На главную
Добро пожаловать! | Регистрация          
Рус   |   Укр
Технические статьи
С гордостью представляем

Подписка на новости

Подпишись на рассылку и регулярно получай свежие новости!

Подписаться
Ссылки
Бюллетени безопасности
Бюллетени тех. данных
Mobil ServSM Lubricant Analysis
 
14.05.2015

Пути повышения надежности карьерной техники

Важными показателями с точки зрения эффективности использования карьерной техники являются ее коэффициенты готовности и использования [1]. Так отмечается, что для самосвалов БЕЛАЗ с гидромеханическим приводом (ГМП) эти коэффициенты в российских карьерах ниже, чем у самосвалов Komatsu [2], Caterpillar и Terex. Возможно,


Рис. 1 Схема рабочего времени самосвала [1]

что в связи с этим БЕЛАЗ разработал самосвал грузоподъемностью 90 т с электромеханическим приводом (ЭМП), т.к. он эффективнее, чем аналогичный самосвал с ГМП. Доля самосвалов БЕЛАЗ с ЭМП сейчас около 40%, ранее это были самосвалы грузоподъемностью 110 т и выше, и вероятно она возрастет. Из Рис.1 [1] видно, что коэффициенты можно повысить, сократив время на простои, ремонты и обслуживание. В этом могут помочь смазочные материалы с высокими эксплуатационными свойствами и длительным сроком службы. Не раз было показано, что моторные масла Mobil Delvac способны работать в двигателях карьерных самосвалов со сроком смены 1000-1500 часов при стандартном предписываемом интервале 250-500 часов. Есть и доказательства эффективной работы гидравлических масел Mobil DTE 10 Excel. Однако недостаточно достичь длительного срока службы смазочного материала в одном узле машины, желательно, чтобы все механизмы обслуживались через длительный период времени и важно, чтобы интервалы обслуживания узлов были согласованы или кратны.

В настоящее время в планетарных редукторах электромотор-колес (РМК) самосвалов БЕЛАЗ в основном используются трансмиссионные масла типа API GL-5, SAE 85W140. Такие масла заправляются в самосвалы на заводе, срок их смены 1500 часов. Крупнейшим производителем ЭМП за рубежом является General Electric, в частности мотор-колеса GE использует Komatsu и БЕЛАЗ для моделей самосвалов 7513 и 75310. До 90-х годов прошлого века в планетарных РМК GE также использовались масла типа API GL-5. Для исследования причин большого процента повреждения редукторов в эксплуатации был проведен расчет требуемой толщины масляной пленки в режиме эластогидродинамического (ЭГД) смазывания и показано, что она недостаточна у масел API GL-5, SAE 85W140 для обеспечения надежной работы. Кроме того, такие масла при сильных сдвиговых усилиях необратимо теряют вязкость в эксплуатации из-за деструкции загущающей присадки, что ведет к уменьшению толщины пленки. После проведения расчетов толщины пленки для синтетических редукторных масел и успешной их эксплуатации под контролем компания GE настояла на переходе к использованию таких масел для всех РМК самосвалов и погрузчиков, находящихся на гарантии. Одобренные GE для этой цели масла называются Mobil SHC Gear OH. Причем GE рекомендует применять в основном масло класса ISO 680, а масла меньшей вязкости только при длительном зимнем периоде с устойчивой температурой ниже -25°С. Масла Mobil SHC Gear OH применяются в Komatsu, Hitachi, Le Tourneu и др. технике (Таб.1)

Таблица 1. Одобрения производителей техники

Производитель

Страна

Оборудование

Mobil SHC Gear

Тип одобрения

CSR Qishuyan Institute Co., Ltd.

Китай

Карьерный самосвал 250 т

320 OH

Предпочтительное

Dalian Heavy Industrial - DHHI

Китай

Карьерные самосвалы

320 OH

Предпочтительное

General Electric Company

США

Редукторы тяговых электродвигателей переменного и постоянного тока (Komatsu и др.)

320 OH, 460 OH,

680 OH

Предпочтительное.

