автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение долговечности плунжерных пар топливного насоса высокого давления тракторных дизельных двигателей

На правах рукописи

005042398 ^^

ДРЮПИН ПАВЕЛ ВАЛЕРЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПЛУНЖЕРНЫХ ПАР ТОПЛИВНОГО НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 0 2012

Улан-Удэ-2012

005042398

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина».

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Керученко Леонид Степанович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Болоев Петр Антонович кандидат технических наук, доцент Гергенов Сергей Митрофанович

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Бурятская государственная

сельскохозяйственная академия им. В.Р.Филиппова»

Защита диссертации состоится 25 мая 2012 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.039.06 при ФГБОУ ВПО «ВосточноСибирский государственный университет технологий и управления» по адресу: 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 в, ВСГУТУ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим отправлять в адрес диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления». С авторефератом можно ознакомиться на сайте ВАК Минобрнауки РФ (http://vak.ed.gov.ru).

Автореферат разослан «20» апреля 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н., доцент

Б.Д. Цыдендоржиев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Большая часть техники, используемой для производства сельскохозяйственной продукции, оснащена дизельными двигателями, топливная система которых является наиболее сложным, дорогим и ответственным агрегатом. От надежности работы топливной аппаратуры во многом зависят мощностные, экономические и экологические параметры работы техники, оснащенной дизельными двигателями.

Анализ отказов тракторных двигателей показывает, что 30-50% всех отказов приходится на топливную аппаратуру. Это вызвано низкой надежностью топливной аппаратуры дизельных двигателей в условиях эксплуатации. Так, ресурс новых прецизионных деталей составляет: у плунжерных пар - 700-3000 ч; нагнетательных клапанов - 1400-2000 ч; распылителей форсунок — 800-1600 ч. В этой связи заводами-изготовителями ставятся задачи повышения надежности топливной аппаратуры тракторных и комбайновых двигателей до 10-12 тыс. ч, а также снижения затрат труда на техническое обслуживание путем увеличения межрегулировочных сроков работы насоса до 3000 ч, форсунок - до 2000 ч.

В машиностроении постоянно разрабатываются различные технологические процессы, направленные на повышение долговечности пар трения. При этом учитываются материал поверхности пар трения, режимы работы деталей и свойства рабочей среды. Функциональное назначение некоторых систем и узлов, в частности топливной аппаратуры, определяет необходимость их эксплуатации в средах с низкими смазывающими свойствами, к ним можно отнести и дизельное топливо. За рубежом существует ряд работ, подтверждающих улучшение смазывающей способности низкосернистого дизельного топлива при добавлении в него биодизеля. В связи с этим, исследования, направленные на повышение долговечности плунжерных пар топливного насоса высокого давления тракторных дизельных двигателей применением биодизельного топлива, имеют большое научно-практическое значение и являются актуальными.

Цель исследования. Повышение долговечности плунжерных пар топливного насоса высокого давления тракторных дизельных двигателей путем использования биодизельного топлива.

Объект исследования. Процесс изнашивания плунжерной пары топливного насоса высокого давления при работе на биодизельном топливе.

Предмет исследования. Закономерности процесса изнашивания плунжерной пары топливного насоса высокого давления при работе на биодизельном топливе.

Рабочая гипотеза. Повышение долговечности плунжерных пар топливного насоса высокого давления за счет формирования на их поверхностях защитного слоя при использовании биодизельного топлива.

Научная новизна:

- обосновано повышение долговечности плунжерных пар топливного насоса высокого давления тракторных дизельных двигателей путем изменения физико-механических свойств топлива за счет добавления биодизельного топлива;

- разработана математическая модель,' характеризующая закономерность влияния физико-механических свойств используемого топлива, таких как коэффициент трения (/) и кинематическая вязкость (vT), на износ плунжерной пары.

На защиту выносятся:

- зависимость, характеризующая закономерность процесса износа плунжерной пары топливного насоса высокого давления от физико-механических свойств используемых топлив;

- зависимости, характеризующие закономерности изменения цикловой подачи топлива от наработки и содержания биодизельного топлива.

Практическая значимость. Эксплуатация сельскохозяйственной техники на биодизельном топливе позволяет повышать долговечность плунжерных пар топливного насоса высокого давления. На основании проведенных исследований определены: физико-механические свойства топлив с различным содержанием биодизельного топлива, ресурс плунжерных пар топливного насоса высокого давления, технико-экономические показатели работы дизельного двигателя и экономическая эффективность при эксплуатации сельскохозяйственной техники на биодизельном топливе.

На основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации при переводе сельскохозяйственной техники на биодизельное топливо.

Реализация работы. Основные результаты исследований внедрены в ООО «Дружба» Марьяновского района Омской области, КФХ «ГАСС» Азовского района Омской области, а также включены в учебный процесс факультета технического сервиса в АПК ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались:

- на II этапе Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства РФ Сибирского федерального округа по номинации «Технические науки» в 2011 году, (г. Красноярск);

- на V международной научно-практической конференции молодых исследователей «Наука и молодежь: новые идеи и решения»,'г Направление «Механизация, электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства» в 2011 году, (г. Волгоград);

- на III этапе Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства РФ в 2011 году, (г. Саратов);

- на IX региональной научно-практической конференции молодых ученых вузов СФО «Инновации молодых ученых аграрных вузов агропромышленному комплексу Сибирского региона» секция: «Модернизация технического оснащения сельского хозяйства» в 2011 году, (г. Омск).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них 3 работы в изданиях рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Объем работы составляет 143 страницы, из них 122 страницы основного текста, 37 рисунков, 26 таблиц. Библиографический список содержит 155 источников.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выполненной работы, дано ее краткое содержание, сформулирована цель исследования, научная новизна, практическая ценность, основные положения работы.

