ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТЕХНИКИ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД

OPERATION OF EQUIPMENT IN WINTER

Roman Podojnicyn

Student, Department of Construction, Road Machinery and Hydraulic Systems, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

Dmitrij Filler

Student, Department of Construction, Road Machinery and Hydraulic Systems, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

Aleksandr Strel'nikov

Scientific Supervisor, Associate Professor of the Department, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

АННОТАЦИЯ

Данная тема исследования крайне актуальна в нашем регионе. Многие производства, работающие в сфере добычи полезных ископаемых, (нефти, газа, руды и т.д.), строительства дорог, зданий и прочих сооружений, используют строительную технику, зимняя эксплуатация которых имеет свои особенности.

ABSTRACT

This research topic is extremely relevant in our region. Many industries operating in the field of mining (oil, gas, ore, etc.), construction of roads, buildings and other structures use construction equipment, the winter operation of which has its own characteristics.

Ключевые слова: зимняя эксплуатация, повышенный расход масла, повышение вязкости смазочных материалов.

Keywords: winter operation, increased oil consumption, increased viscosity of lubricants.

Эксплуатация строительной техники подразумевает использование различных технических жидкостей. В этот список входят масла (моторные, трансмиссионные, гидравлические), охлаждающая жидкость, топливо. Данные жидкости и смазки в зимний период использования техники, меняют свои физические свойства. Наиболее критичным является, в частности для масел и смазок, повышение их вязкости.

Повышение вязкости смазочных материалов может стать причиной рассмотренных ниже технических неисправностей:

Для моторного масла: проблемы с запуском двигателя машины, повышенный износ пар трения в первые секунды работы двигателя, повышенный расход масла.

При повышении вязкости масла в следствие понижения его температуры, в разы утяжеляется проворот коленчатого вала при попытке запуска двигателя. Это приводит к пониженным оборотам, которые может развить стартер двигателя, повышается нагрузка на стартер и аккумулятор, уменьшается вероятность запуска двигателя.

В случае, если запуск двигателя на более вязком масле прошёл успешно, пары трения (шатунные шейки коленвала, постели коленвала и распредвалов, поршневые пальцы и т.д.) испытывают повышенный износ по причине позднего попадания в них масла от масляного насоса. Завод изготовитель при проектировании механизмов двигателя, устанавливает для них характеристики под определенные условия работы. Это касается так же и масляного насоса. Номинальное давление, которое он должен развивать при работе, рассчитывается для масла в нормальном состоянии, то есть при вязкости ниже чем в нашем случае. Это приводит к увеличению времени прохода масла по маслоканалам к парам трения и прочим механизмам, требующим смазывания маслом, либо требующим силу его давления (фазорегуляторы, натяжители цепи и т.д.)

Так же при пуске двигателя на холодном вязком масле, до его прогрева и нормализации вязкости, увеличивается его расход в следствие угара в камере сгорания. Маслосъемные поршневые кольца, отвечающие в двигателе за регулирование количества масла, поступающего к компрессионным кольцам, рассчитаны под определённую вязкость масла, чтобы успешно снимать его слой со стенок цилиндра, не допуская попадания излишков в камеру сгорания. При повышении вязкости масла, слой оседающий на цилиндрах имеет большую толщину, и хуже поддаётся снятию маслосъемным кольцом, что приводит к попаданию масла в камеру сгорания и его сгоранию, в следствие чего ухудшается работа свечей зажигания (на них появляется масляный нагар), приводит к залеганию маслосъемного и компрессионных колец поршня (канавки под кольца забиваются шламом от сгорания масла), и может потребоваться долив масла до требуемого уровня.

Для трансмиссионного масла: увеличение потерь мощности на работу механизмов. Под парой трения в этом случае будут подразумеваться зубья шестерён в коробках переключения передач, мостовых редукторах (дифференциалов), раздаточных коробках. При повышении вязкости трансмиссионного масла, шестерни, которые находятся в масляной ванне, требуют большей мощности для своего движения, в следствие большей требуемой силы для преодоления сопротивления вязкому маслу. Так же при зацеплении двух зубчатых колёс, масло между их зубьями вытесняется наружу, обратно в масляную ванну механизма. На вытеснение более вязкого масла потребуются повышенные затраты энергии, что так же приведёт к потерям мощности при передаче крутящего момента от двигателя к движителю.

