WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Комплексная 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

В процессе проведения испытаний определялись физико - химические свойства масел: вязкость, температура вспышки, наличие воды, содержание нерастворимого осадка, а также трибологические свойства масел: коэффициент трения, несущая способность и износ образцов. Определение трибологических свойств масел производилось на разработанном трибологическом комплексе. Результаты трибологических испытаний каждой пробы масла были получены в виде, представленном на рис. 7.

Рис. 7. Результаты трибологических испытаний. Машина № 93, масло М14В2. 1 диаграмма нагружения образцов, 2-наработка масла 200 м/час, 3 - 400 м/час, 4-600 м/час.

Рис 8. Изменение трибологических характеристик моторных масел в зависимости от наработки. а) - масло М14В2, машина № 93, б) - масло SAE15-W40, машина № 83. 1- нагрузка задира образцов; 2 - износ образцов - колодочек; 3 - момент трения при нагрузке 20 МПа.

При анализе экспериментальных данных были выявлены следующие закономерности изменения трибологических свойств моторных масел, характерные для всех типов подконтрольных двигателей:

- с увеличением времени наработки масла в исправном двигателе улучшаются его антифрикционные характеристики. Снижение коэффициента трения на 11...27 % было зафиксировано при работе масла в 72 % двигателей подконтрольных машин, в остальных случаях увеличение коэффициента трения достигало 7...60 %;

- изменение нагрузки схватывания образцов происходит по трем основным направлениям:

  • значительное снижение несущей способности масла, (на 20...33 %);
  • незначительное снижение несущей способности (5...7 %);
  • незначительное повышение несущей способности (3..5 %).

- противоизносные свойства масел ухудшаются пропорционально времени наработки масла в двигателе;

- при доливе свежего масла происходит частичное восстановление трибологических свойств.

При анализе результатов трибологических испытаний прослеживается тесная взаимосвязь между трибологическими характеристиками. Изменение противоизносных и антифрикционных свойств моторных масел достаточно тесно коррелируют с изменением его несущей способности (рис. 8). При снижении несущей способности (рис. 8а) наблюдается увеличение интенсивности изнашивания и снижение момента трения и, наоборот, при увеличении несущей способности наблюдается снижение момента трения и стабилизация интенсивности изнашивания. Таким образом, в качестве единичного критерия оценки изменения трибологических свойств моторных масел возможно использование значения нагрузки схватывания или интенсивности изнашивания. Момент трения не является достаточно информативным показателем, он может использоваться в качестве вспомогательного. Так как реализация устройства измерения износа в приборах, предназначенных для экспресс - диагностики трибологических свойств моторных масел в условиях автотранспортных предприятий является достаточно сложной и дорогостоящей, а также значительно увеличивает время проведения испытаний, предлагается в качестве трибопоказателей, определяющих пригодность масла к дальнейшей эксплуатации использовать нагрузку схватывания образцов и момент трения.

При анализе результатов исследования физико - химических характеристик моторных масел было выявлено, что основными факторами, влияющими на ухудшение трибологических характеристик моторных масел являются:

  • загрязнение масла продуктами износа деталей двигателя, частицами сажи и пыли;
  • попадание топлива в масло, вызванное неисправностями топливной системы;
  • попадание воды в масло, вследствие негерметичности охлаждающей системы ДВС.

При проведении противоизносных испытаний выявлено, что при попадании воды в моторное масло SAE 15-W40 (рис. 9а) его противоизносные характеристики значительно ухудшаются и концентрация воды в количестве 0,5% приводит к увеличению износа 2,8 раза, а повышение концентрации до 1% увеличивает износ в 3,3 раза по сравнению с чистым маслом.

Наличие дизельного топлива в масле в концентрациях до 6% не оказывает существенного влияния на противоизносные свойства моторного масла, однако с дальнейшим увеличением концентрации они ухудшаются. При 15% содержании ДТ износ увеличивается в 2,3 раза.

Рис. 9. Изменение трибологических показателей моторного масла SAE 15-W40 при изменении физико - химических характеристик. а) - значения износа образцов - колодочек; б) - значения нагрузки схватывания. 1 - содержание нерастворимого осадка, 2 - содержание воды, 3 - содержание дизельного топлива. Скорость скольжения 3,9 м/с; температура 90±2°С.