В первой главе проведен анализ условий работы топливной аппаратуры дизельных двигателей и факторов, влияющих на износостойкость прецизионных деталей, в частности плунжерных пар. Рассмотрены основные виды износа плунжерных пар и влияние их технического состояния на работу дизельных двигателей.

Изучению процесса изнашивания прецизионных деталей и проблемам повышения надежности топливной аппаратуры тракторных дизельных двигателей посвящены труды В.В. Антипова, К.А. Ачкасова, Н.И. Бахтиарова, П.А. Власова, Н.И. Гуревича, Б.П. Загородского, И.Б. Костецкого, П.М. Кривенко, И.М. Лышевского, М.М. Ташпулатова, Б.Н. Файнлейба и других авторов.

Анализ литературных источников показал, что основным видом износа прецизионных деталей топливной аппаратуры является абразивный износ. В условиях эксплуатации надежность топливной аппаратуры и ее деталей остается очень низкой, так ресурс новых плунжерных пар составляет 700-3000 ч вместо 6000 ч.

Прецизионные детали топливной аппаратуры работают в среде дизельного топлива, поэтому от его качества во многом будет зависеть долговечность, в частности плунжерных пар. Смазывающие свойства дизельных топлив значительно хуже, чем у масел, так как и вязкость, и содержание поверхностно-активных веществ у топлив меньше. Противоизносные свойства топлив улучшаются с увеличением содержания поверхностно-активных веществ и вязкости. Одним из наиболее перспективных источников поверхностно-активных веществ на данный момент может являться биодизельное топливо.

Вопросам применения биодизельного топлива посвящены работы таких авторов как С.Н. Девянин, В.А. Марков, С.А. Нагорнов, Л.С. Орсик, Г.С. Савельев, В.Г. Семенов, В.Ф. Федоренко, А.Н. Зазуля и других.

Представленные в этих работах данные собственных исследований и результаты, полученные ведущими мировыми автомобиле - и тракторостроительными фирмами, показывают возможность эксплуатации техники на биодизельном топливе.

За рубежом существует большое количество работ, подтверждающих улучшение смазывающей способности низкосернистого дизельного топлива, при добавлении в него 1-2% биодизельного топлива. Однако в литературных источниках не представлены результаты исследований, направленных на изучение влияния биодизельного топлива или его добавок на долговечность плунжерных пар топливной аппаратуры.

Для достижения поставленной цели исследования необходимо решить следующие задачи:

1) выявить закономерности износа плунжерной пары в зависимости от физико-механических свойств используемых топлив;

2) экспериментально оценить долговечность плунжерной пары, путем выявления закономерности изменения цикловой подачи топлива в зависимости от наработки и содержания биодизельного топлива;

3) определить технико-экономические показатели работы дизельного двигателя на биодизельном топливе;

4) оценить экономический эффект от эксплуатации техники на биодизельном топливе.

Во второй главе рассмотрены теоретические предпосылки, описывающие процессы трения в присутствии поверхностно-активных веществ. Вопросы граничного трения и смазочного действия мономолекулярных слоев органических соединений, в частности поверхностно-активных веществ, представлены в работах A.C. Ахматова, Н.К. Мышкина, Б.И. Костецкого, Б.В. Дерягина, Д.Н. Гаркунова, A.B. Чичинадзе, И.В. Крагельского, Л.В. Пановой, Ф.П. Боудена и других авторов.

Молекулы биодизельного топлива обладают дифильным строением, то есть содержат как полярную группу СОО, так и неполярный углеводородный радикал, что относит их к классу поверхностно-активных веществ, которые способны образовывать защитные слои при адсорбции активных молекул на поверхности раздела фаз. При работе плунжерной пары в среде биодизельного топлива или его смесей, на поверхностях плунжера и втулки образуется защитный слой, состоящий из молекул поверхностно-активных веществ, различной ориентации. Этот слой способствует уменьшению потерь на трение и снижает износ.

Большинство авторов, исследующих износ плунжерных пар, подчеркивают, что основным фактором, вызывающим нарушение работоспособности плунжерных пар топливной аппаратуры тракторных дизельных двигателей, является абразивный износ. Анализ работ, касающихся теории износа плунжерных пар, позволил выявить основные факторы,

влияющие на износ, и представить функцию износа в следующем общем виде:

и =/(с!абр,£а6р,Зя,Т,иавр,Е,^,Ят,Явт,1пл,Ь,Р,АР,опл.), (1)

где (1а6р - диаметр абразивной частицы, м; еа6р - концентрация абразивных частиц, %; 8К - радиальный зазор, м; Т - время работы, ч;

оабр - скорость абразивной частицы в зазоре, м/с; Е - модуль упругости материала втулки, МПа; ц - коэффициент Пуассона; Квт'К» ' радиусы втулки и плунжера, м; 1„ - длина рабочей поверхности плунжера, м; Ь - толщина стенки втулки, м; Р - подаваемое давление, МПа; АР - средняя величина разницы давлений, МПа; - скорость движения плунжера, м/с.

Представленные в модели (1) факторы не учитывают влияние на износ физико-механических свойств топлива, которое является смазочным материалом прецизионных деталей топливной аппаратуры и оказывает существенное влияние на долговечность плунжерной пары. Отсутствие этих факторов не позволяет так же производить сопоставление влияния различных топлив на показатели износа плунжерной пары.

