Степень реализации надежности машин в процессе их эксплуатации во многом зависит от ряда эксплуатационных факторов. Наиболее существенные из них – качество эксплуатационных материалов, климатические условия и условия производства работ.
Качество эксплуатационных материалов влияет на надежность и работу машин. К основным эксплуатационным материалам относятся топливо, масла, трансмиссионные смазки, а также гидравлические и охлаждающие жидкости. Необходимо соответствие конструкции машины режиму ее работы и государственному стандарту. Нарушение этого требования служит причиной существенного изменения надежности машины в процессе эксплуатации.
Дизельное топливо должно обладать определенной испаряемостью и вязкостью, иметь определенное цетановое число, а также не содержать серы и механических примесей. С ростом температуры испарения дизельного топлива увеличивается интенсивность износа деталей двигателей. Повышение вязкости топлива ухудшает его распыл, процесс смесеобразования и сгорания, а также увеличивает скорость изнашивания прецизионных пар топливной аппаратуры. При слишком низком цетановом числе понижается воспламеняемость топлива и возрастает жесткость работы двигателя, что сопровождается высокими нагрузками и скоростью изнашивания его деталей. Излишне высокое цетановое число повышает расход топлива, увеличивает давление на выпуске и приводит к образованию нагара. Механические примеси значительно увеличивают скорость изнашивания деталей двигателя и особенно прецизионных нар топливной аппаратуры.
Карбюраторное топливо должно обладать определенной испаряемостью, детонационной стойкостью и не иметь посторонних примесей.
Испаряемость бензина определяется его фракционным составом. Характерными точками фракционного состава бензина служит температура испарения 10, 50 и 90% топлива. Температурой испарения. 10% топлива определяется возможность легкого пуска двигателя. Чем она ниже, тем легче пуск холодного двигателя. Если эта температура меньше 60°С, то образуются паровые пробки в топливопроводах, а также засоряется кристалликами льда карбюратор. Температура испарения 50% топлива характеризует продолжительность прогрева двигателя после его пуска. Чем она выше, тем больше затраты времени на прогрев. Температура испарения 90% топлива обусловливает получение соответствующей мощности и экономичности двигателя. От нее также зависит скорость изнашивания деталей цилиндропоршневой группы. Это связано с разжижением смазки и смывом масляной пленки со стенок цилиндров неиспарившейся частью бензина.
Детонационная стойкость бензина должна соответствовать конструктивным данным двигателя и обеспечивать бездетонационный режим работы. При возникновении детонации возрастают динамические нагрузки на детали цилиндропоршневой группы, резко повышается температура и ухудшается смазывание деталей. В результате этого значительно увеличивается скорость изнашивания деталей двигателя, снижаются мощность и экономичность.
Механические примеси в бензине засоряют дозирующие устройства карбюратора и повышают скорость изнашивания деталей шатунно–поршневой группы.
Смазочные материалы должны защищать трущиеся поверхности от износа и смазываемые поверхности от коррозии, создавать необходимые условия их трения, отводить тепло из зоны трения.
К числу основных эксплуатационных свойств моторных масел относятся вязкостные, моющие и противокоррозионные. Также необходимо отсутствие механических примесей и воды.
Вязкость масла влияет на износ сопряженных деталей. При использовании масел с низкой вязкостью уменьшается толщина масляного слоя, что приводит к возникновению граничного трения, повышению температуры и увеличению скорости изнашивания поверхностей трения. Масла с повышенной вязкостью увеличивают сопротивление трению, ухудшают прокачивание по трубопроводам и каналам, что вызывает недостаток масла в зазорах трущихся пар, резко повышают температуру и увеличивают скорости изнашивания сопряженных поверхностей.
Применение моторных масел с низкими противокоррозионными свойствами, а также с наличием механических примесей и воды повышает скорость изнашивания поверхностей трения.
Эксплуатационные свойства трансмиссионных масел определяются вязкостно–температурными и противоизносными свойствами. Использование масел с высокой или низкой вязкостью может вызвать интенсивный износ деталей трансмиссии на протяжении всего периода их эксплуатации.
Гидравлическая жидкость обладает определенными вязкостно–температурными и противоизносными свойствами, а также не имеет загрязнений. Применение жидкостей с высокой или низкой вязкостью приводит к увеличению скорости изнашивания деталей гидропривода и нарушению его работы. Особенно большое влияние на надежность гидропривода оказывают загрязнения. Они способствуют образованию стойкой пены в жидкости, которая служит причиной неисправностей и отказов гидропривода. Посторонние частицы неорганического происхождения (кварц, гранит и др.) вызывают интенсивное абразивное изнашивание деталей гидропривода, а металлические частицы (продукты износа или подобные им загрязнения) – образование растворимого в жидкости мыла, что способствует возникновению устойчивой эмульсии. В результате значительно снижается вязкость жидкости, увеличивается ее утечка в насосах, распределителях и в уплотнениях, а также ухудшаются смазывающие свойства жидкости, что повышает скорость изнашивания деталей гидропривода.
Охлаждающие жидкости характеризуются определенной прозрачностью, жесткостью, минерализацией, щелочностью, кислотностью и окисляемостью. В качестве охлаждающей жидкости применяются антифризы и вода.
Применение жидкостей с низкой температурой замерзания (антифризов). При их использовании в двигателях, оборудованных электронагревательными устройствами и предпусковыми подогревателями, подготовка машин к работе значительно упрощается.
Низкозамерзающие жидкости в основном готовят из этиленгликоля. Его смешивают с водой в разных соотношениях и получают смеси с низкими температурами замерзания.
Этиленгликоль гигроскопичен и при хранении может поглощать до 60% воды по объему. С изменением концентрации этиленгликоля в водных растворах меняется плотность смеси, по которой определяют возможную температуру замерзания (табл. 2.4)
Таблица 2.4.