автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Метод замены моторых масел по фактическому состоянию (на примере грузовых автомобильных перевозок в условиях АПК)

2 9 А: ? Ъ^.'П На правах рукописи

НОСОВА ЕВГЕНИЯ ВИКТОРОВНА

МЕТОД ЗАМЕНЫ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ПО ФАКТИЧЕСКОМУ

СОСТОЯНИЮ

(на примере грузовых автомобильных перевозок в условиях АПК)

Специальность 05.20.03. - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иркутск 1996

Работа выполнена в Иркутском государственном техническом университете 1 Иркутской государственной сельскохозяйственной академии

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

И.М. Головных

Научный конультант - академик МАН ВШ, засл. деятель науки России,

доктор химических наук, профессор В.В. Тутурина

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

В.М. Лившиц

кандидат технических наук, доцент A.C. Рехтин

Ведущее предприятие: Новосибирский государственный

агроуниверситет (НГАУ)

Защита диссертации состоится мая 1996 г. на заседании диссертационно го совета К-120.70.01 в Иркутской государственной сельскохозяйственной акаде мии по адресу: 664038, Иркутск, п. Молодежный, ИГСХА.

Отзывы на автореферат просим направлять в адрес диссертационного совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГСХА

Автореферат разослан апреля 1996 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета к.т.н., доцент ( у/ С.Г.Бородиь

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Настоящее время характеризуется возникновением новых хозяйственных условий в сельскохозяйственном производстве. Передача техники кооперативам, фермерским хозяйствам и частным владельцам (арендаторам) ставит новые проблемы при эксплуатации машинно-тракторного парка.

На первое место выдвигается задача повышения эффективности использования автотранспортных средств и машинно-тракторных агрегатов. Один из путей решения этой задачи - повышение эффективности использования топлив и смазочных материалов, которые в значительной степени определяют надежность и экономичность эксплуатации машинно-тракторного парка. Следует отметить, что в структуре себестоимости одного условного эталонного гектара затраты на топливо и смазочные материалы составляют около 20%.

Наибольший удельный вес в общем объеме перевозок в сельскохозяйственном производстве приходится на автомобильный транспорт, который выполняет до 80% грузооборота в тонно-километрах. Эксплуатация этих транспортных средств связана со значительным потреблением моторных масел. В процессе работы моторное масло подвергается воздействию различных факторов, которые приводят к изменению его первоначального качества. Чтобы в процессе эксплуатации двигателей не допустить их работу в условиях ненадежной смазки, масло периодически заменяется, но зачастую, замена производится ранее, чем оно потеряет работоспособность, или наоборот, срок замены завышается, и тогда снижается моторесурс двигателей. В связи с этим проблема обеспечения надежной смазки и снижения затрат на моторное масло имеет важное народнохозяйственное значение.

Решением этой проблемы является установление обоснованных сроков замены моторных масел, учитывающих условия их эксплуатации. Вместе с тем существующие сроки замены масел установлены на основе среднестатистических испытаний и недостаточно учитывают условия эксплуатации. Отсутствие объективной оценки фактического состояния масла не позволяет определить уровень его старения, что также ведет в конечном счете к недоиспользованию

запаса качества масла. Эхо свидетельствует об актуальности исследований по установлению закономерностей влияния срока службы масла в двигателе на интенсивность его старения с последующей разработкой на их основе метода замены моторных масел по фактическому состоянию.

Диссертационная работа выполнена в Иркутском государственном техническом университете (ИрГТУ) в соответствии с научно-технической программой "Разработать и освоить эффективные технологические процессы обслуживания отраслей народного хозяйства и населения автомобильным транспортом", утвержденной Постановлением Государственного Комитета по науке и технике N124 от 28 апреля 1986 года, а также в Иркутской государственной сельскохозяйственной академии (ИГСХА) на кафедре эксплуатации машинно-тракторного парка в соответствии с планом решения научно-технической проблемы на тему "Разработка комплекса мероприятий, направленных на повышение производительности сельскохозяйственной техники путем рациональной организации использования, технического обслуживания, внедрения технической диагностики и применения комбинированных агрегатов" (ТЧ гос. регистрации 01816007814) и по планам НИР ИСХИ на 1985-1990 гг.

Цель работы - повышение эффективности использования моторных масел при эксплуатации автомобилей в условиях АПК.

Объект исследования - процесс старения моторного масла в зависимости от условий эксплуатации и изменения "возрастной" структуры парка.

Методы исследований. Для решения поставленных задач были проведены аналитические и экспериментальные исследования. В аналитических исследованиях использованы методы математического анализа и теории вероятностей. Экспериментальные исследования проводились в реальных дорожных условиях при перевозках сельскохозяйственных и народнохозяйственных грузов. Анализ полученного материала исследований осуществлялся с использованием методов математической статистики.

Научная новизна. Разработан обобщенный показатель качества моторного масла и математическая модель интенсивности его старения (изменение обобщенного показателя в зависимости от срока работы масла в

двигателе). Определены допустимые значения единичных показателей и обобщенного показателя качества масла. Обоснована математическая модель и установлена зависимость концентрации железа в масле от показателей качества (оптической плотности, водородного показателя). Выявлены закономерности процесса старения моторного масла и определены рациональные периодичности его замены для автомобилей разных "возрастных" групп, эксплуатируемых в различных дорожных условиях.

Практическая ценность работы. Результаты исследований могут быть использованы в ремонтно-технических предприятиях, специализированных автотранспортных предприятиях АПК и АТП общего пользования при установлении обоснованных сроков замены моторных масел по фактическому состоянию как для отдельно взятого автомобиля, так и дога групп однотипных автомобилей, работающих в одинаковых условиях эксплуатации; а также в учебном процессе при подготовке инженеров-механиков сельскохозяйственного производства и инженеров-механиков по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство".

Реализация результатов работы. Результаты исследований внедрены в автоколонне 1945 (г. Иркутск), а также рекомендованы к использованию Главным управлением сельского хозяйства и департаментом автомобильного транспорта Иркутской области. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре эксплуатации машинно-тракторного парка ИГСХА и кафедре автомобилей и автомобильного хозяйства ИрГТУ.

Апробация работы. Материалы исследований докладывались на научно-технических конференциях, проходивших в г.Иркутске (1981, 1983 гг.), Москве (МАДИ, 1988, 1989 гг.), Москве (НИИАТ, 1987г.), на всесоюзной научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в химмотологии топлив и смазочных материалов" в г.Днепропетровске (1990г.); на заседаниях кафедры эксплуатации автомобильного транспорта МАДИ (1989г.), кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка ИГСХА (1992-1995 гг.), кафедры автомобилей и автомобильного хозяйства ИрГТУ ; на научном семинаре СИБИМЭ (1993 г.), на производственных семинарах по внедрению пере-

дового опыта экономии топлива и смазочных материалов объединения Ир-кутскавтотранс (1986-1989 гг.), на заседании технического совета Главного управления сельского хозяйства Иркутской области (1996 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ общим объемом 3,1 печатных листа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 169 страницах машинописного текста, включает 17 таблиц, 20 рисунков, список литературы из 136 наименований и 10 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена анализу исследований по установлению сроков замены моторных масел и оценке его фактического состояния в эксплуатации. Данным проблемам посвящены исследования многих научных организаций и ВУЗов: ВИМ, ГОСНИТИ, ВИСХОМ, СибИМЭ, С-ПГАУ, НГАУ, АГАУ, Челябинского агроинженерного университета, ИГСХА, Бур.СХИ, МАДИ, НИИАТа, Томского ГТУ, СИБАДИ, и др.

Значительную роль в повышении эффективности использования машинно-тракторного парка играет своевременность и высокое качество технического обслуживания и ремонта, а также применение новейших методов и средств диагностирования.

Разработке научных основ эксплуатации сельскохозяйственной техники, повышению эффективности ее использования посвятили свои труды многие ученые: B.C. Антошкевич, В.А. Гоберман, Г.М. Долгодворов, В.Г. Елисеев, Н.В. Зайцев, С.А. Иофинов, В.Д. Игнатов, М.С. Капланович. Э.И. Липкович, Г.П. Лышко, В.М. Лившиц, С.К. Миронюк, И.П. Терских и др.

При эксплуатации машинно-тракторного парка особое внимание обращается на осуществление мероприятий по экономии материальных ресурсов, в том числе топливно-смазочных материалов.

Повышение надежности и долговечности двигателей при сокращении ими расхода моторных масел является одной из важнейших проблем при ис-

пользовании автомобилей в сельскохозяйственном производстве. Одним из путей ее решения является установление рациональных сроков службы масел в двигателях до замены.

Вопросам установления рациональных сроков замены моторных масел и определения показателей качества работающих масел посвящено большое количество исследований, что подчеркивает важность данных вопросов. Значительный вклад в развитие этого направления внесли ученые: С.Г. Арабян, Б.М. Бунаков, Л.С. Васильева, C.B. Венцель, М.А. Григорьев, A.A. Гуреев, Н.И. Итинская, A.B. Кузнецов, С.К. Кюрегян, Б.В. Лосиков, Г.П. Лышко, К.К. Папок, H.A. Пономаренко, В.Д. Резников, А.И. Соколов, М.И. Трейгер, В.М. Школьников и др.

Анализ исследований показал, что при использования автотранспортных средств (АТС) в условиях АПК применяется единая система замены масел в двигателях по пробегу или моточасам, что не всегда целесообразно. Так , замена масла зачастую производится ранее, чем оно потеряет работоспособность, или, наоборот, срок замены завышается и тогда снижается моторесурс двигателей.

Существующие методики по оценке фактического состояния масла на основе единичных, интегральных показателей и комплекса показателей разноречивы и не позволяют получить объективные сведения о работоспособности масла. Нет единства и при выборе предельных значений показателей качества.

В связи с вышеизложенным были сформулированы следующие задачи исследований:

1. Осуществить выбор наиболее значимых показателей качества моторного масла и разработать на их основе обобщенный показатель качества масла. Определить допустимый уровень его изменения.

2. Разработать математическую модель и выявить закономерность интенсивности старения моторного масла в зависимости от срока работы в двигателе. Установить влияние "возраста" двигателя и различных дорожных условий на интенсивность старения моторного масла.

3. Обосновать математическую модель и выявить зависимость концентрации железа в масле от показателей качества масла.

4. Разработать метод замены моторных масел по фактическому состоянию. Проверить в производственных условиях разработанные положения метода и оценить их эффективность.

5. Разработать предложения по повышению эффективности использования моторных масел в ремонтно-технических и специализированных автотранспортных предприятиях АПК.

Во второй главе описаны теоретические основы процесса старения моторного масла при функционировании в системе "ДВС-масло" с целью выбора наиболее значимых показателей качества масла и разработки на их основе обобщенного показателя, достоверно оценивающего общий уровень снижения качества масла в эксплуатации. Дано математическое описание и обоснование моделей интенсивности старения моторного масла в зависимости от срока его работы и концентрации железа в масле в зависимости от изменения показателей качества масла.

Систему "ДВС-масло" схематично можно представить в виде трех взаимосвязанных подсистем, рис. 1.

Рис. 1. Условная схема системы "ДВС - масло" Благодаря процессу авторегулирования в системе смазки непрерывно идет процесс накопления и удаления органических и неорганических примесей. При некоторой наработке после смены масла концентрация примесей стабилизируется и определяется соотношением:

С= ^ , (1)

где С2 - скорость поступления примесей, мг/км; <2Ф - скорость удаления примесей масляным фильтром, мг / км; - скорость удаления примесей с

угаром масла, мг / км.

Такое равновесие в системе удерживается недолго, значительное увеличение наработки масла приводит к накоплению нерастворимых примесей, находящихся в масле в мелко - дисперсном состоянии (не отфильтровывающихся фильтрами), и продуктов окисления. За счет этого общая концентрация примесей увеличится и будет иметь место зависимость:

С>--- . (2)

<2ф +бу

В такой момент наступает насыщение жидкой фазы масла твердыми частичками нерастворимых примесей и начинается процесс коагуляции частиц и выпадение их в осадок по всей системе смазки. Этот момент может считаться критическим при оценке работоспособности масла и всей системы "ДВС -масло". Данное явление замедляется путем ввода в масло моюще-диспергирующих присадок, но вступая в реакции с различными веществами, они срабатываются и ускоряют процесс коагуляции частиц.

В целом, критическое содержание в масле нерастворимых примесей характеризуется увеличением концентрации общих примесей (С), продуктов окисления (Со) и срабатываемостью присадки (Сп). В таком случае для оценки фактического состояния масла должны быть выбраны такие показатели качества, которые оценивают изменение этих трех составляющих - С, Со, Сп., а именно: оптическая плотность, вязкость, водородный показатель.

Каждый из данных показателей, являясь случайной величиной, изменяется от начального до текущего (определенного на заданный момент наработки) значения. Поскольку начальное значение показателей никогда не бывает равно нулю, будет логично оценивать их изменение безразмерным коэффициентом по выражению:

Ип = Хп/Хо , (3)

где 11п . интенсивность изменения показателя;

Хп - текущее значение показателя;

Хо- начальное значение показателя.

Каждый из этих показателей (или их логарифмов) несет полезную информацию об уровне старения масла и случайную составляющую. Учитывая известное в теории вероятностей и математической статистике свойство накопления полезного сигнала при суммировании случайных величин, логично построить обобщенный показатель в виде:

In.Us = lnUA + ln Ub - lnUjn = ln (UA- Ub / UH), (4)

где Us - обобщенный показатель качества моторного масла; Ua- интенсивность изменения оптической плотности; Ub - интенсивность изменения вязкости; Uh- интенсивность изменения водородного показателя.

Последний показатель (Uh) входит в сумму с обратным знаком, так как характер его изменения противоположен первым двум. Учитывая монотонную зависимость между величиной и ее логарифмом, можно представить обобщенный показатель моторного масла в виде:

Us = UaUb/Uh. (5)

Подставляя полученные выражения интенсивности изменения каждого показателя (3) в формулу (4), получаем окончательный вид обобщенного показателя качества моторного масла:

Us = ( А / Ао ■ В / Во ) / (Н / Но). (6)

В процессе эксплуатации автомобилей может возникнуть три вероятных состояния масла - работоспособное, неработоспособное, условно работоспособное. Все эти состояния можно оценить по разработанному обобщенному показателю качества масла. Сравнив его значение с допускаемым, оценивается состояние масла на данный момент его наработки индивидуально для каждого автомобиля.

Для определения допустимых значений показателей качества масла находятся плотности распределения для каждого показателя отдельно на фиксированном пробеге по двум "возрастным" группам двигателей (за первую "возрастную" группу двигателей принимаются двигатели с начальным пробегом до 70 тыс.км, за вторую- с начальным пробегом свыше 70 тыс.км). За допустимые значения показателей качества могут быть принять! точки пересечения функций распределения показателей для первой и второй группы двига-

телей. Тогда математическое выражение для определения допустимого значения каждого показателя можно определить следующим образом:

, С*-'"')2 .

1 . 2<г? 1 2<г5

а,4Ъс аЖ ^

После преобразования получим:

щ-т2 -[а]

х = -

(8)

1-м '

где Ш1 - математическое ожидание показателя для 1 группы двигателей; шг - математическое ожидание показателя для 2 группы двигателей; сг - среднее квадратичное отклонение.

Разработан алгоритм определения допустимых значений показателей качества с использованием ЭВМ

Подставив допустимые значения показателей в выражение (6), можно определить допустимый уровень изменения обобщенного показателя интенсивности старения моторного масла, который будет являться браковочным при оценке фактического состояния масла.

Так как моторное масло является функциональной системой двигателя, выдвигается гипотеза о том, что закономерность процесса старения масла будет иметь идентичный вид с закономерностью изменения интенсивности износа деталей двигателя.

Предполагаемая зависимость имеет монотонно возрастающий характер с двумя точками перегиба. Под точкой перегиба понимается точка, соответствующая максимальному значению градиента показателя. Поэтому целесообразно использовать полином степени больше трех. В то же время известно, что коэффициенты полиномов с достаточно высокой степенью определяются очень неустойчиво. Очевидно, степень полинома нужно искать в диапазоне от 3 до 6, и она изменяется в зависимости от факторов, влияющих на увеличение интенсивности старения масла.

Таким образом, математическая модель интенсивности старения моторного масла в зависимости от срока работы в двигателе может иметь вид:

у = а + Ъх + сх2 + <1х3 + ех4 + {х5, (9)

где у - интенсивность старения моторного масла (изменение обобщенного показателя в зависимости от срока работы масла в двигателе- Иб); х - срок работы масла в двигателе (Ьм).

Как известно, точки перегиба определяются по экстремумам вторых производных данной функции. Вторая производная равна:

у" = 2с + 6с1х + 12ех2 + 20£х3 (10)

При попадании значений интенсивности старения масла в равновесное состояние вторая производная функции будет стремиться к нулю.

у" = и"Б = 0 (И)

При выходе значений интенсивности старения масла из равновесного интервала вторая производная будет стремиться к максимуму.

у" = и"8 = га ах (12)

Приняв за основу полиномиальную зависимость интенсивности старения моторного масла от срока работы в двигателе (9), можно определить рациональный срок замены масел для группы однотипных автомобилей.

Для этой цели необходимо определить вторую производную данной функции и приравнять ее к нулю, потому что точка перегиба полинома соответствует этому значению, с другой стороны эта точка указывает на потерю условного равновесия в системе. Так как точек перегиба будет несколько, то за рациональный срок будет приниматься значение последнего корня уравнения.

Для нахождения степени влияния "возраста" автомобилей и различных дорожных условий на интенсивность старения масла (Иб) необходимо получить среднее значение Ш в точке выхода ее из равновесного состояния для заданных условий эксплуатации. Тогда коэффициент, учитывающий различные дорожные условия, можно определить из выражения:

К 1 = ТЛ / и'э , (14)

где и'в - средняя интенсивность старения масла для первой группы двигателей при эксплуатации на дорогах без усовершенствованного покрытия (грунтовые, гравийные);

№ - средняя интенсивность старения масла для первой группы автомобилей при эксплуатации на дорогах с усовершенствованным покрытием (асфальто - бетонные). Коэффициент, учитывающий различный "возраст" автомобилей, определится из выражения:

К2 = и5/и2з, (15)

где средняя интенсивность старения масла для второй группы автомобилей при эксплуатации на дорогах с усовершенствованным покрытием.

Полученный рациональный пробег до замены масла корректируется коэффициентами К] или Кг, если автомобили переходят в другую "возрастную" группу или используются на дорогах без усовершенствованного покрытия.

Тогда рациональный срок замены масла для автомобилей первой "возрастной" группы, но используемых на дорогах без усовершенствованного покрытия, будет опредяляться из выражения:

Ь,=Ьрац. К1. (16)

Для автомобилей второй группы, используемых на дорогах с усовершенствованным покрытием, рациональный срок будет равен:

Ъг = Ь рац. ■ Кг . (17)

В случае использования автомобилей второй группы на дорогах без усовершенствованного покрытия рациональный срок определиться по формуле:

Ьз = Ьрац. К1 К2. (18)

Показатели качества масла одновременно влияют на изменение содержания железа в масле. Степень влияния показателей качества на содержание железа в масле может быть определена при помощи метода множественной корреляции. В соответствии с этим в качестве математической модели связи между содержанием железа в масле и показателями качества масла принимаем:

у = Ь0х^хгЬ1хъЬз.....хпЬ\ : (19)

где у - концентрация Бе в масле; хг;х2;х^;...хп - значения основных показателей качества масла;

Ъх,Ъг\Ьъ,.. ,Ъп - величины, характеризующие степень влияния каждого показателя на концентрацию Ие в масле.

Для проверки теоретических положений и нахождения параметров математических моделей были проведены экспериментальные исследования.

В третьей главе изложена методика проведения экспериментальных исследований. В соответствии с результатами теоретических исследований экспериментальные исследования состоят из двух этапов.

На первом этапе определялись показатели качества масла в различных условиях эксплуатации для расчета обобщенного показателя и допустимого уровня его изменения. На втором этапе определялась закономерность изменения интенсивности старения масла с учетом "возраста" двигателей и различных дорожных условий.

Для реализации поставленных задач были проведены экспериментальные исследования с участием 15 автомобилей ГАЭ-53А автоколонны 1945 г. Иркутска. Все автомобили выполняли централизованные перевозки грузов в поселок Баяндай и обратно, а также в Баяндаевском районе. В летне-осенний период 5 автомобилей были откомандированы в Баяндаевский совхоз для полевых работ и вывозки картофеля с полей. Пробег каждого автомобиля за время испытаний составил 40 ... 50 тыс. км. Автомобили для испытаний подбирались различного возрастного состава, первая группа состояла из автомобилей с начальным пробегом до 40 тыс. км, вторая - с начальным пробегом после 70 тыс.км (но не прошедших капитальный ремонт).

В ходе испытаний по специальной программе-методике в течении 12 месяцев при каждом ТО-1 и замене масла отбирались пробы моторного масла и анализировались по 10 предварительно выбранным показателям качества. В итоге для каждого двигателя было сделано по 5 замен моторного масла и отобрано по 15 проб. Для одного двигателя было выполнено 150 анализов по 10 показателям качества масла, для всех двигателей - 2250.

Концентрация продуктов износа в моторном масле определялась с помощью спектрального анализа масла на спектрофотометре МФС-7.

Для учета влияния различных дорожных условий на изменение интенсивности старения моторного масла данные испытания проводились, как на до-

рогах без усовершенствованного покрытия ( при вывозке картофеля и зерновых с полей), так и на дорогах с усовершенствованным покрытием (при централизованных перевозках грузов по дорогам районного значения).

Определение законов распределения показателей качества осуществлялась с помощью пакета прикладных программ EXCEL 5.0. for Windous.

Параметры математической модели зависимости интенсивности старения масла от срока работы в двигателе определялись с использованием пакета прикладных программ TABLE CURVE V. 1.10.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований и дан их анализ. В соответствии с методикой проведения экспериментальных исследований на первом этапе были определены показатели качества моторного масла для расчета обобщенного показателя интенсивности старения моторного масла и допустимый уровень его изменения.

На втором этапе были рассчитаны параметры математических моделей и получены закономерности изменения интенсивности старения масла и накопления железа в масле.

Согласно разработанному в теоретической главе алгоритму для массива показателей первой и второй "возрастной" группы двигателей были рассчитаны характеристики распределения и по формуле (8) допустимые значения показателей качества масла. Ниже приведены результаты расчета допустимых значений показателей качества масла (в левой части) в сравнении с предельными значениями, приведенными в литературных источниках: V =9,6 мм2/с <V =9,7 мм2/с НП =0,95% < НП = 1,2% А = 0,62 усл.ед. <А = 1,0 усл.ед, рН = 5,8 усл.уд. > рН = 5 усл.ед. Fe = 52,2 • 10-4% < ре = 100 • 10-"%

Для определения допустимого значения обобщенного показателя интенсивности старения масла в выражение (6) подставлялись допустимые значения показателей качества. В результате вычислений получено: Us=ll,3. После подстановки в это выражение предельных значений показателей, ( приведенных в литературе), было определено предельное значение показателя:

Us=21,0. Таким образом, был определен интервал варьирования обобщенного показателя качества:

21,0 > Us >1

Значение Us = 1 отвечает качеству свежего масла и не может быть меньше единицы или отрицательным числом. Полученное допустимое значение обобщенного показателя принимается за браковочное при определении фактического состояния масла.

Параметры математических моделей интенсивности старения моторного масла в зависимости от срока работы в двигателе для разных "возрастных" групп определялись с использованием пакета прикладных программ TABLE CURVE V. 1.10. , методом наименьших квадратов. В результате была получена зависимость интенсивности старения масла для автомобилей первой возрастной группы:

Us = 1.37 + 1.003L - 0.219L2 + 0.017IA

Коэффициент детерминации равен 0.937, это говорит о тесной связи обобщенного показателя и наработки масла в двигателе. Коэффициент Фишера также имеет высокое значение, намного превышающее табличное, что подтверждает адекватность модели предполагаемой зависимости ( F = 30.07).

Для второй "возрастной" группы автомобилей зависимость интенсивности старения моторного масла от срока его наработки представляет собой полином пятой степени:

Us = 5.39 - 3.28 L+ 2.71 L2 - 0.73 L3 + 0.08 U - 0.003 L5.

Коэффициенты детерминации и Фишера для данной зависимости имеют также высокое значение, как и в первом случае.

Графические зависимости данных закономерностей представлены на рис. 2,3. Полученные функциональные зависимости позволяют определить рациональный срок замены масел для всех перечисленных выше случаев эксплуатации.

Графически были определены рациональные интенсивности старения масла, при которых вся система находится в условном равновесии. Причем, для двигателей первой группы, она находится на уровне Us рац. = 5.8, для второй -Us рац.=7.4, а для первой группы двигателей, но эксплуатируемых на дорогах

Rank 45 Eqn2040 y=a+bx+cx2+dx3 r2=0.937654205 DF Adj 1^=0.887777568 FitStdErr=0.486454559 Fstat=30.0791481

1 3 5 7 3

L, км - Срок работы масла в двигателе _

Рис. 2. Закономерность изменения интенсивности старения моторного ■ масла для двигателей с пробегом менее 70 тыс. км пробега при работе на дорогах с усовершенствованным покрытием

Rank 10 Eqn 6002 y=a+bx+cx2+dx3+ex4+fx5 г2=0.985732499 DF Adj г2=0.957197496 FitStdErr=0.561394949 Fstat=55.2714859

151

го с;

0 га 2

К S

1 ф

Q.

Р

о

л t-о

о х m s

0

1 ©

Э

12.5—-

1

3 5 7

Цкм - срок работы масла в двигателе Рис. 3. Закономерность изменения интенсивности старения моторного масла для двигателей с пробегом более 70 тыс. км пробега, но не прошедших капитальный ремонт на дорогах с усовершенствованным покрытием

без усовершенствованного покрытая - Us рац. = 8.5. Подставив данные значения интенсивности в выражения (14) и (15), получим значения коэффициентов корректирования различных дорожных условий и "возраста" автомобилей для определения рационального срока замены масел.

К 1 = 0.78 я 0.8 К2 = 0.68 «0.7

Рациональная периодичность замены моторного масла, эксплуатируемых на дорогах с усовершенствованным покрытием, для первой группы автомобилей была определена графическим способом и составила - Lpau.= 10 тыс.км. Она также может быть определена и численными методами решения уравнений. Тогда за искомый должен быть взят последний корень уравнения (уравнение третьей степени, поэтому корней будет три).

Рациональная периодичность замены масла для автомобилей второй группы определялась по формуле (16) и составила: L i рац. = 8 тыс.км, а для автомобилей первой и второй групп, эксплуатируемых на дорогах без усовершенствованного покрытия, определялась из выражений (17) и (18) и соответственно составила: L г рац.== 7 тыс.км и L з рац.= 6.3 тыс.км.

Задача по определению параметров математической модели зависимости концентрации железа в масле от показателей качества масла решалась методом градиентного типа. Подставляя значения полученных коэффициентов в формулу (13), получим вид искомой модели:

Fe = 523,765 • Я4,069 • А0,678, где Н - водородный показатель, усл.ед.;

А - оптическая плотность, усл.ед.

Степень тесноты связи функции и аргументов полученной зависимости определяется множественным коэффициентом корреляции. Для рассматриваемой системы коэффициент корреляции составил R = 0,942, что показывает тесную связь наиболее значимых показателей качества масла с содержанием железа в масле.

Полученная модель позволила рассчитать содержание железа в масле во всем диапазоне изменения показателей А = (0,1 , 1,0) и Н = (5,1 , 8,0 ).

Таким образом, по рассчитанной таблице можно контролировать концентрацию железа в масле с целью диагностики двигателя без разборки, не используя дорогостоящее оборудование, определяя показатели качества простыми и чувствительными методами.

В результате выполненных исследований разработан метод замены моторного масла по фактическому состоянию для отдельного автомобиля х помощью масляного пятна и обобщенного показателя качества масла с последующим принятием решения ( продолжение эксплуатации до следующего ТО -1, замена масла). Схема данного метода представлена на рис. 4.

Рис. 4. Схема метода замены моторного масла по фактическому состоянию

В. пятой главе приведен расчет экономической эффективности и даны рекомендации по использованию результатов исследований. Годовой экономический эффект от внедрения метода замены моторного масла по фактическому состоянию в автоколонне 1945 составил 21988 руб. в ценах 1989 года. В расчете на один автомобиль экономический эффект составил 113 руб. В ценах 1993 года экономический эффект на один автомобиль составил 50473 руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Комплекс теоретических и экспериментальных исследований позволил сделать следующие выводы:

1. Установлено, что применительно к функционированию масел в двигателях автомобилей, выполненных исследований недостаточно. Имеются работы, в которых изменение качества масла оценивают на основе единичных или интегральных показателей, комплекса показателей, но такая оценка не всегда объективна, так как эти показатели не учитывают всех изменений, происходящих в масле. Кроме того, отсутствуют количественные оценки общего уровня старения масла и влияния на него различных факторов.

2. Предложен и обоснован обобщенный показатель качества моторного масла, представляющий из себя сумму логарифмов интенсивности изменения отдельных показателей качества. Он характеризует изменение качества масла в эксплуатации от начального (для свежего масла) до текущего на заданный момент наработки масла. Предлагаемый показатель позволяет определить уровень снижения качества масла индивидуально для каждого автомобиля в любых условиях эксплуатации.

