Определей потребностей в текущем ремонте автомобиля
шивания с параметрами режима работы (скорость, давление, тем О 2,6 5,2 7,8 ц м/с пература). Из параметров режима работы
Рис. 1. Зависимость интенсивности изнашивания а и температуры / на поверхности трения от скорости скольжения v: 1 — интенсивность изнашивания а; 2 — температура i поверхности трения скорость относительного перемещения имеет значение только в том случае, если она влияет на изменение давления или температуры на поверхности трения. О влиянии скорости относитель-
ного перемещения на интенсивность изнашивания можно судить по зависимости температуры от скорости относительного перемещения деталей и аналогичной зависимости интенсивности изнашивания от скорости относительного перемещения (рис. 1). Именно повышение температуры масла является причиной роста интен 150 Ь°С сивности изнашивания деталей
Рис. 2. Изменение диаметра пятна контакта Ad в зависимости от температуры t масла (рис. 2). Особенно резко возрастает интенсивность изнашивания при повышении температуры выше критической. Поэтому анализ влияния условий работы на интенсивность изнашивания нужно начинать с установления зависимости интенсивности изнашивания от температуры на поверхности трения. Влияние скорости относительного перемещения на температуру поверхности можно показать аналитически на примере шатунных подшипников двигателей внутреннего сгорания. Пусть частота вращения коленчатого вала увеличится с п0 до п на An. При этом изменится кинетическая энергия удара на Д7\ Выделяемое при ударе тепло идет главным образом на нагрев детали, частично на разрушение поверхности, т. е. на износ. Можно допустить, что на нагрев детали израсходована часть кинетической энергии ДГ: СдД/ = йД7\ где Сд — теплоемкость детали; Д? — повышение температуры детали;Такой характер зависимости температуры поверхности и масла от скорости относительного перемещения имеет место, если количество подаваемого масла за один оборот вала не зависит от вязкости масла, например при смазке подшипников разбрызгиванием. В соответствии со сделанным допущением о распределении энергии на нагрев и разрушение Аа = kCL At. Принятое допущение о линейной зависимости изменения интенсивности изнашивания от температуры в зоне до критического состояния масла хорошо подтверждают данные Б. И. Костецкого ПО] и Р. М. Матвеевского [13]. Исходя из этих данных можно утверждать, что закономерность изменения интенсивности изнашивания от изменения вращения будет тоже параболической: Да = kt An + kj An2. Эта зависимость справедлива без учета влияния прокачивае-мости масла и производительности масляного насоса, например, для зубьев шестерен заднего моста. По мере прогрева двигателя со смазкой под давлением интенсивность изнашивания уменьшается по зависимости, аналогичной изменению вязкости от температуры масла. Такой характер зависимости можно объяснить повышением производительности масляного насоса и, следовательно, снижением температуры на поверхности детали и более надежным разделением трущихся поверхностей маслом. При критической температуре масло, по данным Р. М. Матвеевского, теряет смазочные свойства, интенсивность изнашивания деталей должна увеличиваться по степенной зависимости (см. рис. 2). Таким образом, для сопряжений, смазка которых зависит от производительности масляного насоса и от вязкости масла, должна быть подобрана оптимальная температура масла, при которой интенсивность изнашивания минимальная. Практически определить зависимость интенсивностии изнашивания от температуры масла в картере весьма сложно. Аналити- чески эту зависимость можно записать в виде полинома второго порядка а = а0 + b£t -f bltt2, где а0, b^t — положительны, a b( < 0. Поскольку зависимость температуры от изменения давления Ар на поверхности трения по экспериментальным данным можно принять практически линейной t = b0p -\-bpAp (где bo > 0, b? > 0), то из-за влияния температуры интенсивность изнашивания имеет степенную зависимость от изменения давления на поверхности трения а = а0 -j- с Ар -f- сг Ар2, где все коэффициенты положительны при температуре масла на поверхности трения выше оптимальной. Поэтому, если не учитывать влияние температуры, то по экспериментальным данным можно прийти к выводу, что интенсивность изнашивания и давление на поверхности трения имеют степенную зависимость а = срт. Если увеличение нагрузки повышает температуру масла, величина которой ниже оптимальной, то интенсивность изнашивания детали уменьшается. При дальнейшем повышении нагрузки, которое сопровождается повышением температуры поверхности трения выше оптимальной, интенсивность изнашивания увеличивается; в конечном счете зависимость интенсивности изнашивания от нагрузки будет аналогичной изменению интенсивности изнашивания от температуры масла. Отсутствие линейной зависимости между интенсивностью изнашивания и давлением на поверхности трения в процессе эксплуатации нельзя объяснить влиянием только температуры на поверхности трения. Это может быть следствием действия другого, более важного фактора — изменения количества и размера абразивных частиц на поверхности трения. В этом убеждают и результаты испытаний двигателей на износ в три этапа. На первом этапе абразивные частицы поступали в двигатель с воздухом, на втором этапе в двигатель подавался воздух без пыли, на третьем этапе двигатель работал с чистым воздухом и маслом. Во все три этапа испытаний интенсивность изнашивания и изменения геометрической формы цилиндров были разные. Максимальную интенсивность изнашивания цилиндров в первом поясе в начале испытаний (запыленный воздух) можно объяснить совместным действием абразивных частиц, попавших на стенку цилиндра вместе с воздухом, и абразивных частиц, которые снова вернулись на стенку цилиндра с маслом, загрязненным абразивными частицами воздуха из системы питания двигателей. Подача чистого воздуха вместо загрязненного абразивными частицами позволила снизить интенсивность изнашивания ци- лиидра в первом поясе в два раза. После удаления абразивных частиц из масла, куда они попали вместе с воздухом, интенсивность изнашивания цилиндра в первом поясе измерения снизилась еще в 5,5 раза, а в последнем поясе — в 19 раз. По сравнению с первым этапом при подаче чистого воздуха в систему питания двигателя и после замены картерного масла интенсивность изнашивания в нервом поясе уменьшилась в 11 с лишним раз, а в последнем поясе — в 26 раз, т. е. попавшие в систему смазки из системы питания двигателя абразивные частицы повышают интенсивность изнашивания, прежде всего, в нижнем поясе. Влияние изменения содержания абразивных частиц на поверхности трения больше, чем изменения температуры. При испытании двигателя ЗИЛ в стендовых условиях при разнице в температуре воздуха на входе в карбюратор 30—36° С и