Методика определения оптимальных сроков смены масел в силовых агрегатах транспортных машин

УДК 629.114.2

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ СРОКОВ СМЕНЫ МАСЕЛ В СИЛОВЫХ АГРЕГАТАХ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

А.С. Полянский, доцент, д.т.н., Е.А. Бажинов, аспирант, ХНАДУ

Аннотация. Рассмотрена методика определения сроков смены масел в силовых агрегатах с учётом энергетических затрат на выполнение транспортной работы, а также эксплуатационные свойства работавшего масла.

Ключевые слова: силовой агрегат, масло, методика, браковочные показатели.

Введение

Работа транспортных машин в различных условиях, а также влияние эксплуатационных и технологических факторов на срок службы моторных и трансмиссионных масел обуславливают неодинаковую периодичность их смены.

Регламентированные сроки службы масел не всегда обоснованы ввиду применения двигателей и агрегатов трансмиссии различных моделей и модификаций, работающих в неодинаковых условиях эксплуатации.

Масло, как правило, к сроку замены не исчерпывают запаса своих эксплуатационных свойств и могут работать дальше без снижения надёжности работы агрегатов. Важно вовремя определить срок смены масла, предвидеть его замену на основании браковочных показателей, т.е. таких показателей, при достижении которых масло считается непригодным для дальнейшего применения в агрегатах и подлежит замене.

Анализ последних достижений и публикаций

Математические модели, используемые в настоящее время для определения срока смены масла в силовых агрегатах, отличаются большим разнообразием как по типу, так и по другим признакам: точности используемыми математическими моделями и параметрами, степени сложности и т.д.

Целесообразность применения существующих математических моделей для определения срока смены масла можно оценить путём сравнения и анализа достоинств и недостатков используемых подходов.

Так, срок смены масла в работе [1] оценивается по критерию формирования (эффективное давле-

ние, скорость хода поршня, коэффициент тактно-сти), а в работе [2] по условному показателю. Для практических целей авторами [3] представлены математические модели, которые учитывают время достижения браковочных показателей.

Анализируя существующие математические модели определения срока смены масла, можно сделать вывод, что ни одна модель не учитывает влияния взаимосвязи энергетических затрат на выполнение транспортной работы, индивидуальных особенностей силового агрегата и качества масла на характер изменения его браковочных показателей.

Цель и постановка задачи

Целью работы заключается в разработке методики определения сроков смены масла в силовых агрегатах, базирующихся на диагностирующей оценке браковочных показателей и внешних условиях работы конкретной транспортной машины.

Определение сроков смены масла

Фирма-изготовитель транспортной машины в инструкции по эксплуатации устанавливает наработку силовых агрегатов в часах или по пробегу, после чего масло должно быть заменено свежим. При этом изготовители силовых агрегатов исходят из средних статистических данных по работоспособности масла в различных условиях эксплуатации и при техническом состоянии силового агрегата, близком к предельному (перед постановкой в ремонт). При фиксированной наработке до смены масла в новых силовых агрегатах и агрегатах, работающих в более благоприятных условиях, смена масла происходит преждевременно, масло сливают из силовых ещё вполне работоспособным.

Наиболее достоверная оценка целесообразного межсменного срока службы масла в силовых агрегатах обеспечивается проведением эксплуатационных испытаний с определением влияния срока службы масла на совокупность таких показателей, как безотказность и долговечность сопряжений (по продуктам износа или наличия механических примесей, по загрязнению поверхностей деталей), затраты на их техническое обслуживание и ремонты, физико-химические свойства масла.

При установлении сроков службы масла в двигателях так называемые браковочные показатели, при достижении предельно -допустимых значений которых требуется замена масла.

На практике работоспособность масла оценивается по следующим показателям: капельная проба, кинематическая вязкость, содержание нерастворимого осадка, температура вспышки, содержание воды, дисперсирующая способность, щелочные и кислотные числа, водородный показатель pH, содержание топливных фракций, содержание продуктов износа металлов и кремния, дифференциальная инфракрасная интроскопия. Названные показатели смениваются экспресс-методами или лабораторными методами анализа.

При оценке сроков смены работавшего масла большое значение имеют не абсолютные значения перечисленных выше показателей, а тенденция их изменения во времени относительно показателей свежего масла. Абсолютное значение показателей оценивает предел работоспособности самого масла. Очень важно рассматривать показатели работавшего масла не индивидуально, а во взаимосвязи.

Взаимосвязь браковочных показателей целесообразно оценивать по коэффициенту информативности, который позволяет проследить динамику изменения значений браковочных показателей и сравнить между собой их информативную способность, имеющих неодинаковую физическую основу

где Xшах, Xтп - максимальное и минимальное значение браковочного показателя свежего и работавшего масла.

