В работе анализируется возможный метод, который позволяет осуществлять постоянный контроль, за изменением состояния узлов трения машин и механизмов, в процессе их эксплуатации. Исследуемый метод, позволит непрерывно получать данные о трущихся деталях, предоставляя информацию о их износе и уровне загрязненности рабочей жидкости. В результате, способ непрерывного трибомониторинга позволит своевременно предупредить возникновение непредвиденных отказов, в процессе эксплуатации машин и механизмов, а так же значительно увеличить их ресурс.
Перспективнейшим направлением в экономическом развитии страны, является создание современных и эффективных производств, включающих в себя контроль и испытание машин и агрегатов, робототехнику, обработку материалов и т.д.
Основополагающим фактором, определяющим эксплуатационные свойства транспортных средств, является его способность выполнять заданные функции, определенное количество времени, при этом с минимальным количеством простоев. Таким образом, поддержание транспортного средства в работоспособном состоянии очень важно [1].
Как всем известно, львиную долю отказов составляют отказы, произошедшие в результате износа поверхности узлов трения. В результате, естественно предположить, что для увеличения ресурса машин и механизмов, необходим постоянный контроль износа пар трения [2].
Работа узлов и механизмов с вращающимися деталями, по большей части зависит от пары трения «сальник-вал», таким образом, поверхность детали, рабочая среда, интенсивность работы, а так же вид и качество манжетного уплотнения влияют на эффективность и долговечность этих элементов.
Анализ загрязнённости масел, может быть одним из методов оценки узла трения. Метод диэлектрометрии основанный на том, что диэлектрическая проницаемость рабочих жидкостей, постоянно меняется, из-за попадания в их состав различных частиц износа или внешней среды, можно успешно использовать для этой цели. Данные методы измерения изменений диэлектрической проницаемости, позволяют выполнять измерения в объемах жидкости в режиме реального времени. Что превращает данный метод в экспресс-мониторинг состояния узлов трения в процессе работы узлов и механизмов.
Самым простым и наиболее распространенным способом измерения диэлектрической проницаемости, является способ, заключающийся в том, что в результате размещения между обкладками конденсатора рабочей жидкости, изменяется его ёмкость. Хотя в реальных условиях, на диэлектрическую проницаемость, могут влиять и многие другие факторы.
Диэлектрическая проницаемость масла и как следствие, ёмкость датчика в рабочей магистрали, меняется не только в результате загрязнённости рабочей жидкости, а так же при её замене. Как пример, переход с минерального масла на синтетическое [3].
Известно, что технологические жидкости различных марок и производителей включают различный набор присадок, зачастую состав, которых не разглашается. В результате диэлектрические проницаемости отличается даже у жидкостей, не бывших в эксплуатации. В результате, ёмкость датчиков, при заполнении системы новыми рабочими жидкостями различных производителей, будет отличаться.
Изменение температуры в результате работы узла, является важным фактором оказывающим влияние на диэлектрическую проницаемость.
Помимо этого, жидкость, взаимодействующая с деталями трения узлов и механизмов, нагретыми до очень больших температур, возможно, контактирует с внешней средой, тем самым изменяя свои свойства, окисляется, стареет, и в результате меняя свою диэлектрическую проницаемость. В конечном итоге в результате воздействия этих факторов получается несоответствие информации ёмкостного датчика и степени износа элементов.
Решением для данной задачи получения более точных сведений о влиянии примесей на диэлектрическую проницаемость масел в данной ситуации может быть применение двойных (дифференциальных) ёмкостных датчиков. В данном случае измеряют не абсолютное значение ёмкости конденсатора датчика, а её значение относительно ёмкости аналогичного конденсатора, содержащего ту же самую жидкость, но не используемую машиной, т.е. не смешивающуюся с жидкостью в жидкостной магистрали агрегата. Ту же жидкость заливают во второй конденсатор. Рабочая жидкость в конденсаторе сравнения должна находится в таких же условиях, как и рабочая жидкость [4].
При проведении измерений по описанному методу основной причиной различия ёмкостей конденсаторов датчика, а, следовательно, и диэлектрических проницаемостей жидкостей между их обкладками, является только содержание в рабочей жидкости продуктов износа омываемых ей трибоузлов соответствующих систем. Измерение отношения эксплуатируемых емкостей позволяет проводить достоверный мониторинг состояния этих узлов, их износа, а, следовательно, остаточного ресурса систем, контролируя величину и скорость отклонения отношения ёмкостей от эталонных значений, полученных, например, для неработавшей и максимально загрязненной жидкости, используемой машиной.
Схема устройства, для описанного принципа, представлена на рис. 1.
Рис. 1. Схема устройства для мониторинга состояния узла трения
Конденсатор сравнения С2 находится в объёме, заполненном такой же жидкость, что и жидкостная магистраль машины, но отделенном от неё, в результате чего жидкости они не смешиваются. Между жидкостями в конденсаторах С2 и С1, возможен только тепловой контакт.
Схема, с помощью которой измеряют величину и скорость отклонения диэлектрических проницаемостей жидкостей, в том числе и смазочного механизма, в конденсаторах С1 и С2 представлена на рис. 2.
Рис. 2. Схема устройства для измерения величины и скорости отклонения диэлектрических проницаемостей нового и эксплуатируемого смазочного механизма
Пример построения графического изображения движения человека – «Диаграмма-спагетти»
Измерение осуществляют путем контроля отношения ёмкости рабочего конденсатора С1 к ёмкости конденсатора сравнения С2 при помощи мостовой схемы, которая балансируется во время заправки системы жидкостью. В этот момент в рабочей жидкости частицы износа ещё отсутствуют, температуры жидкостей одинаковы, поэтому диэлектрическая проницаемость жидкостей в обоих конденсаторах одинакова. Под балансировкой понимается начальная установка нулевого напряжения на выходных контактах при помощи переменного резистора. Мост питается переменным напряжением. При работе машины или аппарата происходит загрязнение рабочей жидкости продуктами износа, в то время как жидкость в конденсаторе сравнения, не смешиваясь с рабочей жидкостью, таких продуктов износа не содержит. В результате ёмкости конденсаторов в ходе эксплуатации машины изменяются на различную величину и мост разбалансировывается. Величина напряжения разбаланса пропорциональна концентрации частиц износа в жидкости и в конечном счете определяет степень износа узлов, омываемых этой жидкостью. Измеряя и сравнивая это напряжение с напряжением, полученным для новой и максимально загрязненной жидкости, можно оценить степень износа и остаточный ресурс узлов механизма [5].
Библиографическая ссылка
Ременцов А.В., Козлов А.Ю. АНАЛИЗ МЕТОДА НЕПРЕРЫВНОГО МОНИТОРИНГА УЗЛА ТРЕНИЯ // Материалы МСНК "Студенческий научный форум 2024". – 2021. – № 9. – С. 88-90;URL: https://publish2020.scienceforum.ru/ru/article/view?id=522 (дата обращения: 19.04.2024).