автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Исследование процессов старения и повышение срока семян масла в дизелях большегрузных автосамосвалов

/ /

л

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ г

ДИЗЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 621.431.73.004.58-192:621.692

САВ&ЫЩА ГАЛИНА ЯКОВЛЕВНА

ИССВДОВШ£ ПРОЦЕССОВ СТАРЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЕ СРОКА СЛЕШ МАСЛА В ДИЗЕЛЯХ БОЛЬШЕГРУЗНЫХ АВТОСАМОСБАЛОВ

Специальность 05.u4.u2 - тепловые двигатели

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

V '

/ , > / Ленинград 1991

( ^ / ■■I-/

/ .-*/■ 6 / А

Работе, выполнена в производственном объединении "ТурОоматорниП завод" г,Свердловск ¡i Центральном научно-исследовательское дизельной институте г,Ленинград.

Научный руководитель - кандидат технических наук, с.н.с.

0.А.Никифоров

Научный-консультант - кандидат технических наук. . . Е.В.Данилова

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Н.С.Полипшое - кандидат технических наук, с.н.с. Г.^.Бенуа

' Ведущее предприятие ПО "Коломенский завод",

Защита состоится *&Ьни1ЮНсг1 1991 г. в 12, час в конференц-зале института на заседании специализированного совета K-Ió4.ü2.0,; по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Центральном ордена "Знак Почета" научно-исследозательском дизельном институте, по адресу:

I¿ólb6, г.Ленинград, Московское шоссе, д.2Ь, корп.1, ЦПЦДИ

С диссертацией можно ознакомиться в технической библиотеке

щади.

Автореферат разослан 2.А//?*??_____ 1991 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью Вашего учреждения, просим направлять в адрес специализированного совета по указанному адресу

Учений секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, с.н.с.

Б.И.Богданов

\

СБ1ЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Анализ развития двигаталестроения в >Р и за рубежом свидетельствует о том, что одним из важных налра-5НиС является повышение экономичности ДЕС. Учитывая истощение присных запасов, ухудшение качества нефтяного сырья и удорожание сезонности нефтепродуктов приобретает особое народно-хозяйственное шение рациональное использование горюче-смазочных материалов, в < числе и моторных масел. При разработке современных ДВС особое {мание обычно уделяется сокращению расхода масла на угар за счет эершенствования конструкции. В то же время при расходах масла око-I г/кВт.ч значительным резервом экономии является повышение сро-5 его смены при сохранении маслом в достаточном объеме эксплуата-знных свойств. Повышение сроков смены масла увеличивает необслу-заемый период работы двигателя, сокращает расходы на техническое ;луживаиие.Решение задачи повышения сроков смены масла невозмо«-без исследования процессов старения, поиска взаимосвязи их ин-1сивности и конструктивных особенностей ДВС, оценки влияния экс-^атационных факторов.

Для нового семейства дизелей б,В и 12ДЯ-21А (ЧН 21/21),. пред-значенных для большегрузных автосамосвалов "БелАЗ" и имеющих уде-шй расход масла на угар 1,СВ г/кВт.ч,проблема повышения сроков эны масла весьма значительна и определяет актуальность исследова-1, которым посвящена диссертация.

Цель работы. Повышение экономичности дизелей ДДО-21А по расхо-масла за счет увеличения сроков его смены, достижение которой • ^ществляется решением следующих проблем:

1. Исследование общих закономерностей процессов старения мас-в дизелях ДМ--21А.

2. Изучение взаимосвязей характера процессов старения масяа и зструктивных особенностей семейства дизелей ДМ-21А.

3.. Разработка на основе проведенных исследования научно-обосно-«шх диагностических и браковочных параметров масла.

Научная новизна. На основании современного научного подхода .?аслу как конструктивному элементу двигателя на базе проведенных следований с использованием инфракрасной (ИК) спектроскопии, атом-абсорбционного анализа, электронной микроскопии, лазерной техники компьютерной обработки данных выявлены основные закономерности . щессов старения масла в дизелях-большегрузных автосамосвалов.

Выявлены закономерности процесса фильтраций масла, влияние к< структивных особенностей системы очистки масла и способа его р&зме щения на процессы старения.

Получены корреляционные зависимости значений параметров стар« ния масла.от его наработки и мощности дизеля., лако- и нагароотло*« ний на поршне от значений параметров старения, сроков службы филы ругацих элементов очистки масла от содержания в нем компоьентрв нерастворимых загрязнений.

Разработаны научно-обоснованные диагностические и браковочные параметры масла ц представлены их предельно-допустимые значения.