неизменном количестве абразивных частиц на поверхности трения интенсивность изнашивания цилиндров при подаче холодного воздуха в 1,31 раза больше. Итак, зависимость интенсивности изнашивания при установившихся условиях работы (при постоянном количестве абразивных частиц на поверхности трения) определяется влиянием температуры; между интенсивностью изнашивания и давлением зависимость линейная. В эксплуатационных условиях интенсивность изнашивания зависит главным образом от количества абразивных частиц на поверхности трения. И второй вывод. Так как аварийный износ подшипников коленчатого вала приводит к более тяжким последствиям (разрушает шейки коленчатого вала и даже стенки блока цилиндров), то режим работы двигателя должен быть оптимальным для подшипников коленчатого вала. Поэтому в процессе эксплуатации автомобиля следует при любой частоте вращения коленчатого вала работать по возможности при максимальной мощности и как можно позже переходить на понижающую передачу. Такой режим эксплуатации позволит снизить расходы на ремонт двигателя. По практическим данным, износ подшипников двигателя увеличивается по сравнению с оптимальными условиями работы в зависимости от температуры воды, масла в 1,6—5 раз, частоты вращения коленчатого вала — в 3,6—5 раз. Как видно из приведенного, изменение режима работы (скоростного и нагрузочного) оказывает влияние на изменение интенсивности изнашивания деталей. Но это влияние гораздо меньше, чем влияние изменения температуры масла и особенно наличия абразивных частиц в масле на поверхности трения. Об этом свидетельствуют результаты специальных исследований и наблюдений в процессе эксплуатации. При разработке конструкции автомобиля, его двигателя, в первую очередь стараются обеспечить тщательную очистку воздуха, топлива, масла от абразивных частиц за счет совершенствования конструкции фильтров, в частности, введения полнопоточиой очистки масла. О преобладаю- щем влиянии абразивного изнашивания цилиндров современных автомобильных двигателей свидетельствуют данные НАМИ о том, что при низкой температуре (зимой) износ в два раза меньше, чем при более благоприятных температурных условиях летом. По современным данным, аварийный период работы сопряжений является следствием аварийного режима работы, прежде всего, накопления абразивных частиц на поверхностях трения. Раньше причиной аварийного износа сопряжения считали предельную величину износа. Совершенно очевидно, что аварийные условия в работе сопряжения могут быть при любой величине износа. Но их может и не быть, если исключить повышенное увеличение количества абразивных частиц на поверхности трения. Поэтому необходимо, в первую очередь, обращать внимание на состояние фильтров очистки воздуха, масла, проверять наличие абразивных частиц в масле. При определенной величине частоты вращения коэффициент трения и интенсивность изнашивания резко возрастают, иногда в 500—600 раз. Исследователи отмечали, что это происходит в результате возникновения критического состояния поверхности или смазки, если она была на поверхности. В присутствии смазки критическое увеличение интенсивности изнашивания наступает в результате потери маслом смазывающей способности. Поэтому, чтобы исключить аварийный износ в процессе эксплуатации при хорошем состоянии фильтров очистки масла (и фильтров очистки воздуха и топлива, из-за плохого состояния которых загрязняется масло), необходимо обеспечить работу двигателя при оптимальном температурном режиме, без перегрева и недо-грева. В перспективе для этой цели необходимо иметь регуляторы температуры масла на поверхностях трения. Что же касается режима работы, то он должен изменяться в допустимых пределах, определяемых по температуре на поверхностях трения. Таким образом, оптимальная температура (а вернее, вязкость) масла при заданном скоростном и нагрузочном режиме обусловливает оптимальную интенсивность изнашивания. Но основную опасность представляют абразивные частицы. Нарушение температурного режима работы и увеличение содержания абразивных частиц в масле являются главной причиной аварийного износа и отказа любого сопряжения. Изменение интенсивности изнашивания сопряжения в процессе эксплуатации при установившихся условиях и режиме работы В процессе эксплуатации при установившемся режиме работы (скорость движения, нагрузка, количество абразивных частиц и т. д.) работоспособность сопряжений может измениться только из-за износа деталей. При установившемся режиме работы авто- мобиля по мере износа его деталей изменяется удельное давление на поверхностях трения, а следовательно, и интенсивность изнашивания. Зависимость интенсивности изнашивания деталей от износа сопряжений. В некоторых частных случаях сухого трения по М. М. Хрущову наблюдается прямая пропорциональность между интенсивностью изнашивания и удельным давлением; такая зависимость установлена при трении металлов об абразивную поверхность dS Коэффициент с зависит, прежде всего, от механических свойств испытуемого материала и от «абразивных» свойств истирающей поверхности. При введении на поверхность трения смазки коэффициент с будет также зависеть от свойств этой смазки. Таким образом, в этой работе признается пропорциональность величины интенсивности изнашивания удельному давлению и в присутствии смазки. В настоящее время все исследователи признают влияние на интенсивность изнашивания давления на поверхности трения в период приработки, но не все учитывают влияние износа на изменение давления после окончания приработки. Некоторые исследователи считают, что после окончания приработки давление по мере износа, а следовательно, и интенсивность изнашивания для всех типов сопряжений остаются постоянными; закономерность износа в зависимости от пробега принимают единой (линейной или возрастающей или убывающей) для всех типов сопряжений. Впервые разнообразие кривых износа отметил А. С. Про-ников и это вполне можно обосновать. При установившихся условиях трения и малой величине изменения давления Ар па поверхности трения можно принять линейной зависимость интенсивности изнашивания а: а = а0 -f V Ар, где а0 — интенсивность изнашивания при Др = 0. Приведенная закономерность справедлива для многих видов износа, в том числе и абразивного, который для многих машин является ведущим. Под этим видом износа подразумевают в настоящее время разрушение материала под воздействием твердых частиц, занесенных извне в контакт или образовавшихся в процессе износа (накопление частицы износа). Однако эти твердые частицы могут производить совершенно различное механическое действие, начиная от микрорезания и кончая упругим деформированием материала. Микрорезание при абразивном износе наступает, когда контактные напряжения или деформации достигают разрушающих вначений. Этот вид износа условно можно рассматривать