Повышение эксплуатационной надежности строитель ных и дорожных машин путем модифицирования сма зочных материалов
на правах рукописи
СПИРИН ЕВГЕНИЙ НИКОЛАЕВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ СТРОИТЕЛЬ НЫХ И ДОРОЖНЫХ МАШИН ПУТЕМ МОДИФИЦИРОВАНИЯ СМА ЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ 05.05.04 – Дорожные, строительные и подъемно транспортные машины
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Томск 2006 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com
Работа выполнена в Томском государственном архитектурно-строительном университе те Научный руководитель кандидат технических наук, доцент Аметов Винур Абдурафиевич
Официальные оппоненты: доктор технический наук, профессор, академик АПК Веригин Юрий Алексеевич Ведущая организация Сибирская автомобильно-дорожная академия (СибАДИ).
Защита диссертации состоится 17 ноября 2006 г. в 10-00 часов на заседании диссер тационного совета К.212.265.01 при Томском государственном архитектурно строительном университете по адресу: 634003, Томск, пл. Соляная 2, корп. 4, конфе ренц-зал
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного ар хитектурно-строительного университета.
Автореферат разослан
Ученый секретарь диссертационного совета Кравченко С.М.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Повышение надежности строительных и дорожных машин путем совершенствования их конструкции и эффективности использова ния в условиях эксплуатации, а также рационального применения смазочных ма териалов является задачей большого народнохозяйственного значения.
Большой вклад в решение проблемы надежности машин внесли работы мно гих отечественных и зарубежных ученых: Ф.Н. Авдонькина, Ю.К. Беляева, В.С.
Бочарова, Д.П. Великанова, Д.П. Волкова, Н.Я. Говорущенко, В.А. Зорина, Е.С.
Кузнецова, А.Д. Соловьева, А.И. Селиванова, К.П. Чудакова, Р. Барлоу, Л. Хунтера, Ф. Прошана, В. Радановича и др.
Как показывает практика, ресурс строительных и дорожных машин зачастую реализуется не более чем на 50%. Это обусловлено отсутствием эффективных ме тодов управления надежностью агрегатов, позволяющих выявить неисправности на стадии развития и предотвратить их. Анализ прогрессивных методов показал, что для управления надежностью машин наиболее целесообразными являются диагностирование по параметрам работающего масла и улучшение его эксплуата ционных свойств. В этой области наибольшую известность получили работы на учных коллективов под руководством А.П. Болдина, С.К. Кюрегяна, Л.В. Ми рошникова, А.И Соколова, М.А. Сомова, В.В. Чанкина, Я.Б. Шора и др.
Улучшение эксплуатационных свойств масел ведется на стадии разработки и производства, а также в процессе их применения модифицированием как физиче скими методами (очистка, воздействия электромагнитным полем, ультразвуком и т.д.), так и химическими (введением присадок и добавок). Однако в практике экс плуатации строительно-дорожных машин последние методы пока не получили должного распространения. А комплексное комбинированное физико-химическое воздействие на смазочные материалы в условиях непрерывного контроля их со стояния практически не изучалось.
Целью настоящей работы являлось повышение эксплуатационной надеж ности строительных и дорожных машин путем модифицирования смазочных ма териалов.
Основные задачи исследования:
• провести комплексные теоретические и экспериментальные исследования надежности строительных и дорожных машин на базе информации, за ключенной в работающем масле;
• разработать способ подконтрольного физико-химического модифициро вания смазочных материалов путем введения медьсодержащей присадки и воздействия магнитным полем;
• разработать магнитоактиватор для физического модифицирования сма зочных материалов;
• выполнить технико-экономическую оценку способа модифицирования моторных масел;
• провести внедрение результатов работы в практику эксплуатации строи тельных и дорожных машин и учебный процесс.