, Практическая ценность. Проведенные исследования и полученные на их основе диагностические и браковочные параметры позволили уве личить в серийных дизелях сроки смены масла в I,5.,,2 раза. Полу^ ценные математические зависимости значений параметров старения от мощности дизеля и наработки масла дачи возможность прогнозировать сроки смены масел при создании новых модификаций дизелей с повьпш ным уровнем форсирования, а зависимости интенсивности лако- и нагг рообразовашч на поршне и сроков службы фильтрующих элементов от значений параметров старений - оценивать состояние 1ДОГ дизеля и р< сурс работы фильтров без остановки и разборки дизеля. Исследованш способа размещения масла на процессы его старения в новых модифию циях дизелей позволили дать рекомендации по изменению конструкции картера, внедрение .которых увеличило срок смены масла в 2,5 раза.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены, о< суждеиы и одобрены на: •

- Всесоюзной научно-технической конференции "Теория и практи! рационального использования горюче-смазочных материалов и рабочих жидкостей в технике", Челябинск, 1985; 1987г.г.

- секции "Двигатели внутреннего сгорания" научно-техническоп Совета Министерства энергетического машиностроения, Москва, 1935г,

- Всесоюзном семинаре по химмотологии, Москва, ДНТП, 1987г.

Публикации. Содержание диссертации изложено в 9 . работах, пол; но положительное решение по заявке на изобретение.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, спио.ка литературы из 99 наименований и 2 прило® ний. Объем работы - 135 страниц магаинописного'текста, 33 рисунка 1 48 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность теми диссортаццонно-исследования, его практическая ценность, научная новизна; даны эдения о реализации и апробации результатов работы.

Первая глава посвящена обзору литературных источников по'ис-здованию процессов старения масла в Д61 и разработке на их осно-диагностических и браковочных параметров, позволяющих повысить эки сШПы масла. Дается оценка влияния эксплуатационных факторов <онструктивных особенностей ЦПГ на процессы старения и сроки сме-масла в дизелях большегрузных автосамосвалов, рассматривается 1яние способов размещения смазочного масла, "систем его очистки интенсивность процессов старения, анализируются различные под-1ы к выбору, браковочных параметров и правомерность их использова-i для определения сроков смены масел. Показано, - что правильный Sop .сроков смены масла в дизельных двигателях способствует повы-мю надежности и ресурса эксплуатируемой техники, сбережению де-дитных горюче-смазочных материалов. Анализ литературных источни-з показал отсутствие единой точки зрения у исследователей на дан-i проблемы,и позволил сформулировать цель, задачи и общие направ-шя исследования. .

Во второй главе приведены характеристики объектов исследова-i - дизельные двигатели ДМ-21А с различными режимами нагрутения, зсобами размещения запаса смазочного масла, различными системами ) очистки. Стендовые испытания проводились на ПО "'Турбомоторный зод" на 14 двигателях 6,8 и 12 ДДО-21А CiH2I/2I) продолчсительнос-5 от 100 до 840 часов. Эксплуатационные испытания проводились в лбинате "УралАсбест", Соколово-Сарбайском горно-обогатительном лбинате (ССГОК), Навоийском горно-металлургическом комбинате (НГ'МН) 15 двигателях б и 8 ДМ-21А с продолжительностью от 500 до 3000 :ов. Общий объем испытаний составил около 50 тыс. часов.

Были выбраны основные направления исследования процессов ста-шя масла и номенклатура параметров, их характеризующих, показа-способы оценки технического состояния узлов и деталей двигателя, годика разработки диагностических и браковочных параметров. Образка данных проводилась методами математической статистики путем эрелянионно-регрессионного анализа с применением пакета приклад-с программ на IBM PC.

i 6 • .

Б третье!' главе представлены результаты исследования процесса;: старения маела при стендовых к эксплуатационных испытаниях диз« ле'Л Д.1-21А с различным уровнем форсирования, удельными емкостями гсмазэчной системы и коэффициентами нагрууония. Анализ полученных данных показал, что в процессе испытаний со сроками смены масла около 500 часов стабилизация параметров старений не наступает. Изменение параметров, характеризующих старение масла в конкретном двигателе или в группе однотипных двигателей для всех вариантов испытаний' носит линейный характер и выражается зависимостью

-у-о +КТ (I)

где К характеризует скорость изменения параметров старения (рисЛ), Порядок значения К для всех параметров кроме фотометрического коэффициента загрязненности ( Т ) не превысил КГ3 ...10"^, что еиидо-дельстьуат о незначительной интенсивности процессов старения масла в дизелях ДЛ-21А. Предельные значения параметров качества масла M-I41¿2 при наработке £>00 ч и уровне форсирования pme »1,4В Mia значительно ниже общепринятых браковочных значений. Прирост знача-' ний кинематической вязкости при 1ии°С ( $ юо °С ) составил около '¿%\ снижение запаса щелочности (1ДЧ) от уровня свежего масла на kú% значения нерастворимых в бензине загрязнений (НРБ) и - не более 1% и 140 см-* соответственно. Прирост кислотного числа (й КЧ) не превысил 0,Ь мгКОИ/гм.

Максимальная скорость изменения параметров качества масла по всем направлениям старения характерна для форсированных дизелей с Рте billa, особенно в направлениях окисления и загрязнения.