как частный случай усталостного процесса, когда число механических воздействий, приводящее к разрушению деформированного микрообъема поверхности, равно единице. Таким образом, интенсивность изнашивания сопряжений при полужидкостном трении изменяется пропорционально изменению давления на поверхности трения. Закономерность изменения интенсивности изнашивания от износа можно определить аналитически, так, в частном случае при линейной зависимости давления на поверхности трения от износа изменение интенсивности изнашивания в зависимости от износа подчиняется следующей линейной закономерности: Да = b AS. Следовательно, зависимость износа от пробега не может быть универсальной, так как у разных типов сопряжений износ деталей по-разному влияет на изменение давления на поверхность трения- Этот вывод является основным для прогнозирования изменения затрат на поддержание работоспособности автомобиля в заданных условиях эксплуатации и оценки оптимальной величины пробега с начала эксплуатации до текущего или капитального ремонта. Уже в самом начале эксплуатации сопряжения размеры участка соприкосновения деталей увеличиваются. Период работы сопряженных деталей, когда у них увеличивается площадь контакта, называется периодом приработки. Если после окончания приработки сила прижатия одной детали к другой постоянная, то износ детали увеличивается пропорционально пробегу. В большинстве сопряжений и при установившемся режиме работы автомобиля сила прижатия одной детали к другой изменяется по мере износа сопряжения после окончания приработки, поэтому изменяется интенсивность изнашивания. Закономерность изменения интенсивности изнашивания в зависимости от износа можно показать на примере двух типов сопряжений: динамически нагруженных и сопряжений тина цилиндр — поршневое кольцо. Изменение интенсивности изнашивания деталей от износа динамически нагруженных сопряжений. Подавляющее большинство сопряжений автомобиля являются динамически нагруженными. Динамически нагруженными сопряжениями называются такие, у которых возникают дополнительные нагрузки из-за взаимного ускоренного движения деталей перпендикулярно поверхности трения. К таким сопряжениям относятся зубчатые передачи, шатунно-кривошипные механизмы и т. д. В динамически нагруженных сопряжениях по мере износа сопряжений возникает дополнительная инерционная нагрузка. В качестве примера рассмотрим сопряжения шатунно-кривошип-ной группы деталей двигателя: шатунных подшипников и сопряжения втулка верхней головки шатуна—поршневой палец. На сопряжение втулка верхней головки шатуна — поршневой палец действуют две силы: сила давления газов Pz и возвратно-поступательная сила J. Сила давления газов почти не изменяется по мере износа сопряжения цилиндр—поршневое кольцо. Величина возвратно-поступательной силы зависит от массы т поршня с кольцами и пальцем и ускорения ап их диаметрального перемещения относительно втулки верхней головки шатуна: J = таи. В шатунных подшипниках, кроме силы давления газов, действуют силы инерции: возвратно-поступательные, центробежные силы и силы инерции при наличии зазора в сопряжении. Силы инерции, которые появляются при наличии зазора в сопряжении, вызывают удары. При наличии зазора в сопряжении возникает работа удара при радиальном перемещении одной детали (подшипника) относительно второй (шатунной шейки); величина работы удара Т при прочих равных условиях пропорциональна величине зазора в сопряжении T = man (S0 + AS), где т — масса поступательно движущейся части шатуна, поршня с кольцами и пальцем; ап — ускорение поступательного перемещения этой массы; Sq — зазор в сопряжении в конце приработки; AS — увеличение зазора после окончания приработки. Следовательно, в процессе эксплуатации двигателя интенсивность изнашивания сопряжения (шатунных подшипников) должна непрерывно увеличиваться пропорционально изменению зазора в сопряжении = oto + Ь AS, где ct0 — интенсивность изнашивания в конце приработки; b — параметр, характеризующий изменение интенсивности изнашивания на единицу износа. Так как интенсивность изнашивания в динамически нагруженных сопряжениях после окончания приработки увеличивается пропорционально износу, то и закономерность износа сопряжения в зависимости от пробега не будет линейной: S = S0ebl. Закономерность изменения интенсивности изнашивания в зависимости от пробега а = а0ем свидетельствует о непрерывном росте после окончания приработки. При экспериментальной проверке влияния зазора на интенсивность изнашивания сопряжения сравнена интенсивность изнашивания подшипников с различной величиной зазора в условиях одного двигателя и при возможно меньшем действии всех факторов, кроме величины зазора. Например, чтобы исключить или хотя бы ослабить действие технологических факторов, интенсивность изнашивания шеек этих подшипников сравнена за последний этап испытаний. По приведенной методике было исследовано несколько моделей двигателей в стендовых и эксплуатационных условиях. При всех испытаниях интенсивность изнашивания сопряжения увеличивалась пропорционально износу шатунных шеек подшипников (рис. 3). Аналогичные результаты получены и при экспериментальной проверке влияния зазора в сопряжении на износ втулок верхней головки шатуна и поршневых пальцев, зубчатых передач и др. Итак, с увеличением зазора в сопряжениях шатунно-кривошипной группы пропорционально увеличивается интенсивность изнашивания сопряжений (деталей). Таким образом, в соответствии с приведенными результатами в процессе эксплуатации автомобиля наблюдается два этапа работы сопряжения: приработка и естественный износ. У большинства сопряжений с динамической нагрузкой в период естественного износа интенсивность изнашивания увеличивается по сложной закономерности в зависимости от пробега. Это подтвердили практические наблюдения. Кривая износа шатунных подшипников Dn в процессе эксплуатации (рис. 4) отличается от общепринятой типовой кривой К- Интенсивность изнашивания (рис. 5) реального подшипника после окончания приработки непрерывно растет. В соответствии с типовой кривой после окончания приработки интенсивность изнашивания ак остается постоянной до наступления периода аварийного износа. Изменение интенсивности изнашивания сопряжения цилиндр-поршневое кольцо в процессе эксплуатации автомобиля. Износ цилиндров и поршневых колец при одинаковых внешних условиях работы зависит от действия двух основных сил: давления газов и упругости поршневых колец. Работами НАМИ и многих других научно-исследовательских учреждений установлено, что давление газов на кольцо по мере износа сопряжения изменяется, хотя и мало (мощность двигателя в процессе эксплуатации уменьшается на 4—5%). Падение мощности двигателя происходит из-за уменьшения уплотняющей способности поршневых колец, герметичности камеры сгорания.