В связи с вышесказанным, предлагается дополнить модель (1) следующими факторами, характеризующими физико-механические свойства топлива: кинематическая вязкость топлива (ут), коэффициент трения (/) и представить функцию износа в следующем виде:

и = /{с1абр , еабр ,5ц,Т,оабр,Е,/л,Кт, Явт ,1т>Ъ, Р, АР, /), (2)

где \'т - кинематическая вязкость топлива, м2/с; / - коэффициент трения.

В общем виде уравнение линейного износа плунжерной пары за

определенное время работы и (м), представлено в работах М.М. Ташпулатова:

/

и=

V

V "г;

■п^-к-т-Т

(3)

где Удр - объем металла, подвергающийся износу при дроблении абразивной частицы, м3;

- объем металла, подвергающегося пластической деформации, м3;

пр - число циклов, приводящих к разрушению материала при пластических деформациях;

па6р - количество абразивных частиц, поступающих в зазор за цикл, шт.;

к - коэффициент дробления;

т - число циклов за час работы топливного насоса;

2

Аа - номинальная площадь трения, м ; Т - время работы, ч.

Введем величину утечек топлива £>>,„ (м3/с), предложенную И.В. Астаховым:

• ~нд "Ятоах

12-Ут-1„-рт 360'

где с!т - диаметр плунжера, м;

5Р п а - максимальный радиальный зазор, м; рТ - плотность топлива, кг/м3;

а - угол дуги поверхности плунжера, подверженный наибольшему местному износу, град.

Время впрыска топлива t (с), за которое происходит изнашивание:

1 = Т-' (5)

6-ев

где <р - угол поворота кулачкового вала, соответствующий периоду впрыска топлива, град;

со - частота вращения кулачкового вала, мин" .

Объем зазора между плунжером и втулкой V, (м3), соответствующий участку износа:

К = (6)

М.М. Ташпулатовым предложена формула для определения количества абразивных частиц, поступающих в зазор:

_6-еа6р-У,-рт

Пабр ~ ,3 '

Я'аабр.ср. 'Уобр

(7)

где еабр - концентрация абразивных частиц % по весу, той размерной группы, которая соответствует зазору;

КбР- удельный вес абразивных частиц, кг/м3; ¿абрср " средний диаметр абразивной частицы, м.

Общий объем металла Удгф (м3), подвергающийся пластическому и упругому деформированию, (рис. 1):

(8)

где F - площадь основания усеченного конуса, соответствующая моменту дробления частицы, м2;

Ьтр - путь трения абразивной частицы до начала ее дробления, м.

а а

(втулки)

Объем металла, подвергающийся упругому деформированию, УуГ1р (м3):

= (9)

где ^ - площадь сечения, соответствующая переходу от упругой к пластической деформации, м2.

Объем металла, подвергающегося пластической деформации Ут (м3):

У»=УчгУу* (Ю)

При дроблении абразивная частица внедряется в обе поверхности на величину 1гдр, и износ равняется внедренному объему шарового сегмента

Удр (м3):

Удр=\-х-Кр^-{г-а)2+к2др\ (11)

где 2 а - длина хорды, определяемая глубиной внедрения и радиусом абразивной частицы, м;

1гдр - глубина внедрения абразивной частицы в поверхности деталей плунжерной пары до начала ее дробления, м.

Из прямоугольного треугольника АЛОВ (рис. 1), величина половины хорды равна:

a = p-hdp-Ra6pcpr-h¡p, (12)

где Яабрщ - средний радиус абразивной частицы, м.

Площадь основания усеченного конуса, соответствующая моменту дробления частицы, F (м2):

F = (13)

2 vl80 и) V '

При использовании в качестве смазочной среды биодизельного топлива на поверхностях деталей плунжерной пары образуется защитный слой различной ориентации, который препятствует непосредственному контакту деталей трения, тем самым не допуская возникновения адгезионного контакта между поверхностями трения. Эти предположения подтверждаются в работах Б.И. Костецкого, А.П. Быченина. Пользуясь формулой для определения коэффициента трения для пластического контакта, предложенной Н.М. Михиным, получим глубину внедрения абразивной частицы до начала ее дробления, hdp (м):

hdp=6,25-Ra6pcp-f\ (14)

где / - коэффициент трения.

Подставив в формулу (3) выражения (6), (7), (10), (11) и (14), получим зависимость для определения износа плунжерной пары, которая была уточнена по результатам экспериментов и приняла вид:

/

¿La,-ДР-

К-1бр.ср.'/4 • О-3,15-/2)+1,78-10~3 - F-

/ F \ \

1- У"Р

F

ч

и =-^--ц-«д---^-Т, (15)

¿«бр.ср-Уабр-а-Уг

где а - экспериментальный коэффициент, а = 1 (м2/с)°-\

Полученная зависимость (15) позволяет сделать анализ влияния различных факторов на линейный износ плунжерной пары, при этом следует отметить, что при множестве постоянных факторов, линейный износ зависит от коэффициента трения (/) и кинематической вязкости (уг) используемого топлива.

Ресурс плунжерной пары Тпп (ч), рассчитываем по формуле:

I

где ища - предельный износ плунжерной пары, м;

Тп.п=^-Т, (16)

1} - износ плунжерной пары, рассчитанный по формуле (15), м;

Т - нормативный ресурс, ч.

Данные расчета ресурса плунжерной пары при работе на различных видах топлива, приведенные в таблице 1 и на рисунке 2, показывают, что ресурс работы плунжерной пары с увеличением содержания биодизельного топлива возрастает. Наибольшее увеличение составило 33,5% при использовании 100% биодизельного топлива.

Вид топлива:

1 - ДЛ (топливо дизельное летнее);

2 - БД-25 (дизельное смесевое топливо, состоящее из 75% ДЛ и 25% БД);

3 - БД-50 (дизельное смесевое топливо, состоящее из 50% ДЛ и 50% БД);

4 - БД-75 (дизельное смесевое топливо, состоящее из 25% ДЛ и 75% БД);

5 - БД (биодизельное топливо).