По сравнению с двигателями с рте -1,48 ЫПа скорость изменения КЧ при стендовых испытаниях продолжительность 430 часов возросла в 4 . раза, НРБ- в '¿,2 раза, - в 4 раза, $юо°с! - в' 2 раза. Прирост абсолютного значения ^юп'с1. составил около 7%, запас ЩЧ снизился на 45%, КЧ достигло 0,96 мгКОП/г.м.,НРБ выросли до 1,0%, СС - до ЬОО см-1.

Скорости изменения параметров старения масла при эксплуатационных испытаниях в основном ниже, чем при стендовых, хотя удельная емкость смазочной системы дизеля при стендовых испытаниях в Ü,7 раза больше, чем при эксплуатационных. Например, темп изменения в эксплуатации в раза ниже, чем в стендовых условиях. Было установлено, что превалирующее влияние на процессы старения, масла-оказывает режим нагружения дизеля, имеющий более высокие значения при проведении стендовых испытании.

Изменение физико-хиуических параметров масла М-НВ2 в.ходе стендовых (а) и яксплуатационных (б) испытаний.

г • « « 1

0 Л» • 1 . '1 * • ^ У*

' 1 ! ) 1 1 • Уп « 1 . 1 •

\ 1 •

• • ♦ N » к

1 \ в • » • » • ч

1 ' 1 1 1 •

1 •— * « ________г С «

• /

* >

о № 200 300 Щ Т-У 20$ Ш 600 Т. ¥

а)

. б)

Ркс„ I

При увеличении сроков смени масла до 800...1000 часов наблюдалось замедление темпов старения по всем.его направлениям: окислению, загрязнению, срабатыванию присадок.

Предельные значения физико-химических параметров при наработке масла до 1000 часов составили для 1/юо"с? не более 14,3 мм**/с, ЩЧ-около 4 мгКОН/г.м., НРБ и Т - не более 1,2% и 214 см"1 соответственно; д КЧ не превысил 0,5 мгКОН/г.м. Замедление ' старения масла свидетельствует о начале процесса стабилизации при сохра нении маслом высокого уровня эксплуатационных свойств. Срок смены масла в серийныу. дизелях было предложено значительно увеличить. Тем не менее, при исследовании процессов старения было отмечено, что при сохранении маслом высокого запаса качества наблюдается выход из строя полнопоточных фильтрующих элементов очистки масла (ПЙГОМ) "Реготмас 460-1-06" при отсутствии видимого слоя отложениР на поьерхности фильтрующей шторы. Срок службы ПФТ0М при стендовых испытаниях не превышал 400...500 часов, при эксплуатационных -• 500...ь00 часов. Для исследования особенностей работы ПфТОМ была разработана новая методика дифференцированного группового анализа отложений с фильтрующей шторы Ш>Т0М, позволившая установить преим} щественно "поровый" характер фильтрации масла, в процессе которой происходит забивка пор фильтрующей шторы, вызывающая рост перепаде давлений ( др ) на ПфТОМ. Исследование методами ИК-спектроскопии позволили установить, что причиной быстрого достижения предельно-допустимого др равного 0,18 Ша, являются соединения типа окси-кислот (0К) представляющие собой частично деструктированную прж^ ку ГПиС. На рис. 2 приведены сравнительные ИК-спектры 0К отложений из пор П^ТОМ и концентрата диализа присадок масла М-14В2» Видно,чт основной составляющей 0К, извлеченных из пор фильтров является срг ботавшаяся присадка Г1МС (наиболее характерные пики на спектре-108( см-"'', 1180 см~* и 1200 см~^-полосы поглощения сульфонатных и алкш нолятных присадок).

В результате обработки большого числа данных по содержанию 01 в масле и росту лр на ПФТ0М была получена удовлетворительная линейная аппроксимация между ар и концентрацией 0К в масле. Те же была получена зависимость между йр и содержанием в порах ПФ1 0К и зольного остатка (рис.3). Установлено, что при установке вто^ го комплекта ШЛШ без замены масла срок службы фильтроэлементов с кращается на ~ 30% из-за повышенной по сравнению с началом испита! концентрации 0К в масле.

ИК-спектры концентрата диализа работавшего масла М-ИВ*, (а) и оксикислот из пор фильтрующей шторы (б)-

го

>5

п с>

5.

во Чо го

о 60

40 10

о

/

л У л..

у ЧЛ \

/и /1 ■Л/ 1г1 Г 1

/ V 1

. V

а)

700 90С 400 1р,7 /!Ы> П'О см-1 Волно&ое число

Рис. 2

Зависимость на ГЙТШ от суммарного содержания в порах фильтрующей шторы ОК и зольного остатка

ЛР,

МПа. 0,16

0,0В

" Ч Ь (А0К^г)Л &р?о1о19 (Аьк*А3)- о,оа

Рис. 3

У»

0

Показано, Что нарастание концентрации ОК в масле до 0,2...О,-лимитирует необслуживаемый период работы дизеля и приводит к огра нпчению срока смены масла до 7Ь0...1000 часов (не более двух эамз ИаТОМ). . '

Незначительная интенсивность процессов старения масла обеспе чивается благодаря конструктивным особенностям ЩГ дизелей ДМ-21А выражающимися в относительно низкой температуре в зоне первого по невого кольца, равной 160°С; в применении четырех поршневых колец фирмы Гетце, обеспечивающих оптимальные гаэоплотность кольцевого уплотнения поршней и режим смазки в зоне ЩГ; в тщательной страбо ке процессов смесеобразования и сгорания.

