные расходы.



Рис. 1. Система эксплуатационных мероприятий по повышению надежности ДВС


Во второй главе приведены описание автоматизированного трибологического комплекса и методики проведения трибологических испытаний.

Разработанный автоматизированный комплекс предназначен для решения следующих задач:

  1. Лабораторные исследования трибологических свойств смазочных и конструкционных материалов;

  2. Оценка трибологических свойств смазочных и рабочих жидкостей в режиме эксплуатации СДМ и прогнозирование их ресурса;

  3. Организация входного контроля смазочных материалов на автотранспортных предприятиях;

  4. Оценка эффективности присадок, вводимых в смазочные масла и рабочие жидкости.

Автоматизированный комплекс позволяет определять следующие трибологические характеристики: момент (коэффициент) трения, нагрузку схватывания образцов (несущая способность масла), износ образцов, температуру в зоне контакта образцов.

Для эффективного решения поставленных задач автоматизированный трибологический комплекс должен удовлетворять следующим требованиям:

  1. В качестве испытуемых трибосопряжений используются серийные детали или образцы, изготовленные из деталей двигателя, наиболее критичных по ресурсу;

  2. Условия испытаний максимально приближены к режиму работы данного трибосопряжения в ДВС;

  3. Контроль состояния масла осуществляется одновременно по нескольким единичным показателям, совокупность которых позволяет однозначно судить о принадлежности масла к конкретной марке для свежих масел и прогнозировать остаточный ресурс для масел, прошедших часовую наработку;

  4. Скорость скольжения, нагрузка и температура испытуемой могут варьироваться в широком диапазоне для моделирования различных режимов работы ДВС;

  5. Автоматизированная система управления ходом эксперимента снижает трудоемкость проведения испытаний и обеспечивает заданную точность и повторяемость результатов;

  6. Системы нагружения образцов, привода главного движения и термостатирования испытуемой смазочной среды оборудованы обратной связью, обеспечивающей повторяемость и неизменность условий испытаний;

  7. Конструкция испытательной камеры обеспечивает смену образцов и подготовку комплекса к следующему циклу испытаний за минимальное время.


Рис. 2. Структурная схема автоматизированного трибологического комплекса



Основой разработанного трибологического комплекса (рис. 2) является камера трения (рис. 3), в которой на приводном валу закреплен образец «ролик» и в держателях установлены два образца «колодочка».

Образцы полностью погружены в испытуемое масло. После установки образцов и герметизации испытательной камеры система термостатирования испытуемой смазочной среды нагревает испытуемое масло до температуры проведения испытаний. Под воздействием температуры масло расширяется, создавая избыточное давление в камере трения, величина которого ограничивается предохранительным клапаном.

По достижении заданной температуры система управления запускает привод главного вращательного движения, который обеспечивает вращение ролика с заданной частотой. Система нагружения обеспечивает усилие прижима образцов согласно закону нагружения, заданному оператором. Датчик силы нагружения реализует обратную связь для контроля и корректировки силы прижима образцов. Система управления представляет собой управляемый с персонального компьютера микроконтроллер, содержащий АЦП и ЦАП преобразователи, соединенные с контрольными датчиками и системами, управляющими параметрами эксперимента, соответственно. Использование персонального компьютера для управления трибокомплексом позволяет непрерывно фиксировать трибопараметры и проводить их анализ.

К
Рис. 3 Испытательная камера машины трения. 1 - образец «кольцо», 2 - образцы «колодочка», 3 - плунжер, 4 - плунжерная полость давления нагружения, 5 - плун-жерная полость противодавления
омплексная методика определения трибологических свойств моторных масел (рис. 5) состоит из трех этапов. На первом этапе производится приработка образцов. Образцы подвергаются ступенчатому нагружению. При каждом увеличении нагрузки момент трения сначала увеличивается пропорционально приложенной нагрузке (рис. 6), затем, по мере приработки образцов, постепенно снижается и, спустя некоторое время, стабилизируется. Стабильная характеристика момента трения в течение определенного времени является критерием перехода на следующую ступень. Максимальная нагрузка образцов на этапе приработки определяется в диапазоне 50...75% от нагрузки схватывания образцов для данной марки масла, таким образом, чтобы обеспечивался полусухой режим трения образцов (рис.4).




Рис 4. Зависимость момента трения от нормальной нагрузки при определении интервалов нагрузок



Рис.5. Методика комплексного определения трибологических свойств масел.




Рис. 6. Зависимость момента трения от времени приработки


Следующим этапом является проведение антифрикционных и противоизносных испытаний. Образцы нагружаются стационарной нагрузкой, обеспечивающей полусухой режим трения.. Длительность этапа определяется величиной износа необходимой, для точного его измерения.

На последнем этапе производится оценка несущей способности масла. Образцы нагружаются ступенчато до схватывания.

В третьей главе приведены методика и результаты экспериментальных исследований изменения трибологических и физико - химических характеристик моторных масел в режиме эксплуатации, а также разработка математической модели трибопоказателей моторного масла.

