WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 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.

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.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»