Для гидравлического масла: повреждение и выход из строя гидравлических насосов, гидроцилиндров, уплотнений трубопроводов и т.д. Специфика работы объёмного гидропривода строительной техники на масле, вязкость которого выше чем рекомендованная заводом изготовителем заключается в том, что вся гидросистема работает при пониженном давлении. Это повлечёт за собой существенное уменьшение производительности гидроаппаратуры строительной техники. При нагреве жидкости в гидравлическом баке будет образовываться конденсат, в следствие чего вода попадёт в масло, а начнёт циркулировать по всей гидросистеме, что приведёт к появлению коррозии в плунжерных парах гидронасоса, в гидроцилиндрах и т.д.

Так же косвенным фактором будет являться увеличение расхода топлива, в следствие больших затрат мощности на гидронасосы, которым необходимо прокачать по системе более вязкое масло.

Охлаждающие жидкости. В тёплый период года, зачастую, в качестве охлаждающей жидкости (в особенности на старой технике) используется обычная вода. Данный тип охлаждающей жидкости недопустим в зимний период, так как есть высокий риск, что вся вода в охлаждающей жидкости заледенеет. Данный случай несёт большую опасность для двигателя, так как вода, при переходе из жидкого в твердое состояние имеет свойства расширяться, и во время этого процесса блок цилиндров, радиатор, патрубки и шланги не выдерживают этого расширения и разрушаются, теряя свою герметичность. Если в случае разрушения радиатора, шлангов и т.д. двигатель остаётся ремонтопригоден, то при разрушении блока цилиндров (зачастую в рубашке охлаждения появляются трещины) его остаётся только заменить.

Топливо. Большая часть строительной техники работает на дизельных двигателях. У них есть много преимуществ относительно работающих на бензине, или газу, но есть и один существенный недостаток, который в первую очередь касается нашей тематики. Дизельное топливо при низких температурах имеет свойство застывать. Это происходит из-за наличия в топливе жидких парафинов, которые выполняют роль смазывающего элемента в форсунках, топливном насосе высокого давления и т.д. Если инженер-механик, прикрепленный к строительной технике, работающей на дизельном топливе, упустит момент прихода заморозков, технике предстоит трудоёмкий и дорогостоящий ремонт основных узлов топливной системы. Выходом из данной неприятной ситуации служит своевременный переход всех дизельных строительных машин на зимнее дизельное топливо. В своем составе оно имеет низкое содержание парафинов, что в разы снижает температуру застывания дизельного топлива. Подразделяют такое ДТ на зимнее (температура замерзания -35°С) и арктическое (температура замерзания -55°С).

Важный момент, зимнее ДТ крайне не рекомендуется использовать в тёплое время года, когда есть возможность использовать обычное дизельное топливо. Это связано с тем, что низкое содержание парафинов в зимнем ДТ приводит к ухудшению смазывания пар трения в элементах топливной системы двигателя (форсунках и ТНВД, указанных выше), что в свою очередь также ведёт к трудоёмкому и дорогостоящему ремонту топливной системы.

Перечисленные выше неисправности, являются критичными и абсолютно недопустимыми для техники, работающей на производстве, так как простой техники сразу приведёт к финансовым потерям, включая затраты на её ремонт.

Для избежание данных проблем, существуют следующие пути решения:

Принудительный нагрев охлаждающей жидкости перед пуском двигателя (электрическим нагревательным элементов в системе охлаждения или на основе отдельного бензинового или дизельного ДВС); принудительный нагрев моторного масла тепловыми пушками, направленными на поддон двигателя, а в случае нагрева трансмиссионного масла в редукторах – на мостовые редуктора и дифференциалы; принудительный нагрев гидравлического масла посредством отдачи тепла от выхлопных газов из ДВС; своевременный переход на зимние виды дизельного топлива.

Рассмотрим подробнее каждый путь решения проблемы зимней эксплуатации строительной техники.

