Введение. При эксплуатации сложной самоходной техники одной из операций технического обслуживания (ТО) является замена масла двигателя. Эта операция ТО не вызывает сложностей, когда простаивание техники неубыточно, или – если убыточно – простаивание техники учтено при планировании её работы и это не сказывается на производстве продукции.
Однако если техника эксплуатируется в условиях, отличающихся от средних условий эксплуатации, её простои на замене масла двигателя, вместе с заменой или обслуживанием фильтрующих элементов, могут быть достаточно продолжительными и влияющими на объем производства продукции. Особенно это характерно для полевых операций при производстве сельскохозяйственной растениеводческой продукции, выполняемых тракторными агрегатами.
Решение проблемы может состоять в выносе операций замены масла двигателя за пределы непрерывных периодов работ, которые, в частности для сельского хозяйства, чередуются с периодами естественных простоев и остановок техники.
Целью исследований является повышение эффективности функционирования системы смазки двигателя за счет совершенствования технологии технического обслуживания.
При исследовании эффективности функционирования системы смазки возможно решение двух имеющих теоретический интерес и несомненное практическое применение задач:
1) задачи управления периодичностью замены масла;
2) задачи обоснования конструкции устройства контроля очистительной способности фильтров системы смазки.
Методы исследования. Периодичность замены масла определяется его состоянием, характеризующимся зависимостью численных значений его качественных характеристик от времени работы двигателя:
(1)
Управление периодичностью замены масла возможно двумя способами: изменением количества картерного масла; применением масла с различной периодичностью замены.
При использовании масел различного качества условие целесообразности выноса операции замены масла за пределы непрерывных периодов работ будет иметь вид:
, (2)
где Сдиаг - стоимость диагностического прибора, руб.;
ΔC - удельная величина убытка от простоя трактора (автомобиля), руб./ч;
tзм - продолжительность операции замены масла, ч;
V - объем поддона картера, л;
Ci - стоимость масла i-го сорта, руб./л;
Pk(Тп) - вероятность отказов соединительных маслопроводов или уплотнительных устройств в течение периода использования масла.
Одной из существенных характеристик масла, являющейся основанием для его замены – это изменение вязкости. Принято считать нецелесообразным использование масла, если его вязкость возросла более чем на 35%.
Вязкость масла зависит от его температуры [1] (рис. 1).
Рис. 1. Зависимость вязкости масел от температуры (снизу вверх: зимнее, летнее, всесезонное) [1]
Результаты исследования. Повышение вязкости на вышеуказанную величину по своим неблагоприятным воздействиям на двигатель равносильно значительному снижению температуры двигателя: ухудшение притока масла в масляный насос, недостаточное поступление масла к удаленным парам трения, приводящее к повышенному износу.
С увеличением вязкости масла снижается его фильтруемость. Для двигателей, имеющих в системе смазки центробежный масляный фильтр (центрифугу), это обстоятельство можно использовать как дополнительный показатель оценки состояния масла [5; 6]. В качестве диагностического параметра принимается частота вращения ротора центрифуги.
Нами была разработана защищенная патентами конструкция центробежного масляного фильтра с устройством постоянного контроля его очистительной способности [2-4].
В одном из вариантов [3] в качестве источника импульсов используется гайка ротора. Индукционный датчик устанавливается во втулке, неподвижно закрепленной на колпаке центрифуги (рис. 2).
Рис. 2. Центрифуга с индукционным датчиком
В качестве датчика использован датчик положения коленчатого вала двигателя ВАЗ (рис. 3).
Рис. 3. Указатель с преобразователем и датчик
Для фиксации снижения частоты вращения ротора центрифуги ниже предельного значения разработаны преобразователь и указатель, монтируемые в одном корпусе (рис. 3).
Указатель выполнен на светодиодах, при снижении частоты вращения ротора ниже предельного значения загорается светодиод красного цвета.
Усовершенствованная конструкция центробежного фильтра двигателя ЯМЗ приведена на рис. 4.
Рис. 4. Центробежный фильтр двигателя ЯМЗ с датчиком
Преобразователь выполнен на микроконтроллере с возможностью перепрограммирования специально разработанным программатором (рис. 5), для использования преобразователя с указателем на центрифугах двигателей других марок. Программатор можно использовать для точного определения текущего значения частоты вращения ротора центробежного фильтра.
Рис. 5. Программатор
Была проведена производственная проверка фильтра, установленного на двигатель ЯМЗ-240Б трактора К-701 (рис. 6).
Рис. 6. Центрифуга с устройством контроля на двигателе ЯМЗ-240Б
Выводы. В настоящее время производится достаточное количество полусинтетических и синтетических масел с увеличенной, от 1,5 до 3 раз, периодичностью замены. Возможно его использование в двигателях сложной самоходной техники вместо обычно применяемого масла типа М-10Г2. Однако реальный срок использования такого масла может отличаться от заявленного заводом-изготовителем. Поскольку регулярное измерение вязкости масла с использованием существующих методик в режиме штатной эксплуатации двигателя не представляется возможным, становится перспективным использование разработанного нами встроенного средства контроля очистительной способности центрифуги для определения времени замены картерного масла. Предварительно необходимо провести тарировку средства контроля путем перепрограммирования микроконтроллера преобразователя, на основе экспериментальных данных зависимости частоты вращения ротора от вязкости масла при различных значениях давления масла в системе смазки.
Рецензенты:
Браилов И.Г., д.т.н., профессор, профессор кафедры механики ФГБОУ ВПО «Омская автомобильно-дорожная академия (СИБАДИ)», г. Омск.
Сорокин В.Н., д.т.н., доцент, профессор кафедры основ теории механики автоматического управления ФГБОУ ВПО «Омский государственный технический университет», г. Омск.