Технические науки/4. Транспорт

К.т.н., доцент Королев А.Е.

Государственный аграрный университет Северного Зауралья, Россия

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ МОТОРНЫХ МАСЕЛ

При эксплуатации двигателей под воздействием многочисленных факторов происходит старение масла, это сложный многофункциональный и многостадийный процесс физических и химических превращений. Качество моторного масла ухудшается вследствие загрязнения его атмосферной пылью, продуктами износа, газообразными, жидкими и твердыми частицами, образующимися при сгорании топлива, а также в результате изменений углеводородной основы масла и присадок. Абразивные примеси резко увеличивают износ деталей. Основная их часть задерживается масляными фильтрами двигателя, но наиболее мелкие длительное время циркулируют по системе смазки.

В процессе работы тракторных и комбайновых дизелей производился периодический отбор проб масла, а затем последующий их физико-химический и спектральный анализ. На рис. 1 показано изменение концентрации механических примесей в процессе эксплуатации двигателей. Отмечено, что она несколько выше у комбайновых дизелей. Это вызвано тем, что они работают в условиях большей запыленности атмосферы.

Рисунок 1 - Динамика накопления механических примесей в моторном масле двигателей: 1 - СМД-21, 2 - А-41, 3 - СМД-17, 4 - Д-240, 5 - ЯМЗ-240Б

В целом к периоду замены масла содержание механических примесей близко к допустимому уровню, но при этом необходимо учитывать отложения в масляных фильтрах. При ТО-3 техники производился отбор проб масла из картера двигателей и фильтров. Выявлено, что между содержанием примесей в этих объемах существует практически прямо пропорциональная взаимосвязь (рис. 2), коэффициент парной корреляции составил 0,96.

Рисунок 2 - Взаимосвязь между содержанием механических примесей в картере двигателя qк и в масляном фильтре qф

В среднем отложения в фильтрах составляют 85% от содержания примесей в картерном масле. Результаты анализа масла в процессе работы двигателя дают достаточно полную информацию о стабильности и стойкости его к старению, необходимости своевременной замены. Показатели качества работавших масел являются также надежным диагностическим средством для раннего обнаружения неисправностей в агрегатах и системах двигателя, ухудшения рабочего процесса. Для работавших масел пока еще не разработано общепринятого комплекса методов анализа, поэтому в основном используются те же показатели что и для оценки качества свежих масел. На рис. 3 приведен пример результатов обработки статистических данных по температуре вспышки масел. Установлено, что у 66% двигателей масло не соответствует нормативным показателям по вязкости, у 68% - по щелочному числу и 75% - температуре вспышки.

Рисунок 3 - Распределение температуры вспышки работавших масел

В процессе работы дизелей щелочное число масла более быстро уменьшается в начальный период (рис. 4), а к 300 мото-ч скорость его падения снижается почти в 2 раза. Данный параметр достигает предельного значения к 500 часам работы двигателей. В этот период проводится техническое обслуживание, что подчеркивает целесообразность смены масла.

мото-ч
 

Рисунок 4 - Изменение щелочного числа масла в процессе эксплуатации двигателей

Для обобщенной оценки степени взаимосвязи показателей качества моторного масла использовалась степенная функция. На основе исходной информации получена следующая зависимость:

V = 2,3∙10-4∙С0,30∙Т1,80∙G0,05,

где V - кинематическая вязкость;

      С - щелочное число;

      Т - температура вспышки;

      G - содержание механических примесей.

Коэффициент множественной корреляции составил 0,82, т.е. изменчивость вязкости в достаточно высокой степени определяется представленными параметрами. Выходной параметр прямо пропорционален остальным, в наибольшей степени он взаимосвязан с температурой вспышки и в наименьшей с концентрацией механических примесей. Представленная математическая модель адекватно отражает процесс изменения качества моторного масла. Интерпретация параметров работающего масла позволяет создать экспертную систему технической диагностики двигателей. На основе анализа опытных данных с использованием полученной зависимости моторные масла по физико-химическим свойствам можно раздев лить на три группы. Масла первой группы имеют показатели ниже предельно допустимых значений. По результатам исследо­ваний, 15% двигателей используются с вышеуказанными показателями состояния масла. Масла второй группы характеризуются показателями, превышающими верхние предельные значения. К этой группе относятся 53% исследованных двигателей. Масла третьей группы пригодны к дальнейшей эксплуатации и составляют 34% от общего числа двигате­лей.