Методы исследования. В работе использовались: теория трения изнашива ния и смазки, теория вероятности и математической статистики, спектральный анализ проб масла и отложений.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com Научная новизна:
Разработана структурная модель обеспечения эксплуатационной надежности строительных и дорожных машин, позволяющая выбрать наиболее эффективные пути ее повышения.
Разработана классификация способов физико-химического модифицирования смазочных материалов, позволяющих улучшить их эксплуатационные свойства.
Научно обоснован механизм модифицирования смазочных материалов.
Разработан новый способ повышения износостойкости пар трения и улучше ния антифрикционных и противозадирных свойств смазочного масла за счет вве дения медьсодержащей присадки и воздействия магнитным полем. Предлагаемый способ защищен патентом РФ № 30867.
Практическая ценность. Практическая ценность заключается в усовершен ствовании методов контроля и управления надежностью строительных и дорож ных машин по параметрам работающего масла. С этой целью обоснован выбор и предложен ряд диагностических параметров, а так же метод высоковольтной ди агностики работающего масла.
Разработан способ комплексного физико-химического модифицирования мо торного масла введением присадки и воздействием магнитного поля непосредст венно в условиях эксплуатации в течение всего его жизненного цикла, в том числе на борту машины.
Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении практических занятий студентов специальности «Подъемно-транспортные и дорожно-строительные машины» На защиту выносятся • Системный анализ методов повышения надежности строительных и до рожных машин, на основе которого создана и представлена их классифи кация, позволяющая наглядно и обозримо провести систематизацию средств и способов модифицирования смазочных материалов, а также пу тей повышения качества масел на основе практики известных исследова ний и проведенных автором натурных испытаний.
• Созданные и защищенные авторскими свидетельствами и патентами но вые устройства и способы, позволяющие существенно повысить долго вечность двигателей строительных и дорожных машин.
• Разработанные теоретические положения в области модифицирования смазочных материалов и диагностики по параметрам масла. Результаты эксплуатационных испытаний пневмоколесных фронтальных одноковшо вых погрузчиков БелАЗ-7822.
Реализация работы. В результате выполненной работы разработаны и вне дрены:
• технология физико-химического модифицирования моторного масла фронтальных погрузчиков БелАЗ-7822 в ЗАО «Стройсервис» (г. Белово);
• диагностика строительных и дорожных машин по параметрам работающе го масла в ОАО «Соколовская автобаза» (г. Киселевск).
Апробация работы. Основные результаты доложены и обсуждены на науч но-технической конференции «Архитектура и строительство. Наука, образование, технологии, рынок» (г. Томск, 2002), Всероссийской научно-технической конфе ренции «Механика и процессы управления моторно-трансмиссионных систем PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com транспортных машин» (г. Курган, 2003), Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (г. Новосибирск, 2003). Кроме того, материалы диссертации обсуждались на научно-методических семинарах кафедр «Автомобили и тракторы» и «Строительные и дорожные машины» Том ского государственного архитектурно-строительного университета (2001–2006).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 2 патента РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, приложения и изложена на 134 страницах, из ко торых 116 страниц текста. Диссертация содержит 28 рисунков, 20 таблиц и список литературы из 129 наименований.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, новизна и практическая ценность.
В первой главе проведен обзор опубликованных работ, выполнен анализ теоретических и экспериментальных методов исследования надежности строи тельных и дорожных машин, определен предмет и поставлены цель и задачи ис следований.
При рассмотрении надежности машины в целом необходимо учитывать на дежность ее отдельных элементов. С этой точки зрения любую машину можно представить как сложную систему. Элементы этой системы не резервируются, то есть выход из строя любого элемента системы приведет к отказу машины в целом.
Поэтому для повышения надежности машины необходимо выявить самый нена дежный элемент. Так, по данным ЗАО «Стройсервис» простои СДМ в текущем ремонте по причине неисправности двигателя составляют 10,5%, трансмиссии – 42,4%. Таким образом, на устранение неисправностей силовых установок прихо дится 52,9% простоев всех эксплуатирующихся СДМ. Это связано с неустано вившимся режимом работы и значительной перегрузкой при выполнении техно логического цикла. На этот процесс оказывает влияние неоднородность разраба тываемых грунтов и материалов, изменение рельефа рабочего участка, субъективные качества машиниста, техническое состояние машины, погодные ус ловия и т.д.