Рис. 3. Изменение интенсивности изнашивания а шатунных шеек в завися* мости от зазора S в подшипниках; 1 и 2 этапы испытаний
Of, mkmJkm Of/г__ / 01 ц ж s,mm —---- Рис. 4. Износ 5 динамически нагруженной Dn и цилиндро-поршневой йц групп сопряжений: К — типовая кривая износа в зависимости от пробега / автомобиля; /—приработка; // — естественный износ; /// — аварийный износ Рис. 5. Изменение интенсивности изнашивания а деталей в зависимости от износа S сопряжений динамически нагруженной ап и цилиндро-поршневой ац групп сопряжений: aR— типовая кривая; /—приработка; II — естественный износ; III — аварийный Герметичность камеры сгорания зависит от прилегаемости кольца к гильзе, которая, в свою очередь, зависит от упругости поршневого кольца и формы гильзы. Чем больше отклонение формы гильзы в поперечном сечении от цилиндрической, чем меньше упругость поршневого кольца, тем больше изменяется прилегаемость кольца к гильзе при вращении его вокруг оси гильзы. Об изменении прилегаемости поршневого кольца к гильзе в зависимости от его положения в изношенной гильзе удобно судить по изменению зазора в стыке. Чем лучше прилегаемость поршневого кольца при каком-либо положении гильзы, тем больше будет зазор в стыке. Практически можно принять, что площадь просвета между кольцом и гильзой пропорциональна износу гильзы. А так как из-за износа гильзы на величину Ad пропорционально увеличивается зазор в стыке кольца ASm — nAd, упругость поршневого кольца Рт уменьшается соответственно на величину АРт = kx ASm = ktn Ad. Поэтому можно принять линейную зависимость между прилегаемостью кольца (герметичностью камеры сгорания, площадью просвета между кольцом и гильзой) и упругостью кольца (износом гильзы). По экспериментальным данным, давление сжатия и сгорания уменьшается пропорционально площади просветов. А так как, в свою очередь, площадь просвета увеличивается с уменьшением упругости кольца, то можно сказать, что давление сгорания и сжатия уменьшается пропорционально снижению упругости: APZi с = сАРт. Это вызвано утечкой газа. Таким образом, после окончания приработки увеличение утечки газов в картер снижает мощность двигателя (по данным НАМИ не более чем на 4—5%) из-за снижения давления при сжатии и при сгорании; уменьшение давления кольца на стенку гильзы можно принять пропорциональным снижению упругости поршневого кольца. Поэтому закономерность изменения интенсивности изнашивания сопряжения цилиндр — поршневое кольцо определяется закономерностью изменения упругости поршневого кольца, как первопричина падения мощности двигателя. В процессе эксплуатации двигателя изнашиваются цилиндр и поршневое кольцо по радиальной толщине и высоте. С изменением размеров кольца и цилиндра увеличивается зазор в стыке и уменьшается упругость поршневого кольца. Интенсивность изнашивания а цилиндра в зависимости от диаметрального износа его после окончания приработки изменяется по линейной зависимости вида а = а0 — Ъ ASX, где а0 — интенсивность изнашивания цилиндра в конце приработки; ASt — увеличение зазора в стыке кольца при диаметральном износе Ad цилиндра после окончания приработки, ASt — nAd. Упругость поршневого кольца уменьшается и при износе Да кольца по радиальной толщине, а следовательно, уменьшается давление кольца на стенку цилиндра. При износе поршневого кольца Да и цилиндра Ad по радиальной толщине упругость поршневого кольца падает практически по линейной зависимости. Следовательно, интенсивность изнашивания цилиндров и поршневых колец а уменьшается практически линейно (при Аа < < ОЛа) при износе сопряжения в процессе эксплуатации а = а0 — b (2л Да + я Ad) а = а0 — b AS, где AS — увеличение зазора в стыке кольца при износе поршневого кольца Аа и цилиндра Ad по радиальной толщине. Полученное аналитическое выражение зависимости износа сопряжения цилиндр — поршневое кольцо от пробега после окончания приработки AS = -^L(1 -e-")-S„(l - е-*') отличается от типовой линейной, так как интенсивность изнашивания сопряжения в зависимости от пробега не остается постоянной. В практических условиях эту зависимость можно упростить, если вместо износа принять размер (толщину) детали. Так, если первоначальная радиальная толщина кольца а0, то в зависимости от пробега она будет уменьшаться по экспоненциальной закономерности а = а0е~Ь1. Для гильз цилиндров зависимость будет аналогичной; за аа можно принять толщину. Интенсивность изнашивания сопряжения при работе поршневых колец в цилиндре все время уменьшается, особенно после постановки новых поршневых колец в цилиндр с неправильной в результате неравномерного износа геометрической формой в поперечном сечении (цилиндры стали овальными). После окончания приработки закономерность изменения интенсивности изнашивания в зависимости от пробега а = а0е~6/. Таким образом, интенсивность изнашивания сопряжения цилиндр — поршневое кольцо уменьшается в зависимости от пробега после окончания приработки по экспоненциальному закону. Как видно из приведенного, закономерности износа сопряжений шатунно-кривошипной группы деталей и цилиндр — поршневое кольцо отличаются друг от друга и от типовой К (см. рис. 4), так как у них разная закономерность изменения интенсивности изнашивания (см. рис. 5) после окончания приработки, в период так называемой нормальной работы. На примере динамически нагруженных сопряжений шатунно-кривошипной группы деталей двигателя видно, что интенсивность изнашивания после окончания приработки все время увеличивается (см. рис. 3). У сопряжения цилиндр — поршневое кольцо после окончания приработки интенсивность изнашивания уменьшается по мере износа сопряжения. Следовательно, для этих сопряжений не может быть увеличения износа по линейной зависимости (нет третьего аварийного периода износа). Таким образом, режим работы конкретной модели автомобиля, зависящий от дорожных и климатических условий, влияет на величину интенсивности изнашивания. Но и при установившемся режиме работы автомобиля интенсивность изнашивания для большинства сопряжений не остается постоянной и зависит от износа сопряжения. В процессе же эксплуатации происходит не только износ деталей, а следовательно, и изменение технического состояния сопряжения, но и изменение состояния масла, содержания в нем механических примесей, прежде всего, абразивных частиц при внешних постоянных условиях и установившемся режиме работы автомобиля. С изменением же режима работы изменяется не только нагрузка (давление на поверхности трения, скорость относительного перемещения), но и условия работы деталей, основным показателем которых является температура на поверхности трения. Нарушение температурного режима работы и увеличение содержания абразивных частиц в масле, а не наличие сверхдопустимой величины износа является главной причиной резкого увеличения интенсивности изнашивания сопряжения. Предельную величину износа, состояния деталей оценивают по другим показателям, Критерий предельного состояния деталей, механизмов и агрегатов Обоснование критерия предельного состояния деталей должно позволить полнее использовать каждое сопряжение при минимальных затратах на его поддержание в работоспособном состоянии. Предельное состояние деталей связано с назначением сопряжения