В табл. 1 представлены коэффициенты информативности браковочных показателей на примере масла М-10Г2К.

Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлена тесная корреляционная связь между содержанием железа в масле и физико-математическими показателями. Коэффициент парной корреляции находится в пределах

0,78...0,86.

Таким образом, оценку сроков смены масла в силовых агрегатах можно оценивать по содержанию железа в масле. Значимость физико-химических показателей оценивается с помощью весовых коэффициентов. Численные коэффициенты приведены в табл. 1. Очевидно, предварительную оценку эксплуатационных свойств масла следует проводить по приведенному коэффициенту качества, который находится из уравнения

Нормирование сроков смены масел в силовых агрегатах ограничивается характером изменения физико-химических показателей масла и внешними условиями.

Кк =

F изм -F F min

Kbf + Z

К =

инф _ у

X max

где Fизм - измеренная концентрация железа в масле, г/т; F min, F max - соответственно мини-

у 7 -* mill ' -*• max

мальная и максимальная концентрация железа в масле, г/т; Кв - весовой коэффициент ,-го физико-химического показателя масла.

Выбор нормативного срока смены масла зависит от ряда технико-экономических факторов: темпов научно-технического прогресса, ограничений на трудовые, энергетические и материальные ресурсы, приоритета данного класса транспортных машин у потребителя.

Таблица 1 Коэффициенты информативности браковочных показателей

Браковочный показатель Ед. измер Значения К -*'-инф К -*'-зам

Х ^-max Х ^-min

1. Вязкость мм2/с 13,5 8,0 0,407 0,03

2. Механические примеси % 3,0 0,015 0,995 0,20

3. Щелочное число мгКОН/г 6,0 1,0 0,833 0,10

4. Дисперсирующие свойства уе. 1,0 0,30 0,70 0,08

5. Содержание железа в масле Г/т 30,0 0,10 0,997 0,20

6. Содержание воды % 0,30 0,030 0,90 0,13

7. Снижение температуры вспышки °С 205,0 185,0 0,902 0,13

8. Стабильность по ИПО в приборе ДК-НАМИ ч 65,0 7,0 0,892 0,13

Рис. 1. Зависимость замены масла в двигателе КамАЗ-740 от внешних условий

Для транспортных машин выбор сроков замены масел в силовых агрегатах зависит от характера приближения физико-химических показателей к предельному состоянию. Скорость приближения качества масла к предельному состоянию в большей степени зависит от внешних условий эксплуатации транспортных машин.

На рис. 1 показана зависимость замены масла в двигателе КамАЗ-740 от внешних условий.

В этой связи срок замены масла в силовом агрегате для заданных условий эксплуатации составит

L 42,5 • Nmax  ge min ' LH

Lm =--------------------- KM,

H Л  Vmax  рТ

где Nmax - максимальная мощность двигателя, кВт; ge min - минимальный удельный расход топлива, г/кВт ч; LH - нормативный срок замены масла в силовом агрегате, установленный заво-дом-изготовителем, км; HЛ - линейная норма

расхода топлива, л/100 км; Vmax - максимальная скорость движения транспортной машины, км/ч; рТ - плотность топлива, г/см3.

Таким образом, срок замены масла в силовых агрегатах следует оценивать по нагрузочноскоростному режиму: расход топлива, скорость движения транспортной машины, конструктивные особенности и т.п.

Выводы

Разработаны новые методологические принципы оценки сроков смены масла в силовых агрегатах, базирующиеся на раскрытии причинноследственных связей физико-химических показателей. Эти принципы служат основанием для разработки и совершенствования методик корректирования сроков смены масла в силовых агрегатах с учетом заданных условий эксплуатации. Замена масла в силовых агрегатах устанавливается по предельному значению коэффициента качества по каждому агрегату эксплуатируемого автомобиля.

Литература

1. Григорьев М.А., Бунаков Б.М., Долецкий В.А.

Качество моторного масла и надежность двигателей. - М.: Изд-во стандартов, 1981. -232 с.

2. Бажинов А.В., Наглюк И.С., Башкатов В.В.

Оценка корреляционной связи между показателями качества масла и проблемы качества и эксплуатации автотракторных средств. Пенза, ПГАСА, 2000. - С. 104-106.

3. Резников В.Д., Мещерин Е.М. Анализ масла

как средство диагностики двигателя // Автомобильный транспорт. - 1997. - № 4. -С. 22-24.

Рецензент: М.А. Подригало, ХНАДУ.

профессор, д.т.н.,

Статья поступила в редакцию 17 января 2005 г.