Традиционно долговечность трущихся деталей повышается за счет улучше ния антифрикционных, противоизносных, противозадирных, реологических и других свойств поверхностей трения, приводящих к повышению их износостой кости, химической стойкости и т.п. Глубокие исследования М.М. Хрущева, Б.Н.
Костецкого, Б.И. Дерягина, И.В. Крагельского и многих других исследователей позволили разработать фундаментальные положения о формировании триботех нических свойств соединений. На этой базе разработаны новые перспективные способы восстановления и упрочнения деталей трибосопряжений и усовершенст вованы известные.
Наиболее перспективным способом повышения долговечности и, соответст венно, надежности агрегатов машин с замкнутой системой смазки является моди фицирование смазочных материалов. Эта технология позволяет повысить износо стойкость трущихся деталей с наименьшими затратами. Наиболее эффективными PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com способами модифицирования являются воздействие магнитным полем и введение присадок и добавок. Как показали многочисленные исследования на различных жидкостях, в том числе смазочных материалах, максимальный эффект воздейст вия может быть достигнут приложением неоднородного асимметричного магнит ного поля.
Во второй главе проведен теоретический анализ основных факторов, влияющих на долговечность силовых установок.
В основу оценки долговечности агрегатов механических систем исследуемых машин положена информация, заключенная в работающем масле и пробах отло жений. Количественные параметры получены эмиссионным спектральным анали зом. Долговечность двигателей оценивалась по прогнозируемому остаточному ре сурсу. В настоящее время для математического описания процессов накопления продуктов износа в масле и отложениях целесообразно использовать уравнение баланса. По балансу поступления продуктов износа строится линия износа, и по лучаются аналитические зависимости вида G = f(T) или G = f(l). Дифференцируя эти уравнения, можно определить скорость изнашивания и, соответственно, оста точный ресурс.
В общем виде уравнение баланса продуктов износа, поступающих в масля ную систему агрегата с системой очистки, можно представить следующей форму лой:
G = Gм + Gу + Gф + Goc, (1) где: G – общее количество металла, Gм – количество металла, циркулирующего с работающим маслом;
Gy – количество металла, потерянного с угаром или утечкой масла;
Gф – количество металла, задержанного масляным фильтром;
Goc – количе ство металла, выпавшего в осадок в разных частях масляной системы.
Однако применение этого метода связано с рядом проблем. Одной из них яв ляется стохастическое распределение продуктов износа в различных частях мас ляной системы. Такое распределение продуктов износа может быть причиной су щественных ошибок в его оценке непосредственно по величине концентрации в масле. Поэтому применение дифференциальной оценки процесса изнашивания для агрегатов, имеющих очистку, нецелесообразно. Таким образом, затруднена оценка износа каждой конкретной машины, но в группе однотипных машин, ра ботающих в одинаковых условиях эксплуатации случайные колебания концен трации усредняются. Поэтому для математического моделирования изнашивания нужно пользоваться интегральными показателями. В качестве такого показателя предлагается использовать числовые характеристики плотности распределения концентрации продуктов износа в работающем масле. Мерой оценки относитель ного износа следует принять моду, медиану и величину математического ожида ния. Для характеристики рассеивания износа целесообразно воспользоваться дис персией и среднеквадратичным отклонением.
