Лабораторная работа №7 Техническое диагностирование и прогнозирование остаточного ресурса дизелей тепловозов методом спектрального анализа масла. Общие положения

Состояние дизелей с помощью спектрального анализа картерного масла можно оценить по величине концентрации в нем продуктов износа. Об износе трущихся поверхностей деталей цилиндропоршневой группы можно судить по концентрации в картерном масле железа; вкладышей подшипникового коленчатого вала – свинца; втулки поршневого пальца – меди.

На рис.25 приведены зависимости износа деталей, изменения концентрации продуктов износа в масле и интенсивность отказов от времени работы Т или пробега Z при эксплуатации тепловозов.

Рис.25

Характер кривых А, Б, и Г справедлив для работы дизеля без смены масла.

При выполнении технического обслуживания и текущих ремонтов с заменой отбракованных деталей, подверженных случайным отказам, плотность их на графике (зависимость Г) представляет прямую линию, параллельную оси абсцисс:

где m^/ - среднее время работы (пробег) деталей до случайного отказа.

В III периоде наблюдается совместное действие случайных отказов и отказов, вызванных износом деталей вследствие работы соединений со сверх допустимыми зазорами.

В основу спектрального анализа положен эмиссионный метод (испускание), сущность которого заключается в излучении света, который излучается анализируемым веществом.

Для того, чтобы продукты износа трущихся пар (металлы, содержащиеся в масле) излучали свет, их необходимо подогреть до температуры, обеспечивающей возбуждение атомов. Возвращаясь в обычное состояние при остывании, атомы анализируемого вещества отдают избыточную энергию в виде света, который излучается в пространство по закону электромагнитных колебаний с различными длинами волн . Длина световой волны для конкретного элемента есть постоянная величина, обычно измеряемая в ангстремах (А) или в микрометрах (1А=10^-4мкм).

Техническая оснастка и оборудование

Для проведения работы используется 12-ти канальные фотоэлектрические установки типа МФС-3, предназначенные для регистрации интенсивности спектральных линий (рис.26).

Рис. 26.Фотоэлектрическая установка МФС-3:

1 – электрон - регистрирующее устройство; 2 – камера сжигания порции масла; 3 – неподвижный электрод; 4 – подвижный электрод; 5 – ванночка с маслом; 6 – линза; 7 – полихроматор; 8 – фотокатод; 9 – конденсатор

При анализе масла нижним электродом является вращающийся угольный диск, часть которого постоянно погружена в ванночку с пробой масла. При вращении диска масло с находящимися в нем продуктами износа поступает в разряд, где происходит испарение масла и возбуждение атомов элементов, присутствующих в пробе масла.

Полихроматор (спектральный прибор) с вогнутой дифракционной решеткой разлагает излучение в спектр, который характеризует химический состав вещества пробы. Каждому элементу соответствует своя совокупность спектральных линий, интенсивность которых зависит от концентрации элемента в данной пробе. Двенадцать наиболее пригодных для проведения анализа спектральных линий различных элементов выделяются из спектра пробы с помощью выходных щелей, установленных в фональной поверхности полихроматора. Монохроматические излучения выделенных линий проектируются на фотокатоды фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) и вызывают фототоки в их анодных цепях.

Электронно-регистрирующее устройство (ЭРУ) обеспечивает автоматическое включение конденсаторов в анодные цепи облучаемых ФЭУ, накопление на конденсаторах заряда в течении заданного времени и последовательное получение на шкалах выходных приборов отсчетов, пропорциональных напряжениям на конденсаторах. Кроме того, ЭРУ обеспечивает автоматическое включение и выключение источника возбуждения спектра в заданный момент времени, а также при предварительном обжиге электродов, накопление и опрос. Для определения концентрации элементов продуктов износа в пробах, соответствующих полученным отсчетам, необходимо предварительное построение градуированных графиков по стандартным образцам (эталонам). Графики строятся в логарифмических координатах. По оси абсцисс откладываются величины концентрации элементов, а по оси ординат – средние величины отсчетов с измерительных приборов установки.