и теми отклонениями в работе агрегата, которые происходят в результате изменения состояния данного сопряжения, нарушения прочности малоценной детали или изменения условий трения и изнашивания. Критерий оценки предельного состояния детали из-за поломки или изменения условий трения называют техническим. Техническим критерием является и характеристика изменения геометрической формы детали. Для сопряжения цилиндр—поршневое кольцо, основное назначение которого — обеспечивать герметичность камеры сгорания, изменение геометрической формы гильзы уменьшает предельную величину износа поршневого кольца; с увеличением отклонения геометрической формы гильзы от круглой (для сохранения герметичности камеры сгорания на определенном уровне) работа поршневого кольца возможна при меньшем износе. Предельное состояние долговечных деталей устанавливают по экономическому критерию. Приведенные общие положения проще объяснить на конкретных примерах. Наиболее интересный материал по обоснованию предельного состояния накоплен по двигателям внутреннего сгорания.. Аналогично определяют предельную величину критерия технического состояния других агрегатов. Оценка предельного состояния сопряжения шатунно-кривошипной группы деталей. Поскольку надежность сопряжения зависит от вероятности перехода из состояния нормальной эксплуатации в режиме установившегося износа в аварийное в результате перегрузок, перегрева и развития непредусмотренных абразивных процессов, то наибольший интерес представляет состояние поверхности шейки именно в этот аварийный период. При перегрузке до определенной величины в конкретных условиях эксплуатации наблюдается разрушение окисных пленок, некоторое измельчение блоков внутренней структуры, увеличение искажений кристаллической решетки второго рода, увеличение момента сил трения и износа. В дальнейшем изнашивание сопровождается регенерацией окисных пленок, снижением момента сил трения, меньшей степенью измельчения блоков внутризерен-ной структуры и меньшим искажением кристаллической решетки. При перегрузках выше определенной величины в конкретных условиях эксплуатации все перечисленные признаки аварийного разрушения не исчезают при дальнейшем изнашивании, регенерации окисных пленок не происходит, возникают микроучастки, характерные для аварийного износа. Наличие абразивных части- чек вызывает аварийный характер износа при значительно меньших нагрузках. Нарушение режима эксплуатации в результате перегрева сопровождается одновременным развитием процессов интенсивного окислообразования и снижением смазочных свойств масла. Основным моментом, характеризующим переход из состояния нормальной эксплуатации в аварийное, является исчезновение окисных пленок на рабочей поверхности. Критерий предельного износа вкладыша. Поскольку в антифрикционный слой внедряется много абразивных частичек, некоторые заводы-изготовители рекомендуют заменять вкладыши при замене поршневых колец, при каждом вскрытии подшипников. Необходимость этой операции обосновывают тем, что при вскрытии нарушается приработка вкладышей по шейке вала. Для проверки влияния частой замены вкладышей на износ шатунных шеек коленчатого вала были поставлены опыты на нескольких двигателях. По результатам наблюдений износ шеек в контакте со старыми и новыми вкладышами одинаков. Износ в середине вновь поставленных шатунных верхних вкладышей идет интенсивнее, чем старых, за счет приработки вкладыша к изношенной шейке. Так, например, износ старых вкладышей в конце испытаний одного из двигателей составил одну треть суммарного износа за время испытаний новых вкладышей. Частой заменой тонкостенных вкладышей не удалось снизить износ шатунных шеек; вероятно, насыщение новых вкладышей абразивными частицами идет настолько интенсивно, что в первые же часы работы достигает такого предела, когда насыщение становится таким же, как и у старых. В этом убеждают результаты сравнения износа шеек двигателей после пробега 10 тыс. км с новыми вкладышами и 40 тыс. км— со старыми; после 5 тыс, км — новыми и 42 тыс. км—старыми вкладышами. На наш взгляд, критерием предельного состояния вкладыша необходимо принять начало разрушения антифрикционного слоя. Если при замене колец или при каких-либо других причинах вынужденного вскрытия подшипников окажется, что антифрикционный сплав начинает выкрашиваться, вкладыш необходимо заменить. В шатунных подшипниках обычно разрушается антифрикционный слой верхнего вкладыша. Нижние вкладыши шатунного подшипника работают в более легких условиях, чем верхние, и износ их небольшой. Поэтому следует заменять на новые того же размера только верхние вкладыши, не трогая нижние (хотя стоимость вкладышей и низкая, но заменять их преждевременно не следует). Вкладыши в крышках коренных подшипников изнашиваются значительно больше, чем в верхней половине картера, износ которых незначительный. Оценка предельного состояния коленчатого вала. Критерием предельного состояния деталей может быть технический или экономический, Наиболее обоснован- ным критерием предельного состояния является экономический. Поэтому необходимо установить зависимость между экономическими и эксплуатационными показателями работы агрегата. Предельная величина эксплуатационных показателей будет при минимальных затратах. В свою очередь, эксплуатационные показатели зависят от условий и режима работы, от износа, изменения геометрической формы детали (например, шеек коленчатого вала). Обычно за параметр предельного состояния шеек принимают износ и почти совершенно не учитывают изменение геометрической формы, неравномерность износа шейки по поверхности трения. А если и указывают предельную величину изменения геометрической формы шеек, то как вспомогательный параметр. С изменением же геометрической формы деталей резко сокращается долговечность сопряжений. Так, увеличение некруглости в два раза снизило время работы вкладыша до начала разрушения в восемь раз; по мере увеличения некруглости срок службы вкладыша уменьшается по степенной зависимости, причем показатель степени больше единицы. Подобные статистические данные были получены в процессе эксплуатации двигателей ЗИЛ-130 и ГАЗ-51. На рис. 6, а приведены пробеги до замены вкладышей без пере-шлифовывапия коленчатого вала в долях от пробега двигателя до первой замены. Из этого рисунка видно, что средний пробег 10 автомобилей после третьей замены вкладышей составил одну треть пробега до первой замены. °) 1