Таблица 1 - Расчетный ресурс плунжерной пары

Вид топлива ДЛ БД-25 БД-50 БД-75 БД

Ресурс Тпп, ч. 4598 5263 5893 6386 6916

Полученные результаты свидетельствуют о том, что при использовании биодизельного топлива происходит повышение долговечности плунжерных пар топливной.аппаратуры.

содержание биодизельного топлива, %

Рисунок 2 - Влияние биодизельного топлива на ресурс плунжерной пары

В третьей главе описаны программа и методики экспериментальных исследований. В соответствии с поставленными задачами, программа экспериментальных исследований включала в себя:

- определение закономерности изменения кинематической вязкости и плотности исследуемых образцов в зависимости от температуры и содержания биодизельного топлива;

- определение поверхностного натяжения исследуемых образцов топлива;

- определение коэффициента трения исследуемых образцов, в зависимости от содержания биодизельного топлива;

- определение влияния содержания биодизельного топлива на величину утечек в сопряжении плунжер-втулка;

- проведение ускоренных износных испытаний ТНВД марки УТН-5 на исследуемых образцах топлива;

- проведение стендовых моторных испытаний биодизельного топлива на двигателе Д-240Л.

Температура топлива, подаваемого в головку топливного насоса, как правило, на Ю...50°С превышает температуру окружающего воздуха и практически такую же температуру топлива в топливном баке. В связи с этим, выявление зависимости кинематической вязкости и плотности исследуемых образцов от температуры и содержания биодизельного топлива определялось в диапазоне температур от 20 до 80°С.

Стремление системы к уменьшению поверхностного натяжения выражается в проявлении процессов адсорбции. В результате адсорбции поверхностно-активных веществ (образования защитного слоя) происходит снижение поверхностного натяжения на границе раздела фаз. Для выявления наиболее поверхностно-активного вещества из исследуемых образцов топлива было определено их поверхностное натяжение.

С целью подтверждения гипотезы о том, что поверхностно-активные вещества, содержащиеся в биодизельном топливе, образуют на поверхностях деталей плунжерной пары защитный слой, который снижает износ и повышает долговечность плунжерных пар, был измерен коэффициент трения в зависимости от содержания биодизельного топлива.

В связи с тем, что физико-механические свойства биодизельного топлива и его смесей отличны от дизельного топлива, было определено их влияние на величину утечек через зазор в сопряжении плунжер-втулка. Для установления зависимости между количеством утечек топлива через зазор в сопряжении плунжер-втулка и физико-механическими свойствами топлива был модернизирован стенд для испытания и регулировки топливной аппаратуры марки КИ-22205-01. Утечка топлива определялась при пусковых оборотах, п = 100 мин

Методика проведения ускоренных износных испытаний ТНВД тракторных и комбайновых дизелей на надежность разработана в ЦНИТА и приведена в отраслевом стандарте ОСТ 23.1.364-81.

Ускоренные износные испытания ТНВД марки УТН-5 проводились на модернизированном стенде для испытания и регулировки топливной аппаратуры марки КИ-921М, представленном на рисунке 3.

Общая продолжительность эксперимента составляла 60 ч на каждом из образцов топлива. При испытаниях образцы топлива загрязнялись тонкими микропорошками кварца по ГОСТ 3647-80 до концентрации 0,0125 г/л. Для сохранения всего количества абразивных частиц в используемом топливе фильтры не были включены в схему стенда для ускоренных износных испытаний. Количество топлива для проведения испытаний выбиралось из расчета, чтобы за десятичасовой цикл все топливо прошло через плунжерные

пары 20-40 раз. Через каждые 10 ч работы емкость с загрязненным топливом тщательно промывалась и заправлялась свежеприготовленной смесью абразива и топлива. Все испытание разбивалось на этапы продолжительностью по 10 ч. После окончания очередного этапа, питание насосов переключалось на чистое дизельное топливо, и производилась оценка состояния плунжерных пар топливного насоса, по максимальной цикловой подаче топлива на пусковой частоте вращения вала насоса.

Рисунок 3 - Общий вид стенда для ускоренных износных испытаний: 1 - шланг слива топлива из ванны с мензурками стенда; 2 - емкость с загрязненным тонкими микропорошками кварца топливом; 3 - топливопроводы подачи топлива в полость питания насоса; 4 - топливопровод отвода топлива из питающей полости насоса; 5 - стенд для проверки и регулировки топливной аппаратуры КИ-921М; 6 - испытуемый серийный насос УТН-5; 7 - тахометр стенда; 8 - форсунки; 9 - топливопроводы высокого давления; 10 - кнопочные станции; 11 - маховичок

Заключительный этап исследований включал в себя определение мощностных и экономических показателей дизельного двигателя Д-240Л по внешней регуляторной характеристике с целью определения возможности эксплуатации дизелей на биодизельном топливе. Испытания проводились с помощью моторной установки на базе электротормозного стенда завода «Забреч», тип ОР.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований.

По полученным данным кинематической вязкости и плотности исследуемых образцов, требованиям ГОСТ 305-82 - «Топливо дизельное» отвечают образцы с содержанием биодизельного топлива 25 и 50%. Топливо с содержанием 75 и 100% биодизеля имеет повышенную кинематическую вязкость, на 17,6 и 29% соответственно. Плотность этих образцов топлива

также выше на 1,7 и 3% соответственно. При увеличении температуры происходит постепенное уменьшение значений кинематической вязкости и плотности исследуемых образцов топлива. Полученные данные свидетельствуют о возможности эксплуатации техники на биодизельном топливе без переоборудования ее системы питания.

При определении поверхностного натяжения исследуемых образцов топлива установлено, что с увеличением содержания биодизельного топлива в смеси на 25, 50, 75 и 100% происходит постепенное снижение поверхностного натяжения на 5, 8, 11 и 13% соответственно. Это обусловлено уменьшением свободных от молекул поверхностно-активных веществ адсорбционных центров на поверхности раздела фаз. Полученные данные свидетельствую о том, что с увеличением содержания биодизельного топлива на поверхностях плунжерной пары образуется более плотный защитный слой, состоящий из молекул поверхностно-активных веществ, который препятствует интенсивному абразивному износу плунжерных пар в процессе эксплуатации.

Результаты экспериментального определения влияния содержания биодизельного топлива на коэффициент трения представлены на рисунке 4. Из представленного графика видно, что с увеличением содержания биодизельного топлива происходит снижение коэффициента трения и, как следствие, улучшение смазывающей способности топлива. Так, при использовании 100% биодизельного топлива, коэффициент трения уменьшается на 11%. Если брать результаты, полученные при добавлении абразива, то коэффициент трения уменьшился на 15% по сравнению с дизельным топливом, это свидетельствует о том, что защитный слой формируется не только на поверхностях трущихся деталей, но и на абразивных частицах, тем самым уменьшая их режущую способность. Все это положительно сказывается на процессе изнашивания, происходящем в сопряжении плунжер-втулка.

0,19

I

0,14

0

25 50 75 100

содержание биоднзельяого топлива в смеси, %

Рисунок 4 - Изменение коэффициента трения в зависимости от содержания биодизельного топлива

♦ коэффициент трения в отсутствии абразива ■ коэффициент трения в присутствии абразива

Анализ полученных результатов при определении величины утечек в сопряжении плунжер-втулка показывает, что с увеличением содержания биодизельного топлива происходит снижение величины утечек. Так, при использовании 100% биодизельного топлива, величина утечек сокращается на 7,3%.

Полученные в ходе экспериментальных исследований данные физико-механических свойств образцов топлива представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Физико-механические свойства исследуемых образцов топлива

Вид топлива Кинематическая вязкость, Уг.-10"6м2/с при /=20°С Плотность топлива, рт кг/мэ при /=20°С Коэффициент трения, / Поверхностное натяжение, а-НГ'Н/м

дл 4,44 849,67 0,161 28,9

БД-25 4,48 850,56 ОД 55 27,4

БД-50 5,89 863,39 0,151 26,5

БД-75 7,28 875,67 0,148 25,7

БД 8,48 883,44 0,144 25,2

Для исключения влияния кинематической вязкости и плотности топлива на результаты испытаний, и подтверждения гипотезы об образовании защитного слоя на поверхностях деталей плунжерной пары, образцы - ДЛ и БД-25, имели одинаковую кинематическую вязкость.

На рисунке 5 представлены результаты ускоренных износных испытаний ТНВД марки УТН-5.

Анализ полученных результатов проводился с помощью коэффициента стабильности, предложенным в ЦНИТА, который является наиболее приемлемым показателем снижения гидравлической плотности и показывает уменьшение средней (по секциям) цикловой подачи топлива на пусковой частоте вращения относительно ее первоначальной величины.

Коэффициент стабильности:

где дчср — средняя (по секциям) цикловая подача топлива на пусковой частоте вращения вала насоса, м3/цикл;

Яо.ср." средняя (по секциям) начальная цикловая подача топлива на пусковой частоте вращения вала насоса, при, м3/цикл.

Проведенные ускоренные износные испытания топливного насоса высокого давления показали, что с увеличением содержания биодизельного топлива уменьшается интенсивность снижения цикловой подачи. Об этом

свидетельствует то, что с постепенным увеличением содержания биодизельного топлива в смеси - 25, 50, 75 и 100% происходит увеличение коэффициента стабильности на 23, 28, 32 и 35% соответственно. Это свидетельствует о повышении гидравлической плотности плунжерных пар и снижении их износа.

30 40 50 60 продолжительность опыта 1, ч

Рисунок 5 - Изменения цикловой подачи топлива на пусковой частоте вращения

вала насоса

■ ДЛ (топливо дизельное летнее)

* БД-25 (дизельное смесевое топливо, состоящее из 75% ДЛ и 25% БД)

* БД-50 (дизельное смесевое топливо, состоящее из 50% ДЛ и 50% БД)

* БД-75 (дизельное смесевое топливо, состоящее из 25% ДЛ и 75% БД) х БД (биодизельное топливо)

Обработка результатов экспериментальных исследований позволила получить зависимости, характеризующие закономерность изменения цикловой подачи от наработки и содержания биодизельного топлива:

1) ДЛ (топливо дизельное летнее):

\ = -0,0247 -<2-0,2-< + 203,29; (13)

2) БД-25 (дизельное смесевое топливо, состоящее из 75% ДЛ и 25% БД):

д = -0,0149 -I2 -0,305 -/ + 201,83; (19)

3) БД-50 (дизельное смесевое топливо, состоящее из 50% ДЛ и 50% БД):

д = -0,0146-/2 -0,193 + 206,58; (20)

4) БД-75 (дизельное смесевое топливо, состоящее из 25% ДЛ и 75% БД):

д = -0,0119 -I2 - 0,226 • / + 204,79;

5) БД (биодизельное топливо):

д = -0,0126 • 1г - 0,108 + 208,99.

(21) (22)

Пользуясь полученными зависимостями, был определен экспериментальный ресурс плунжерной пары, представленный в таблице 3.