(класс вязкости в зависимости от температуры воздуха)

General Electric Company

США

Редукторы GDY106 тяговых электродвигателей (Komatsu и др.)

680 OH

Предпочтительное.

Hitachi Construction Truck Manufacturing, Ltd.

Канада

Редукторы тяговых электродвигателей переменного тока Siemens карьерных самосвалов

460 OH, 680 OH

Предпочтительное

(класс вязкости в зависимости от температуры воздуха)

JOY Global (LeTourneau)

США

РМК колесных погрузчиков L-2350, L-1850, L-1350, L-1150

460 OH

(320 OH для Арктики)

Предпочтительное

JOY Global (LeTourneau)

США

РМК колесного погрузчика L-950

320 OH

Предпочтительное

MCC (Xiangtan) Heavy Industrial Equipment & Machinery Ltd.

Китай

РМК карьерного самосвала 250 т

320 OH

Предпочтительное

Qinghai Foton Equipment Manufacturing Co., Ltd.

Китай

РМК карьерных самосвалов

680 OH

Соответствует спецификации

Siemens Industry, Inc.

США

Привод карьерных самосвалов Siemens NTE260

460 OH, 680 OH

Предпочтительное

(класс вязкости в зависимости от температуры воздуха)

XEMC heavy duty equipment Co.

Китай

Карьерный самосвал SF33900, 220 т

680 OH

Предпочтительное

Результаты расчета требуемого параметра LP (определяется из заданной минимально необходимой толщины масляной пленки) при заданной максимальной температуре зуба шестерни 90оС для типичных режимов работы РМК БелАЗ-75310 (240 т) показали, что масло типа API GL-5, SAE 85W-140 не удовлетворяет режимам 1-3 с высокими крутящими моментами и малыми скоростями, а его применение с вероятностью 17-20% приведет к повреждению шестерен. Масло типа API GL-5, SAE 80W-90 полностью непригодно для заданных условий. Масло Mobil SHC Gear 320 OH полностью удовлетворяет условиям (Рис2). При повышении температуры зуба до 95°С надежную работу обеспечит уже масло Mobil SHC Gear 460 OH. Если температура будет в диапазоне 105-110°С, то следует использовать Mobil SHC Gear 680 OH (Рис.3). 


Рис.2 Требуемый параметр LP для первых 4-х режимов РМК БелАЗ-75310, LP масел при заданной температуре 90°С (Критерий выбора – больше, чем min LP) и вероятность повреждения на маслах API GL-5 


Рис.3 Требуемый параметр LP для первых 4-х режимов РМК БелАЗ-75310 и LP масел при температуре выше 90°С (Критерий выбора – больше, чем min LP) 

Масла серии Mobil SHC Gear OH не являются загущенными, в то время как масла SAE 75/80/85W-x загущены полимерными присадками. Вязкостные присадки в той или иной мере подвержены деструкции при высоких сдвиговых усилиях, что неизбежно приведет к безвозвратной потере их вязкости, снижению параметра LP и увеличению вероятности повреждения шестерен. 

Доказано в [3] и далее в собственных исследованиях ExxonMobil, что в синтетических базовых маслах, используемых в маслах Mobil SHC, в зависимости от контактного давления в ЭГД при усилиях сдвига генерируется на 20-50%, меньшие тяговые усилия, чем в минеральных маслах. Коэффициент сцепления в режиме ЭГД внутри синтетических масел (или тяговый коэффициент) значительно ниже, чем у минеральных масел. В зубчатых зацеплениях на режимах скольжения зубьев тяговые потери значительны. Лабораторные и эксплуатационные данные показывают, что использование масел Mobil SHC в передачах со стальными шестернями снижает затраты требуемой энергии на 0,5% на каждой ступени. Снижение тяговых потерь не только приводит к повышению эффективности работы передачи, но и к снижению температуры на несколько градусов в зоне контакта и в объеме масла, что приводит к увеличению защиты пар трения, срока службы узла в целом и самого масла. 