Пробег с начала эксплуатации в долях до первой замены Затраты в долях перед первой заменой Износ, мкм Эллипс, мкм Коиуо, мкм Перед второй, 1,32 » третьей, 1,63 » снятием, 1,72 С, руб./WOO км с, py5.f1000 км80 120 160 2001. тыс км 50 100 150 /, ШЫС.КМ Рис» 8, Оценка предельного состояния дорогостоящих деталей по экономическому критерию: а —»• зависимость удельных затрат с на восстановление работоспособности подшипников коленчатого вала {}) двигателя ЗИЛ-130, связанных с приобретением {2), суммарных удельных затрат (3) от пробега I автобуса ЛАЗ-695Е; б — зависимость удельных затрат с на восстановление работоспособности цнлиндро-поршневой группы (/), связанных с приобретением (2), суммарных удельных затрат (.3) от пробега I автобуса ЛАЗ-6У5В По результатам статистической обработки данных по всем 13 двигателям минимальные затраты на единицу пробега при среднем износе —214 мкм, эллипсности — 43,5 мкм, конусности — 80 мкм. Эти данные принимаются за величину предельного состояния шатунных шеек в заданных условиях работы. Аналогичные данные по затратам на замену вкладышей без перешлифовывания шеек коленчатого вала получены по двигателям ЗИЛ-130. На рис. 8 приведены зависимости удельных затрат, связанных с заменой вкладышей, от пробега с начала эксплуатации. Согласно полученной закономерности, для двигателей в данных условиях эксплуатации целесообразно производить одну замену вкладышей, после чего следует провести перешлифовы-вание шеек коленчатого вала под ремонтный размер. Из приведенного ясно, что характеристикой технического состояния деталей является изменение ее геометрической формы. При использовании экономического критерия для оценки предельного состояния дорогостоящей детали замену сопряжений следует производить при условии ее полного использования. Преждевременная замена дешевых деталей может привести к занижению величины предельного изменения геометрической формы дорогой сопряженной детали. Экономический критерий оценки предельного состояния может быть использован для малоценных деталей сопряжений, если это сопряжение влияет на расход эксплуатационных материалов. Так, предельный износ поршневого кольца по радиальной толщине зависит от увеличения прорыва газов в картер, а по высоте — от расхода масла, Изменение эксплуатационных показателей технического состояния цилиндро-поршневой группы двигателя. В процессе эксплуатации автомобиля изменяются показатели работы его двигателя: расход масла, прорыв газов в картер, мощность, пусковые свойства и др. Все эти изменения являются следствием износа деталей двигателя, в данном случае цилиндро-поршневой группы (поршневых колец, гильз, канавок поршня). Следует только конкретизировать наименование сопряжения, износ которого влияет на изменение определенного эксплуатационного показателя и установить по возможности аналитическую зависимость величины эксплуатационного показателя от износа этого сопряжения и . от пробега автомобиля. Расход масла (смазки) увеличивается главным образом из-за износа сопряжения кольцо— канавка поршня, так как при этом усиливается насосное действие поршневых колец. Поршневые кольца выполняют роль штока такого насоса, величина хода которого равна зазору между кольцом и канавкой; пропорционально зазору увеличивается производительность такого насоса. Зазор в сопряжении кольцо—канавка поршня после окончания приработки увеличивается в процессе эксплуатации автомобиля по экспоненциальной зависимости S = S0e*<, где / — пробег автомобиля после окончания приработки; S0 — зазор в сопряжении в конце приработки; Ь — параметр, характеризующий изменение интенсивности изнашивания на единицу износа. Если же пробег исчислять с начала эксплуатации, т. е. включать и пробег за время приработки, то S0—первоначальный зазор при условии, что приработки не было. А так как приработка неизбежна, то S0 означает зазор при сборке и плюс увеличение зазора за счет повышенной во время приработки интенсивности изнашивания, зазор в конце приработки, приведенной к началу отсчета пробега. При определении параметров этой зависимости данные периода приработки исключают. Поскольку угар масла зависит от величины зазора в сопряжении кольцо — канавка поршня, то его изменение в процессе эксплуатации должно иметь аналогичную форму зависимости Q = <20еы, где Q0 — расход масла на угар в конце приработки; b — изменение удельного расхода масла на единицу износа сопряжения (удельный расход — расход на единицу пробега). Приведенную аналитическую зависимость хорошо подтверждают практические данные. Изменение расхода масла в процессе эксплуатации двигателя после окончания приработки имеет именно такой характер зависимости. Поэтому при определении параметров не следует учитывать первые данные, которые отно- сятся к периоду приработки. В наиболее легких условиях работы период приработки может значительно затянуться. Как видно из приведенного, после окончания приработки расход масла характеризует главным образом состояние сопряжений кольцо—канавка поршня и может быть принят за критерий состояния этого сопряжения. Расход масла зависит, хоть и в меньшей мере, от прилегаемости кольца к гильзе. В период приработки зазор между кольцом и канавкой мал, а расход масла большой. По мере приработки кольца к гильзе расход уменьшается, хотя зазор в сопряжении кольцо—канавка увеличивается. После окончания приработки кольца к гильзе расход масла зависит в основном от зазора между кольцом и канавкой. Ранее было отмечено, что из-за уменьшения упругости кольца снижается герметичность камеры сгорания, ухудшаются пусковые свойства двигателя. Пусковые свойства двигателя и принимают за критерий допустимого изменения упругости и геометрической формы кольца, а не обычно допустимого изменения износа гильзы. Так как закономерность износа каждого из сопряжений цилиндр — поршневая группа после окончания приработки единая при любой величине износа, то критерием предельного износа нужно принимать не интенсивность изнашивания, а допустимые изменения эксплуатационного показателя (расход масла, или прорыв газов, или пусковые качества) двигателя. Чтобы получить зависимость прорыва газа от пробега автомобиля, необходимо знать величину площади сечения, через которое происходит утечка газа из цилиндров в картер. Ряд исследователей считает, что утечка газов происходит главным образом через зазор в стыке колец. Если это справедливо, тогда зависимость величины прорыва газов и расхода топлива от пробега будет аналогичной зависимости износа деталей сопряжения поршневое кольцо — гильза от пробега, так как площадь просвета для истечения газов зависит от зазора между стыками колец и диаметрального износа гильзы при установившемся режиме работы. Известно, что прорыв газа в картер изменяется линейно от нагрузки двигателя, и весьма сложно, с зоной минимального прорыва, — от частоты вращения коленчатого вала. Линейная зависимость прорыва газов в картер от износа гильзы подтверждена экспериментально. По результатам анализа экспериментальных данных установлено, что утечка газов из-цилиндра в картер зависит не только от зазора в стыке колец, но и от наличия масляной пленки между кольцом и гильзой. Аппроксимация зависимости утечки газов от пробега автомобиля параболой второго порядка обеспечивает необходимую в практических условиях точность прогнозирования, простоту определения параметров зависимости. Таким образом, в процессе эксплуатации автомобиля можно прогнозировать изменение таких показателей, как расход масла на угар и величину прорыва газов в картер, а следовательно, изменение экономичности двигателя, время постановки двигателя в ремонт и необходимый объем работ. Оценка предельного состояния деталей цилиндро-поршневой группы. Предельное состояние поршневого кольца зависит от расхода масла и топлива. Пробег до замены поршневых колец можно определить по сумме удельных затрат на поршневые кольца и на масло. Удельные затраты на поршневые кольца В приведенных формулах см — стоимость единицы массы масла; Ск — стоимость одного