От запыленности воздуха и загрязнения масла и топлива

Интенсивность изнашивания деталей агрегатов в значительной степени обусловлена концентрацией абразивных частиц на поверхности трения, которая зависит от запыленности воздуха, загрязнения масла (в том числе и продуктами износа) и топлива, пропускной способности топливных, масляных и воздушных фильтров. Запыленность воздуха и дисперсный состав пыли в различных условиях эксплуатации находятся в широких пределах [34, 36, 79, 88, 92, 169]. Так, по данным [169] при движении автомобилей летом запыленность воздуха по профилированным дорогам составляет 0,15-0,28 г/м³, по городским автомагистралям 0,06-0,12 г/м³, по загородным магистралям 0,03-0,05 г/м³. Запыленность воздуха при работе трактора в пахоте составляет 0,05-0,5 г/м³, на бороновании 0,03-1,55 г/м³, в отдельных случаях достигает 2 г/м³ [57].

Оценка влияния условий эксплуатации на составляющие общего износа деталей двигателя [34] показала, что доля износа от проникновения пыли в двигатель составляет в средней полосе 34-78%, в условиях Крайнего севера при перевозе сыпучих грузов - 3-35%. Поэтому наиболее эффективным путем повышения ресурса агрегатов является надежная защита пар трения от абразивных частиц.

Оценочными факторами запыленности воздуха являются концентрация абразивных частиц и их размер (дисперсность). При неизмененных условиях очистки агрегатов зависимость интенсивности изнашивания деталей от концентрации абразивных частиц K _a можно принять линейной

(3.65)

где a_КО- интенсивность изнашивания при отсутствии абразивных частиц; С - коэффициент пропорциональности.

О влиянии запыленности воздуха на интенсивность изнашивания деталей двигателя свидетельствуют данные [79], полученные в результате математической обработки статистических данных. Зависимость эта прямолинейная (рис.3.41) с коэффициентами корреляции 0,83-0,92. Видно, что большая запыленность повышает интенсивность изнашивания в 2-2,5 раза по сравнению с чистым воздухом.

Также прямолинейная зависимость (3.65) получена и по результатам обработки данных [79] (рис.3.42) при различных размерах абразивных частиц. Здесь также коэффициенты корреляции находятся в пределах 0,87-0,95. Значительная запыленность (до 8 г/м³) повышает интенсивность изна­шивания в 9-14 раз по сравнению с чистым воздухом. Особенно значительное влияние оказывают крупные абразивные частицы (до 30 мкм).

О росте интенсивности изнашивания деталей плунжерной пары топлив­ного насоса высокого давления с увеличением загрязнения топлива свидетель­ствуют данные М.А. Григорьева [35]. Абразивное изнашивание прецензионных пар топливной аппаратуры происходит в результате защемления частиц в плунжерных парах. Величина частиц, способных проникать в зазор между плунжером и гильзой во время нагнетания, составляет 6-12 мкм, а частицы размером выше 6-12 мкм могут дробиться на более мелкие [35]. Самая большая интенсивность изнашивания плунжерных пар наблюдается при раз­мере абразивных частиц 12,5 мкм. Малый износ при наличии в топливе особо крупных частиц (32 мкм) обусловлен тем, что только в случае дробления их осколки могут попадать в зазор плунжерной пары и вызывать изнашивание. Наиболее опасны для плунжерной пары частицы размером 6-12 мкм [108].

То есть, кроме концентрации на интенсивность изнашивания большое влияние оказывает и размер абразивных частиц (дисперсность).

Рис.3.41. Зависимость интенсивности a деталей двигателей от запыленности воздуха К а (a - средняя концентрация продуктов износа в пробе масла, % на 100 км): 1 - ЯМЗ-236; 2 - ЗИЛ-130; 3 - ЗМЗ-53 [79]

Рис.3.42. Зависимость скорости изнашивания a гильз от запыленности воздуха К а при размере частиц, мкм: 1 - 30; 2 - 20; 3 - 10; 4 - 5 [79]

Однако зависимость здесь неоднозначная, о чем свидетельствуют данные работ [34-35, 169, 192]. Это объясняется тем, что уменьшается вероятность попадания частиц с ростом их размеров в зазор в сопряжениях деталей, а также дроблением крупных частиц на мелкие, которые, попадая в зазоры, не вызывают высокой интенсивности изнашивания. Поэтому зависимость интенсивности изнашивания от размера d абразивных частиц можно принять квадратичной в виде

(3.66)

где a_KO - интенсивность изнашивания при отсутствии абразивных час­тиц; d - размер абразивных частиц; а, b - экспериментальные параметры.

Эта зависимость хорошо подтверждается экспериментальными данными [34-35, 169], которые частично приведены на рис.3.43 и 3.44.

Здесь видно, что размеры частиц, определяющие максимальные износы шатунных шеек, существенно больше, чем гильз цилиндров и особенно поршневых колец. Это обусловлено большей толщиной масляной пленки (зазора) в подшипниках коленчатого вала и подачей к ним масла под давлением. Экстремальные размеры абразивных частиц для топливной аппаратуры дизелей еще меньше (10-12 мкм) [35].

Важным путем снижения абразивного изнашивания деталей агрегатов является своевременная замена масла и техническое обслуживание фильтров с контролем масла и техническое обслуживание фильтров с контролем герметичности фильтров и уплотнений и при одинаковом уровне технического обслуживания агрегатов доля абразивного износа деталей должна быть одинаковой, а следовательно, при одинаковой запыленности воздуха различие в интенсивности изнашивания обусловлено в основном нагрузочным, скоростным, тепловым режимами и их переменностью.

Итак, приведенные исследования влияния условий нагружения и среды на интенсивность разрушения указывают на закономерное значимое влияние нагрузочного (давления в зоне контакта, напряжение), скоростного (скорость относительного перемещения), теплового (температура поверхностей трения) режимов и показателей их переменности (амплитуды, частоты, среднеквадратического отклонения температуры), а также концентрации и дисперсного состава абразивных частиц. Следовательно, в эксплуатации целесообразно корректировать нормативы технической эксплуатации в зависимости от сочетания эксплуатационных факторов, обусловливающих изменение приведенных показателей режимов работы агрегатов и среды.