Таблица 3 - Экспериментальный ресурс плунжерной пары

Вид топлива ДЛ БД-25 БД-50 БД-75 БД

Ресурс Тпп,ч 4465 5230 5772 6183 6703

Во второй главе был теоретически рассчитан ресурс плунжерной пары в зависимости от используемого вида топлива (табл. 1). Проведенные исследования позволили определить эксплуатационный ресурс (табл. 3). На рисунке 6 представлено сравнение полученных теоретических и экспериментальных данных.

Отклонение полученных теоретическим и экспериментальным путем данных не превышает 5%, это свидетельствует о достаточно точном теоретическом описании процесса износа плунжерных пар.

О 25 50 75 100

содержание биодизельного топлива, %

Рисунок 6 - Сходимость экспериментальных и теоретических результатов

♦ экспериментальныеданные; ■теоретическиеданные

Технико-экономические показатели работы дизельного двигателя Д-240Л, при использовании дизельного смесевого, содержащего 50% биодизельного топлива, и 100% биодизельного топлива показывают снижение эффективной мощности на 3,5 и 5,7% и увеличение удельного эффективного расхода топлива на 6,4 и 10,7% соответственно, по сравнению с данными, полученными при использовании дизельного топлива. Эти результаты свидетельствуют о возможности эксплуатации техники на биодизельном топливе.

В пятой главе произведен расчет экономической эффективности применения биодизельного топлива.

Годовой экономический эффект на один трактор марки МТЗ-82 составляет 4237, 8237, 15820, 23504 руб. при использовании топлива, содержащего 25, 50, 75 и 100% биодизельного топлива соответственно.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Получена теоретическая зависимость (15), характеризующая закономерность влияния физико-механических свойств используемого топлива, таких как коэффициент трения (/) и кинематическая вязкость (ут), на износ плунжерной пары топливного насоса высокого давления.

2. Экспериментально получены зависимости (18; 19; 20; 21; 22), характеризующие закономерности изменения цикловой подачи топлива от наработки и содержания биодизельного топлива в смеси, которые показывают, что с увеличением содержания биодизельного топлива в смеси - 25, 50, 75 и 100% происходит увеличение коэффициента стабильности на 23, 28, 32 и 35% соответственно. Это говорит о повышении гидравлической плотности и снижении износа плунжерной пары.

3. Полученные экспериментальные данные ресурса показывают, что увеличение содержания биодизельного топлива в смеси приводит к повышению долговечности плунжерных пар топливного насоса высокого давления тракторных дизельных двигателей. Наибольшее повышение долговечности составило 33,4%, при использовании 100% биодизельного топлива.

4. Технико-экономические показатели работы дизельного двигателя Д-240Л свидетельствуют о возможности эксплуатации сельскохозяйственной техники на биодизельном топливе.

5. Годовой экономический эффект на один трактор марки МТЗ-82 составляет 23504 руб. при использовании 100% биодизельного топлива.

Список работ, опубликованных в изданиях, рекомендованных ВАК

Минобрнауки РФ

1. Дрюпин, П.В. Состояние и перспективы производства биотоплива в России / П.В. Дрюпин, Л.С. Керученко, В.В. Мяло // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - Красноярск, 2011. - №3. - С. 134136.

2. Дрюпин, П.В. Повышение износостойкости плунжерных пар топливной аппаратуры при работе на биодизельном топливе / П.В. Дрюпин, А.Ю. Головин // Аграрный вестник Урала. - Екатеринбург, 2011. - №8. - С. 34.

3. Дрюпин, П.В. Работа плунжерных пар топливной аппаратуры в среде биодизельного топлива / П.В. Дрюпин II Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - Красноярск, 2012. - №1. - С. 208211.

Списки работ, опубликованных в других изданиях

4. Дрюпин, П.В. Биодизельное топливо (МЭЖК) - за и против / П.В. Дрюпин, JI.C. Керученко, В.В. Мяло // Актуальные вопросы научного обеспечения АПК в работах молодых ученых: Рос. акад. с.-х. наук. Гос. науч. учр-ие. Сиб. науч. исслед. ин-т с.-х. - Омск, 2010. - С. 91-95.

5. Дрюпин, П.В. Предпосылки к улучшению смазывающих свойств дизельных топлив / П.В. Дрюпин // Креативные подходы в образовательной, научной и производственной деятельности: материалы 64-ой науч.-техн. конф. ГОУ «СибАДИ». - Омск: СибАДИ, 2010. - С. 16-20.

6. Дрюпин, П.В. Актуальность применения возобновляемых источников энергии / П.В. Дрюпин, JI.C. Керученко // Труды молодых ученых, аспирантов и студентов: сб. науч. тр. - Омск: СибАДИ, 2010. - С. 46-49.

7. Дрюпин, П.В. Усовершенствование способа получения биодизельного топлива с разработкой установки для его реализации / П.В. Дрюпин, Е.А. Репьях, A.A. Буякова [и др.] // Россия молодая: передовые технологии - в промышленность: материалы III всероссийской молодежной науч.-техн. конф. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. - С. 46-48.

8. Дрюпин, П.В. Работа деталей топливной аппаратуры в среде биодизельного топлива / П.В. Дрюпин, JI.C. Керученко // Вестник Омского государственного аграрного университета. - Омск, 2011. - №1. - С. 79-81.

9. Дрюпин, П.В. Зависимость физических параметров биодизельного топлива от температуры / П.В. Дрюпин // Инновации молодых ученых аграрных вузов- агропромышленному комплексу: материалы IX региональной науч.-практ. конф. молодых ученых СФО. - Омск: ИПК Макшеевой Е.А., 2011. - С. 71-73.