На рис. 4 представлены зависимости скорости изменения параме ров старения масла от средней цилиндровой мощности Рср.цил. Была установлена связь между мощностью дизеля с учетом его нагружения, параметрами старения масла и его нараооткой, описываемая следущи ми выражениями: для оксикислот

Цт--#и +т (с+с! Рср.^У1 (2) V

для остальных параметров старения

=у0 + ехр(с* с/РсрЧи*) Т (3)

Сопоставление экспериментальных значений параметров старения масла, полученных на независимой группе двигателей (т.е. не рассм риБаемых при получении выражений - 2,3), с результатами расчетов предложенным зависимостям показало их удовлетворительную сходимос и подтвердило возможность использования предложенных математическ выражений для прогнозирования сроков смены масел в форсированных дизелях .Щ1-21А.

■ .'• Исследование влияния наработки дизеля на процессы старения масла проводилось на трех группах двигателей ДМ-21А в НГЖ: 1'гру па с наработкой до 4000 часов, 2 группа - до 8000 часов (ресурс д первой переборки), 3 группа - свыше 8000 часов без замены поршнев колец с количеством двигателей в калщой группе не менее трех и со сроком смены масла около 7Ь0 часов. Показано, что после 8000 часо работы дизеля процессы старения масла интенсифицируются в направл нии загрязнения вследствие повышенного износа хромового покрытия первого компрессионного кольца; При этом предельно-достигнутые зн чения основных параметров старения масла также были значительно н же общепринятых. Прирост ^усоставил Ь%, НРБ-1,7%, уменьшение Ш 40$ и прирост КЧ-1,Ь%,

Зависимости скорости.изменения параметров старения масла MTI4Bg от средней цилиндровой мощности дизеля Рср. дал.

ч

0. КЧ

КВН

1-4 ,02

мч Ч

о

1 /

/

« /

•

3 1 ... •

•

-}

18 ч

50 90 НО Рср.ци*,кВт $0 . 50 /30 ^ал,кВт +0,046 Рср.циА. faPBte-9'03'*0'028

Ь KLh е~ 5,78 РсР Чил' S0K (l/8e^8i,-t2S/fS Рср. ч,м)~'

ЦусИ37*0'0'6 яМи*- -Я = e-v'39+°'D3*

Рис. 4

Осанка лако- и нагарооглотаний на деталях ЦПГ дизелей ДМ-21А позволила установить продольно-допустимую степень чистоты поверхности поршня равную 20 баллам по 10 оцениваемым зонам, при которой отмзчалоеь ограничение подвшьости компрессионных колец.

В четвертой главе приведены результаты исследований влияния конструктивных особенностей системы смазки дизелей Д!л-21А на процессы старения масла "и сроки его смены.

Двигатели Д?Л-21А имеют полнопоточную систему очистки масла (П"5ТСМ), состоящую из 4 фильтрующих элементов "Нарва 6-4-04" с суммарной пропускной способностью 7,2'10 с или 6 элементов "Ре-готмас 460-1-06" с пропускной способностью 3,6«10"^ ы^/с. Так как материалы фильтрующей шторы этих элементов имеют различную тонкость фильтрации, бшш проведены сравнительные исследования влияния тонкости отсева на качество очистки мосла на 3 двигателях 6ДЛ-21А в ' ССГОКе и на одном двигателе ВДО-21А в стендовых условиях. Исследовались НЗТСМ "Нарва 6-4-04" с бумагой ДР1СБ с тонкостью отсева 40мкм и "Реготмас 460-1-06" с бумагой КФМ-П и тонкостью отсева 25мк Определение размеров частиц загрязнений проводилось на лазерном анализаторе частиц Установлено, что "Нарва 6-4-04"

не обеспечивает необходимой степени очистки масла от загрязнений: при одинаковой наработке масла концентрация в нем частиц размером '3,9мкм в 2.5...3 раза выше, чем при "Реготмас 460-1-06", что не позволило ПФТ0М "Нарза 6-4-04" допустить к применению в дизелях ДМ-21

Для повышения надежности защиты пар трения ЦПГ' дизеле;! ДМ-21А от абразивных частиц система смазки дизелей была модернизирована путем введения дополнительно к ПФТ0М частично-поточной (4...8% от полного потока) реактивной масляной центрифуги (ШЦ). Для выявления эффективности работы комбинированной системы очистки масла (КСО были проведены сравнительные.стендовые испытания дизелей с ПФТ0М и КССМ на дизельных двигателях 8 и 12ДМ-21Л. Эксплуатационные испытания проводились на группах дизелей 6 к 8ДЧ-21А в комбинате "Урал-Асбест" и НГМК. Установлено, что использование КСОМ привело к интен сификации процессов старания масла -1вследствие снижения запас его нейтрализующих свойств. Содержание активной присадки упало с 60 до 18%, водородный показатель спирто-толуольного раствора масла (р1 ■снизился до 6,7;-фотометрический коэффициент дисперсности упал с 1,78 до 1,3. Вследствие агрегации в масле появились частицы размером 3,9мкм и более при снижении концентрации частиц размером ме-• нее 1,2мкм от 78 до 16%.