Экспериментальные исследования изменения эксплуатационных свойств моторных масел были проведены на транспортных машинах БелАЗ - 75131, -7512, -7512-30, -75214, -75215 в условиях ОАО «Томусинская автобаза» с целью решения следующих задач:

  1. Определение основных закономерностей изменения трибологических свойств моторных масел в режиме эксплуатации;

  2. Выявление основных факторов, влияющих на ухудшение трибологических свойств моторных масел и определение их предельных значений для построения математической модели трибопоказателей моторных масел;

  3. Определение предельных значений трибопоказателей моторных масел.

Выбор данного автопредприятия был обусловлен наличием лаборатории контроля топлив и масел, позволяющей наиболее полно оценивать эксплуатационные характеристики моторных масел методами определения физико - химических характеристик, эмиссионно - спектрального анализа масел на установке МФС-7 и трибологического контроля на разработанном автоматизированном трибокомплексе. План проведения эксперимента приведен в табл. 1.

Таблица 1

План отбора проб при проведении эксплуатационных испытаний

№ шасси

Модель двигателя

Марка масла

Дата замены масла

Периодичность отбора проб

51

КТА-50


SAE15-W40

2.08.03

50, 100, 150, 200, 250 часов наработки с даты смены масла для каждой машины

52

2.08.03

83

2.08.03

85

4.08.03

135

2.08.03

173

8ДМ-21А


М14В2

8.08.03

150, 300, 450, 600, 750 часов наработки с даты смены масла для каждой машины

346

5.08.03

450

1.08.03

484

12.08.03

1328

24.07.03

14

9-26ДГ

М14В2

25.07.03

200, 400, 600, 800, 1000 часов наработки с даты смены масла для каждой машины

20

30.07.03

93

14.07.03

1113

29.07.03

1117

5.08.03
  1   2   3

Похожие:

Повышение эксплуатационной надежности двигателей дорожных и строительных машин трибологическим контролем состояния и активацией моторных масел iconПовышение надежности грузовых автомобилей путем применения системы эксплуатационной самодиагностики
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Орловский...
Повышение эксплуатационной надежности двигателей дорожных и строительных машин трибологическим контролем состояния и активацией моторных масел iconПрограмма дисциплины Теория надежности горных машин и оборудования Направление подготовки 130400 «Горное дело»
Целью дисциплины является системное изучение методов и средств обеспечения качества и надежности технологических машин и агрегатов...
Повышение эксплуатационной надежности двигателей дорожных и строительных машин трибологическим контролем состояния и активацией моторных масел iconСписок использованных источников
Критерии эксплуатационной надёжности коррозионно-повреждённых лопаток цнд паровых турбин / Резинских В. Ф., Лебедева А. И., Богачев...
Повышение эксплуатационной надежности двигателей дорожных и строительных машин трибологическим контролем состояния и активацией моторных масел iconСовершенствование методов оценки устойчивости и эксплуатационной надежности морских трубопроводов
Специальность: 25. 00. 18 – «Технология освоения морских месторождений полезных ископаемых»
Повышение эксплуатационной надежности двигателей дорожных и строительных машин трибологическим контролем состояния и активацией моторных масел iconИсследование рационального выбора машин и орудий для универсальной коммунальной машины
Работа выполнена в Московском автомобильно-дорожном институте (Государственном техническом университете) на кафедре Дорожно-строительных...
Повышение эксплуатационной надежности двигателей дорожных и строительных машин трибологическим контролем состояния и активацией моторных масел icon«ростовский-на-дону автодорожный колледж» методические рекомендации по организации, выполнению и защите дипломного проекта по специальности 190605 Техническая эксплуатация подъёмно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям)
Методические рекомендации по организации, выполнению и защите дипломного проекта. Ростов н/Д: нмо фгоу спо «Ростовский-на-Дону автодорожный...
Повышение эксплуатационной надежности двигателей дорожных и строительных машин трибологическим контролем состояния и активацией моторных масел iconРабочая программа учебной дисциплины «технология ремонта машин и оборудования по добыче и преработке торфа»
Целью дисциплины является системное изучение методов и средств обеспечения качества и надежности торфяных машин и агрегатов в процессе...
Повышение эксплуатационной надежности двигателей дорожных и строительных машин трибологическим контролем состояния и активацией моторных масел iconРабочая программа дисциплины основы теории надежности рекомендуется для направления подготовки специальности «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ»
Предусмотренный программой материал базируется на изучении курса физики, математики, теории машин и механизмов, теории надежности...
Повышение эксплуатационной надежности двигателей дорожных и строительных машин трибологическим контролем состояния и активацией моторных масел iconПовышение надежности тепломеханического оборудования, диагностика, ресурс, модернизация и продление срока службы аэс

Повышение эксплуатационной надежности двигателей дорожных и строительных машин трибологическим контролем состояния и активацией моторных масел iconПрограмма вступительного экзамена в аспирантуру гну книихп россельхозакадемии по научной специальности
Производство растительных масел на современном этапе развития масложировой отрасли. Роль отечественной и зарубежной науки в техническом...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница