автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Совершенствование методов управления надежностью строительных и дорожных машин путем мониторинга моторных масел

На правах рукописи

Севрюгина Надежда Савельевна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ НАДЕЖНОСТЬЮ СТРОИТЕЛЬНЫХ И ДОРОЖНЫХ МАШИН ПУТЕМ МОНИТОРИНГА МОТОРНЫХ МАСЕЛ

05.05.04 - Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0рел-2004

Работа выполнена в Орловском государственном техническом университете.

Научные руководитель — доктор технических наук, профессор

Бочаров Владислав Степанович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Зорин Владимир Александрович

кандидат технических наук Загородних Анатолий Николаевич

Ведущая организация — Центральный научно-исследовательский

институт организации, механизации и технической помощи строительству

11

Защита состоится 2004 года в часов

на заседании диссертационного совета Д212.182.03 при Орловском государственном техническом университете по адресу: 302020 г. Орел, Наугорское шоссе, 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Орловского государственного технического университета

.. Я «

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

Борзенков МИ.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Применительно к строительным и дорожным машинам (СДМ), надежность может характеризоваться, как свойство сохранять в течение определенного времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции при заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

В практике создания и использования строительных и дорожных машин отсутствуют типовые, прогрессивные формы управления процессом обеспечения соответствующего уровня надежности машин. Обеспечение требуемого уровня надежности машин с минимальными затратами ресурсов возможно лишь при наличии совершенных методов управления надежностью, являющейся составной частью системы обеспечения надежности. Значимость этих методов увеличивается с повышением требований к надежности машин, усложнением техники, сокращением сроков ее создания и ростом потребности в экономии ресурсов.

Методы управления надежностью СДМ включают в себя совокупность управляющих органов и объектов управления, взаимодействующих с помощью материально-технических и информационных средств, при управлении надежности.

Различают следующие методы управления надежностью: измерительный, регистрационный, расчетный, экспертный, социологический. При разработке методов управления надежностью определяются факторы, обеспечивающие надежность машин. Определение факторов надежности машины зависит от ее конструктивных и технологических особенностей. Оценка надежности обычно проводится в сочетании нескольких методов.

Современные методы управления надежностью СДМ можно разделить на две группы: статистические методы, основанные на анализе возникновения отказов элементов машины, и методы, основанные на исследовании закономерностей изменения технического состояния элементов машины, приводящего к возникновению отказов.

К первой группе отнесены три метода: метод оценки надежности на основании априорной информации с применением основных теорем теории вероятностей; методы, основанные на теории массового обслуживания; метод статистического моделирования случайного процесса изменения технического состояния системы (метод Монте-Карло).

Ко второй группе отнесены методы математического анализа системы дифференциальных уравнений, описывающих процессы изменения технического состояния системы (машины, элемента)

Очевидно, что в каждом конкретном случае должен быть установлен критерий оптимизации и найдено его наилучшее значение с учетом имеющихся ограничений и уровня управления.

Основной причиной выхода из строя СДМ и их механизмов (85-90%) происходит по причине изношенности их деталей. Совершенствование конструкции СДМ и ужесточение их условий работы сопровождается повышением требований к показателям качества смазочных материалов, с друшй а троны-сокращение их расхода является одной из важнейших проблем ]

! оУ^^з!

В связи с этим совершенствование методов управления надежностью СДМ с разработкой системы мониторинга моторных масел позволяющей увеличить их ресурс, обеспечить безотказность работы двигателя (ДВС) и повысить технико-эксплуатационные показатели СДМ является актуальным.

Цель работы — повышение эффективности методов управления надежностью СДМ на основе современного развития технологии мониторинга моторных масел.

Для достижения сформулированной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Провести анализ путей повышения ресурса моторных масел для эффективного управления надежностью СДМ на основе современного развития технологии мониторинга моторных масел.

2. Разработать математическую модель управления надежностью СДМ по критерию изменения показателей качества моторных масел с оценкой их остаточного ресурса.

3. Провести экспериментальные исследования надежности СДМ путем мониторинга моторных масел.

4. Разработать практические рекомендации по обоснованию технологических особенностей управления надежностью СДМ с применением системы мониторинга моторных масел и методику оценки технического состояния СДМ.

5. Провести оценку технико-экономической эффективности результатов исследования.

Методы исследования. В работе использованы эмпирические и теоретические методы исследования. Решения задач базируются на экспериментальных данных и известных теоретических положениях химмотологических и триботех-нических методов исследований, методах системного анализа, математического моделирования и программирования на ЭВМ, математической статистики.

На защиту выносятся:

— результаты системного поиска путей повышения ресурса моторных масел для эффективного управления надежностью СДМ, полученные на основе аналитической оценки структурной характеристики дисперсной системы моторных масел обосновывающей выбор наиболее значимых показателей, характеризующих качество моторных масел;

— математическая модель управления надежностью СДМ по изменению показателей качества моторных масел и восстановлению их эксплуатационных свойств с оценкой остаточного ресурса;

— результаты экспериментальных исследований надежности СДМ по показателям качества моторных масел;

— практические рекомендации управления надежностью СДМ с применением системы мониторинга моторных масел и оценке технического состояния СДМ по коэффициенту запаса работоспособности моторных масел.

Научная новизна результатов исследования:

Впервые автором дана качественная оценка моторного масла, как элемента дисперсной системы «поверхность трения - моторное масло - среда». Введен коэффициент запаса работоспособности моторного масла, позволяющий учитывать состав дисперсной Лазы" в различных условиях эксплуатации СДМ.

Разработана математическая модель, позволяющая определить индивидуальные показатели интенсивности изменения качества моторного масла и его ресурс, для каждой эксплуатируемой машины в отдельности.

Предложена методика расчета ресурса моторных масел с учетом изменения их показателей качества, а также возможности восстановления их эксплуатационных свойств.

Предложено новое техническое решение мониторинга моторных масел ДВС СДМ включающее в себя структурную схему системы обеспечения работоспособности моторных масел ДВС СДМ, алгоритмы расчета коэффициентов изменения их показателей качества и наработки, рекомендации по рациональному использованию моторных масел.

Достоверность полученных результатов, сформулированных в диссертации. Достоверность полученных результатов подтверждается корректным использованием известных положений классических методов гидромеханики, фундаментальных принципов теории трения и износа, их адекватностью по известным критериям оценки изучаемых процессов, сходимостью полученных теоретических результатов с данными эксперимента, а также с результатами исследований других авторов.

Практическая ценность работы. Разработана усовершенствованная методика управления надежностью СДМ на основе мониторинга моторных масел.

Найденные решения задач теории расчета и моделирования изменения показателей качества моторных масел существенно сокращают объем исследований, снижают затраты материальных ресурсов на их мониторинг и контроль запаса работоспособности моторного масла за период эксплуатации в ДВС СДМ.

Установленная связь между изменением показателей качества, наработки моторных масел и неисправностями двигателя представляет методологическую основу для проектирования устройств по мониторингу моторных масел и восстановлению их эксплуатационных свойств, позволяет усовершенствовать технологический процесс поиска и устранения неисправности при функциональных неполадках в ДВС СДМ.

Автором разработаны практические рекомендации по определению остаточного ресурса моторных масел и возможности его продления, которые включают в себя инструкции по организации в условиях эксплуатирующего предприятия лаборатории по контролю качества моторных масел и продления их ресурса.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе Орловского государственного технического университета и Орловского государственного аграрного университета при чтении лекций, проведении практических и лабораторных занятий по соответствующим дисциплинам, дипломном проектировании, выполнении студентами научно-исследовательских работ. Методика расчета ресурса моторных масел и продления их срока службы принята для практического использования ОАО «Погрузчик», ОАО «Дормаш», ОАО «Орелдорстрой».

Апробация работы. Основные положения диссертационного исследования докладывались на международных, всесоюзных и республиканских научно- технических семинарах, конференциях и симпозиумах: «Диагностика веществ, изделий и устройств», г. Орел 1999г.; «Современные проблемы развития строительной

механики, методов расчета сооружений и совершенствования строительной техники», г. Орел, 2000г.; 1-ая Интернет конференция «Энерго- ресурсосбережение 21 век», 2001г.; «Интерстроймех -2001», Санкт-Петербург, 2001г.; 2-ая международная научно-техническая конференция «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств», Пенза, 2002г.; международная научно-техническая конференция ИНТЕРСТРОЙМЕХ -2002, Могилев, 2002г.; 3-я международная научно-практическая конференция «Высокие технологии в экологии», Воронеж, 2001г.;4-ая международная научно-практическая конференция «Высокие технологии в экологии», Воронеж, 2002г.; научно-методических и научно-исследовательских конференциях Орел ГТУ (2000, 2001,2002,2003гг).

Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 12 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложена на 212 с. из них 159 с. основного текста, содержит 31 рис., 30 табл., библиографию из 112 наименований и 4 приложения.

Краткое содержание диссертации

Во введении показана актуальность темы, сформулирована цель и поставлены задачи исследования. Изложены вопросы практической значимости результатов исследования. Представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ состояния вопроса.

Показано, что одним из важнейших обобщающих свойств машин является надежность.

Установлено, что обеспечение требуемого уровня надежности машин с минимальными затратами ресурсов возможно лишь при наличии совершенных методов управления надежностью, являющейся составной частью системы обеспечения надежности. Значимость этих методов увеличивается с повышением требований к надежности машин, усложнением техники, сокращением сроков ее создания и ростом потребности в экономии ресурсов.

Методы управления надежностью СДМ включают в себя совокупность управляющих органов и объектов управления, взаимодействующих с помощью материально-технических и информационных средств, при управлении надежности.

Современные методы управления надежностью СДМ можно разделить на две группы: статистические методы, основанные на анализе возникновения отказов элементов машины, и методы, основанные на исследовании закономерностей изменения технического состояния элементов машины, приводящего к возникновению отказов.

Установлено, что индивидуальное прогнозирование технического состояния СДМ является одним из основных резервов повышения эффективности и дальнейшего совершенствования системы управления их работоспособностью. Совершенствование конструкции СДМ и ужесточение их условий работы сопровождается повышением требований к показателям качества смазочных материалов. Улучшение технико-экономических показателей двигателей связано с повышением их на-

дежности и долговечности, на что, в свою очередь, в значительной степени оказывает влияние качество применяемых моторных масел, а сокращение расхода моторных масел является одной из важнейших проблем при эксплуатации СДМ.

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, И. В. Брай, B.C. Бочаров, Б. М. Бунаков, Л. С. Васильева, С. В. Венцель, А. Б. Виппер, М. А. Григорьев, В. А. Зорин, Н. И. Итинская, Д. Кламман, К. К. Папок, В. Д. Резников, В. К. Руднев, В. В. Чанкин и др.

Материал, изложенный указанными авторами, позволил провести анализ существующих методов повышения ресурса моторных масел и выявить характер влияния условий эксплуатации ДВС различных машин на основные показатели качества моторных масел. Выявлено, что в процессе эксплуатации ДВС машин происходит постоянное изменение свойств и состава моторных масел. Как показали результаты проведенных научных исследований, в процессе эксплуатации моторных масел существенно изменяются лишь отдельные показатели качества, в то время как большая часть показателей изменяется незначительно.

Проведенный обзор литературных источников и анализ показывают, что при эксплуатации СДМ замена моторных масел производится при плановом ТО. Практика показывает, что при соблюдении периодичности замены моторные масла, сливаемые при техническом обслуживании из картеров двигателей, обладают большим запасом работоспособности и по своим эксплуатационным свойствам могут быть использованы еще длительное время. В связи с этим для обеспечения экономичного использования моторных масел производить их замену в плановом порядке без учета фактического состояния нецелесообразно.

Рассмотрены возможные способы и оборудование для продления ресурса моторных масел, выявлено, что наиболее простым, экономичным и обеспечивающим высокое качество является очистка моторных масел от механических примесей методом центрифугирования.

Проведенный анализ состояния вопроса об оценке состояния и работоспособности моторных масел при эксплуатации СДМ позволил определить, что одним из путей совершенствования существующих методов управления надежностью СДМ является разработка системы мониторинга моторных масел, позволяющая увеличить ресурс моторных масел, тем самым обеспечить безотказность работы ДВС и повысить технико-эксплуатационные показатели.

Во второй главе приведены теоретические основы исследования. Специфика эксплуатации СДМ в значительной степени связана с тем, что они работают вне дорог и вне зависимости от текущей погодной ситуации. В процессе работы многих типов СДМ внешняя нагрузка резко изменяется в широких пределах. Анализ дизельного ДВС СДМ, как механической системы с позиций триботехники, химмотологии и коллоидной химии, позволяет выявить совокупность факторов, определяющих внутренние процессы изменения технического состояния элементов ДВС с учетом воздействия окружающей среды и наметить основные направления исследований по обеспечению работоспособности. В качестве определяющего

критерия моделирования динамики накопления примесей в моторных маслах ДВС СДМ рассмотрено фазовое состояние моторного масла в системе смазки. Принято, что моторное масло по составу является дисперсной системой находящейся в коллоидном состоянии. Установлено, что в процессе эксплуатации моторное масло постоянно меняет дисперсность. Для характеристики моторного масла как дисперсной системы в двигателе СДМ составлена таблица классификации его агрегатного состояния, за систему принята «поверхность трения — моторное масло — среда» (табл. 1).

Таблица 1

Типы дисперсности моторного масла

№ 1Й1 Дисперсная фаза Дисперсная среда Усл. обозн. Тип системы Дисперсии Место нахождения в ДВС СДМ

1 Твердая Жидкая Т/Ж Золи, суспензии Частицы металла, пыли, присадки в масле Моторное масло в свободном состоянии (картер ДВС)

2 Жидкая Твердая Ж/Т Пористые тела Смазываемая поверхность Места смазки под давлением, самотеком, разбрызгиванием

3 Жидкая Жидкая Ж/Ж Эмульсии Масло, топливо При попадании частиц несгоревшего топлива в картер ДВС

4 Газообразная Жидкая Г/Ж Газовые эмульсии Масляный туман; в период вспенивания масла Картер ДВС, места смазки разбрызгиванием

5 Твердая Твердая ТЯ- Твердые коллоидные растворы Некоторые сплавы: (сталь, чугун), частицы абразивного износа Поверхность деталей при контакте друг с другом и с абразивными частицами

6 Жидкая Твердая Ж/Т Пористые тела, ка-пилярные системы Адсорбенты Фильтрующие элементы системы смазки, де-прессорные присадки

7 Жидкая Газообразная Ж/Г Аэрозоли (туманы) Туман Картсрные газы

Исследуя моторные масла по составу, можно утверждать, что жидкая фаза состоит из одного (чистая жидкость) или нескольких (раствор) компонентов, в качестве твердой фазы в моторном масле можно рассматривать на начальном этапе эксплуатации нерастворимые присадки, а в последующем механические примеси.

Учитывая, что моторное масло в работающем двигателе СДМ постоянно перемещается, то все нерастворимые частицы будут находиться во взвешенном состоянии. Все частицы твердой фазы в той или иной мере будут играть роль абразива в зоне трения.

Из всей совокупности процессов, происходящих с моторными маслами в процессе работы, можно выделить несколько основных: изменение состава и структуры масляной основы; загрязнение инородными примесями; срабатывание присадок. Так как все эти процессы происходят одновременно и взаимосвязано (и

неотделимы друг от друга), то рассматривать процесс старения смазочных материалов необходимо в комплексе.

На основании анализа ранее выполненных работ, для объективной оценки фактического состояния моторного масла предлагается количественно оценивать ухудшение эксплуатационных свойств моторных масел в процессе работы по изменению основных показателей: кинематической вязкости, щелочного числа, объемного или весового содержания примесей. Все химические реакции и физические процессы, происходящие в моторном масле, носят вероятностный характер. Эти изменения могут быть обусловлены как каким-либо одним доминирующим, определяющим фактором, так и несколькими.

Изменения концентрации механических примесей в моторном масле во времени аппроксимируются экспоненциальной зависимостью:

Нт = Н„о ехр (- кТ/ Vp), (1)

где: Н„о - начальная концентрация механических примесей, ед/м3, принято IImo = cons't.

к — константа скорости реакции образования примесей, м3/ч.;

Т— наработка, ч;

Vp — рабочий объем масла в системе смазки двигателей, м3.

Концентрация примесей может меняться в зависимости от степени фильтрации (Нтф ), расходования моторного масла на угар (Нт,) и доливы свежего моторного масла (Нт ¿o). Приняв, что доливы моторного масла происходят через равные промежутки времени (наработки), а скорость утечек (и,,) постоянная, степень освежения рабочего объема за наработку составит:

S.vdT/Vp.k0T, (2)

где: vd = vy- скорость долива (утечек) моторных масел, м3Ачас;

k¡¡ = v¿ ¡Vp - коэффициент интенсивности освежения рабочего объема, час'1.

Если принять во внимание, что в реальных условиях эксплуатации часть примесей уносится вместе с утечками моторного масла, а часть примесей

удаляется средствами очистки то баланс суммарного количества частиц

примесей в рабочем объеме Vp после наработки Т выразится уравнением:

Н„, = Нто ехр (- кТ/ V) - Hm, oyí Т-Нтф Ур + Итдо юдо Т, (3)

где: Н„ - текущая концентрация частиц примесей, ед/м3;

Нт - конпапрация частиц примесей, расходуемых при угаре моторного масла, ед/м3;

- кол-во частиц, удаляемых фильтрами с единицы рабочего объема, ед/м3;

Нтдо - концентрация частиц примесей, попадающих при доливе масла, ед/м3

Считая, что концентрация примесей в рабочем объеме Vp моторного масла характеризуется объемом твердой фазы, то о в уравнении (3) выразим через

V„v = V,l¥¡exp(-kT/V)~ V^k,, Т- У^кф Техр{-кТ/У) + У^к* Т. (4)

Преобразуя выражение (1, 3), получим изменение концентрации механических примесей в рабочем объеме системы за период эксплуатации моторного масла и время, за которое концентрация механических примесей достигнет своего максимального значения:

Г = Тл--1п\

(5)

- + ^

Основными эксплуатационными факторами, влияющими на процесс накопления механических примесей в моторном масле, являются начальный уровень загрязнения, степень освежения рабочего объема масла и эффективность системы фильтрации.

В выражении (5) коэффициент Л. характеризует зависимость изменения качества моторного масла от показателя интенсивности накопления механических примесей при эксплуатации, который можно представить в виде

(6)

Наряду с накоплением механических примесей во время работы в моторных маслах двигателей СДМ снижается содержание присадок. Наиболее важная причина срабатывания присадок — физико-химическое взаимодействие их с продуктами старения, также термический распад и десорбция молекул на диспергированных нерастворимых примесях.

Зависимость срабатывания присадки (без учета долива) можно выразить уравнением:

С пред - С0ехр (- А Г/ У), (7)

где: начальная концентрация присадки, кг; к - константа скорости срабатывания, кг/ч. Баланс суммарного количества присадок в рабочем объеме при эксплуатации можно определить выражением:

С=С0ехр(-кТ/У) + С0 кдаТ- С0 кугТ-С0 кфТехр (- кТ/ V), (8)

где кд„ = о / Ур- коэффициент частоты долива моторного масла в систему смазки, час1.

Считая, что концентрация присадок в моторном масле характеризуется объемом долей, то преобразуя выражение (8) получим время, за которое концентрация присадок достигнет своего минимального значения

( \

V

Т = Тп -—1п

К» 0 + 5)

(9)

В выражении (9) коэффициент к характеризует зависимость изменение качества моторного масла от показателя интенсивности срабатывания присадок при эксплуатации и может быть представлен в виде

В реальных условиях применения моторного масла концентрация присадки в нем не уменьшается ниже определенного значения, определяемого величиной и частотой долива свежего масла.

В общем случае объем дисперсной системы должен оставаться постоянным, но при этом свойства моторного масла будут резко меняться в сторону снижения качества:

У Л = УжЛ +Ут.л- Кг + Уд,

(11)

где К«,.л-объем чистой жидкости, м3;

сф У теф '

Ууг

Убо-

объем твердой фазы, м ; объем масла, израсходованный на угар, м3; объем масла при доливе, м3.

У те ф Ук.пр У»р9

(12)

где - объем вредных примесей, м3;

УпР— объем присадок, м3.

Приняв, что объемная доля жидкой фазы постоянна, объемная доля моторного масла при угаре значительно мала (Ууг ~ 0), а последнее слагаемое, характеризующее изменение системы при доливах моторного масла, можно представить как величину постоянную и стремящуюся к 0, объемная доля твердой (дисперсной) фазы с учетом уравнений (1 и 7) выражается следующим образом:

У„,.ф = Ум.„р„ ехр (- кТ/ И)+ Упро ехр (- кТ/У). (13)

Объемная доля твердой фазы оказывает непосредственное влияние на изменение величины вязкости моторного масла, в этом случае текущее значение кинематической вязкости моторного масла равно

(14)

Время, за которое изменение показателя вязкости достигнет своего критического значения с учетом концентрации механических примесей и количества присадок, определяется из выражения

У

т = т0-—ш к.

(у-у )У

(15)

В выражении (15) коэффициент А, характеризует зависимость уровня качества моторного масла (запаса работоспособности) от показателей интенсивности накопления механических примесей и срабатывания присадок. В процессе эксплуатации запас работоспособности моторного масла уменьшается с различной скоростью, что зависит от длительности работы, состояния элементов системы смазки, условий эксплуатации и т.п.. Коэффициент к, при этом представлен в виде

(16)

где

коэффициент, характеризующий изменение качество моторного масла по показателю содержания механических примесей; - коэффициент, характеризующий изменение качество моторного масла по показателю содержания присадок.

Предлагаемый коэффициент запаса работоспособности моторного масла универсален благодаря возможности учета изменения условий эксплуатации (режима работы, климатических условий и др.), интенсивности насыщения моторного масла водой, изменения дисперсности и т. д. Эти дополнительные условия мо-

гут быть учтены в выражении (16), что позволит повысит точность полученных значений, но в то же время существенно усложнят процедуру контроля качества моторных масел, а точность определения запаса работоспособности возрастет до 7... 10 мото-ч. Для упрощения практического определения остаточного ресурса моторных масел целесообразно ограничиться наиболее значимыми показателями: содержания механических примесей и присадок.

Изменение концентрации присадок и механических примесей оказывают непосредственное влияние на показатель оптической плотности моторного масла. Наработка дизельного ДВС СДМ до очередной смены моторного масла с учетом показателя оптической плотности определяется по формуле:

(у-У.)К

Т=Т-Тк'11п

(17)

2 ,5у02-7<?'_

Работоспособность моторного масла определяется стабильностью дисперсного состояния, которая позволяет определять фактические сроки Г смены моторных масел и представить полученные значения в виде таблиц для практического использования с учетом изменений показателей количества примесей, щелочного числа и кинематической вязкости масла.

В третьей главе проводились теоретические и экспериментальные исследования изменения показателей качества моторных масел дизельных ДВС СДМ с целью проверки и уточнения основных теоретических положений.

Программой экспериментальных исследований предусматривалось: выбор подконтрольной группы машин, определение продолжительности работ подконтрольной группы машин до достижения предельной величины показателей качества моторным маслом в ДВС, проведение анализов по определению показателей эксплуатационных свойств масел, организация дополнительной очистки масел для продления их срока службы. На первом этапе определялась динамика изменения крутящего момента ДВС от частоты вращения коленчатого вала с целью исследования нагрузочных характеристик в узлах трения ДВС и установления зависимости изменения показателей качества масла от наработки ДВС СДМ при эксплуатации для расчета коэффициента старения масла и допустимого уровня его изменения. На втором этапе определялась периодичность проведения дополнительной очистки моторного масла с целью продления его ресурса и корректировка плановой наработки до его замены.

Для проведения экспериментальных исследований по мониторингу качества моторных масел были приняты следующие СДМ — для проведения исследований предоставляется следующая техника: автогрейдеры марки ДЗ-122А с ДВС А-01МСК, марки ДЗ-180А с ДВС А-41 (выполняемые работы - планировкам дорог, раскладка асфальта, уборка снега); погрузчик марки ТО-30 с ДВС Д-440, марки Т-4АП2 с ДВС Л-41 (выполняемые работы - погрузоразгрузочные).

Исследования динамики изменения крутящего момента ДВС от частоты вращения коленчатого вала показали, что в целом, нагрузочные характеристики в узлах трения ДВС одинаковы, поэтому результаты контроля качества моторного масла в этих двигателях могут быть объединены и проведены исследования по интенсивности их изменения. Для проведения экспериментальных исследований принято моторное масло марки М-8ДМ.

В ходе экспериментов контролировались значения показателей качества содержания механических примесей, щелочного числа (содержания присадок), вязкости моторного масла, которые должны были варьироваться в границах допустимых значений. Определение последовательности проведения опытов в экспериментах производилось по методике, разработанной в МАДИ (ПТУ) и дополненной на основании проведенных выше теоретических исследований. Исследования проводились в Орловском ДРСУ, ОАО «Погрузчик» и ОАО «Дормаш».

На основе результатов аналитических исследований (выражения 15, 16) был составлен алгоритм расчета ресурса моторного масла в ДВС СДМ в зависимости от условий эксплуатации и разработана расчетная программа с использованием программного обеспечения Delpchi 6.0, по которой получена динамика изменения показателей качества моторного масла. Для оценки степени их изменения используются коэффициенты изменения концентрации механических примесей, коэффициент изменения концентрации присадок. Как отмечалось выше, на изменение показателя вязкости оказывает влияние концентрация твердой фазы в объеме масла, комплексным показателем, характеризующим ресурс моторного масла при различных величинах качественных показателей является коэффициент запаса работоспособности (рис. 1).

с ■> ^

£ 100 -----

0,2 0.3 0,4 0.5 0,6 0,7 0,8 0,9 кз

Коэффициент запася работоспособности

Рис. 1 Аналитическая зависимость ресурса моторного масла марки М-8ДМ от коэффициента запаса работоспособности при изменении твердой фазы в объеме системы на: 1 - 0 % ; 2 - 16%; 3-23%; 4-36%; 5-41%

Ресурс моторного масла при максимальной величине его работоспособности незначительно изменяется (в пределах 16 %), по мере снижения работоспособности ресурс снижается до 50 %. Дальнейшее изменение коэффициента запаса работоспособности оказывает влияние как на характер изменения величины вязкости, так и на ресурс моторного масла, эти изменения существенно уменьшают ресурс (до 67 %). Из полученных результатов можно сделать вывод, что значительное влияние на ресурс моторного масла оказывает изменение коэффициента запаса работоспособности. Запас работоспособности зависит от характера эксплуатации ДВС СДМ, режима работы, атмосферных условий и т.д. При уменьшении коэффициента запаса работоспособности ниже 0,5 продолжать эксплуатировать моторное масло не целесообразно; при работе на таком моторном масле про-

исходит потеря работоспособности ДВС, которая не влечет за собой немедленного отказа, а происходит ухудшение тягово-экономических показателей.

Расчет изменений коэффициента запаса работоспособности моторного масла за наработку 500 мото-ч выполнен по формуле (16), и результаты представлены в табл. 2.

Таблица 2

Характеристика работоспособности моторного масла при эксплуатации

Коэффициенты старения моторного масла по показателю содержания Наработка, мото-ч

0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520

Механические примеси 8,005 0,313 0,388 0,414 0,438 0,478 0,563 0,623 0,693 0,709 0,732 0,780 0,865 0,929

Присадки (щелочное число) 0,003 0,091 0,147 0,197 0,219 0,242 0,273 0,304 0,330 0,349 0,374 0,395 0,432 0,462

Коэффициент запаса работоспособности 1,000 0,972 0,943 0,918 0,904 0,884 0,847 0,811 0,771 0,753 0,727»,692 0,626 0,571

По результатам расчета построен график характеризующий изменение коэффициента запаса работоспособности от наработки моторных масел (рис. 2). к

О 100 200 300 400 500 Т

Наработка, мото-ч

Рис. 2. Динамика коэффициентов: 1 — старения моторного масла по показателю содержания механических примесей; 2 - старения моторного масла по показателю содержания присадок. 3 - запаса работоспособности масла в дизельных ДВС СДМ

Уравнение регрессии при доверительной вероятности 98 % имеет вид:

А, = 1,04е°,СО1Г

Проверка гипотезы о согласованности теоретических и экспериментальных данных требовала выяснения, взяты ли данные выборки из генеральных совокупностей, имеющих одинаковые дисперсии Для проверки указанной гипотезы применен F-критерий (дисперсионное отношение). Среднее значение коэффициента запаса работоспособности моторных масел может быть принято в диапазоне 0,665...0,590.

Разработанные алгоритмы расчета коэффициента запаса работоспособности моторного масла по изменению качественных показателей дополняют схему системы обеспечения работоспособности масел СДМ и позволяют производить его замену по фактическому состоянию.

В четвертой главе диссертации выполнен анализ результатов исследований и получено технико-экономическое обоснование эффективности результатов исследований. Разработаны алгоритмы, позволяющие усовершенствовать технологический процесс поиска и устранения неисправности при функциональных неполадках в системе смазки дизельных ДВС СДМ. Данные алгоритмы включают в себя блок из перечня возможных неисправностей системы смазки и путей поиска причин их возникновения, а также пути их устранения.

Рекомендации по определению остаточного ресурса моторных масел и возможности его продления включают в себя инструкции по организации в условиях эксплуатирующего предприятия лаборатории по контролю качества моторных масел и продления их ресурса.

В результате внедрения технологии восстановления свойств моторных масел с их повторным использованием, а также научно-практических разработок по совершенствованию учета и контроля качества моторных масел на основе организации работы лаборатории экономическая эффективность составляет 106 тыс. руб. На рис. 3 представлен график показывающий изменение величины экономического эффекта при различном списочном составе СДМ на предприятиях ОАО «Орел-дорстрой».

оИОО О 350

■§250 2 200

5 100

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Парк машин сд

Рис 3 Экономическая эффективность внедрения методики управления надежностью СДМ с

применением системы мониторинга моторных масел, тыс руб 1 - годовые эксплуатационные затраты до внедрения, 2 - годовые экстуатационные затраты после внедрения, 3 -затраты на запчасти до внедрения, 4 - затраты на запчасти после внедрения, 5 - экономическая эффективность проекта, 6-общие эксплуатационные затраты до внедрения, 7 - общие эксплуатационные затраты посте внедрения

Заключение

В результате выполненного исследования решена актуальная и важная задача по совершенствованию методов управления надежности СДМ путем мониторинга моторных масел.

На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований были получены результаты и сделаны следующие выводы:

1. Совершенствование конструкции СДМ и ужесточение их условий работы сопровождается повышением требований к технико-экономическим показателям двигателей. На надежность и долговечность ДВС СДМ в значительной степени оказывает влияние качество применяемых моторных масел, которые в процессе эксплуатации, как и остальные элементы ДВС, подвержены процессу старения. Применительно к функционированию моторных масел в двигателях СДМ ранее выполненных исследований недостаточно. Отсутствуют количественные оценки общего уровня изменения показателей качества моторных масел и влияния на них различных факторов при эксплуатации СДМ.

2. Установлено, что моторные масла существенно снижают показатели качества в первую очередь по накоплению механических примесей. Во многих отраслях (автотранспорт, судоходство, сельскохозяйственная техника и др.) постоянно ведутся поиски путей очистки моторных масел от механических примесей, один из наиболее распространенных способов - частичная регенерация. В области эксплуатации СДМ вопросы контроля качества, частичной регенерации, равно как и периодичности очистки моторных масел не изучены в полной мере.

3. Основным фактором, влияющим на работоспособность элементов ДВС, является наличие разделяющего слоя между опорными поверхностями. Структурная характеристика дисперсной системы «поверхность трения - моторное масло» показывает интенсивность изменения дисперсной фазы и дисперсной среды моторного масла для различных условий эксплуатации дизельных ДВС СДМ. В процессе эксплуатации моторных масел происходит изменение их состава и структуры масляной основы, загрязнение инородными примесями и срабатывание присадок.

4. Разработанная математическая модель определения ресурса моторных масел позволяет проводить мониторинг его качества, корректировать сроки очередной смены масла с учетом различных условий эксплуатации и анализировать интенсивность изменения основных показателей качества в процессе эксплуатации. Установлено, что на качество моторного масла существенное влияние оказывает концентрация механических примесей, при этом ресурс сокращается на 46 %, а при срабатывании присадок на 20 % степень обновления по сравнению с интенсивностью старения не оказывает столь значимого влияния.

5. Получены математические и>экспериментальные зависимости интенсивности изменения показателей качества моторного масла, марки М-8ДМ в процессе работы двигателей автогрейдеров и погрузчиков. Коэффициент запаса работоспособности моторных масел характеризует изменение их показателей качества: содержания механических примесей и срабатывания присадок, позволяет прогнозировать ресурс моторных масел с учетом изменяющихся условий эксплуатации, определять экономически целесообразные нагрузки и режимы работы дизельных ДВС СДМ.

6. Предложена методика управления надежностью СДМ с применением системы мониторинга моторных масел. Разработанная система мониторинга и рационального использования моторных масел ДВС СДМ включает в себя структурную схему системы обеспечения работоспособности моторных масел ДВС СДМ; алгоритмы расчета коэффициентов изменения их показателей качества и наработки; рекомендации по определению остаточного ресурса моторных масел и возможности его продления, которые содержат инструкции по организации в условиях эксплуатирующего предприятия лаборатории по контролю качества моторных масел и продления их срока службы.

7. Экономическая эффективность внедрения методики управления надежностью СДМ с применением системы мониторинга моторных масел составляет 106 тыс.руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Севрюгина Н.С. Совершенствование тенденции развития диагностического оборудования для автомобильного транспорта // Диагностика веществ, изделий и устройств: Матер. Всес. науч.- техн. конф. - Орел: ОрелГТУ, 1999.-С. 93-95.

2. Севрюгина Н.С. Использование методов диагностирования моторного масла для определения износа двигателя // Диагностика веществ, изделий и устройств: Матер. Всес. науч.- техн. конф. - Орел: ОрелГТУ, 1999. - С. 193-194.

3. Севрюгина Н.С. Системы управления и контроля двигателей внутреннего сгорания строительных и дорожных машин. // Современные проблемы развития строительной механики, методов расчета сооружений и совершенствования строительной техники: Матер.региоа!1ау1-тех11конф.-Орел:ОрелГТУ,2000.-С90-91.

4. Севрюгина Н.С. Исследование влияния условий эксплуатации СДМ в Орловской области на их техническое состояние // Неделя науки—2000.- Орел: ОрелГТУ, 2000. - С. 74-75.

5. Севрюгина Н.С. Сравнительный анализ методов восстановления свойств моторных масел // Энерго- и ресурсосбережение - 21 век: МатерЛ-й регион, науч.- практ. интернет конф. - Орел: ОрелГТУ, 2001. - С. 12-15.

6. Севрюгина Н.С. Обеспечение работоспособности машин в условиях эксплуатации // Интерстроймех -2001: Матер, междунар. науч.- техн. конф. - СПб.: СПбГТУ, 2001.-С. 210-213.

7. Севрюгина Н.С. Исследование дисперсной системы «поверхность трения — моторное масло» в дизельных двигателях строительных и дорожных машин // Проблемы качества и эксплуатации автотракторных средств: Тр. 2-ой междунар. науч.-техн. конф. - Пенза, ПГАСА, 2002. - С. 123-129.

8. Севрюгина Н.С. Обеспечение долговечности строительных и дорожных машин / Н.С. Севрюгина, B.C. Бочаров // Высокие технологии в экологии: Тр. 5-ой междунар. науч.- практич. конф. - Воронеж,ВГАСУ,2002.-С. 115-117.

9. Севрюгина Н.С. Моторные масла в дизельных двигателях строительных и дорожных машин и их срок службы // ИНТЕРСТРОЙМЕХ: Тр. междунар. науч.-техн. конф. - Могилев: МГТУ, 2002. - С. 304-306.

10. Севрюгина Н.С. Математическая модель интенсивности накопления механических примесей и срабатывания присадок в моторном масле ДВССДМ// Известия ОрелПУ. Транспорт и строительство: Сб. науч. тр. Орел: ОрелГТУ, 2003.—С 67-69.

11. Севрюгина Н.С. Расчет запаса работоспособности моторных масел в ДВС СДМ/Н.С. Севрюгина, B.C. Бочаров // Прогрессивные технологии в транспортных системах: Тр.Междунар.науч.-техн.конф.-Оренбдо 102-105.

12. Севрюгина Н.С. Работоспособность СДМ в зависимости от состояния моторных масел. / Н.С. Севрюгина, Ю.С. Степанов // Справочник. Инженерный журнал. Приложение, №4,2004. - С.30-32.

Подписано к печати « & » 2004г.

Объем 1 пл. Тираж 100 экз. Заказ /ц

Отпечатано на полиграфической базе Орловского государственного технического университета 302020, г. Орел Наугорское шоссе, 29

1- 830 Ô

Введение

Глава 1. Анализ методов управления надежностью строительных и дорожных машин

1.1. Изменение показателей надежности строительных и дорожных машин в процессе эксплуатации

1.2. Методы оценки долговечности строительных и дорожных машин по эксплуатационным свойствам моторных масел

1.3. Управление надежностью строительных и дорожных машин путем продления ресурса моторных масел

Выводы. Цель и задачи исследования

Глава 2. Математическая модель повышения надежности строительных и дорожных машин по изменению показателей качества моторных масел

2.1. Аналитическая оценка зависимости структуры дисперсной системы моторных масел от нагрузочных характеристик двигателей

2.2. Математическая модель интенсивности изменения технического состояния строительных и дорожных машин с применением системы мониторинга моторных масел

2.2.1. Математическая модель интенсивности накопления механических примесей в моторных маслах

2.2.2. Математическая модель интенсивности срабатывания присадок в моторных маслах

2.2.3. Математическая модель интенсивности изменения объема дисперсной фазы моторных масел

2.3. Модель повышения надежности строительных и дорожных машин путем восстановления эксплуатационных свойств и уточнения ресурса моторных масел

Выводы

Глава 3. Экспериментальные исследования изменения надежности строительных и дорожных машин по показателям качества моторных масел '

3.1. Методика проведения экспериментальных исследований, характеристика материалов и оборудования

3.2. Оценка технического состояния строительных и дорожных машин по коэффициенту запаса работоспособности моторных масел

3.3. Экспериментальные исследования надежности строительных и дорожных машин с применением системы мониторинга моторных масел

3.4. Адекватность результатов аналитических исследований

3.5. Технологические особенности повышения надежности строительных и дорожных машин с применением системы мониторинга моторных масел

Выводы

Глава 4. Анализ результатов исследований и оценка их технико-экономической эффективности

4.1. Оценка технического состояния двигателей строительных и дорожных машин по показателям качества моторных масел

4.2. Система мониторинга и рационального использования моторных масел двигателей строительных и дорожных машин

4.3. Экономическая эффективность результатов исследования 139 Выводы

Актуальность работы. Применительно к строительным и дорожным машинам (СДМ), надежность может характеризоваться, как свойство сохранять в течение определенного времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции при заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

В практике создания и использования строительных и дорожных машин отсутствуют типовые, прогрессивные формы управления процессом обеспечения соответствующего уровня надежности машин. Обеспечение требуемого уровня надежности машин с минимальными затратами ресурсов возможно лишь при наличии совершенных методов управления надежностью, являющейся составной частью системы обеспечения надежности. Значимость этих методов увеличивается с повышением требований к надежности машин, усложнением техники, сокращением сроков ее создания и ростом потребности в экономии ресурсов.

Методы управления надежностью СДМ включают в себя совокупность управляющих органов и объектов управления, взаимодействующих с помощью материально-технических и информационных средств, при управлении надежности.

Различают следующие методы управления надежностью: измерительный, регистрационный, расчетный, экспертный, социологический. При разработке методов управления надежностью определяются факторы, обеспечивающие надежность машин. Определение факторов надежности машины зависит от ее конструктивных и технологических особенностей. Оценка надежности обычно проводится в сочетании нескольких методов.

Современные методы управления надежностью СДМ можно разделить на две группы: статистические методы, основанные на анализе возникновения отказов элементов машины, и методы, основанные на исследовании закономерностей изменения технического состояния элементов машины, приводящего к возникновению отказов.

К первой группе отнесены три метода: метод оценки надежности на основании априорной информации с применением основных теорем теории вероятностей; методы, основанные на теории массового обслуживания; метод статистического моделирования случайного процесса изменения технического состояния системы (метод Монте-Карло).

Ко второй группе отнесены методы математического анализа системы дифференциальных уравнений, описывающих процессы изменения технического состояния системы (машины, элемента).

Очевидно, что в каждом конкретном случае должен быть установлен критерий оптимизации и найдено его наилучшее значение с учетом имеющихся ограничений и уровня управления.

Основной причиной выхода из строя СДМ и их механизмов (85-90 %) происходит по причине изношенности их деталей: Совершенствование конструкции СДМ и ужесточение их условий работы сопровождается повышением требований к показателям качества смазочных материалов, с другой стороны сокращение их расхода является одной из важнейших проблем при эксплуатации СДМ.

В связи с этим совершенствование методов управления надежностью СДМ с разработкой системы мониторинга моторных масел позволяющей увеличить их ресурс, обеспечить безотказность работы двигателя (ДВС) и повысить технико-эксплуатационные показатели СДМ является актуальным.

Цель работы — повышение эффективности методов управления надежностью СДМ на основе современного развития технологии мониторинга моторных масел.

Для достижения сформулированной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Провести анализ путей повышения ресурса моторных масел для эффективного управления надежностью СДМ на основе современного развития технологии мониторинга моторных масел.

2. Разработать математическую модель управления надежностью СДМ по критерию изменения показателей качества моторных масел с оценкой их остаточного ресурса.

3. Провести экспериментальные исследования надежности СДМ путем мониторинга моторных масел.

4. Разработать практические рекомендации по обоснованию технологических особенностей управления надежностью СДМ с применением системы мониторинга моторных масел и методику оценки технического состояния СДМ.

5. Провести оценку технико-экономической эффективности результатов исследования.

Методы исследования. В работе использованы эмпирические и теоретические методы исследования. Решения задач базируются на экспериментальных данных и известных теоретических положениях химмотологических и триботехнических методов исследований, методах системного анализа, математического моделирования и программирования на ЭВМ, математической статистики.

На защиту выносятся:

- результаты системного поиска путей повышения ресурса моторных масел для эффективного управления надежностью СДМ, полученные на основе аналитической оценки структурной характеристики дисперсной системы моторных масел обосновывающей выбор наиболее значимых показателей, характеризующих качество моторных масел;

- математическая модель управления надежностью СДМ по изменению показателей качества моторных масел и восстановлению их эксплуатационных свойств с оценкой остаточного ресурса;

- результаты экспериментальных исследований надежности СДМ по показателям качества моторных масел;

- практические рекомендации управления надежностью СДМ с применением системы мониторинга моторных масел и оценке технического состояния СДМ по коэффициенту запаса работоспособности моторных масел.

Научная новизна результатов исследования:

Впервые автором дана качественная оценка моторного масла, как элемента дисперсной системы «поверхность трения — моторное масло — среда». Введен коэффициент запаса работоспособности моторного масла, позволяющий учитывать состав дисперсной фазы в различных условиях эксплуатации СДМ.

Разработана математическая модель, позволяющая определить индивидуальные показатели интенсивности изменения качества моторного масла и его ресурс, для каждой эксплуатируемой машины в отдельности.

Предложена методика расчета ресурса моторных масел с учетом изменения их показателей качества, а также возможности восстановления их эксплуатационных свойств.

Предложено новое техническое решение мониторинга моторных масел ДВС СДМ включающее в себя структурную схему системы обеспечения работоспособности моторных масел ДВС СДМ, алгоритмы расчета коэффициентов изменения их показателей качества и наработки, рекомендации по рациональному использованию моторных масел.

Достоверность полученных результатов, сформулированных в диссертации. Достоверность полученных результатов подтверждается корректным использованием известных положений классических методов гидромеханики, фундаментальных принципов теории трения и износа, их адекватностью по известным критериям оценки изучаемых процессов, сходимостью полученных теоретических результатов с данными эксперимента, а также с результатами исследований других авторов.

Практическая ценность работы. Разработана усовершенствованная методика управления надежностью СДМ на основе мониторинга моторных масел.

Найденные решения задач теории расчета и моделирования изменения показателей качества моторных масел существенно сокращают объем исследований, снижают затраты материальных ресурсов на их мониторинг и контроль запаса работоспособности моторного масла за период эксплуатации в ДВС СДМ.

Установленная связь между изменением показателей качества, наработки моторных масел и неисправностями двигателя представляет методологическую основу для проектирования устройств по мониторингу моторных масел и восстановлению их эксплуатационных свойств, позволяет усовершенствовать технологический процесс поиска и устранения неисправности при функциональных неполадках в ДВС СДМ.

Автором разработаны практические рекомендации по определению остаточного ресурса моторных масел и возможности его продления, которые включают в себя инструкции по организации в условиях эксплуатирующего предприятия лаборатории по контролю качества моторных масел и продления их ресурса.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе Орловского государственного технического университета и Орловского государственного аграрного университета при чтении лекций, проведении практических и лабораторных занятий по соответствующим дисциплинам, дипломном проектировании, выполнении студентами научно-исследовательских работ. Методика расчета ресурса моторных масел и продления их срока службы принята для практического использования ОАО «Погрузчик», ОАО «Дормаш», ОАО «Орелдор-строй».

Апробация работы. Основные положения диссертационного исследования докладывались на международных, всесоюзных и республиканских научно- технических семинарах, конференциях и симпозиумах: «Диагностика веществ, изделий и устройств», г. Орел 1999 г.; «Современные проблемы развития строительной механики, методов расчета сооружений и совершенствования строительной техники», г. Орел, 2000г.; 1-ая Интернет конференция «Энерго-ресурсосбережение 21 век», 2001 г.; «Интерстроймех—2001», Санкт-Петербург, 2001 г.; 2-ая международная научно-техническая конференция «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств», Пенза, 2002 г.; международная научно-техническая конференция ИНТЕРСТРОЙМЕХ - 2002, Могилев, 2002 г.; 3-я международная научно-практическая конференция «Высокие технологии в экологии», Воронеж, 2001 г.; 4-ая международная научно-практическая конференция «Высокие технологии в экологии», Воронеж, 2002 г.; научно-методических и научно-исследовательских конференциях ОрелГТУ (2000, 2001, 2002, 2003 гг.).

Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 12 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложена на 212 с. из них 159 с. основного текста, содержит 31 рис., 30 табл., библиографию из 112 наименований и 4 приложения.

145 Выводы

Анализ технических преимуществ и технико-экономической эффективности управления надежностью СДМ путем системы мониторинга моторных масел позволил сделать следующие выводы:

1. Разработанные алгоритмы устанавливают взаимосвязь между неисправностями двигателя и показателями качества моторных масел, позволяют усовершенствовать технологический процесс поиска и устранения неисправности при функциональных неполадках в системе смазки ДВС СДМ.

2. Рекомендации по определению остаточного ресурса моторных масел и возможности его продления включают в себя инструкции по организации в условиях эксплуатирующего предприятия лаборатории по контролю качества моторных масел и продления их ресурса.

3. Экономическая эффективность внедрения технологии контроля качественных показателей и ресурса моторных масел составляет 107 тыс. руб.

4. Срок окупаемости включения в регламент работ по ТО работ по контролю качества и продлению ресурса моторных масел составляет 10 месяцев.

146

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненного исследования решена актуальная и важная задача по совершенствованию методов управления надежности СДМ путем мониторинга моторных масел.

На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований были получены результаты и сделаны следующие выводы:

1. Совершенствование конструкции СДМ и ужесточение их условий работы сопровождается повышением требований к технико-экономическим показателям двигателей. На надежность и долговечность ДВС СДМ в значительной степени оказывает влияние качество применяемых моторных масел, которые в процессе эксплуатации, как и остальные элементы ДВС, подвержены процессу старения. Применительно к функционированию моторных масел в двигателях СДМ ранее выполненных исследований недостаточно. Отсутствуют количественные оценки общего уровня изменения показателей качества моторных масел и влияния на них разлдчных факторов при эксплуатации СДМ.

2. Установлено, что моторные масла существенно снижают показатели качества в первую очередь по накоплению механических примесей. Во многих отраслях (автотранспорт, судоходство, сельскохозяйственная техника и др.) постоянно ведутся поиски путей очистки моторных масел от механических примесей, один из наиболее распространенных способов - частичная регенерация. В области эксплуатации СДМ вопросы контроля качества, частичной регенерации, равно как и периодичности очистки моторных масел не изучены в полной мере.

3. Основным фактором, влияющим на работоспособность элементов ДВС, является наличие разделяющего слоя между опорными поверхностями. Структурная характеристика дисперсной системы «поверхность трения — моторное масло - среда» показывает интенсивность изменения дисперсной фазы и дисперсной среды моторного масла для различных условий эксплуатации дизельных ДВС СДМ. В процессе эксплуатации моторных масел происходит изменение их состава и структуры масляной основы, загрязнение инородными примесями и срабатывание присадок.

4. Разработанная математическая модель определения ресурса моторных масел позволяет проводить мониторинг его качества, корректировать сроки очередной смены масла с учетом различных условий эксплуатации и анализировать интенсивность изменения основных показателей качества в процессе эксплуатации. Установлено, что на качество моторного масла существенное влияние оказывает концентрация механических примесей, при этом ресурс сокращается на 46 %, а при срабатывании присадок на 20 % степень обновления по сравнению с интенсивностью старения не оказывает столь значимого влияния.

5. Получены математические и экспериментальные зависимости интенсивности изменения показателей качества моторного масла марки М-8ДМ в процессе работы двигателей автогрейдеров и погрузчиков. Коэффициент запаса работоспособности моторных масел характеризует изменение их показателей качества: содержания механических примесей и срабатывания присадок; позволяет прогнозировать ресурс моторных масел с учетом изменяющихся условий эксплуатации и определять экономически целесообразные нагрузки и режимы работы дизельных ДВС СДМ. Работа моторного масла с коэффициентом запаса работоспособности ниже 50 % нецелесообразна, т.к. скорость снижения показателей качества увеличивается в 2 раза. Проверка адекватности результатов исследований показала, что величина наработки, соответствующая 50 % плановой, достигается при коэффициенте запаса работоспособности моторного масла в диапазоне 0,626.0,550.

6. Результаты численного эксперимента по определению влияния на ресурс изменения показателей качества моторного масла марки М-8ДМ, математически подтверждают принятую нормативную наработку до замены в 500 мото-ч; доказано, что на качество моторного масла существенное влияние оказывает концентрация механических примесей, при этом ресурс сокращается на 46 %, а при срабатывании присадок на 20 %, степень обновления по сравнению с интенсивностью старения не оказывает столь значимого влияния.

7. Передвижная установка для очистки моторных масел с комплектом измерительного оборудования позволяет проводить дополнительную очистку масел от механических примесей до уровня не ниже 13 класса чистоты, а также контролировать их показатели качества. Рациональный уровень изменения показателей качества, при котором необходимо проводить мероприятия по продлению ресурса методом дополнительной очистки, составляет 250.320 мото-ч наработки дизельного ДВС, ресурс моторных масел увеличивается на 50.64 %.

8. Предложена методика управления надежностью СДМ с применением системы мониторинга моторных масел. Разработанная система мониторинга и рационального использования моторных масел ДВС СДМ включает в себя структурную схему системы обеспечения работоспособности моторных масел ДВС СДМ; алгоритмы расчета коэффициентов изменения их показателей качества и наработки; рекомендации по определению остаточного ресурса моторных масел и возможности его продления, которые содержат инструкции по организации в условиях эксплуатирующего предприятия лаборатории по контролю качества моторных масел и продления их ресурса.

9. Экономическая эффективность внедрения методики управления надежностью СДМ с применением системы мониторинга моторных масел составляет 106 тыс. руб.

Основные положения диссертации опубликованы в работах [101. 112].

1. Абрамов С.И. Техническая диагностика одноковшовых экскаваторов с гидроприводом / С.И. Абрамов, A.M. Харазов, А.В. Соколов. — М.: Строй-издат, 1977.-80 с.

2. Автомобильный справочник / Перевод с англ. «Бош». Под ред. В.В. Маслов. М.: Из-во «За рулем», 2000. - 896 с.

3. Айвазян С.А. Прикладная статистика: Основы моделирования и первичной обработки данных / С.А. Айвазян, И.С. Енюков, Л.Д. Мешалкин. — М.: Финансы и статистика, 1983. 96 с.

4. Алексеев В.И. Автотракторные эксплуатационные материалы / В .И. Алексеев, И. Ф. Кувайцев. М.: Воениздат, 1979. - 214 с.

5. Арабян С.Г. Масла и присадки для тракторных и комбайновых двигателей / С.Г. Арабян, А.Б. Виппер, И.А. Холомоков. — М.: Машиностроение, 1984.-208 с.

6. Арабян С.Г. Перспективы применения высококачественных смазочных материалов в тракторной технике / С.Г. Арабян, Н.А. Кузнецов. — М.: ЦНИИТЭИтракторсельхозмаш, 1978. 84 с.

7. Вельских В.И. Справочник по техническому обслуживанию и диагностированию тракторов. — М.: Россельхозиздат, 1979. — 413 с.

8. Биргер И.А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, 1978.—240 с.

9. Боренко М.В. Повышение работоспособности моторных масел для автотракторных дизелей: Дисс. канд. техн. наук. М., 1995. — 93 с.

10. Борисов М.И. Исследование взаимосвязи увеличения сроков службы масел в автомобильных карбюраторных двигателях: Автореф. дисс. канд. техн. наук. -М., 1971. 19 с.

11. Брай И.В. Рациональное использование отработанных нефтепродуктов / И.В. Брай, Э.А. Михеева // Обз. информ. Вып.1. М.: ЦНИИТЭИМС, 1980.-22 с.

12. Браун Э.Д. Моделировнаие трибологических процессов: Справочник по триботехнике / Э.Д. Браун, Ю.А. Евдокимов, А.В. Чичинадзе. — М.: Машиностроение, 1989. — С. 324-384.

13. Бутеев Н.П. Система восстановления и использования отработанных автотракторных масел в АПК: Автореф. дисс. д-ра. техн. наук. — Зерноград, 1996.-40 с.

14. Бутов Н.П. Повторное использование отработанных масел / Н.П. Бутов, И.А. Абрамова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 1991.-№7.-С. 42.

15. Вакуленко И.А. Повышение эксплуатационной надежности гидроприводов строительных машин применением рациональной очистки рабочих жидкостей: Автореф. дисс. канд. техн. наук. Харьков, 1989. - 21 с.

16. Васильева JI.C. Автомобильные эксплуатационные материалы. М.: Транспорт, 1986. -280 с.

17. Венцель Е.С. О термодинамической оценке влияния диспергирования частиц загрязнений на приспособляемость масел к условиям трения / Е.С. Венцель, А.И. Березняков // Трение и износ.-1990.- т.11.-№5, С. 824-828.

18. Венцель С.В. Применение смазочных материалов в двигателях внутреннего сгорания. М.: Химия, 1979. - 240 с.

19. Вилькин В.Ф. Методические основы установления рациональных сроков смены трансмиссионных масел: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1988.-26 с.

20. Виппер А.Б. Зарубежные масла и присадки: Справочник / А.Б. Виппер, А.В. Виленкин, Д.А. Гайснер. М.: Химия, 1981. - 192 с.

21. Волков В.И. Совершенствование системы очистки масла в автомобильном двигателе: Дисс. канд. техн. наук. М., 2000. — 210 с.

22. Гаевик Д.Т. Повышение работоспособности подвижных сопряжений автомобилей: Автореферат д-ра техн. наук. М.: МАДИ (ТУ), 2002. - 35 с.

23. Гнатченко И.И. Автомобильные масла, смазки, присадки. М.: ООО «Изд-во ACT»; СПб.: ООО «Изд-во «Полигон», 2000. - 360 с.

24. Гоберман В.А. Автомобильный транспорт в сельскохозяйственном производстве: Эффективность и качество работы, оценка и разработка организационно-технических решений. — М.: Транспорт, 1986. 287 с.

25. Говорущенко Н.Я. Диагностика технического состояния автомобилей. — М.: Транспорт, 1970. 256 с.

26. Говорущенко Н.Я. Техническая эксплуатация, автомобилей. — Харьков: Вища школа. Изд-во при Харьк. ун-те, 1984. 311 с.

27. ГОСТ 17216-2001 Чистота промышленная. Классы чистоты жидкостей.

28. ГОСТ 17479.1-85 Масла моторные. Классификация и обозначение.

29. ГОСТ 4.24-84 Система показателей качества продукции. Номенклатура показателей.

30. ГОСТ 8581-78 Масла моторные для автотракторных дизелей. Технические условия.

31. Григорьев М.А. Очистка масла в двигателях внутреннего сгорания. — М.: Машиностроение, 1983. 148 с.

32. Григорьев М.А. Смазка и надежность автомобильных двигателей / М.А. Григорьев, Б.М. Бунаков. М.: НИИНавтопром, 1975. - 125 с.

33. Григорьев М.А. Качество моторного масла и надежность двигателей / М.А. Григорьев, Б.М. Бунаков, В.А. Долецкий. М.: Издательство стандартов, 1981.-232 с.

34. Григорьев М.А. Износ и долговечность автомобильных двигателей / М.А. Григорьев, Н.Н. Пономарев. — М.: Машиностроение, 1976. 248 с.

35. Громашев С.В. Совершенствование технологии удаления водотоп-ливных фракций из моторных масел путем разработки малогабаритной реге-нерационной установки и обоснование режимов ее работы: Дисс. канд. техн. наук. СПб. - Пушкин, 1997. -120 с.

36. Двигатели внутреннего сгорания: Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей / ДН Вырубов, С.И Ефимов, НА Иващенко и др.; Под общ. ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. — М.: Машиностроение, 1984. — 384 с.

37. Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей / С.И. Ефимов, Н.А. Иващенко, В.И. Ивин и др.; Под общ. ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. — М.: Машиностроение, 1985. — 456 с.

38. Дерягин Б.В. Фильтрующие элементы и очистители / Б.В. Дерягин, Н.В. Чураев // Surf, a Membrane Sci. 1981. Y. 14.

39. Дорожно-строительные машины и комплексы: Учебник для вузов / Под общ.ред. В.И. Баловнева. Москва, Омск: СибАДИ, 2001. - 528 с.

40. Дрючин Д.А. Методика управления состоянием моторных масел в эксплуатации автомобильных двигателей: Дисс. канд. техн. наук. Оренбург, 2000.- 169 с.

41. Дуркин В.А. Математические методы диагностики состояния масла в дизеле // Двигателестроение. 1982. - №10. - С. 52-53.

42. Дуркин В.А. Обобщенный статистический параметр для определения необходимости смены масла в дизелях / В А Дуркин, ГБ. Петраков, АА. Му-саев, А.В. Макшанов// Двигателестроение. 1981. - №4. - С. 40-43.

43. Евдокимов А.Ю. Отработанные смазочные материалы и вопросы экологии / А.Ю. Евдокимов, В. JI. Лашхи, А. А. Джамалов // Химия и технология топлив и масел. 1992. - № 11. - С. 26-30.

44. Евдокимов А.Ю. Вторичная переработка отработанных масел за рубежом / А.Ю. Евдокимов, М.И. Фалькович // Химия и технология топлив и масел.- 1992.-№11.-С. 30-33.

45. Жаров И.А. Системный анализ и построение математических моделей сложныхтрибосистем // Трение и износ. 1998.- т.19.- №5.-С. 571-578.

46. Зайцев И.В. Эксплуатация и ремонт машино-тракторного парка / И.В. Зайцев, А.П. Акимов. М.: Колос, 1993. - 349 с.

47. Заскалько П.П. Вторичное использование отработанных масел / П.П. Заскалько, Н.Г. Загородный, Е.И. Донькин // Автомобильная промышленность. 1988. - №8. - С. 35.

48. Зорин В.А. Контроль состояния смазочных материалов и рабочих жидкостей элемент повышения надежности техники // СДМ. -1999. — №8. — С. 39-40.

49. Зорин В.А. Организация эффективного использования ТСМ автомобилей и строительных машин. М.: ЦМИПКС, 1990. - 69 с.

50. Зорин В.А. Основы долговечности строительных и дорожных машин. -М.: Машиностроение, 1986. —248 с.

51. Итинская Н.И. Автотракторные эксплуатационные материалы / Н.И. Итинская, Н.А. Кузнецов. М.: Колос, 1978. - 208 с.

52. Кламман Д. Смазки и родственные продукты. Синтез, свойства. Применение. Международные стандарты. — М.: Химия, 1988. 488 с.

53. Коробков М.В. Исследование взаимосвязи между качеством автомобильных моторных масел, условиями эксплуатации и надежностью работы двигателя: Дисс. канд. техн. наук. М., 1980. — 182 с.

54. Коробков М.В. Организация экономного использования смазочных материалов и спецжидкостей на автомобильном транспорте. -М.: Транспорт, 1988.-52 с.

55. Кос И.И. Основы надежности дорожных машин: Учебное пособие / И.И. Кос, В.А. Зорин. М.: Машиностроение, 1978. - 165 с.

56. Котельникова О.З. Эксплуатационные свойства моторных масел / О.З.Когельникова,ВJL Лашхи, А.В. Кожекин // ХТТМ.-1989. № 11.- С.43-46.

57. Крагельский И.В. Основы расчетов на трение и износ / И.В. Кра-гельский, М.Н. Добычин, В.С.Комбалов. — М: Машиностроение, 1977.—513 с.

58. Лышко Т.П. Оптимизация сроков замены моторного масла / Г.П. Лышко, Г.Г. Левшанов, A.M. Гемнов, В.А. Шилин // Химия и технология топлив и масел. 1982. -№11.- С.32-34.

59. Макаров Р.А. Диагностика строительных машин / Р.А. Макаров, А.В. Соколов. М.: Стройиздат, 1984. - 335 с.

60. Математическая физика. Энциклопедия. / Гл. ред. Л.Д. Фадеев. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998г. — 691 с.

61. Мещерин Е.М. Современные методы исследования прогнозирование и оптимизация эксплуатационных свойств моторных масел. — М.: ЦНИИТЭ-ИМС, 1990.-26 с.

62. Мисникевич А. Д. Регенерация отработанных масел в СССР и за рубежом. Сер. «Ремонт предприятий». М.: НИИТЭХим, 1987. - 44 с.

63. Михлин В.М. Управление надежностью сельскохозяйственной техники. М.: Колос, 1984. - 335 с.

64. Морозов Г.А. Очистка масел в дизелях / Г.А. Морозов, О.М. Арцио-мов. JI.: Машиностроение, 1971. — 271 с.

65. Балтенас Р. Моторные масла / Р.Балтенас, АС. Сафонов, АЛ Ушаков, В.Шергалис. Москва, СПб.: Альфа-Лаб, 2000. - 272 с.

66. Носова Е.В. Метод замены моторных масел по фактическому состоянию (на примере грузовых автомобильных перевозок в условиях АПК): Дисс. канд. техн. наук. — Иркутск, 1995. 140 с.

67. Основы научных исследований: Учебник для вузов / Под ред. В.И. Крутова, В.В. Попова. -М: Высш. шк.,1989. 400 с.

68. Остриков В.В. Очистка отработанных моторных масел с использованием разделяющего агента: Авгореф. дисс. канд. техн. наук Минск, 1997. —16 с.

69. Папок К.К. Химмотология топлив и смазочных масел. М.: Воениз-дат, 1980.- 192 с.

70. Потапков А.Г. Совершенствование технологии регенерации отработанных смазочных материалов путем моделирования регенерационного комплекса: Дисс. канд. техн. наук. Сп-б, 1999. - 174 с.

71. Пушке И. Определение эксплуатационных свойств смазочных масел на основании физико-химических испытаний. Всес. Центр пер.-№78121843. -1978.-32 с.

72. Раскина Л.А. Моторные масла и их характеристика / Л.А. Раскина, В.Л. Беликов, Л. Дижур // Автомобильный транспорт.

73. Резников В.Д. Новая европейская классификация моторных масел // Автомобильный транспорт. 1996. - №8. - С34-35.

74. Резников В.Д. Первые отечественные единые масла для двигателей, трансмиссий и гидросистем тракторов // СДМ. — 1998. — №11-12.

75. Рекомендации по контролю качества рабочих жидкостей гидросистем и трансмиссионных масел строительных машин. М: ЦНИИОМТП, 1987. -84 с.

76. Российская энциклопедия самоходной техники. Справочное и учебное пособие для специалистов отрасли «Самоходные машины и механизмы». Т. 1,2 / Под. Ред. Зорин В.А. -М.: Просвещение, 2001. 892 с.

77. Руднев В.К. Эксплуатационные материалы для СДМ / В.К. Руднев, Е.С. Венцель, Е.Н. Лысиков. К.: ИСДО, 1993. - 236 с.

78. Рыбаков К.В. Регенерация отработанных масел и их повторное использование / К.В. Рыбаков, В.П. Коваленко. М.: Высш. шк., 1989. - 26 с.

79. Савицкий Н.М. Регенерация отработанных масел // Автомобильная промышленность. 1987. - №9. — С. 22.

80. Сайто Ф. Загрязнение, ухудшение качества и нормы для замены смазочного масла / Всесоюзн. Центр пер. Дзюнкацу. 1977. - №7. - С. 382-394.

81. Снежко А.В. Совершенствование очистки автотранспортных масел центрифугой с внутренним гидроприводом: Дисс. канд. техн. наук. — Зерно-град, 2000.-163 с.

82. Соколов А.И. Применение эмиссионного спектрального анализа масла для оценки износа и свойств работавшего масла / А.И. Соколов, Н.Т. Тищенко. Томск: Изд. ТГУ, 1979. - 208 с.

83. Спичкин Г.В. Диагностика технического, состояния автомобилей / Г.В. Спичкин, A.M. Третьяков, Б.Л. Либин. -М: Высшая школа, 1975.-304 с.

84. Тимашев В.П. Диагностирование дизельных двигателей // Автомобильная промышленность. -1981. -№3. С 35-36.

85. Тимашев В.П. Повышение надежности работы автомобильных дизелей путем диагностирования их технического состояния по показателям работавшего масла: Автореф. дисс. канд. техн. наук. Л.:ЦНИДИ, 1985. — 21 с.

86. Трейгер М.И. О работоспособности смазочного масла в циркуляционной системе // Эффективные экспресс-методы контроля работоспособности смазочного масла на объектах эксплуатации. Л: ЛДНТП, 1983.-С. 17-25.

87. Трембач Е.В. Моторные и трансмиссионные масла, присадки. — Ростов на Дону: «Феникс», 2000. —160 с.

88. Трение, изнашивание и смазка. Справочник. — М.: Машиностроение, 1976.-271 с.

89. Фридрихсберг Д. А. Курс коллоидной химии.-СПб: Химия, 1995.-400 с.

90. Фукс И.Г. Экологические проблемы рационального использования смазочных материалов / И.Г. Фукс, А.Ю. Евдокимов, В.А. Лахши, Ш.М. Са-мойхмедов. М.: Издательство «Нефть и газ», 1993. - 164 с.

91. Футзита X. Качество моторных масел и ресурс / Всесоюзн. Центр пер. Дзюнкацу.- 1984.-т.29.-№12.-С 889-892.

92. Холпанов Л.П. Математическое моделирование нелинейных термо-гидрогазодинамических процессов в многокомпонентных струйных течениях / Л.П. Холпанов, Е.П. Запорожец, Г.К. Зиберг, Ю.А. Кашицкий. М.: Наука, 1998.-320 с.

93. Чанкин В.В. Передвижная лаборатория для специального и химического анализа масел и рабочих жидкостей / В.В. Чанкин, ВВ.Тайц,ВГ. Тайц// Механизация строительства. — 1987. №8. — С. 19-21.

94. Шашкин П. И. Регенерация отработанных нефтяных масел / П.И. Шашкин, И.В. Брай. М.: Химия, 1970. - 304 с.

95. Шейнин A.M. Алгоритмы и программы решения оптимальных задач надежности машин / AM Шейнин, В А Шейнин. М.: МАДИ, 1981. - 112 с.

96. Щагин В.В. Старение и очистка дизельных масел / В.В. Щагин, Л.И. Двойрис. Калининград: КНИ, - 1971. - 200 с.

97. Бочаров B.C. Основы качества и надежности строительных машин / B.C. Бочаров, Д.П. Волков. М.: Машиностроение-1, 2003. - 255 с.

98. Lander Н. // Kraftverkehr. 1983. -Bd. 26. -N04. - S. 169-173.

99. Мс. Geehan., Kulkarni A.V. // SAE Pr. 1987. - № 872029 - 14 p.

100. Stenbergen Т. E. Cgmrehensive lubeoilanalisis programs a cost effective preventive maintenance tool // American sasiety of lubrication engineers Preprint — Pork. Slliobois, 1978. №78. - 20 p.

101. Севрюгина H.C. Совершенствование тенденции развития диагностического оборудования для автомобильного транспорта // Диагностика веществ, изделий и устройств: Матер. Всес. науч.- техн. конф.- Орел: ОрелГТУ, 1999. -С. 93-95.

102. Севрюгина Н.С. Использование методов диагностирования моторного масла для определения износа двигателя // Диагностика веществ, изделий и устройств: Матер. Всес. науч.- техн. конф. Орел: ОрелГТУ, 1999.-С. 193-194.

103. Севрюгина Н.С. Исследование влияния условий эксплуатации СДМ в Орловской области на их техническое состояние // Неделя науки — 2000.- Орел: ОрелГТУ, 2000. С. 74-75.

104. Севрюгина Н.С. Сравнительный анализ методов восстановления свойств моторных масел // Энерго- и ресурсосбережение 21 век: Матер. 1-й регион, науч.- практ. интернет конф. - Орел: ОрелГТУ, 2001. - С. 12-15.

105. Севрюгина Н.С. Обеспечение работоспособности машин в условиях эксплуатации // Интерстроймех —2001: Матер, мёждунар. науч.- техн. конф. СПб.: СПбГТУ, 2001. - С. 210-213.

106. Севрюгина Н.С. Обеспечение долговечности строительных и дорожных машин / Н.С. Севрюгина, B.C. Бочаров // Высокие технологии в экологии: Тр. 5-ой междунар. науч.- практич. конф. Воронеж: ВГАСУ, 2002. -С. 115-117.

107. Севрюгина Н.С. Моторные масла в дизельных двигателях строительных и дорожных машин и их срок службы // ИНТЕРСТРОЙМЕХ: Тр. междунар. науч.- техн. конф. Могилев: МГТУ, 2002. - С. 304-306.

108. Севрюгина Н.С. Математическая модель интенсивности накопления механических примесей и срабатывания присадок в моторном масле ДВС СДМ // Известия ОрелГТУ. Транспорт и строительство: Сб. науч. тр. — Орел: ОрелГТУ, 2003. С. 67-69.

109. Севрюгина Н.С. Расчет запаса работоспособности моторных масел в ДВС СДМ /Н.С. Севрюгина, B.C. Бочаров // Прогрессивные технологии в транспортных системах: Тр. Междунар. науч.- техн. конф. — Оренбург: ГОУВПООГУ, 2003.-С. 102-105.

110. Севрюгина Н.С. Работоспособность СДМ в зависимости от состояния моторных масел / Н.С. Севрюгина, Ю.С. Степанов // Справочник. Инженерный журнал. Приложение. 2004. - №4. - С.30-32.