3. Математическая модель интенсивности старения моторного масла (изменение обобщенного показателя качества масла в зависимости от срока его работы) может быть представлена полиномом в степени от 3 до 6 в зависимости от факторов, влияющих на интенсивность старения масла. Очевидно, что во второй условный период наработки масла (условное равновесие) значение второй производной функции будет стремиться к нулю, а в случае нарушения равновесного состояния, она будет стремиться к максимуму. Предлагаемая модель позволяет определить рациональную периодичность замены

масел для группы однотипных автомобилей, работающих в одинаковых условиях эксплуатации, поскольку выход интенсивности старения масла из равновесного состояния может расцениваться, как отказ масла.

4. Математическая модель концентрации железа (Бе) в масле в зависимости от изменения показателей качества масла представляет собой уравнение множественной корреляционной зависимости. Разработанная модель позволяет определить концентрацию железа в масле по наиболее значимым показателям качества масла: оптическая плотность (А), водородный показатель (Н).

5. Экспериментально выявлен уровень изменения обобщенного показателя качества моторного масла, он находится в диапазоне 26 > Ив > 1. Допустимое значение обобщенного показателя было определено после получения допустимых значений наиболее значимых показателей качества ( V = 9.6 мм1 /с, А = 0.62 ус.ед., Н = 5.8 ус.ед.) и составило: ив = 11.3.

6. Получены экспериментальные зависимости интенсивности старения масла от срока работы в двигателе для автомобилей разных "возрастных" групп и эксплуатируемых в различных дорожных условиях. Выявлено, что интенсивность старения масла (№) для первой "возрастной" группы автомобилей (пробег с начала эксплуатации до 70 тыс. км) адекватно описывается полиномом третьей степени, а для автомобилей второй группы (пробег с начала эксплуатации более 70 тыс. км и до капитального ремонта) - полиномом пятой степени. Рациональная периодичность замены масел для автомобилей первой и второй групп, эксплуатируемых на дорогах с усовершенствованным покрытием составила соответственно 10 и 8 тыс. км, а на грунтовых дорогах и дорогах с гравийным покрытием соответственно 7 и 6. 3 тыс. км.

7. Выявлена зависимость содержания Ре в масле от изменения показателей качества масла (оптическая плотность, водородный показатель). Данная зависимость адекватно описывается уравнением множественной корреляции. На ее основе составлена таблица значений содержания железа в масле в возможном диапазоне изменения показателей качества (1.0 >А> 0.1, 9.0>Н>8.0). Применение таблицы позволяет определять концентрацию железа в масле без применения спектральных установок по значениям показателей А и Н.

8. На основе выполненных исследований разработан метод замены моторных масел по фактическому состоянию, позволяющий производить обоснованную замену масла по каждому отдельному автомобилю. Он основывается на оценке качества масла при каждом ТО-1 с помощью масляного пятна (балльный метод) и обобщенного показателя качества масла с последующим принятием решения ( продолжение эксплуатации до следующего ТО-1, замена масла).

9. Разработаны рекомендации по использованию метода замены моторного масла по фактическому состоянию. Годовой экономический эффект от внедрения метода в автоколонне 1945 г. Иркутска составил 21988 руб. в ценах 1989 года и 29040651 руб. в ценах 1993 года.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих печатных работах:

1. Носова Е.В., Головных И.М. Выбор эффективных показателей оценки годности картерного масла в условиях эксплуатации автомобилей / Участие молодежи Иркутской области в решении проблем комплексного освоения природных ресурсов и развития производительных сил Сибири: Тез. докл. конф,-Иркутск, 1980.-С. 38-40.

2. Носова Е.В., Головных И.М. Исследование изменения качества моторного масла в процессе эксплуатации.- Иркутск, политехи, ин-т.- Иркутск, 1984 - 17с. ( Деп. в ЦБНТИ Минавтотранса РСФСР 04.10.84 N 226ат- Д84).

3. Носова Е.В. Метод оценки предельного состояния моторного масла// Интенсификация процессов технической эксплуатации подвижного состава автомобильного транспорта: Сб. научн. трудов МАДИ.-М.-1988.- С. 111-116.

4. Носова Е.В. Методика замены моторного масла по фактическому состоянию / Научно-технический прогресс в химмотологии и смазочных материалах: Тез. докл. конф.- Днепропетровск.- 1990.- С. 149.

5. Носова Е.В. Изменение качества моторного масла в процессе эксплуатации двигателя внутреннего сгорания: Тез. докл. конф. - Иркутск. - 1993. -С. 32.

6. Носова Е.В. Степень влияния параметров качества масла на систему " ДВС - масло": Тез. докл. конф. - Иркутск. - 1995. - С. 24.