Математическая модель изнашивания агрегатов, не имеющих системы очи стки в общем виде может быть представлена выражением:
СMe = f (Ф1, Ф2,..., Фn ), (2) где: Ф1,..,Ф2 – факторы влияющие на износ.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com В простейшем случае эта зависимость представляет собой линейную регрес сию. Как правило, применяют абразивную и абразивно-коррозионную модели из нашивания вида:
СMe = a0 + a1СSi, (3) СMe = a0 + a1СSi + a2 ЩЧ, (4) где: СMe – концентрация металла в работающем масле агрегата;
CSi – концентра ция кремния в работающем масле;
ЩЧ – щелочное число.
В ряде работ предлагается использовать подобные модели второго и более высоких порядков. Однако эти модели трудно поддаются интерпретации и ис пользуются в основном для оценки изнашивания деталей в условиях приработки и аварийных износов.
В настоящей работе для агрегатов строительных и дорожных машин с замк нутой системой смазки без очистки предлагается использовать модель вида:
СMe = a0 + a1t + a2t 2, (5) где: t – время работы узла или агрегата механической системы.
Коэффициенты уравнения имеют следующий физический смысл: а0 – исход ная концентрация химического элемента в свежем смазочном материале, а1 – ха рактеризует интенсивность поступления химического элемента за элементарный акт трения (ход поршня, зубчатое зацепление и т.д.), а2 – учитывает увеличение интенсивности изнашивания трущихся деталей при поступлении в смазочную систему абразива, содержащегося в воздухе и продуктах изнашивания.
Выполненный литературный обзор позволил разработать классификацию модифицирующих воздействий (рис. 1). Для обеспечения экономической эффек тивности необходимо комплексное физико-химическое модифицирование сма зочного материала. Воздействие магнитным полем одновременно с введением присадки позволяет повысить эксплуатационные свойства смазочного материала.
Это происходит благодаря увеличению объема присадки в узле трения в процессе его работы, лучшему удержанию активной части присадки на поверхности трения под воздействием магнитного поля, возможности многократной подачи одних и тех же частиц присадки при их отрыве от поверхности трения. По мере увеличе ния срока службы машины усилению эффекта от совместного использования при садки и магнитного поля способствует то обстоятельство, что в смазочном мате риале вместе с присадкой циркулирует все большее количество частиц износа, среди которых преобладает железо. За счет сил адгезии поверхностно-активных веществ (ПАВ) в смазочном материале эти частицы в виде комплексных соедине ний циркулируют в масляной системе, что позволяет осуществлять перенос час тиц присадки к парам трения под действием магнитного поля.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com Воздействия на смазочные материалы Энергетические Информационные Воздействие Тепловые Механические Воздействие полем веществом Электромагнитное, магнитное, ИК- Присадки, добавки излучение, звуковое и др. препараты и др. воздействия Подвод Перемешиван Очистка и Повышение внешнего ие и вибрация фильтрация давления тепла Объемная Центробежная Магнитная В исходное В работающее В восстанавли В свежее масло сырье масло ваемое масло Химическая Структурная Диффузия Пластическое активация, ориентация содержащихся деформирова Улучшение повышение диполей в смазке ние поверхно адгезии смачиваемос- углеводоро- частиц стных слоев приповерх ти поверхнос- дов, образова- присадки в сопряжений с ностных слоев тей, реагенто- ние новых и поверхност- переходом в на трущихся способности восстановле- ные слои квазикристал поверхностях присадки и др. ние исходных трущихся лическое явления комплексов сопряжений состояние Рис. 1 Классификация модифицирующих воздействий.
В третьей главе рассмотрены методологические вопросы эксперименталь ных исследований, включающие выбор в качестве объектов исследования двига телей фронтальных погрузчиков БелАЗ-7822, выбор показателей оценки технического состояния, свойств и со стояний работающего масла, план проведения эксплуатационных испытаний, предусматривающий определение количество машин в экспериментальной груп пе, периодичность отбора проб масла, достоверности полученных результатов.