10. Дрюпин, П.В. Повышение долговечности плунжерных пар ТНВД / П.В. Дрюпин // Наука и молодежь: новые идеи и решения: материалы V междунар. науч.-практич. конф. молодых исследователей. - Ч. III. - Волгоград, 2011.-С. 249-252.

Подписано в печать 18.04.2012. Формат 60x84 1/16. Печать оперативная, бумага писчая. Усл. пл. 1,16. Тираж 100 экз. Заказ №112.

Издательство ВСГУТУ 670013, г. Улан-Удэ, ул. ул. Ключевская, 40 в

61 12-5/2932

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина»

На правах рукописи

ДРЮПИН ПАВЕЛ ВАЛЕРЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПЛУНЖЕРНЫХ ПАР ТОПЛИВНОГО НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ТРАКТОРНЫХ

ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания в

сельском хозяйстве

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент Л.С. Керученко

ОМСК-2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................5

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.................9

1.1 Условия работы и основные виды изнашивания прецизионных деталей топливного насоса высокого давления......................................................................9

1.1.1 Факторы, влияющие на износостойкость плунжерных пар.........................10

1.1.2 Анализ работ по исследованию износа плунжерных пар топливной аппаратуры.................................................................................................................15

1.2 Использование биодизельного топлива............................................................19

1.2.1 Физико-химические свойства биодизельного топлива................................20

1.2.2 Изменение эксплуатационных характеристик дизелей при использовании биодизельного топлива и его смесей.......................................................................22

1.2.3 Анализ работ по исследованию влияния биодизельного топлива на износ деталей дизельных двигателей.................................................................................26

1.3 Предпосылки к повышению долговечности плунжерных пар за счет

использования биодизельного топлива...................................................................30

1.3.1 Изменение смазывающих свойств дизельных топлив путем введения биотоплива..................................................................................................................32

1.4 Выводы.................................................................................................................34

1.5 Задачи исследования...........................................................................................35

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМА ИЗНАШИВАНИЯ ПЛУНЖЕРНОЙ ПАРЫ В СРЕДЕ БИОДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА..................................................................................................................37

2.1 Трение в присутствии поверхностно-активных веществ................................37

2.2 Моделирование процесса изнашивания плунжерной пары в среде биодизельного топлива.............................................................................................42

2.3 Закономерность износа деталей плунжерной пары.........................................44

2.4 Расчетный ресурс плунжерной пары.................................................................53

2.5 Выводы.................................................................................................................55

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ..........56

3.1 Определения кинематической вязкости и плотности топлива.........................57

3.1.1 Методика определения кинематической вязкости и плотности топлива... 57

3.2 Определение поверхностного натяжения исследуемых образцов топлива.. 60

3.3 Определение коэффициента трения исследуемых образцов топлива............62

3.3.1 Методика определения коэффициента трения..............................................63

3.4 Определение величины утечек топлива через зазор в сопряжении плунжер-

втулка ..........................................................................................................................65

3.4.1 Методика определения величины утечек топлива через зазор в сопряжении плунжер-втулка..........................................................................................................65

3.5 Ускоренные износные испытания.....................................................................67

3.5.1 Методика проведения ускоренных износных испытаний............................67

3.5.2 Методика обработки результатов ускоренных износных испытаний........72

3.6 Методика обработки экспериментальных данных..........................................73

3.7 Моторные испытания двигателя Д-240Л..........................................................75

3.7.1 Методика моторных испытаний.....................................................................76

3.7.2 Методика обработки результатов моторных испытаний.............................78

3.8 Выводы.................................................................................................................78

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ......80

4.1 Результаты определения кинематической вязкости и плотности испытываемых образцов топлива.............................................................................80

4.1.1 Изменение кинематической вязкости и плотности испытываемых образцов топлива от содержания биодизельного топлива......................................................80

4.1.2 Изменение кинематической вязкости и плотности испытываемых образцов топлива от температуры............................................................................................82

4.2 Результаты определения поверхностного натяжения исследуемых образцов топлива........................................................................................................................85

4.3 Результаты определения коэффициента трения исследуемых образцов, в зависимости от содержания биодизельного топлива в смеси...............................87

4.4 Результаты определения величины утечек топлива в сопряжении плунжер-втулка ..........................................................................................................................90

4.5 Результаты ускоренных износных испытаний ТНВД марки УТН-5.............91

4.5.1 Анализ полученных данных цикловой подачи топлива...............................91

4.5.2 Экспериментальный ресурс плунжерной пары.............................................95

4.5.3 Сходимость экспериментальных и теоретических результатов..................96

4.6 Результаты стендовых моторных испытаний биодизельного топлива..............98

4.7 Выводы...............................................................................................................100

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА..............................................................102

5.1 Расчет экономической эффективности применения биодизельного

топлива......................................................................................................................102

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ..................................................................................................106

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК....................................................................107

ПРИЛОЖЕНИЯ.......................................................................................................123

ВВЕДЕНИЕ

Увеличение ресурса узлов и агрегатов любой техники во все времена являлось первостепенной задачей, решение которой позволяло не только увеличить ресурс эксплуатируемой техники, но и не понести затрат, связанных с ее ремонтом и простоем.

Актуальность работы

Большая часть техники, используемой для производства сельскохозяйственной продукции, оснащена дизельными двигателями, топливная система которых является наиболее сложным, дорогим и ответственным агрегатом [13, 27, 117, 131]. От надежности работы топливной аппаратуры во многом зависят мощностные, экономические и экологические параметры работы техники, оснащенной дизельными двигателями [10, 17, 32, 84, 129, 131].