Масла типа API GL-5 предназначены для работы в гипоидных передачах с высокими давлениями и имеют в своем составе в большом количестве классические противозадирные присадки (ЕР), химически модифицирующие поверхность трущихся пар. Считается, что химическая модификация ЕР присадками поверхностей подшипников качения ведет в конечном итоге к сокращению их срока службы. Кроме того, такие ЕР присадки могут быть в определенных условиях вызывают коррозию. Масла серии Mobil SHC Gear OH прежде всего могут обеспечить работу РМК за счет своих уникальных вязкостных свойств базового масла и имеют в своем составе противозадирные присадки нового поколения, которые не агрессивны. 

Исследования [4, 5] показали, что динамическая вязкость по ASTM D 2983 (Brookfield) хорошо коррелирует со временем, необходимым для адекватного смазывания автомобильных дифференциалов, а низшая отрицательная температура пуска - с температурой, при которой динамическая вязкость масла достигает 150000 сП. Это значение динамической вязкости стало критерием низкотемпературной текучести трансмиссионных масел в классификации SAE J306 [6], а затем вошло в стандарт AGMA [7]. По классификации SAE J306 для масел 80W-х температура достижения этого значения вязкости не должна быть выше минус 26оС, а для класса 85W-х – не выше минус 12оС. На Рис.4 видно, что масла серии Mobil SHC Gear OH превосходят по низкотемпературным свойствам требования классов SAE 80W/85W-x. 


Рис.4 Динамическая вязкость масел Mobil SHC Gear OH при отрицательной температуре 

Масла Mobil SHC Gear 320 OH и Mobil SHC Gear 460 OH одобрены к эксплуатации под наблюдением в самосвалах БЕЛАЗ для получения окончательного допуска к применению. 

Электропривод самосвалов состоит из генератора, непосредственно соединенного с двигателем внутреннего сгорания, и двух электромоторов. Обычно смазывание подшипников электромоторов мотор-колес смазками для электромашин, типа Mobil Polyrex EM или Unirex N2, не вызывает проблем, не так с подшипниками генератора. В самосвалах БЕЛАЗ ротор генератора мощностью 800 или 1400 кВт опирается на одном роликовом сферическом подшипнике 3620 НКУ, установленном в съемной капсуле подшипникового щита. В отличие от электрических машин общего назначения тяговые генераторы работают в самых разнообразных режимах с частыми пусками, широким изменением частоты вращения ротора и нагрузки по току. При эксплуатации тяговых машин имеют место частые механические, тепловые и электрические перегрузки, тряска и толчки. По данным МПЗ, производителя подшипников 3620 НКУ, основной причиной выхода из строя этих подшипников в тяговых генераторах является разрушение сепаратора (более 50 % от всех возможных причин). Причина разрушения сепаратора: абразивный износ, воздействие вибрационных и кратковременных, но постоянных осевых ударных нагрузок. В момент подъема, спуска, а также погрузки в карьерный самосвал породы возникают большие мгновенные динамические нагрузки и нагрузки без вращения, что иногда приводит к образованию вмятин и дальнейшему разрушению сепаратора. Поэтому выбор смазочных материалов для подшипниковых опор тяговых генераторов должен принципиально отличаться от электродвигателей и генераторов общего назначения, а в России в электроприводе самосвалов чаще всего применяют смазку Литол-24 или смазки для электромашин на силиконовой основе с хорошими низкотемпературными свойствами такие, как ЦИАТИМ-221 и ВНИИНП-207. По мнению специалистов МПЗ смазка должна иметь противозадирные (ЕР) свойства, а перечисленные российские смазки ими не обладают. Расчет требуемой толщины масляной пленки в подшипнике 3620 НКУ также указывает на необходимость применения смазки с ЕР свойствами при температурных режимах выше 60°С – 75°С для 1000-1900 об/мин, соответственно. 

Критериям удовлетворяет смазка Mobilith SHC 100, представляется, что она может работать дольше и надежнее, чем применяемые в настоящее время смазки. Эта смазка применяется в моторах и генераторах GE и Siemens, устанавливаемых не только на Komatsu и Hitachi, но и на самосвалы БЕЛАЗ 7513, 75310, 75311, 75315, 75602. Помимо этого она успешно используется в ветрогенераторах большой мощности, а так же тяговых генераторах скоростных поездов в России конструкции Siemens и Alstom. 