ЦС.П 1 ГП1ЩД 11ЛГ 1

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ДИЗЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

цниди

196158, Ленинград, М-158

01.07.91г. № С/6

На №- от -

I

Государственная библиотека СССР им. В.И. Ленина

Направляем Вам диссертацию тов. Савельевой Г.Я. на тему: "Исследование процессов старения и повышение срока смены масла в дизелях большегрузных автосамосвалов", защищенную на заседании Специализированного совета K-I34.02.0I по присуждению ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.04.02 - Тепловые двигатели в Центральном научно-исследовательском дизельном институте.

Приложение: I. Диссертация - 1экз.

2. Автореферат -1экз.

3.Учетная карточка - 1экз.

Председатель Специализированного совета K-I34.02.0I к.т.н. 7 в.Т. Бордуков

Отмечено увеличение' теша изменения всех лареметров старения, ¡окращение почти в 2 раза, сроков службы фильтрующих элементов "Ре-'отмас 460-1-06". Причиной значительной интенсификации процессов :тарения масла М-14В2 при использовании КСОМ явился неудовлетворительный уровень дисперсии основного нейтрализующего компонента мас-[а - карбоната кальция ( С а С03 ). Исследования проб свежего масла 1а электронном микроскопе при кратности увеличения 38000 показали, гго размер частиц {СаСОл)составляет 300...600 Л°, что в несколг-ко (есятков раз ниже уровня необходимой дисперсии карбонатов, рекомен-(уемого зарубежными фирмами. Центрифугирование бензинового' раство-эа свежего масла М-14В£ в лабораторной центрифуге при факторе раз- ~ (еления 1500^ , соответствующем Н.1Ц-1, такте вызвало выпадение в )садик СаС03.

Скорость роста отложений в роторе ШЦ-1 при проведении стендовых испыталий дизелей 8 и 12ДО-21А составляла 2,5..,3,5г/ч. Основны-т составляющими зольного компонента были элементы присадок масла !-14В£ -Сан&й. ИК- анализ проб работающего масла при применении {СОМ показал уменьшение относительного содержания СаС^до 0,18... ),И. Для свежего масла эта величина составляет 0,66...0,5; для ласла, работавшего с ПФГШ - не менее 0,28.

При эксплуатационных испытаниях КССМ скорость роста отложений з роторе РМЦ—X не превышала 0,5...1г/ч, чему соответствовали мень-иая интенсивность процессов старения масла и увеличение срока служ-5ы фильтров.

Применение КСОМ не привело к улучшению качества очистки масла зт продуктов износа двигателя. Концентрация ь масле при примене— \лн ПФТ0М составила 16...24г/; при применении КСОМ - 18..,24г/т; М- 7 и 8г/т соответственно. При этом отмечено возрастание концентрации в масле Р8 в 2...2,5 раза, £л - в 2...5 раз, что свидетельсгау-5Т о начале коррозионных разрушений вкладышей подшипников коленвала.

Таким образом, введение дополнительного агрегата очистки ?ласла - ШЦ-1 не улучшило работу системы очистки и ограничило срок смены ласла в среднем до 500...700 часов из-за сокращения срока службы фильтрующих элементов. Работы по совершенствованию системы очистки ласла дизелей ДМ-21А в настоящее время продолжены в направлении ис-тользования частичнопоточных объемных фильтров.

' С целью дальнейшего совершенствования дизелей ДМ-21А была разработана новая модификация - дизели ДМ-21АМ с "мокрым" картером, где запас смазочного масла расположен в картере двигателя. Были проведе-

ны сравнительные испытания дизеля ДМ-21А с "сухим" и . двумя вариан тами "мокрого" картера, отличающимися способом вентиляции картернь газов. Исследования велись на дизеле 6ДМ-21А на речлме полной мощности Рг= 77,2 и 95бкВт для каждого варианта испытаний. Показано, г применение "мокрого" картера интенсифицировало в сравнении с "сухи процессы старения маслд., особенно, в направлении загрязнения. Скорость загрязнения масла НРБ выросла как для двигаа'елей с Ре= 772кЕ так и с Ре= 956кВт в 2 раза при возрастании предельно-достигнутых значений парамзтров загрязнения , в среднем, на 200...250$.