комплекта поршневых колец; / — пробег автомобиля. Пробег автомобиля, при котором суммарные удельные затраты с% = сук + б'ум минимальны, является предельным для поршневых колец; поршневые кольца следует заменить. Пру более строгом обосновании пробега до замены поршневых колец следует учитывать и изменение топливной экономичности двигателя. Предельное состояние гильзы определяется изменением ее геометрической формы, так как в сопряжении кольцо—гильза износ по окружности неравномерный; и у кольца, и у гильзы изменяется геометрическая форма. Образовавшийся просвет между кольцом и гильзой повышает прорыв газов в картер. При этом экономичность значительно снижается. Для такого сопряжения параметром предельного технического состояния может быть главным образом изменение геометрической формы деталей, при котором удельные расходы минимальные. Предельную величину изменения геометрической формы гильзы можно определить только по экономическому критерию при известном предельном состоянии поршневого кольца; так, прорыв газов можно уменьшить заменой поршневых колец. Но с увеличением неравномерности изменения геометрической формы гильзы срок службы колец до предельного состояния по прорыву газов уменьшается, и величина предельного износа кольца при разной геометрической форме гильзы будет разная. Предельное состояние поршней и гильз определяют по экономическому критерию, по минимальным суммарным удельным затратам на гильзу, поршни и на ремонт двигателя при замене поршневых колец. Методика оценки пробега до предельного состояния гильз, поршней такая же, как и для шеек коленчатого вала. Показатели предельного состояния сопряжений двигателя. На основе статистических данных, выполненных исследований и обобщения работ заводов-изготовителей и научно-исследовательских институтов для практического использования можно реко- Предельное значение показателей состояния сопряжений некоторых двигателей П оказатель Модели двигателя Угар масла, л/100 км Пропуск газов, л/мин Износ цилиндров, мм Зазоры, мм: цилиндр—поршень
верхнее поршневое кольцо—ка- коленчатый вал—вкладыш втулка верхней головки шатуна— поршневой палец мёндовать предельные показатели состояния сопряжений двигателя, указанные в табл. 3. Использование деталей до наступления предельного износа является одним из путей повышения срока службы двигателя до ремонта. Пробег двигателя до ремонта можно увеличить снижением интенсивности изнашивания деталей. При анализе причин изменения геометрической формы цилиндров в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра, было отмечено, что это может быть следствием разницы в температуре масла, в количестве масла и абразивных частиц на поверхности трения при одинаковом давлении кольца. Разница в количестве абразивных частиц на поверхности шатунных шеек является одной из причин неравномерного износа их по длине. Таким образом, разница в числе абразивных частиц, температура и количество масла на поверхности трения, по предварительным данным, наряду с давлением на поверхности трения являются причинами изменения интенсивности изнашивания в процессе эксплуатации и сокращения срока службы сопряжения до ремонта. Оценку предельного состояния автомобиля, агрегата и дорогостоящей детали производят с помощью экономического критерия по суммарным удельным затратам на приобретение (удельные капитальные вложения) и на ремонт. Зависимость удельных затрат на приобретение от пробега весьма проста i:где Са — стоимость агрегата; ] — пробег. Обоснование зависимости удельных затрат на устранение отказа более сложно, Необходимо для этого знать зависимость рас- хода запасных деталей, пробега
автомобиля до замены детали от
П 'О в 6 общего пробега автомобиля с начала эксплуатации. Закономерность изменения пробега деталей после замены можно обосновать па основе закономерности износа сопряжения от пробега. Сроки службы, пробеги деталей до очередной регулировки или замены меньше. 0,10 0.10 Это происходит потому, что из-
менение каждого из последова-
Рис. 9. Зависимость крутящего момента Мк на карданном вале от износа S зубьев коробки передач: / ^ при 1450 об/мин; 2 — при 460 об/мин карданного вала тельно связанных сопряжений зависит при внешних установившихся условиях нагруже-ния не только от изменения нагрузки в результате износа рассматриваемого сопряжения, но и от других, последовательно связанных сопряжений. На рис. 9 приведены результаты изменения крутящего момента Мкр на карданном валу по мере износа S шестерен коробки передач. Вполне очевидно, что М0 + bS, где М0 — крутящий момент при начальной величине зазора между зубьями S0 при AS = 0; Ь — коэффициент, характеризующий изменения Мкр на единицу износа. Как видно из рис. 9, из-за износа зубьев S шестерен коробки передач линейно увеличивается нагрузка Мкр на карданный вал. Совершенно очевидно, что из-за износа зубьев шестерен коробки передач увеличивается нагрузка и на остальные последовательно связанные сопряжения узлов (крестовина шарнира, редуктор заднего моста и т. д.) и наоборот, из-за износа сопряжений заднего моста, например, увеличивается нагрузка на последовательно связанные сопряжения крестовины шарнира кардана, на зубья шестерен коробки передач, дисков сцепления и т. д. Все сопряжения за небольшим исключением динамически нагружены, поэтому закономерность износа каждого из последовательно связанных сопряжений в процессе эксплуатации экспоненциальная. В автомобиле многие сопряжения работают без замен, без регулировки и ремонта. А когда одно из последовательно связанных с ними сопряжений в первый раз отремонтировали или заменили при пробеге /0, износ непрерывно работающего составил S S0e*4 Отремонтированное сопряжение начнет работать при износе (зазоре) непрерывно работающего S, которое, как видно, больше S0, и поэтому динамическая нагрузка на отремонтированное или вновь поставленное тоже больше, что увеличит интенсивность изнашивания его и сократит срок службы до очередной регулировки или замены. Пробег /; между регулировками, заменами будет уменьшаться по экспоненциальной зависимости![]()
И еще один вывод можно сделать на основе системного подхода к оценке технического состояния последовательно связанных элементов. Поскольку из-за взаимного влияния износа таких элементов срок службы детали до очередной замены уменьшается экспоненциально, то в процессе эксплуатации автомобиля удельный расход деталей па единицу пробега возрастает экспоненциально: где /?0 — удельный расход деталей, приведенный к началу эксплуатации; / — пробег с начала эксплуатации. С увеличением пробега автомобиля возрастают затраты труда и средств на поддержание работоспособности агрегата (рис. 10). Поэтому и удельные расходы с, руб/1000 км, увеличиваются по экспоненциальной зависимости с — c0ebl. Так, зависимость удельных затрат с по интервалам на поддержание автомобиля МАЗ-503Б в исправном состоянии от пробега в конкретных условиях эксплуатации с = 0,123е°'031/ руб/1000 км. Итак, на основе закономерности износа сопряжений в процессе эксплуатации можно прогнозировать расход деталей и удельные затраты с на поддержание работоспособности сопряжения. Затраты на поддержание автомобиля в работоспособном состоянии зависят от условий эксплуатации и организации технического обслуживания и текущего ремонта в автотранспортном предприятии. Поэтому и пробег автомобиля до минимальных суммарных удельных затрат будет разный. Так, в одной из строительных организаций пробег до капитального ремонта агрегатов автомобилей МАЗ-503Б по экономическому критерию составляет 155 тыс. км (рис. 10), а в соответствии с «Положением о техническом
