Состояние масла в двигателе

Актуальность темы. Развитие техники сопровождается непрерывным ужесточением условий работы подвижных соединений деталей. Машины обычно достигают предельного состояния не в результате утраты деталями жесткости или прочности, а главным образом из-за износа их рабочих поверхностей. Поэтому долговечность и безотказность (далее надежность) машин принципиально определяются износостойкостью узлов трения. Износостойкость закладывается при проектировании, потенциально обеспечивается производственными методами при изготовлении, а фактически реализуется с применением эксплуатационных методов.

Без применения современных эксплуатационных методов обеспечить высокую износостойкость узлов трения машин невозможно. Многие исследователи, в том числе зарубежные, подчеркивают, что применение планово-предупредительной системы обслуживания машин не создает условий для реализации высокой надежности машин и экологизации процесса их эксплуатации потому, что до 60.70 % из них находятся в неудовлетворительном состоянии. Наиболее эффективной является технологическая стратегия обслуживания машин по их фактическому состоянию. Многолетний опыт технически развитых зарубежных стран свидетельствует, что с применением этой стратегии, которую они часто называют «повседневным контролем», фактический ресурс, например ДВС, достигает 1,6 млн км и более без капитального ремонта. Следовательно, оперативное управление техническим состоянием машин с применением этой стратегии создает такие условия, при которых износостойкость узлов трения становится настолько высокой, что обеспечивает работу машины до ее морального старения без капитального ремонта.

Аварийные ситуации сокращаются в несколько раз, так как преждевременный износ узлов трения обусловлен применением неработоспособных масел, а мониторинг позволяет предотвратить применение таких масел.

Принципиальное отличие современных моторных масел от масел предыдущих поколений состоит в том, что у последних значение коэффициента трения в зоне контакта непосредственно определяло интенсивность износа узлов трения; современные масла такой связи не обеспечивают. Например, при функционировании ДВС на неработоспособном масле коэффициент трения может быть меньше, чем на работоспособном, но при этом интенсивность износа деталей увеличивается на 2. 3 порядка. Органолептическими методами такой износ не определяется. Поэтому создается впечатление, что ДВС функционирует в штатном режиме. Следовательно, для применения эксплуатационных методов необходимы доступные средства распознавания состояния агрегатов машин по параметрам работающего масла.

Контроль состояния свежих и работающих масел возможен с использованием аналитических и экспресс-методов. Аналитические методы и соответствующие им средства позволяют выявить фактическое качество любого товарного нефтепродукта. В технически развитых странах в течение нескольких последних десятилетий создавалась сервисная сеть лабораторий, оснащенных автоматизированным оборудованием.

В нашей стране подобной сервисной сети нет, а капитальные и текущие затраты на создание и содержание такой лаборатории настолько велики, что подавляющее число предприятий, в том числе и крупные автохозяйства, не могут позволить себе их создавать.

Экспресс-методы и соответствующие им средства доступны не только каждому предприятию, но и частным владельцам машин. Их применение позволяет снизить трудоемкость оценки качества масел при мониторинге на один - два порядка. Однако возможности таких средств, как показал анализ диагностических возможностей отечественных и зарубежных комплектов, не обеспечивают получение необходимого и достаточного объема диагностической информации для осуществления адекватного оперативного управления техническим состоянием машин.

Для обеспечения требуемой надежности и экологичности машин эксплуатационными методами  разработана методология применения простых и эффективных экспресс-методов и портативных средств контроля состояния масел, обеспечивающих получение необходимого и достаточного объема диагностической информации для оперативного и адекватного управления техническим состоянием машин на основе мониторинга состояния смазочных масел и агрегатов машин. Применение ряда новых и эффективных экспресс-способов и портативных средств позволили минимизировать материальные и трудовые затраты на осуществление мониторинга состояния масел и агрегатов.

По результатам исследований можно сделать следующие выводы:

1 Анализ причин низкой надежности и экологичности мобильных машин позволил выявить три основные причины: применение неработоспособных масел для смазывания механических систем машин; отсутствие простых экспрессс-методов и портативных средств, обеспечивающих достоверное распознавание их состояний и отсутствие взаимосвязи у современных моторных масел между коэффициентом трения и интенсивностью износа узлов трения.

