Никульшина ВКР (1223502), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

При работающем двигателе в движение приводятся около 250 различных деталей, которые трутся друг об друга, а потому нуждаются в постоянной смазке. Спектральный анализ масла позволяет выявить и установить конкретное количество частиц металлов. Зная материалы, из которых изготовлены отдельные детали двигателя, можно связать корректность и бесперебойность их функционирования.

Железо (Fe) Более 100 промилле Повышенное содержание – признак износа коленвала, клапанов, гильз цилиндров, подшипников

Хром (Cr) Более 10 промилле Повышенное содержание – признак износа поршневых колец, подшипников либо загрязнения антифризом

Медь (Cu) Более 20 промилле Повышенное содержание – признак износа подшипников и втулок

Олово (Sn) Более 10 промилле Повышенное содержание – признак износа подшипников и втулок

Алюминий (Al) Более 20 промилле (или более 80 ‰ для двигателей с алюминиевым блоком цилиндров) Повышенное содержание – признак износа поршней и блока цилиндров

Свинец (Pb) Более 25 промилле Повышенное содержание – признак износа подшипников. Данные предельные значения не действуют в том оборудовании, где используется этилированный бензин

Бор (B ) Более 20 промилле Повышенное содержание – признак протечки антифриза. Некоторые масла содержат присадку, диспергирующую бор. Протестируйте образец свежего масла.

Кремний (Si) Более 20 промилле Повышенное содержание – признак загрязнения масла пылью или песком. Также может указывать на повышенное содержание кремниевой антипенной присадки. Протестируйте образец свежего масла.

Магний (Mg), кальций (Ca), барий (Ba), натрий (Na), фосфор (P), цинк (Zn) Такие элементы могут содержаться в добавленных в масло присадках. Они остаются в масле и не разрушаются [10].

Вязкость - это одна из важнейших характеристик масел. Моторные масла, как и большинство смазочных материалов, изменяют вязкость в зависимости от своей температуры. Чем ниже температура, тем больше вязкость и наоборот. Чтобы обеспечить холодный пуск двигателя (проворачивание коленвала стартером и прокачивание масла по системе смазки) при низких температурах, вязкость не должна быть очень большой. При высоких температурах, наоборот, масло не должно иметь очень малую вязкость, чтобы создавать прочную масляную пленку между трущимися деталями и необходимое давление в системе.

Индекс вязкости — показатель, который характеризует зависимость вязкости масла от изменения температуры. Это безразмерная величина, т.е. не измеряется в каких-либо единицах – это просто число. Чем выше индекс вязкости моторного масла, тем в более широком температурном диапазоне масло обеспечивает работоспособность двигателя. Для минеральных масел без вязкостных присадок индекс вязкости составляет 85-100, масла с вязкостными присадками и синтетические масла-компоненты могут иметь индекс вязкости 120-150. У маловязких глубокоочищенных масел индекс вязкости может достигать 200 [7].

Температура вспышки. Этот показатель характеризует наличие в масле легкокипящих фракций, и, соответственно, связан с испаряемостью масла в процессе эксплуатации. У хороших масел температура вспышки должна быть выше 225 С. У недостаточно качественных масел маловязкие фракции быстро испаряются и выгорают, ведя к высокому расходу масла и ухудшению его низкотемпературных свойств.

Температура застывания — это температура, при которой масло практически полностью теряет текучесть (подвижность). Температура застывания характеризует момент резкого увеличения вязкости при снижении температуры, или кристаллизации парафина вместе с повышением вязкости в такой степени, что масло становится твердым.

Щелочное число (TBN). Показывает общую щелочность масла, включая вносимую моющими и диспергирующими присадками, которые обладают щелочными свойствами. TBN характеризует способность масла нейтрализовывать вредные кислоты, поступающие в него в процессе работы двигателя и противодействовать отложениям. Чем ниже TBN, тем меньше активных присадок осталось в масле. TBN большинства масел для бензиновых двигателей обычно имеет значения в пределах 8-9 единиц, а для дизельных двигателей около 11-14. При работе моторного масла общее щелочное число неизбежно снижается, нейтрализующие присадки срабатываются. Значительное падение числа TBN приводит к кислотной коррозии, а также загрязнению внутренних частей двигателя [8].

Кислотное число (TAN). Кислотное число является показателем, характеризующим наличие в моторных маслах продуктов окисления. Чем меньше его абсолютное значение, тем лучше условия работы масла в двигателе и тем больше его остаточный ресурс. Повышение числа TAN служит показателем окисления масла, вызванного длительным временем использования и/или рабочей температурой. Общее кислотное число определяется для анализа состояния моторных масел, как показателя степени окисления масла и накопления кислых продуктов сгорания топлива [9].

