Никульшина ВКР (1223502), страница 7
Текст из файла (страница 7)
(4.1)
где: К0 - начальная концентрация;
t - время работы от смены масла;
g - интенсивность поступления продуктов износа в масло;
Q - масса масла в картере;
gД - интенсивность долива масла;
gФ - интенсивность фильтрации масла.
При отсутствии долива масла (gУ=0)
(4.2)
В зависимости от конкретных условий для оценки интенсивности поступления продуктов износа в масло можно использовать одно из приведенных соотношений, что позволит решить основные задачи контроля износного состояния узлов дизеля и других машин и механизмов. Для оценки состояния узла трения могут быть использованы логический или вероятностный алгоритмы [4].
Логический алгоритм оценки состояния основан на сравнении величин концентраций (или интенсивностей поступления) с допустимыми или предельными значениями. Вероятностный алгоритм основан на вычислении вероятностных критериев и сравнении полученных результатов с пороговыми значениями.
Концентрация продуктов износа трущихся деталей, а также концентрация внешних загрязнителей в дизельном (моторном) масле может определяться с помощью фотоэлектрических стилометров. На железных дорогах для спектрального анализа масла используются фотоэлектрические спектрометры, основанные на эмиссионном спектральном анализе масла.
Фотоэлектрические установки предназначены для регистрации интенсивности спектральных линий, и после калибровки по образцам используются для количественного определения содержания примесей в масле. Установки являются стационарными и предназначены для лабораторий железнодорожного транспорта.
4.2 Методика эмиссионного спектрального анализа масла на фотоэлектрических установках МФС-3 и МФС-5
Для выполнения спектрального анализа масла необходимо иметь следующую аппаратуру, материалы и реактивы:
-
весы лабораторные технические (первого класса), аналитические и микроаналитические;
-
установка ультразвуковая (для приготовления эталонов);
-
окислы металлов химически чистые или чистые для анализа;
-
растворители.
Приготовление образцов для количественного спектрального анализа масла
Образцы представляют собой масла с известным содержанием, определяемых элементов. Образцы приготавливаются из свежих масел тех же марок, которые используются в исследуемых дизелях тепловозов и дизель-поездов.
Перед приготовлением образцов масло должно быть проверено на соответствие показателям качества, установленным в стандарте или технических условиях.
Элементы вводятся в масло в виде порошка окислов. Для получения порошка окислы растираются в ступке. После введения окислов масло рекомендуется обработать ультразвуком, а затем перемешать на механической мешалке.
Для анализа масел необходимо приготовить не меньше четырех образцов с содержанием каждого элемента от 3 до 300 г/т. Образцы перед каждым анализом необходимо перемешивать механической мешалкой не меньше 4 ч.
Построение тарировочных графиков
Для построения графика зависимости величины отсчета по измерительному прибору установки от концентрации элемента в масла необходимо выполнить анализ образцов масла с известной концентрацией элементов.
Содержание элементов в образцах для дизелей тепловозов приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Содержание элементов загрязнения в дизеле тепловоза
| № п/п | Элемент | Содержание в г/т для образцов | ||||||
| 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | ||
| 1 | Железо | 3 | 5 | 10 | 30 | 50 | 100 | 300 |
| 2 | Медь | 1 | 3 | 5 | 10 | 30 | 50 | 100 |
| 3 | Свинец | 100 | 300 | 3 | 5 | 10 | 30 | 50 |
| 4 | Олово | 3 | 10 | 1 | 3 | 5 | 10 | 30 |
| 5 | Хром | 30 | 3 | 10 | 1 | 3 | 5 | 10 |
| 6 | Алюминий | 10 | 30 | 50 | 100 | 300 | 3 | 5 |
| 7 | Молибден | 30 | 10 | 5 | 3 | 30 | 10 | 5 |
| 8 | Кремний | 5 | 10 | 30 | 50 | 3 | 10 | 3 |
| 9 | Бор | 300 | 3 | 10 | 10 | 30 | 50 | 100 |
Примечание:
а) Набор элементов зависит от материалов, используемых в трущихся парах двигателя, а также от характерных элементов в присадках к маслу и воде, и может быть различным для разных двигателей;
б) Двузначный номер образца условно обозначает: первая цифра марку масла, вторая номер эталона.
Каждый образец необходимо подвергать анализу на установке не менее 10 раз. После анализа каждого образца должны быть подсчитаны:
-
среднее значение показателей (отсчетов nср) по измерительному прибору установки МФС по формуле
, (4.3)
где: m- число анализов;
n - величина отсчета при i-ом анализе.
-
относительное среднее квадратичное отклонение среднего значения показания (показатель точности) по формуле
(4.4)
Если среднее квадратичное относительное отклонение средней величины для концентраций 10 г/т и более составляет менее 5%, то число повторных анализов данного образца считается достаточным и строят калибровочные графики [16].