Смазка Mobilith SHC 100 включена в документацию на электропривод для новых 90 т самосвалов с ЭГП, которая будет передана на согласование БЕЛАЗ. 

Нужно отметить, что российские смазки по нормативным документам работоспособны при очень низкой температуре от -60°С или -50°С. В России для определения низкотемпературного предела применения служит измерение кажущейся вязкости смазки при низкой температуре по ГОСТ-7163-84. При этом непонятно, какая вязкость считается предельной. В нормативной документации для ЦИАТИМ-221 и ВНИИНП-207 указывается одинаковая минимальная температура применения - минус 60°С, считается, что эти смазки взаимозаменяемы. В качестве примера, норма вязкости по ГОСТ-7163-84 для ЦИАТИМ-221 при температуре минус 50°С – не более 800 Па•с, а для ВНИИНП-207 значительно выше – не более 1400 Па•с при температуре минус 30°С. Можно смело утверждать, что эти смазки никак не могут иметь одинаковую минимальную температуру применения. По классификации DIN 51825 и ASTM D 1478 смазка Mobilith SHC 100 работоспособна при минимальной температуре минус 40°С. Когда сравниваются температурные пределы применения смазок, важно пользоваться одной «шкалой измерения». Исследования [8] показали, что смазки классифицируемые в России, как работоспособные при -60°С или -50°С, по DIN 51825 будут классифицированы для температуры на 20 и более градусов выше (Рис.5) 


Рис.5 – Низкотемпературные диапазоны применения смазок по ГОСТ и DIN [8] 

В самосвалах БЕЛАЗ с ГМП целесообразно было бы использовать одно масло в гидравлической системе рулевого управления, опрокидывающего механизма, гидротрансформатора с силовой трансмиссией и в охлаждаемых маслом тормозах. В настоящее время в самосвалах БЕЛАЗ в этих системах используют масло марки А везде или в комбинации со специализированными маслами. Масла Mobiltrans HD 10W (зимой от минус 20°С) и Mobiltrans HD 30 (летом) или всесезонно синтетическое масло Mobiltrans AST Extra 20 при температуре от минус 40°С и выше способны работать во всех перечисленных механизмах. Опыт эксплуатации в самосвалах и другой технике Caterpillar показывает, что эти масла Mobil, отвечающие спецификации CAT TO-4, способны повысить надежность работы тормозов на 30-40%, обеспечить их работу без проскальзывания, снизить износ шестерен и подшипников трансмиссии и понизить риск коррозии элементов гидравлической системы. Масло Mobiltrans AST Extra 20 близко по вязкостно-температурной зависимости при положительной температуре к маслу марки А, а при отрицательной температуре имеет меньшую вязкость (Рис.6 и 7). Такое решение позволит унифицировать ассортимент с маслами для Caterpillar, Hitachi и Komatsu, если такая техника используется в карьере 


Рис. 6 Вязкостно-температурная зависимость универсальных масел для самосвалов БЕЛАЗ с ГМП при отрицательной температуре 


Рис. 7 Вязкостно-температурная зависимость универсальных масел для самосвалов БЕЛАЗ с ГМП при положительной температуре 

Ключевой карьерной техникой являются экскаваторы. Доля рынка производителей электромеханических экскаваторов на 2011 г. по данным ООО «ИЗ-КАРТЕКС» представлена на Рис.8 [9]. 