Сущность предлагаемой методики состоит в проведении комплекса сравни тельных испытаний смазочных материалов в лабораторных условиях, на стендах и в эксплуатации. В качестве лабораторных испытаний выбраны стандартные ме тодики определения вязкостно-температурных, диспергирующих и других их экс плуатационных свойств. Триботехнические испытания проводились на автомати зированном испытательном комплексе, разработанном в лаборатории гидрома шин кафедры теплоснабжения и вентиляции ТГАСУ, состоящем из машины трения и системы автоматизированного управления для задания нагрузки и фик сирования результатов.
В дальнейшем испытания проводились на модельной установке, имитирую щей реальные процессы, происходящие при работе узлов и агрегатов машин. В PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com качестве модели ЦПГ в настоящей работе предлагается использовать стенд, со стоящий из поршневого компрессора, системы смазки и пневматической системы, позволяющей поддерживать постоянный режим работы.
Эксплуатационные испытания проводились на фронтальных погрузчиках большой единичной мощности БелАЗ-7822, работающих в наиболее тяжелых до рожных условиях (дороги без усовершенствованного покрытия, повышенная за пыленность воздуха, большой перепад высот и т.д. Для испытаний были выбраны 6 машин с наработкой с начала эксплуатации в пределах 1…5 тыс. моточасов, двигатели которых капитально не ремонтировались.
Согласно принятой методике испытания проводились в два этапа и в сле дующей последовательности. Продолжительность каждого этапа принята равной периодичности технического обслуживания ТО-2, что составляет для условий моточасов. На I и II этапах наблюдения у всех шести машин между плановыми техническими обслуживаниями ТО-2 были отобраны пробы работавшего масла на анализ с периодичностью 40 моточасов. При этом в начале II этапа при ТО-2 в моторное масло была введена присадка «Гарант-М» в концентрации 0,3%, на дви гатели были установлены магнитоактиваторы на участке маслопровода, по кото рому моторное масло сливается в картер двигателя. При этом важно соблюдать прочие равные условия, чтобы исключить влияние посторонних факторов (техни ческого состояния агрегата, дорожных и климатических условий и др.) на темп изнашивания деталей. Количество автомобилей в группе определяется с учетом требуемого в машиностроении уровня доверительной вероятности ( = 0,95) по формуле V N = Z (6), где Z – табулированный уровень достоверности результатов при заданном значе нии ;
V–коэффициент вариации;
–погрешность измерений.
Периодичность проб масла для анализа определялась как:
k L = LТО (7), n где LТО – периодичность ТО-2;
k1 – коэффициент корректирования пробега авто мобиля до технического обслуживания;
n–количество отборов проб масла.
В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований долговечности двигателей фронтальных погрузчиков в условиях эксплуатации.
На первом этапе проведены лабораторные испытания устройств магнитной обработки смазочных материалов. Из обзора литературы и теоретических иссле дований сделан вывод о том, что эффективность воздействия магнитным полем на жидкие системы зависит от следующих четырех основных факторов: физико химического состава жидкостей, включая как основные компоненты, так и ком поненты в виде функциональных добавок и присадок, комбинации магнитов, об разующих определенную структуру магнитного поля, величины магнитной ин дукции, скорости протекания жидкости через систему магнитов.
В результате испытаний установлено существенное влияние магнитоактива тора на изменение физико-химических показателей работающего масла, в том числе рН, кинематическую вязкость при 20 °С, щелочное число и показатель PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com моюще-диспергирующих свойств. Наибольшее снижение вязкости достигнуто при воздействии ассиметричным полем. Кинематическая вязкость при 22°С сни зилась соответственно на 11 и 3,2%. Таким образом наиболее эффективным спо собом физического модифицирования является воздействие ассиметричным маг нитным полем.
Результаты триботехнических испытаний приведены на рис. 2. Так, при до бавлении медьсодержащей металлоплакирующей присадки в количестве 0,3% от общей массы масла наблюдается заметное снижение момента и коэффициента трения по сравнению с чистым маслом. При воздействии магнитного поля коэф фициент и момент трения также снизились, а, кроме того, произошло повышение несущей способности масляной пленки. Как видно из рисунка, снижение коэффи циента трения составило в среднем 25%. Полученные данные могут быть аппрок симированы экспоненциальной зависимостью. Можно предположить, что при воздействии магнитного масла интенсифицируются адсорбционные процессы на поверхностях трибосопряжения.