Если δ > 5%, то число анализов необходимо увеличить. Графики следует строить в логарифмических координатах, что позволяет охватить широкий диапазон концентраций на одном планшете. По оси абсцисс откладывают величину концентраций, а по оси ординат средние значения показателей (отсчетов с измерительных приборов установки МФС).
Одновременно с анализом образцов необходимо проводить анализ контрольных масел и подсчитывать средние значения показателей по всем каналам измерения установки при десяти кратных определениях.
В качестве контрольных масел используют свежие моторные (дизельные) масла, на которых приготовлялись образцы, и масла, бывшие в употреблении на дизеле.
После построения тарировочных графиков следует записать режим, при котором выполнялся анализ образцов.
В дальнейшем при выполнении анализов масла необходимо выдерживать установленный режим.
Положения переключателей напряжения ФЭУ, усилителя измерения и входной щели могут быть различными, но обязательно фиксированными для серии измерений.
Средняя квадратичная относительная ошибка определения величины концентрации при этом будет равна:
, (4.5)
где:
- тангенс угла наклона градуировочного графика.
Как видно, ошибка определения величины концентрации, увеличивается с уменьшением угла наклона градуировочного графика [5].
4.3 Алгоритм диагностики и прогноз состояния дизелей тепловозов
Логический алгоритм оценки предаварийного состояния дизеля.
Алгоритм основывается на сравнении величин концентраций продуктов износа и загрязнений различных типов с пороговыми значениями.
Весь диапазон концентраций элементов разделяется на три поддиапазона граничными значениями: К1 и К2
При содержании элемента ≤ К1 состояние дизеля оценивается как нормальное.
При содержании элемента > К1 но ≤ К2 состояние дизеля оценивается, как неудовлетворительное.
При содержании элемента > К2 состояние дизеля оценивается, как аварийное.
В соответствии с принятым разделением дизелей по состоянию назначаются различные объемы работ по техническому обслуживанию и ремонту.
При нормальном состоянии на ТО и ТР выполняются объемы работ, предусмотренные действующими правилами и инструкциями по эксплуатации тепловоза. Пробу масла отбираются один раз перед постановкой тепловоза на ТО-3 или ТР.
При неудовлетворительном состоянии на ТО-3 выполняются дополнительные работы по узлам дизеля подлежащим контролю. При дальнейшей эксплуатации дизель берется под особый контроль с более частым отбором проб масла для анализа [7].
При аварийном состоянии дизеля тепловоза неисправность подлежит устранению.
В таблице 4.3 приведены ориентировочные предельные значения концентрации продуктов износа и загрязнителей для различных типов дизелей (в г/т масла).
Таблица 4.3 – Предельные значения концентрации продуктов износа
| № п/п | Тип дизеля | Д100 | 14Д40 | 5Д49 | Д50 | 6S310ДR |
| Тепловоз | ТЭ10 в/и | М62 | ТЭ116 ТЭП70 | ТЭМ2 | ЧМЭ3 в/и | |
| 1 | Железо | 50/100 | 50/100 | 65/100 | 100/200 | 100/200 |
| 2 | Медь | 25/70 | 50/100 | 50/100 | 40/60 | 20/40 |
| 3 | Свинец | 25/100 | 25/100 | 15/20 | 40/100 | 40/100 |
| 4 | Алюминий | 20/30 | 15/10 | 20/30 | 25/50 | 25/50 |
| 5 | Олово | 5/10 | 5/10 | 5/10 | 5/10 | 5/10 |
| 6 | Хром | 10/15 | 5/10 | 10/15 | - | - |
| 7 | Кремний | 10/20 | 10/20 | 10/20 | 10/20 | 10/20 |
Примечания: а) В числителе приведены величины концентраций, соответствующих первому предельному значению – К1;
б). В знаменателе - К2.
Приведенные в таблице ориентировочные значения концентрации элементов износа в масле могут отличаться в разных регионах т.к. учитываются эксплуатационные и климатические условия, а также качество технического обслуживания, включая своевременную замену масла.
Перечни и объемы дополнительных - работ устанавливаются также по типам дизелей в зависимости от конструкции контролируемых узлов.
4.4 Расшифровка результатов спектрального анализа масла
Современные методы научного исследования позволяют не только констатировать факт наличия проблемы, но и предупредить ее. К таковым относится спектральный анализ масла.
Результат такого анализа способен достоверно и с высокой точностью установить вероятные поломки ввиду износа отдельных узлов двигателя. Суть метода заключается в том, что исследуемое масло содержит следы работы механизма, образующиеся ввиду трения, повышенной температуры. Состояние агрегата определяется по составу появившихся в ходе функционирования примесей, которые могут четко указывать на проблемные узлы [4].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
