VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Двигатель является «сердцем» любого механизированного устройства. Даже малейшая его неработоспособность может привести к полной неработоспособности машины. Для сохранения эксплуатационного состояния следует соблюдать режимы технического обслуживания, а так же следить за износом деталей. Если с техническим обслуживанием всё более-менее понятно, то с проверкой износа, некоторых деталей, могут возникнуть проблемы вследствие их труднодоступности.

Основные требования, предъявляемые к методу определения износа, сводятся к следующему:

1. На испытание по определению износа по возможности необходимо минимальное время;

2. Метод должен улавливать износ за сравнительно малое время;

3. При определении износа нежелательна частая разборка и сборка агрегатов;

4. Детали за время испытания не должны сильно изнашиваться (если не ставится определённая цель).

Одним из методов диагностирования, подпадающим под вышеперечисленные требования, является определение износа деталей по снятию проб с масла.

Данный метод даёт возможность определить темп изнашиваемости деталей двигателя, качество работы воздушных и масляных фильтров, герметичность системы охлаждения, а также годность самого масла. Для этого периодически необходимо отбирать пробы масла, измерять концентрацию продуктов износа и кремния, вязкость и содержание воды. Превышение допустимых пределов (норм) покажет на неисправную работу сопряжённых деталей, неисправность фильтрующих элементов, присутствие воды на неисправность системы охлаждения, а пониженная вязкость покажет годность масла.

Рис. 1. Схема классификации методов количественного определения элементов износа.

Значительную точность и простоту анализа масла по сравнению с другими методами даёт спектральный анализ. Высокую точность определения количественного состава масла получаем при использовании метода взаимного абсорбционного анализа. Он основан на излучении атомных спектров резонансного поглощения. Чтобы добиться атомно-резонансного поглощения, необходимо задать резонансное излучение, соответствующее спектру искомого элемента, и пропустить через него атомизированную пробу. Если измерить исходное излучение до прохождения пробы и после неё, то при наличии атомов искомого элемента в пробе первоначальное излучение уменьшится вследствие поглощения излучения данного элемента и в тем большей степени, чем больше его в пробе. По уменьшению интенсивности заданного излучения можно судить о количестве искомого элемента.

Для анализа масла данным методом (рис. 2) используется спектрофотометр. При работе этого прибора жидкая проба масла распыляется и поступает в пламя пропан – воздух, где атомизируется, а излучение определенной длины волны искомого элемента задается специальным излучателем прибора. Падение интенсивности излучения измеряется после прохождения пара пробы через пламя.

Рис. 2. Схема абсорбционного метода

Анализ проб масла из картера двигателя и отложений в масляном фильтре выполняется для определения количественного содержания не только для продуктов износа, но и частиц попавших в масло извне, а также элементов, входящих в паспортный состав масла.

По концентрации металлов можно судить о темпе изнашивания конкретных, содержащих эти элементы, деталей двигателя. Например, по измерению концентрации железа в работавшем масле можно судить об износе таких деталей, как гильзы цилиндров, поршневые кольца, шейки коленчатых валов. В таблице 1 и 2 приведены примерные сведения, позволяющие соотнести концентрацию элемента с изнашиваемым узлом. Более точные сведения могут быть получены только в случае наличии информации о типе двигателя, условиях его работы, а также особенностей конструкции двигателя.

Продукты почвенной пыли (кварц, кальций, окислы алюминия и др.) указывают на состояние воздушного тракта и фильтров, а также состояние и работу маслоочистителей. Например, плохая работа воздухоочистителя или нарушение герметичности воздушного тракта (подсос нефильтрованного воздуха) приводит к попаданию в цилиндр большого количества абразивных частиц, вследствие чего резко повышается износ деталей цилиндропоршневой группы, а при смешивании частиц с маслом в воздушном клапанном канале нарушается герметичность впускного клапана.

По изменению содержания элементов, входящих в состав присадок к маслу (барий, фосфор, молибден и др.), можно судить о работоспособности масла и своевременно производить его замену. Появление в масле комплекса таких элементов, как натрий, бор, хром свидетельствует о попадании в масло охлаждающей жидкости из-за потери герметичности системы охлаждения.

Табл. 1. Концентрация элементов в соотношении с изнашиваемым узлом

Химический элемент	Диагностический признак	Причина, неисправность
Железо	рост концентрации	Износ гильзы цилиндров, поршневых маслосъёмных колец, шеек коленчатого вала
Алюминий	рост концентрации	Износ поршней
Медь	рост концентрации	Износ подшипника скольжения
Хром	рост концентрации	Износ поршневых компрессионных колец
Кремний	рост концентрации	Плохая работа воздухоочистителей
Барий, фосфор, молибден	Снижение концентрации	Выработка (старение) масла
Натрий, бор, хром	рост концентрации	Разгерметизация системы охлаждения

Табл. 2. Элементы, поступающие в масло с контролируемых элементов

Наименование детали

Наличие элементов

Fe

Mn

Si

C

Na

Mg

Ca

Cr

Ni

Cu

Mo

Коленчатый вал

+

+

+

+

+

+

Вкладыш коленчатого вала

+

+

+

+

+

Втулка цилиндра

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Поршень

+

+

Поршневой палец

+

+

+

+

Бронзовые втулки

+

+

+

Компрессионные кольца

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Преимуществом данного метода определения износа деталей машин по содержанию продуктов износа в отработанном масле является то, что он позволяет изучать характеристики скорости изнашивания без разборки двигателя или другого механизма и отличается достаточно высокой точностью.

Использованная литература:

1. Двигатель внутреннего сгорания. Часть 2. «Ремонт двигателя внутреннего сгорания. Диагностика.» Учебное пособие. Некоммерческое образовательное учреждение «Русская техническая школа»

2. Суранов Г. И. Снижение износа деталей машин. Ухта. Ухт. индустр. ин-т 1999.

3. Интернет ресурсы

Код для цитирования: Скопировать