Результаты модельных испытаний приведены на рис. 3. Установлено поло жительное влияние модифицирование на снижение изнашивания трущихся дета лей компрессора. Наиболее эффективно комплексное вещественно-полевое воз действие. Так, темп износа основных трущихся деталей снизился в среднем соот ветственно:
по поршневым кольцам в 1,3...1,5 раза;
по вкладышам (подшипникам скольжения) в 1,2…1,4 раза.
0, 0, Коэффициент трения (f тр ) 0, 0, -0,0053Р 1 - fтр = 0,1093-0,07e -0,0052Р 0,07 2 - fтр = 0,111-0,0642e -0,0065Р 3 - fтр = 0,111-0,0562e 0, 50 100 150 200 250 300 350 Нагрузка (Р), Н Рис. 2 Зависимости коэффициента трения от нагрузки без модифицирова ния (1), введение присадки «Гарант-М» (2), введение присадки «Га рант-М» при воздействии магнитного поля (3).
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com 0, Работа на чистом масле Работа на масле с присадкой 0, Работа на масле с присадкой при воздействии магнитного поля Потеря массы деталей, г 0, 0, 0, 0, 0,0054 0,0022 0,0023 0,0009 0,0012 0, Рис. 3 Результаты взвешивания основных трущихся деталей компрессора по цилиндрам.
Результаты физико-химического анализа, так же подтвердили эффективность предлагаемого метода. Улучшены кислотно-щелочные свойства работающего масла. Щелочное число возросло на 10%, что может свидетельствовать об интен сификации процесса массопереноса. Результаты спектрального анализа показали снижение концентрации основных элементов-индикаторов износа в масляной системе компрессора. Наименьшая концентрация соответствует физико химическому модифицированию. Таким образом, показано снижение износа дру гих деталей компрессора, не подвергавшихся взвешиванию. Концентрация железа снизилась в 1,4 раза, алюминия в 1,3 раза, свинца в 1,1 раза и кремния в 1,2 раза.
P(Fe) 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4, Концентрация железа, г/т Рис. 4 Функции плотности распределения железа в работающем масле экспериментальной группы машин до (1) и после физико химического модифицирования (2) Анализ результатов эксплуатационных испытаний позволил установить, что концентрация химических элементов индикаторов износа подчиняется логариф мически нормальному закону распределения. Это объясняется тем, что часть вре мени машины работают с неисправностями, приводящими к повышенному износу деталей.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com Как видно из рис. 5, математическое ожидание, соответствующее работе до модифицирования моторного масла, выше в 1,62 раза, чем при работе в условиях модифицирования. Аналогичные зависимости получены и для других химических элементов, где снижение износа по математическому ожиданию составило не ме нее 25…30%.
В пятой главе выполнен расчет прогнозируемого и полного ресурса фрон тальных погрузчиков БелАЗ-7822, обоснованы диагностические параметры три босистемы «ДВС-масло», выполнен расчет годового экономического эффекта от внедрения системы управления надежностью машин и физико-химического мо дифицирования моторного масла.
В процессе эксплуатационных испытаний фронтальных погрузчиков БелАЗ 7822 были определены диагностические параметры системы «ДВС-масло» (табл.
1), при достижении которых происходит резкое увеличение изнашивания трущих ся деталей.
