Rapid Method of Lubricants Viscosity Laser Control in Machines and Mechanisms Operational Process
Экспресс-метод лазерного контроля вязкости смазочных материалов в процессе эксплуатации машин и механизмов

И.Н. Шиганов, Д.М. Мельников, М.А. Якимова
2017 Herald of the Bauman Moscow State Technical University Series Mechanical Engineering  
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация Аннотация Ключевые слова Рассмотрен экспресс-метод определения кинематической вязкости и индекса вязкости смазочных материалов нефелометрическим способом. Метод основан на принципе лазерного фазового анализа -сканирования жидкой среды в процессе изменения ее температуры. Вязкость определена при свободном течении жидкости в кювете. Рассматриваемый метод имеет ряд достоинств перед другими экспресс-методами определения кинематической вязкости,
more » ... ди которых высокая точность, скорость исследования и удобство реализации в виде экспресс-прибора. Особенностью метода также является то, что загрязнения (изменение плотности, оптической прозрачности и т. д.) сред не влияют на определяемые показания кинематической вязкости. Данный метод направлен на поддержание эффективности режима смазывания станков и различной техники Лазер, вязкость, экспресс-анализ, эффективность, смазочные материалы Поступила в редакцию 23.05.2016 © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017 Статья выполнена в рамках работ по гранту Российского научного фонда № 141901216 Введение. Эффективность работы различной техники -от станков до транспортных машин -связана с эффективностью смазочных систем. Для корректного функционирования механизмов разрабатываются специальные смазочные материалы, однако при постепенной отработке масел могут снижаться и показатели работы механизмов. Значение качества и состояния масла тем больше, чем выше стоимость и энергонасыщенность оборудования [1]. По мере эксплуатации все смазочные материалы постепенно теряют свои начальные свойства, что связано как с качеством материала, так и с естественным процессом, происходящим при работе смазки [2]. Например, моторные масла часто обладают моющим эффектом, что заключается в удалении нагара с элементов двигателя. Из-за этой функции масло загрязняется, что не может происходить бесконечно. Другая известная функция смазки -охлаждение, также может нарушаться при отработке соответствующих присадок или загрязнении масла. К причинам ухудшения свойств масла можно отнести загрязнение продуктами износа или водой движущихся частей [3, 4], деградацию масла Экспресс-метод лазерного контроля вязкости смазочных материалов... ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 1 87 (в частности, окисление), истощение присадок. Отработка масла приводит к изменению целого ряда его параметров и как следствие, к сбою режима смазывания. Ярким примером может служить эксплуатация гидроприводов строительных машин. Там загрязнение абразивными примесями может стать даже причиной отказа системы и, следовательно, существенных затрат на ремонт [5]. По мере изнашивания механизма повышаются требования к рабочим свойствам масла, касающиеся вязкости, моющедиспергирующих или антикоррозионных свойств [1]. Срок службы смазочного материала определяется по результатам многочисленных исследований, которые проходят на всех стадиях изготовления масла -от разработки до производства. Производители техники проводят собственные исследования, в которых оценивается, как загрязнение и отработка масла влияют на механизм. Масло, которое отслужило свой срок, необходимо менять и отправлять на регенерацию. Однако надо иметь в виду, что если менять масло слишком поздно, то может снизиться эффективность работы [6] механизма, а также будет происходить постепенное накопление необратимых изменений в подвижных элементах. При поздней замене масла увеличиваются затраты на его регенерацию. Если менять масло слишком рано, то сильно растут общие затраты на смазочные материалы. Существенное влияние на скорость отработки масел оказывают условия эксплуатации механизма. Сложные условия ведут к повышенной отработке [7], поэтому замену масла необходимо проводить раньше срока, указанного по результатам заводских исследований. Причинами ранней отработки могут быть эксплуатация в агрессивной среде (на шахтах, море и т. д.), попадание пыли (для строительной техники) либо частая перегрузка механизма. Всё это приводит к тому, что масло теряет свои начальные свойства слишком быстро, режим смазывания нарушается, и дорогостоящая техника может выйти из строя. При этом частая замена смазочного материала ведет к повышенным расходам, поэтому целесообразно осуществлять её только при достижении определенной степени отработки. Для этого необходим оперативный контроль состояния материала непосредственно на месте эксплуатации. Лабораторные химические и физико-химические методы, как правило, не подходят для такой задачи, вследствие чего широкое распространение получили различные экспресс-приборы по анализу жидких сред, основанные на оптических, диэлькометрических и других методиках. Контроль вязкости смазочных материалов. Вязкость является одним из основных показателей работы смазочной системы. Вязкость не должна быть слишком низкой, так как это может привести к повреждению движущихся частей. Слишком высокая вязкость снижает эффективность работы системы, а также служит одной из причин засорения фильтров (в случае систем на основе ДВС). В связи с этим значение вязкости специально рассчитывается для каждого механизма. Однако при эксплуатации техники в широком диапазоне температур возникает проблема с поддержанием значения вязкости на должном уровне.
doi:10.18698/0236-3941-2017-1-86-97 fatcat:vnseqyo2cjbsteq4n2u5gaoadq