Скорость поступления в масло и средства его очистки 0К увели* лась при "мокром" картере в 3,1...3,8 раза, следствием чего сталс значительное (в 2...3 раза) сокращение сроков слу«бы ШТОМ. .

Было установлено, что основное влияние на интенсификацию про-цессоь старения.в вариантах с "мокрым" картером оказал способ ве1 ыляции картера.Сравнение вариантов с эсекционным способом отвода картерных газов (рис. 5а) и с естественной вентиляцией картера (р! Бб) показало, что параметры загрязнения масла в варианте с естест! ной вентиляцией близки к значениям параметров старения масла, ра( тавшего в варианте с "сухим" картором. Загрязнение масла явилось следствием установки эжектора, для принудительной вентиляции карте] в том отсеке блок-картера, где расположен блок шестерен передачи I образуется "масляный туман" из-за разбрызгивания масла'В"ращ8ющимис деталями. Масло всасывается этсктором вмзсте с картерными газами V поглотив продукты неполного сгорания топлива снова возвращается в картер двигателя. При этом общий уровень загрязнения масла резко I зрастает. Повышение загрязненности масла и сокращение срока случсбь ПФТСМ привело к уменьшению срока смены масла до 250 часов.

Выявленные закономерности процессов старения масла при спосоС размещения масла в "мокром" картере позволили дать рекомендации ш его модернизации с целью устранения интенсификации процессов ста{х масла: ограничить контакт масла с нагретыми и вращающимися детал? дизеля и вндсти изменения в вентиляцию картера. Были проведены ис( дования нового варианта размещения запаса масла - комбинированное картера (рис. 5в). Оказалось, что при размещении масла в -варианте комбинированным картером процессы старения протекают аналогично "< хому". По результатам исследований сроки смени масла М-14В2 для Д1 зелей ДМ-21А с комбинированным картером установлены в 750 часов.

Пятая глава посвящена разработке диагностических и бр&ковот параметров масла для дизелей ДМ-21А , выбор которых произво

«О-

LO

Oí

Я" Я

со

Я

о

g

X}

, Г,

I ю (Л)

0 и,я и !-: <а

ti, п

QJ О Г4 |1(

Сче as и ц' a, t¿ О fr; со f-, ет f-l

« Wîi f $

►Л ci Ы с п с-1 ;í (.1 кч u^q CJ t) О ащ « СО П) и Ы О С• W IT1

1 Í о п г"

t Ot t

«I-Vi £ ООО I va, о: í Mil а> CJ щ :tj ^ t ;

О

: i> : -¡ >i з z 1ЛЕ rjtjr

; a ki^Î

i

f-

O CD L< О

ttl IM

CL)

(Ü.UÍ

tu Ц ti r;

iliU

cu ui Щ <j

ГО

"ч

о

й

m гц О i:>

со (»«

Ii) ' I 4

Ш

.11 а> Li t i С) I i, W u> LT" W

« a. ш cu

o

r 1 O

o

ft П

o

en C'i el

со i>»

t-4í.í ?) CD o O (-1 : : i'J

и, o ca

■-•} Гн lc* ., ,4 ' " ;л

I I "0

o R гч

'Я ti i") u< C'J :J

Ю ■ o

л et

Cd t'i

a)

С)

СО CU О У, 'Л с J ■ > о ¡г* а> и* CJ .и с J О ti Ti t-i Ii

IV U ra ai '.Ч ti О di tej !?,:;ас: О in q riuiOiti ci ;;; 3t s w M p о M хэ v¡¡ i -; о о ru гчгл ti í о гй UiO, Uitií .i'.'V'JiuQ

OíLl • •••••

Ti irji-HOCC-j'U-nD

ся на основании данных стендовых и эксплуатационных испытаний, Ди агностические параметры масла приведены в табл. I.

.Таблица I

Дефект дизеля Наименование Диагностиче

параметра кое значени

Нарушение герметичности топливоподка- Скорость СНИт

чивающего насоса,течь топлива по резь- жения вязкости

бе регулировочных винтов форсунок 1 мм^/с.ч 0,1. ..0,3

Износ плунжерных пар и трещины корпуса

тнед 0,01 ...0,<

Трещины в головках цилиндров, изнаши- Содержание

вание уплотнения водяного насоса воды, % "следы"

Повышенный износ.или поломка поршне- ДСС, балл 6... 7

вых колец Конц. Сг ,г/т 3,5. ..4

Повышенный износ или коррозия вклады- Конц. РВ^п.г/т 8... 10

шей подшипников коленвала Конц. Си ,г/т Ю.. .15

Проворот вкладышей подшипников Конц. ?е ,г/т 35.. .40

Задир поршня Конц. АЕ ,г/т 15.. .17

Забивка воздушных фильтров Конц. Б! ,г/т 25.. .35

Представленные значения диагностических параметров масла являются предаварийными и в случае остановки дизеля и устранения дефекта в течение 40...50 часов после отбора пробы исключают аварию.