Таблица Диагностические параметры системы «ДВС-масло» Параметры Номинальное Предельное диагностики значение значение Кинематическая вяз ±10% кость при 100°С, сСт Содержание негорю 0,05 0, чих примесей, % Водородный показа 4,1 9… тель Зольность масла, % 1 1,5…2, Наличие воды отс следы Температура вспыш 208 ки, °С Fe 8 Концентрация Cr 2 элементов Pb 1 индикаторов Ni 0,5 износа, г/т Si 2 Основной причиной ухудшения качества масла является загрязнение водой, топливом, механическими примесями, связанное с неисправностями в работе раз личных систем двигателя или условиями эксплуатации.
Для обеспечения оперативного управления состоянием работающего масла необходимы методы его экспресс-диагностики. В качестве одного из таких мето дов нами предлагается метод высоковольтной оценки степени выработки ресурса смазочного материала.
На наш взгляд, дальнейшим развитием системы диагностики является систе ма управления надежностью машин, установленная непосредственно на борту, которая включается в масляную систему (рис. 6).
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com По закономерностям изнашивания трущихся деталей двигателей установлен ным в результате эксплуатационных испытаний выполнено прогнозирование их остаточного ресурса. Повышение полного ресурса двигателей до капитального ремонта произошло в среднем в 1,3 раза или с 8301 до 10757 моточасов (табл. 2).
Таблица Результаты расчета остаточного ресурса двигателей фронтальных погрузчиков БелАЗ- Нара- Полный Оста ботка на ресурс точный Этапы экс- момент маши Машина ресурс, перимента прогно- ны, моточа за, мо- моточа сы точасы сы 25 565 7555 26 1230 6626 Обычные 27 785 7820 условия экс 31 745 6678 плуатации 56 245 8431 58 1405 7718 Физико- 25 965 7604 химическое 26 1630 9706 модифици- 27 1185 8315 рование мо- 31 1145 8437 торного мас- 56 645 12393 ла 58 1805 10710 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com управляющие воздействия параметры работающего НСМ Дозатор 1 Емкость для свежего Автоматизиро управляющие свежего моторного масло моторного ванная система воздействия масла масла управления управляющие воздействия масло 6 3 Химический Устройство очистки активатор присадки, масло отработанного добавки моторного масла моторного масла управляющие воздействия Маслянная масло система дизеля 7 Физический Емкость для воздействие активатор масло отработанного полем моторного масла моторного масла масло 9 Дозатор Система смеситель масло питания дизеля отработанного моторного масла ДИЗЕЛЬ Рис. 6 Модифицирование смазочного материала и контроль качества ра ботающего масла непосредственно на борту машины Повышение моторесурса доказывает выдвинутые ранее теоретические поло жения. На основе прогнозируемого ресурса выполнен расчет экономического эф фекта от внедрения предлагаемой технологии. Годовой экономический эффект от внедрения модифицирования моторного масла и управления техническим состоя нием в ЗАО «Стройсервис» составил 180 тыс. руб. в пересчете на один фронталь ный погрузчик БелАЗ-7822.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследова ний можно сделать следующие заключения.
1. Установлено, что в реальных условиях эксплуатации ресурс «критиче ских» по надежности деталей снижается в 1,3…1,5 раза, что приводит к длитель ным простоям машин. Основными причинами отказов являются неисправности систем очистки воздуха, масла, системы питания и охлаждения.
2. Разработана классификация различных способов модифицирования сма зочных материалов. Обоснован выбор оптимального способа модифицирования.
3. Показана возможность диагностирования системы «ДВС-масло» методом эмиссионного спектрального анализа масла на фотоэлектрической установке в ус ловиях комплексного физико-химического модифицирования смазочного мате риала.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com 4. Разработан метод оценки влияния низкоэнергетических воздействий на смазочные материалы по интегральным показателям.
5. Разработана методика стендового испытания способов модифицирования, реализованная на автомобильном компрессоре.
6. Разработана методика эксплуатационных испытаний ДВС СДМ, которая позволяет выявить при равных условиях работы ненадежные элементы и обосно вать пути повышения их работоспособности.