2 Основной причиной низкой износостойкости узлов трения является загрязнение масел водой, тосолом и топливом, которое наблюдается, по нашим данным, примерно у половины ДВС. Исследование свойств таких масел позволило вскрыть роль деструктивных факторов в этом процессе и их взаимосвязи, которые обусловливают увеличение интенсивности износа узлов трения на 2. .3 порядка относительно штатного режима их функционирования.

Прибор для определения содержания воды в маслах

На основании исследований можно рекомендовать для обеспечения работоспособности масел при эксплуатации предельные значения концентраций: воды - не более 0,1 % от объема масла, тосола - не более 0,05 %, зимнего дизельного топлива не более 3,0 %, бензина - не более 0,5 %.

3 Разработаны концептуальные требования к методам и средствам экспресс-оценки состояния масел и агрегатов машин, направленные в первую очередь на снижение трудоемкости и повышение достоверности распознавания их состояния, а также на обеспечение эргономичности и самодостаточности, что позволило отказаться от использования химических реагентов и стеклянных приборов и придало портативному комплекту свойство долговечности, а также снять ограничение по количеству выполняемых анализов.

Приборы определения вязкости масел>

4 Для обеспечения достоверного распознавания состояния масел и агрегатов машин необходимо и достаточно включить в комплекс следующие экспресс-способы оценки: известные - вязкости; нейтрализующих, противоизносных, противозадирных свойств; наличия абразивных частиц; вновь предлагаемые -концентрации охлаждающей жидкости; наличия топлива; диспергирующе-стабилизирующих свойств (ДСС) работающих масел; ДСС свежих масел; наличия средних и крупных частиц износа (качественный); параметров частиц износа самой крупной фракции (количественный); загрязненности.

Приборы контроля чистоты масла

5 Теоретической основой новых способов стала разработанная методология применения аналитико-имитационного моделирования процессов, происходящих в масле и механизме, с учетом условий эксплуатации, что позволило раскрыть ряд закономерностей поведения исследуемых объектов без натурного эксперимента, таким образом, получить необходимое новое знание, применением которого обоснованы рациональные комплексы диагностических признаков для распознавания параметров частиц износа в работающем масле.

6 Установлены новые закономерности, ставшие основой тестовых воздействий, что позволило разработать ряд эффективных экспресс-методов оценки концентрации охлаждающей жидкости в масле (патент 2297624 РФ), ДСС свежих масел (патент 2269776 РФ), ДСС и загрязненности работающих масел (решение о выдаче патента № 2006139714/04(043298) РФ), параметров частиц износа в масле (патент 2082150 РФ) и другие, а также портативные средства патент 1763976 РФ), без разработки которых не представлялось возможным обеспечить достоверное распознавание состояния масел и агрегатов машин с применением только экспресс-методов и портативных средств.

7 Полученные аналитическим и экспериментальным исследованием рациональные составы комплексов показателей состояний масел и агрегатов машин, экспресс-методов и соответствующих средств, а также взаимосвязи структурных и диагностических параметров и предельные их значения, разработанные с применением положений теорий информации, распознавания и принятия решений, позволили обосновать алгоритм комплексного диагностирования машин по параметрам работающего масла. Решение поставленных задач дало новое знание и позволило обосновать методологию применения экспресс-методов и портативных средств распознавания состояния масел и агрегатов машин, создать условия для повышения износостойкости узлов трения, надежности и экологичности машин при эксплуатации.

8 Производственные испытания в условиях сельских предприятий и других отраслей предлагаемых экспресс-методов и портативных средств подтвердили их высокую эффективность. По нашим данным, существенно повышается экологичность процесса эксплуатации машин благодаря сокращению аварийных отказов, снижению расхода смазочных масел, что снижает потребность в запасных частях и маслах, с вытекающим из этого технико-экономическим и экологическим эффектом.

9 Использование разработанных экспресс-способов и портативных средств позволяет организовать мониторинг состояния масел и агрегатов машин в условиях рядовой эксплуатации силами специалистов предприятия, без затрат на химические расходные материалы.