Наиболее значительное ухудшение противоизносных свойств происходит при загрязнении масла продуктами нерастворимого осадка (НО), которые состоят из продуктов износа, сажи от неполного сгорания топлива, атмосферной пыли и др. В диапазоне содержания 0 - 0,4% НО ухудшение противоизносных свойств практически не проявляется (в 1,3 раза), при концентрации 0,6% НО происходит резкое увеличения износа (в 2,7 раза по сравнению с чистым маслом) и стабилизируется до концентрации 1,2% НО. С дальнейшим увеличением концентрации до 2 % НО наблюдается резкое увеличение износа по экспоненциальной зависимости (до 20 раз).

Несмотря на значительное ухудшение противоизносных свойств, вода не оказывает существенного влияния на несущую способность масла (рис 9б). При концентрации воды 0,5% несущая способность снижается на 10%, а при 2%-ой концентрации - на 24%.

Влияние наличия дизельного топлива на несущую способность масла наиболее значительно проявляется при увеличении концентрации до 3% ДТ (снижение на 11%), при содержании 15 % ДТ несущая способность снижается на 30%.

Наибольший интерес представляет изменение несущей способности под влиянием добавления нерастворимых примесей. При постепенном увеличении концентрации НО до 1% наблюдается постепенное снижение несущей способности на 22%, с дальнейшим увеличением концентрации до 1,6 % наблюдается стабилизация с некоторым повышением несущей способности, затем при увеличении концентрации НО до 2% наблюдается резкое снижение несущей способности, которое при 2%-й концентрации НО достигает 48% по сравнению с чистым маслом.

При исследовании влияния содержания нерастворимых примесей на антифрикционные свойства масла выявлено, что их наличие дестабилизирует антифрикционные характеристики масла, однако, при концентрации НО до 1% наблюдается некоторое снижение момента трения. Дальнейшее увеличения содержания НО приводит к ухудшению антифрикционных свойств, причем при содержании 2% НО наблюдаются периодические задиры образцов.

При исследовании антифрикционных свойств моторного масла при добавлении воды выявлено, что при содержании воды 0,5% момент трения несколько снижается (на 7-8%) при содержании воды 1% момент трения на 3-4% выше, чем у чистого масла. Дальнейшее увеличение содержания воды до 1,5% и 2% увеличивает момент трения, соответственно, на 8-10% и 15-20%, причем в последнем случае наблюдается тенденция к дестабилизации.

При исследовании антифрикционных свойств масла при добавлении ДТ отклонения момента трения находились в зоне погрешности измерения.

Для оценки влияния на смазочные, противозадирные и противоизносные свойства моторного масла SAE 15 - W40 изменения физико – химических свойств был поставлен эксперимент с использованием теории планирования экспериментов. В качестве управляемых факторов принимались: содержание воды х1, содержание дизельного топлива х2, количество механических примесей (нерастворимого осадка) х3.Числовые значения отклонений от нормы устанавливались на основе данных литературного обзора о предельно допустимом содержании указанных веществ в моторном масле. Для нерастворимого осадка максимальное содержание было принято 2% по массе, для воды - 1%, для дизельного топлива - 10%.

В качестве функции отклика принимались: износ образцов – колодочек J, нагрузка схватывания образцов Fнагр., момент трения в трибосопряжении Мтр..

В качестве рабочей силы была принята гипотеза о том, что связь между факторами и функцией отклика аппроксимируется функцией в виде полиномиальной модели второго порядка. Эта модель может быть представлена в виде уравнения:

Y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b12x1x2+b13x1x3+b23x2x3+b11x12+b22x22+b33x32

где Y – параметры объекта трибосистемы;

x1; x2; x3 – факторы, влияющие на исследуемый трибологический процесс;

b0, b1, b2, b3, b12, b13, b23, b11, b22, b33– коэффициенты регрессии.

При осуществлении эксперимента опыты, соответствующие каждой комбинации факторов, повторялись 7 раз. Эксперимент проводился с доверительной вероятностью 0,95. Проверка однородности дисперсий реализации функции отклика по всем строкам матрицы производилась с помощью критерия Кохрена.

После исключения незначимых коэффициентов уравнения регрессии в окончательном виде выглядят так:

Pages:     | 1 || 3 |






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