7. В результате теоретических и экспериментальных исследований установ лено, что наиболее эффективным путем повышения надежности двигателей строительных и дорожных машин является комплексное физико-химическое мо дифицирование моторного масла при помощи магнитоактиватора на основе по стоянных магнитов и металлоплакирующей медьсодержащей присадки при не прерывном контроле и управлении надежностью машин по параметрам работаю щего масла.
8. Исследованы закономерности изнашивания в условиях комплексного фи зико-химического модифицирования моторного масла с использованием методов математической статистики.
9. Установлено, что в условиях модифицирования смазочного материала ве личина математического ожидания концентрации основных элементов индикаторов износа снижается в среднем на 10…70%.
Определены диагностические параметры системы 10.
«ДВС-масло», позволяющие выявить неисправности, при достижении которых дальнейшая эксплуатация машины становится нецелесообразной.
На основании закономерностей процесса изнашива 11.
ния выполнен расчет остаточного и полного ресурса двигателей фронтальных по грузчиков БелАЗ-7822. В результате модифицирования масла и управления тех ническим состоянием машин ресурс цилиндровых втулок, прогнозируемый по поступлению железа в масляную систему, возрастает в среднем на 30%.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ 1. Саркисов, Ю.С. Физико-химическая механика и процессы управления три босистемами транспортных машин / Ю.С. Саркисов, В.А. Аметов, К.Ю.
Пеньков, Н.С. Елугачева, Е.Н. Спирин // Вестник машиностроения 2004.
№1. С. 25–29.
2. Аметов, В.А. Исследование влияния физико-химических воздействий на триботехнические свойства смазочных масел / В.А. Аметов, Е.Н. Спирин, Н.С. Елугачева // Сб. науч. тр. Лесотехн. ин-та / ТГАСУ, Лесотехн. ин-т. – Томск, 2003. – Вып. 2. – С. 61– 3. Аметов, В.А. Активация моторного масла магнитным полем / В.А. Аметов, Ю.С. Саркисов, Н.П. Горленко, Е.Н. Спирин, Н.С. Елугачева // Автомо бильная промышленность. – 2006. – №6. – С. 58– 4. Спирин, Е.Н. Процессы и аппараты по переработке работающих масел агре гатов горных транспортных машин / Е.Н. Спирин, Н.С. Елугачева // Наука.
Технологии. Инновации: Материалы докладов Всероссийской научной кон PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com ференции молодых ученых. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. – Часть 2. С.
– 157– 5. Аметов, В.А. Модифицирование нефтяных смазочных масел агрегатов трансмиссии АТС / В.А. Аметов, Н.Т. Тищенко, Ю.С. Саркисов, Е.Н. Спи рин // Механика и процессы управления моторно-трансмиссионных систем транспортных машин: сборник кратких научных сообщений Всероссийской научно-технической конференции. – Томск, 2003. – С. 181– 6. Аметов, В.А. Метод оценки влияния низкоэнергетических воздействий на эксплуатационные свойства автомобильных масел / В.А. Аметов, Е.Н. Спи рин // Архитектура и строительство. Наука, образование, технологии, ры нок: тезисы докладов научно-технической конференции. Секция «Совер шенствование технологий строительного производства, повышение эффек тивности труда, уровня технической надежности» – Томск: 2002. – С. 49– 7. Спирин, Е.Н. Переработка смазочных материалов при эксплуатации транс портных машин / Е.Н. Спирин, Н.С. Елугачева, В.А. Аметов, Ю.С. Саркисов // Экология и промышленность России. – 2005. – №1 – С. 12– 8. Аметов, В.А. Оценка влияния металлосодержащих присадок на работоспо собность трибосистемы ДВС-масло / В.А. Аметов, Е.Н. Спирин // Вестник ТГАСУ. 2002. – с. 27– 9. Устройство для обработки смазочных масел Патент РФ на полезную модель № 10. Аппарат физико-химической переработки моторных масел в процессе их эксплуатации Патент РФ на полезную модель № PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.pdffactory.com