Наиважнейшими узлами экскаватора является открытые зубчатые передачи, подача смазки осуществляется автоматической централизованной системой. Смазка должна не только обеспечивать высочайшую нагрузочную способность, но и прокачиваться при низкой температуре эксплуатации. Такими особенностями обладает Mobil Dynagear 600SL, которая содержит в виде твердых добавок мелкодисперсный дисульфид молибдена и графит. Смазка соответствует требованиям P&H к смазкам для открытых зубчатых передач и многоцелевым. Она соответствует спецификациям или одобрена для открытых зубчатых передач электромеханических и гидравлических экскаваторов Caterpillar (Bucyrus), Taiyuan, УЗТМ, Komatsu, Hitachi. Работа по одобрению смазки для экскаваторов ИЗ-КАРТЕКС еще предстоит. Имеется положительный и обширный опыт применения ее не только в открытых зубчатых передачах, но и в качестве многоцелевой и круглогодично в экскаваторах P&H, Marion, Page, Hitachi, Komatsu и порядка в 500 единицах карьерной техники другого типа. 


Рис.8 – Рыночные доли производителей электромеханических экскаваторов [9] 

Как и смазки серии Mobilgrease XHP Mine, смазка Mobil Dynagear 600 SL способна решить многие проблемы со смазыванием пар скольжения: осей, шкворней, палец-втулка, полозья и др. в изобилии встречающихся в карьерном оборудовании, при этом смазка прокачивается по системе Linkoln до температуры минус 40оС. Применение Mobil Dynagear 600 SL позволит значительно сократить ассортимент смазочных материалов в эксплуатации и избежать проблем при попадании несовместимых смазок из других узлов. 

Дробильно-размольное оборудование не менее важно в производственном цикле. УЗТМ одобрил применение Mobil SHC 627 и Mobil DTE 10 Excel 32 в системах дробильно-размольного оборудования. Мировые лидеры в области производства дробильного оборудования Svedala и Metso также отдают предпочтение маслам серии Mobil SHC 600, особенно в холодных условиях, и маслу Mobil DTE 10 Excel 32. 

Гарантийный срок карьерного оборудования производства СНГ обычно невелик – 1 или 2 года. По данным БЕЛАЗ гарантийный парк карьерных самосвалов БЕЛАЗ в 2013 г. составлял лишь около 1668 ед. из 17 420 ед. в эксплуатации [10], т.е. менее 10%. Это открывает возможность применению различных масел Mobil, оптимально подходящих по условиям, но возможно еще не имеющим одобрения российских производителей техники. Некоторые перечисленные в статье продукты будут доступны лишь в 2015 году, но готовится к их эксплуатации под наблюдением и испытаниям в реальных условиях нужно начинать сейчас. Положительный опыт применения будет способствовать получению одобрения более высокого уровня от производителя – предпочтительной или эксклюзивной рекомендации. 

А.Г. Павлов,
Инженер по взаимодействию
с производителями оборудования 

Список литературы: 

  1. Журнал "Горная Промышленность" №4 (98) 2011, стр.38 
  2. Горное Дело, 2013, №1, стр.43
  3. Murphy, W.R. et al., “The effect of lubricant traction on wormgear efficiency,” AGMA Paper P254.33 (1981) 
  4. Osborne, R.E., “New Trends in Gear Lubricant Viscosity”, NLGI Spokesman, September, 1977, pp.187--191 
  5. Hitchcox, H.F. and Powell, D.L., “ASTM Study of Fluidity of Automotive Gear Oils at Low Temperatures”, SAE Paper 780939 
  6. SAE J306, Automotive Gear Lubricant Viscosity Classification 
  7. ANSI/AGMA 9005-Е02, Industrial Gear Lubrication 
  8. Уголь Кузбасса, Март — апрель 2013, стр. 78 
  9. http://miningworld-russia.primexpo.ru/media/47/presentation/iz-karteks.pdf
  10. Новые направления организации сервисного обслуживания техники "БЕЛАЗ"


Возврат к списку

О компании Продукция Новости Для бизнеса Где купить Справочная Мультимедиа Контакты
Карта сайта
Группа Компаний "НИКО"

НИКО Трейдинг

oil@niko.ua

ул. Бориспольская, 22
с. Гора, Киевская область
Украина
+38 044 205-33-35
Mobil 1 Mobil Delvac Mobil SHC

Забыли свой пароль? Пожалуйста, введите свою почту и мы отправим вам ссылку для создания нового пароля.

Вход