Принудительный нагрев охлаждающей жидкости перед пуском двигателя. Существует два самых распространённых типа предпускового нагрева ОЖ, это электрический нагреватель (котёл), монтируемый непосредственно в охлаждающую систему, на внутренний контур (для нагрева ОЖ в рубашке охлаждения блока цилиндров ДВС). Данная система отличается своей простотой и дешевизной, однако слабо влияет на повышение температуры масла в поддоне, и служит в основном для более быстрого прогрева двигателя и кабины строительной техники. Второе решение основано на более сложном и дорогостоящем механизме, использующим дополнительный ДВС, контур охлаждения которого проходит напрямую через систему охлаждения основного ДВС машины. Это позволяет более качественно прогреть охлаждающую систему основного ДВС, за счет циркуляции горячей ОЖ от дополнительного ДВС. Благодаря этому данный вид предпускового подогрева ОЖ получил большее распространение в сфере строительной техники.

Так же распространен тип нагрева масла в поддоне ДВС и редукторах от тепловых пушек. Данный способ заключается (в случае нагрева масла ДВС) в установке тепловой пушки под поддон ДВС, где направленный поток горячего воздуха нагревает поддон ДВС, и соответственно масло, находящееся в нём. Важно при таком виде предпускового нагрева, накрыть ДВС сверху негорючим материалом, для аккумулирования теплого воздуха в моторном отсеке и более быстром нагреве двигателя машины.

В условиях крайнего севера имеет место быть отогрев отдельных узлом машины с помощью открытого огня. Суть данного способа аналогична с отогревом тепловой пушкой, зачастую разжигаются костры под ДВС и редукторами. Данный способ несёт в себе опасность перехода пламени от костра на горючие элементы машины (электропроводка, резиновые уплотнения и т.д.) что в лучшем случае приведёт к ремонту, а в худшем – к пожару и полному списанию машины.

Отогрев гидравлического масла. Гидравлическое масло имеет свойство нагреваться при работе гидропривода, на этом свойстве основан один и методов нагрева. Строительная машина, имеющая аутригеры, выставляет и поднимается с их помощью так, чтобы ходовая часть оторвалась от опорной поверхности. Далее оператор машины включает передний, затем через некоторое время задний ход, тем самым избегая нагрузку на гидропривод, осуществляется прогрев гидравлического масла.

Не каждая строительная машина имеет аутригеры, и соответственно возможность так прогреть свое гидравлическое масло. Для таких машин есть решение в виде теплообменника. Наружной поверхностью теплообменник контактирует с гидравлическим маслом (в большинстве случаев – в гидробаке), а внутри него проходят выхлопные газы, идущие с ДВС. Таким образом тепло от выхлопных газов переходит на холодное гидравлическое масло, нагревая его до значений близких к рабочей температуре.

В данной статье мы описали наиболее значимые особенности использования строительный техники в зимний период, при низких температурах, проблемы, связанные с игнорированием особенностей использования техники при низких температурах, а также самые оптимальные пути предотвращения этих проблем.

Список литературы:

1. Ананьев, С. И. Эксплуатационные материалы для автомобилей и тракторов / С. И. Ананьев. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2006.- 384 с.
2. Балабанов, В.И. Автомобильные присадки и добавки/ В. Болгов., В. И. Балабанов. 2011. — 238 с.
3. Гаркунов, Д.Н. Триботехника : учебное пособие / Гаркунов Д.Н., Мельников Э.Л., Гаврилюк В.С. — Москва : КноРус, 2015. — 408 с.
4. Кузнецов, А. В. Топливо и смазочные материалы / А. В. Кузнецов. – М.: КолосС, 2004.- 199 с.
5. Лышко, Г.П. Топливо и смазочные материалы/ Г.П. Лышко. - М.: Агропромиздат, 1985. - 336 с.
6. Раннев, А.В. Устройство и эксплуатация дорожно-строительных машин/ Раннев .А.В., Полосин. М.Д.­— Москва: Академия, 2003. — 483 с.
7. Стуканов, В. А. Автомобильные эксплуатационные материалы / В. А. Стуканов. – М.: Форум – Инфра-М, 2003.- 203 с.
8. Шаповалов В.В. Триботехника: учебник / Шаповалов В. В., Эркенов А.Ч., Кохановский В.А. - Феникс, 2017 г. – 351с.