В основе выбора браковочных параметров лекало представление о масле как-конструктивном элементе двигателя. Были получены 'зависимости между лако- и нагароотложениями на поршне (йп ), оказывающим влияние на надежность дизеля и параметрами старения масла(при знач нии коэффициента корреляции ^0,84); Бп = 0,4 » (4);

Бп= 12,14 Н!Б. (5); 5п= 2,87 КЧ1,9У <6)

Так как при Бц- 20 баллам по 10 бцениваемым зонам наблюдается огра ничение подвижности компрессионных колец, бьши рассчитаны браковочные значения Ч. , НРБ и КЧ. Между ЩЧ, ОК и Бп коэффициент корреляции не превышал 0,3, вследствие чего данные параметры с точки зрения влияния на состояние поршня не рассматривались.

Зависимость вида Р6 = 30,46 - 3,77 рН (7) позволила установить предельное значение рН, при котором возможно начало коррозионного износа вкладышей подшипников коленвала.

Зависимости вида 13,4 + 1,6 НРБ (8) и

I 17 :

- II »7 ♦2,0 КЧ (9) ' дали возможность определить предельно-;■опустите максимальное значение кинематической вязкости, Минимальное «ачение . при котором сохраняется приработочное покрытие вкла-¡ышей, было предложено по данным гидродинамических расчетов и поц-'верчодено результатами стендовых и эксплуатационных испытаний.

Браковочным параметром такте'являются оксикислоты, достижение гредельной концентрации которых в масле приводит к забивке пор. филь-■ругацей штора ПФТСМ,

Браковочные параметры; полученные с использованием зависимостей '4)...(9), а также разработанные с учетом работоспособности ПФТСМ I минимального износа вкладышей коренклс и шатунных подшипников ко-[енвала дизелей ДО-21А приведены в табл. 2.

Таблица 2. • •

Наименование параметров Браковочные значения

Узкость кинематическая » мм^/с та* 16.. .17

12

1ерастворимые в бензине осадки МБ, % > -I см > 1.6.

Фотометр, коэффициент загрязненности Т , 600

Зодородный показатель рН < 6,5

(ислотное число КЧ, мг КОН/г.м : > 2,8

Содержание оксикислот ОК, % 0,2. .,0,3

Благодаря исследованиям процессов старения масла в дизелях |Л-21А и разработке на их основе браковочных и диагностических параметров, расходы на эксплуатацию одного дизеля снизились, в средам, на 5000 рублей в год. Так например, на 26 двигателях ДДО-21А, эксплуатируемых на автосамосвалах "БелАЗ" комбината "УралАсбест", кодовой экономический эффект составил 124 тыс. рублей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

I, На основании проведенных экспериментальных исследований и математической обработки полученных результатов выявлены основные закономерности процессов старения масла М-14В£ в дизелях ДМ-21А различных модификаций. Установлена незначительная интенсивность провесов старения масла по основным исследованным направлениям - окислению, срабатыванию присадок и загрязнению, что позволило дать рекомендации по повышению сроков смены масла с 500 до 750...1000 часов.

ю

2. Установлено,' что процессы старения масла б условиях эксплуатации идут менее интенсивно в сравнении со стендовыми испытаниями вследствие меньшего 1С нагр. дизеля. Испытания дизелей -ДМ-21А со сроками смены масла до 1000 часов показали, что значения всех параметров старения соответствуют требованиям эксплуатации.

3. Установлено, что фильтрация масла М-14В-Э в дизелях ДМ-21А имеет преимущественна "поровый" характер, так как поры фильтрующего материала забиваются, в основном, соединениями типа оксикислот и зольным остатком, представляющими собой продукты деструкции присадки ПМС. Выявлено наличие связи меясду ростом перепада давлений . на маслофильтрах и концентрацией оксикислот в масле. Показано, что содержание оксикислот является лимитирующим фактором при определении необслуживаемого периода работы дизеля.

4. Показана связь между уровнем форсирования дизеля и интенсивностью процессов старения масла, представлены зависимости значений параметров старения от средней цилиндровой мощности и наработки масла. Апробация полученных выражений на независимой группе двигателей ДМ-21А показала удовлетворительную сходимость расчетных данных с экспериментальными, что позволило использовать полученные зависимости дляпрогнозирования работоспособности масла при различных уровне форсирования и К натр, дизеля.

5. Установлено, что наиболее интенсивно процессы старения про текают в дизелях ДМ-21А с наработкой выше ресурсной. При этом предельно-достигнутые показатели старения масла значительно ниже общепринятых браковочных. .

6. Сопоставление интенсивности процессов старения масла при различных вариантах его очистки показало, что для дизелей да~2ТА наиболее эффективна полнопоточная схема с фильтрующими элементами "Реготмас 460-1-06", имеющими тонкость отсева 25 мкм. Использование ПФТСМ "Нарва 6-4-04" с тонкостью отсева 40 мкм привело к возрастанию концентрации крупных частиц загрязнений, что не позволило допустить эти элементы к применению в дизелях Д.1-21А.