Предельное значение контролируемых параметров агрегатов трансмиссии и системы управления автомобилем Наименование параметров Условия измерения и прибор Величина суммарного люфта Люфт в шестернях коробки передач, На ведомом валу прн ве- град, на передачах: личине крутящего мо- мента для ГАЗ — 2,0 кгс-м, ЗИЛ — 2,5 кгс-м, люфтомер- динамомстр заднего хода Люфт шарниров карданного вала, Л юфтомер—д и н а мометр Люфтомер—динамометр Люфт шестерен заднего моста (главной передачи и дифференциала), Усилие на рулевом ко- Люфт рулевого управления (на ру- левом колесе), град лесе 1 кгс, люфтомер— Диаметральный зазор в шкворневом динамометр Прибор с индикатором соединении переднего моста, мм часового типа Осевой зазор, мм Усилие вращения рулевого колеса, Динамометр кгс, автомобилей: обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта» — 130 тыс. км. Это подтверждает целесообразность корректирования межремонтных пробегов автомобилей для каждого АТП в соответствии с его уровнем оснащенности и механизации технологических процессов, а следовательно, и предельную величину параметра состояния агрегата. Ориентировочные данные по величине предельного состояния агрегатов трансмиссии и системы управления автомобилем приведены в табл. 4. Значения параметров корректируют применительно к конкретным условиям эксплуатации и пробега автомобиля с начала эксплуатации. За предельное значение параметра принимают величину люфта или зазора после пробега автомобиля, при котором суммарные удельные затраты на замену детали, узла, агрегата и удельные затраты на ремонт, поддержание работоспособности сопряжения, узла, агрегата минимальны. Пробег, при котором суммарные удельные затраты минимальны, определяют аналогично примеру, показанному на рис. 8. Таким образом, в заданных условиях эксплуатации и пробеге автомобиля с начала эксплуатации затраты на поддержание работоспособности агрегата можно значительно снизить главным об- разом за счет повышения чистоты поверхности трущихся деталей, а также чистоты и качества смазки, своевременности проведения крепежных и регулировочных работ. Потребность в текущем ремонте, пробег автомобиля до текущего ремонта агрегата, узла, сопряжения можно прогнозировать в конкретных условиях эксплуатации и пробеге автомобиля с начала эксплуатации при наличии первых данных о затратах на текущий ремонт агрегата, на поддержание работоспособности агрегата. Совершенно очевидно, что оптимальный пробег до текущего ремонта, до отправки в капитальный ремонт не может быть единым, его необходимо уметь определять. Методика определения пробега до ремонта любого агрегата такая же, как мы показали для шеек коленчатого вала и цилиндро-поршневой группы деталей. Контроль за затратами на поддержание работоспособности агрегата позволяет не только заранее определить момент наступления текущего ремонта, но и устранить причины резкого увеличения затрат, интенсивности изменения технического состояния агрегата. ВЛИЯНИЕ СТАРЕНИЯ МАСЛА НА ИЗМЕНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АВТОМОБИЛЯ Количество и состав образующихся в процессе эксплуатации примесей в масле (смазке), изменение его физико-химических свойств оказывают существенное влияние на износ и нагарообра-зование, а в конечном счете на техническое состояние агрегатов автомобиля, на пробег автомобиля до текущего ремонта. Совершенно очевидно, что срок службы масла, износ и надежность работы деталей зависят от исходных физико-химических свойств масла и изменения его эксплуатационных свойств в процессе старения. Необходимо знать закономерность старения масла в двигателе по времени и влияние старения на эксплуатационные свойства масла. Изменение эксплуатационных свойств масла в процессе старения Естественно, что наиболее интенсивное старение масла в зоне поршневых колец, где тонкая пленка масла имеет высокую температуру и концентрацию продуктов сгорания топлива, особенно сернистого. В результате нейтрализации кислых соединений продуктов сгорания сернистого топлива снижается щелочность масла. Окислы в присутствии воды дают сернистую и серную кислоты, которые, в свою очередь, при взаимодействии с углеводоро- дами масла и продуктами их окисления образуют сульфоновые кислоты. Если щелочной присадки мало, то роль металла присадки выполняют материалы стенок цилиндров, поршневых колец, при этом увеличивается коррозионный износ. Кроме того, происходит полимеризация сульфоновой кислоты с образованием сажеподобного полимера, твердого и нерастворимого в масле. Это усиливает абразивный износ. По зарубежным данным, наличие основной массы частиц размером 2—3 мкм может служить основанием для замены масла. Особенно опасными продуктами окисления являются окси-кислоты и асфальтены, нерастворимые в масле и липкие. Они забивают кольцевые канавки и вызывают пригорание поршневых колец. Нейтрализующее действие присадки основано на взаимодействии металла щелочной присадки с кислыми продуктами сгорания топлива или окисления масла. О щелочности масла с присадками судят по концентрации водородных ионов, которую принято характеризовать величиной водородного показателя рН, pH = -\g[H-\, где [Н ] — концентрация водородных ионов. Для нейтральной среды рН -- 7,0, для щелочной рН > 7,0. Определение щелочности масла производят по ГОСТ 11362—65 потенциометрическим титрованием спиртобензольного раствора масла 0,1 н (децинормальным) раствором соляной кислоты. Щелочность масла уменьшается из-за расхода присадки на диспергирование поступающих в масло нерастворимых загрязнений. Наиболее сложные условия работы масла в двигателе. При работе двигателя на постоянном режиме и постоянной скорости поступления кислых сернистых соединений скорость расхода щелочности снижается по мере уменьшения концентрации щелочного компонента присадки в масле, как это и следует из закона действующих масс. На рис. 11 приведены примеры снижения щелочности с в зависимости от времени работы т двигателя. При снижении щелочности ниже значения сш1п (браковочный признак) увеличивается коррозионный износ за счет неполной нейтрализации кислот; масло следует заменить. Срок службы масла зависит при прочих одинаковых условиях от начальной щелочности; чем больше серы в топливе, тем выше должен быть уровень начальной щелочности. Таким образом, процесс старения масла в условиях двигателя внутреннего сгорания зависит от; теилонапряженности двигателя (температура, давление и количество кислорода в единице объема); параметров масляной системы (объем масла в системе, режим слива, кратность циркуляции, эффективность фильтров тонкой очистки); условий работы двигателя (режим, содержание серы в топливе, защита от попадания пыли, воды, топлива, изношенность двигателя); качества исходного базового масла, концентрации и композиции присадок.
1 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я