Главным достоинством спектрального анализа масла является возможность проведения диагностики высокой точности без дорогостоящей и сложной операции по разбору двигателя тепловоза. Кроме того, нетрудоемкая операция, которая требует лишь небольшое количество рабочей смазки, позволит не просто выявить имеющиеся проблемы с силовым агрегатом, но и предсказать приближающиеся серьезные поломки. Важно, что стоимость процедуры доступна каждому и существенно ниже, чем цена вероятного ремонта, который не был предотвращен.

Спектральный анализ способен также оценить качество самого смазывающего продукта и его влияния на износ частей двигателя.

Метод исследования получает все больше распространения ввиду эффективности и отсутствия вмешательства в сбалансированную конструкцию тепловозного двигателя. Доступность способа позволяет, исключит постановку тепловоза на неплановый ремонт [3].

4.5 Анализ масла как предотвращение внепланового ремонта

Грязь, песок, пыль – всё это вокруг нас. И всё это очень разрушительно воздействует на машины, потому, что попадая в масло, эта смесь создает абразивную пасту, которая является причиной износа развивающегося очень быстро. К счастью для исследователей масла, грязь, в основном, состоит компонента называемого диоксид кремния, а кремний может быть легко определен при помощи спектрометра [4].

Таблица 4.4 в первом примере демонстрирует типичный набор результатов спектрального анализа масла двигателя эксплуатировавшего в нормальных условиях без очевидных мест попадания внутрь загрязнений. Второй пример демонстрирует рост уровня кремния и высокие показатели износа. Обычно загрязнения попадают внутрь через систему впуска: кремний указывает на загрязнения, пока растут показатели железа (гильзы цилиндров), хрома (поршневые кольца) и алюминия (поршни).

Таблица 4.4 – Набор результатов спектрального анализа

Рисунок 4.1 демонстрирует рост уровня кремния, железа и алюминия, загрязнения попадают через систему впуска.

Рисунок 4.1 – загрязнения, попадающие через систему впуска

Однако, отношение алюминия к кремнию почти 1:1, что необычно. Это пример прогорания поршня. При неисправном инжекторе, возможна ситуация когда топливо попадает и горит непосредственно на поршне. В результате высокой температуры, поршень может оплавиться и, как результат, возрастает уровень алюминия (поршень), железа (гильза цилиндра), и хрома (поршневые кольца). Рост уровня кремния происходит за счет карбида кремния, которым легируют материал поршня для уменьшения коэффициента температурного расширения алюминия. В этом случае, кремний – элемент износа, но не определяется как таковой, потому что выдерживается соотношение алюминия и кремния.

Третий пример также демонстрирует рост уровня кремния, но здесь это внутренние утечки охлаждающей жидкости. Когда охлаждающая жидкость попадает в двигатель, вода обычно испаряется. Однако присадки входящие в состав охлаждающей жидкости остаются, а кремний может быть частью кондиционера охладителя (метасиликат натрия Na₂SiO₃). В этом случае показатели содержания натрия и меди резко возрастают, но остальные показатели не изменяются. Натрий тоже присадка, но медь не продукт износа – она вымывается из радиатора (конечно, если он медный). Уровень кремния высок, но это загрязнение из системы охлаждения, а не абразивная частица [3].

Четвертый пример демонстрирует очень высокий уровень кремния, но все остальные показатели остаются более или менее постоянными. Это силиконовый герметик или компонент уплотнительной прокладки. Эти компоненты попадают в масло, но не наносят какого-либо ущерба. Если этот высокий уровень кремния там, где могут быть попадания загрязнений извне, тогда стоит ожидать, что показатели износа возрастут, вследствие абразивной природы загрязнений. Стоит также отметить, что загрязнения, в основном, представляют собой смесь оксида кремния и оксида алюминия, т.е. в случае попадания загрязнений извне, уровень алюминия тоже должен достаточно вырасти. Есть правило для загрязнений, количество алюминия так относится к кремнию как Al:Si=1:10 – 1:2, в зависимости от состава окружающей среды. В этом случае, кремний загрязнение, но не абразивное и не представляет опасности.

Таблица 4.5 и график показывает нормальные значения, а также три примера загрязнения через систему впуска (высокий уровень железа, хрома и алюминия) без роста уровня кремния. Эти двигатели загрязнения содержат минералы, которые присутствуют в окружающей среде, где работают тепловозы, и уровень кремния не должен обязательно расти, когда происходит загрязнение.

Таблица 4.5 – Примеры загрязнения через систему впуска

Рисунок 4.2 также демонстрирует рост уровня кремния, но здесь это внутренние утечки охлаждающей жидкости

Характеристики

Список файлов ВКР