7. Сравнительные испытания комбинированной и полнопоточиой • систем очистки масла показали, что использование частично-поточно-го центробежного маслочистителя Н«1Ц-1 привело, к отфуговыванию из масла нейтрализующего компонента - карбоната кальшя и интенсифицировало вследствие этого процессы старения масла. В качестве основной причины выпадения 'карбоната кальция в осадок установлен низкий уровень его дисперсии в масле, не соответствующий допустимому

зцтки раз. Улу«пеипи кечзства очисгки масла при применении [ установлено ня было.

8. Сопоставление различных способов размещения гнппс.ч смг.эоч-:.;аслв в дизелях Д!-2ГА показало, что при варианте с "мокрш" гром ч принудительной пентияяткеч картвигых газов наиболее зао интенсифицировались процессы старения масла, особенно в нгщ-знии загрязнения. Одной из основных причин роста загрязнений и шдоння вследствие этого срока смени масла до £50 часов явилось ачноэ конструкторское рзвенис по мосту установки ¡эжектора. В результате модификации "мокрого" картера и создания вари. с комбинированным картером интенсивность процессов старения а заметно снизилась до уровня, характерного для "сухого" кертзра. 9..На основании исследований процессов старения масла М-14В2 рийных дизелях да-21А и современных »¡'.^отологических представ-;Я о масле как конструкционном элет.тентз двигателе разработаны и ¡ренн диагностические и браковочные параметры игета М-14В2, что I возможность повышения-срокоа смены масла от 500 до 750...1000 т. В модернизированных дизелях ДЛ-21АМ срок смены масла повышен Ю до 750 часов.

ТО. С пэльп дальнейшего'повышения технико-экономических пока-и нацечпегп. диаолей семейства Д1-21А(ЧН 21/21) необходимо з-'Ю",".; работы $ю совет: лнетвовапия системы очистки масла, с приме-1еи объемных частичнопоточных-фильтров, провести широкуц экс-атапз'.аннуй проверку работоспособности масла при варианте с комби-званкым картером, а также расширить номенклатуру применяемых зл за счет групп "Г" и "Д" для обеспечения сроков смены масел на ео 750. ..1000 часов в дизелях с уровнем форсирования рт£>17,8 МПа.

Сек о рное содержание диссертации изложено з следующих работах;

Рззультатн испытаний масла М-14Д". в дизельных двигателях ДМ-21А 21/21) /Васильев Ю.А. , Савельева Г.Я., ДенищукЛ.С., Темниковп

- Энергомашиностроение, 1987, У? б, с. 45-47. Особенности старения масла М-14Вр п дизелях тиьа ДМ-2ТА с к-омби-юванной системой очистки /Данилова Е.В., Савельева Г.Я., Тумано-Т.Г. - Двигателестроекие, 1988, г» 9, с. 32-34.

Исследование причин чрочдеврекенной замены полнопоточных филыч-! тонкой.очистки масла дизелей-типа ДМ-21А (ЧН 21/21) /Динино-Е.В., Савельева Г. Я., ДенищукЛ.С. - Двигателестроеши.-, 1908, '2, с. 36-38,

г

4. Исследование влияния "мокрого" картера на процессы старения масла M-I4Bg в дизелях типа ДМ-21А /Савельева Г..Я., Денищук Л.С. t Фукенкова Е.А. - Двигателе строение, 1989, N<2, с. 15-16, 31.

5. Повышение эксплуатационных показателей дизелей ДМ-21А (ЧН 21/2] на основе исследования процесса старения масла М-НЗ^ /Савельева ■Г.Я., Денищук Л.С. - Двигателестроение, 1989, № 10, с. 37-38.

6. Новые методы физико-химических исследований моторных масел /Данилова Е.В., Дуркин В.А., Савельева Г.Я., Ткачев В.Т. - Двигателестроение, 1990, № 12, с. 25-27,

7. -Способ оценки детергентно-диспергирущих свойств моторных масел /Савельева Г.Я., Кокина Н.В., Денищук Л.С.-Инф. листок № 413-83, Свердловский ЦНТИ, 1983.

8. Метод определения группового сотава нефтепродуктов /Савельева Г.Я., Кокина Н.В. - Инф. листок J? 551-85, Свердловский ЦНТИ, 1985.

9. Особенности процесса старения масла M-KBg и его влияние на работу фильтрующих элементов в дизелях ДМ-21А /Данилова Е.В., Савель евд Г.Я., Денищук Л.С., Фуженкова Е.А. - Всесоюзная научно-практи-ч'юкая конференция "Теория и практика рационального использования гсрючз-смазочних материалов и рабочих жидкостей1' (тезису докладов), Челябинск, IS37.

10. Авторское свидетельство "Способ определения работоспособности моторных масел" /Данилова Е.В., Турбина А.И., Галанова A.B., Дуркин В.А., Савельева Г.Я. Заявка 27-16/:-90, положительное решение

от 25.02.91.

CJS. ь-9-ft а -5tS94* xz-j.JißL 1кгх?.с:.п