Анализ отказов тракторных двигателей показывает, что 30-50% всех отказов приходится на топливную аппаратуру [11, 16, 75, 129, 131]. Это вызвано низкой надежностью топливной аппаратуры дизельных двигателей в условиях эксплуатации. Так, ресурс новых прецизионных деталей составляет: у плунжерных пар - 700-3000 ч; нагнетательных клапанов - 1400-2000 ч; распылителей форсунок - 800-1600 ч. [14, 15, 16]. В этой связи заводами-изготовителями ставятся задачи повышения надежности топливной аппаратуры тракторных и комбайновых двигателей до 10-12 тыс. ч, а также снижения затрат труда на техническое обслуживание путем увеличения межрегулировочных сроков работы насоса до 3000 ч, форсунок - до 2000 ч [62].

В машиностроении постоянно разрабатываются различные технологические процессы, направленные на повышение долговечности пар трения. При этом учитываются материал поверхности пар трения, режимы работы деталей и свойства рабочей среды. Функциональное назначение некоторых систем и узлов, в частности топливной аппаратуры, определяет необходимость их эксплуатации в средах с низкими смазывающими свойствами, к ним можно отнести и дизельное топливо. За рубежом существует

ряд работ, подтверждающих улучшение смазывающей способности низкосернистого дизельного топлива при добавлении в него биодизеля [145, 146, 147]. В связи с этим, исследования, направленные на повышение долговечности плунжерных пар топливного насоса высокого давления тракторных дизельных двигателей применением биодизельного топлива, имеют большое научно-практическое значение и являются актуальными.

Цель исследования - повышение долговечности плунжерных пар топливного насоса высокого давления тракторных дизельных двигателей путем использования биодизельного топлива.

Объект исследования - процесс изнашивания плунжерной пары топливного насоса высокого давления при работе на биодизельном топливе.

Предмет исследования - закономерности процесса изнашивания плунжерной пары топливного насоса высокого давления при работе на биодизельном топливе.

Рабочая гипотеза - повышение долговечности плунжерных пар топливного насоса высокого давления за счет формирования на их поверхностях защитного слоя при использовании биодизельного топлива.

Научная новизна:

- обосновано повышение долговечности плунжерных пар топливного насоса высокого давления тракторных дизельных двигателей путем изменения физико-механических свойств топлива за счет добавления биодизельного топлива;

- разработана математическая модель, характеризующая закономерность влияния физико-механических свойств используемого топлива, таких как коэффициент трения (/ ) и кинематическая вязкость ( ут ), на износ плунжерной пары.

На защиту выносятся:

- зависимость, характеризующая закономерность процесса износа плунжерной пары топливного насоса высокого давления от физико-механических свойств используемых топлив;

- зависимости, характеризующие закономерности изменения цикловой подачи топлива от наработки и содержания биодизельного топлива.

Практическая значимость.

Эксплуатация сельскохозяйственной техники на биодизельном топливе позволяет повышать долговечность плунжерных пар топливного насоса высокого давления. На основании проведенных исследований определены: физико-механические свойства топлив с различным содержанием биодизельного топлива, ресурс плунжерных пар топливного насоса высокого давления, технико-экономические показатели работы дизельного двигателя и экономическая эффективность при эксплуатации сельскохозяйственной техники на биодизельном топливе.

На основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации при переводе сельскохозяйственной техники на биодизельное топливо.

Реализация работы.

Основные результаты исследований внедрены в ООО «Дружба» Марьяновского района Омской области, КФХ «ГАСС» Азовского района Омской области, а также включены в учебный процесс факультета технического сервиса в АПК ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина.

Апробация работы:

Основные положения работы докладывались:

- на II этапе Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства РФ Сибирского федерального округа по номинации «Технические науки» в 2011 году, (г. Красноярск);

- на V международной научно-практической конференции молодых исследователей «Наука и молодежь: новые идеи и решения». Направление «Механизация, электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства» в 2011 году, (г. Волгоград);

- на III этапе Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства РФ в 2011 году, (г. Саратов);

- на IX региональной научно-практической конференции молодых ученых вузов СФО «Инновации молодых ученых аграрных вузов агропромышленному комплексу Сибирского региона» секция: «Модернизация технического оснащения сельского хозяйства» в 2011 году, (г. Омск).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них 3 работы в изданиях рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Объем работы составляет 143 страницы, из них 122 страницы основного текста, 37 рисунков, 26 таблиц. Библиографический список содержит 155 источников.

Работа выполнялась автором на кафедре агроинженерии факультета технического сервиса в АПК Омского государственного аграрного университета по теме НИР «Исследование влияния альтернативных видов топлива на эксплуатационные параметры ДВС» регистрационный номер № 0120.1 002691.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Условия работы и основные виды изнашивания прецизионных деталей топливного насоса высокого давления

Топливная система дизельного двигателя современной техники является наиболее сложным, дорогим и ответственным его агрегатом, предназначенным для выполнения следующих задач:

- надежного хранения определенного объема дизельного топлива;

- защиты от попадания загрязнений в систему из атмосферы;

- обеспечение эффективной фильтрации топлива;

- бесперебойной подачи топлива во время работы дизеля;

- равномерного дозирования подачи топлива в каждый цилиндр в зависимости от загрузки двигателя;

- своевременного впрыскивания топлива в цилиндры;

- распределения топлива в камере сгорания [13, 27, 117, 131].

В настоящее время заводами изготовителями ставятся задачи повышения надежности топливной аппаратуры (ТА) тракторных и комбайновых двигателей до 10-12 тыс. ч, а также снижения затрат труда на техническое обслуживание путем увеличения межрегулировочных сроков работы насоса до 3000 ч, форсунок - до 2000 ч [62].

Согласно ОСТа 23.1.125-84 [108] ресурс насосов и форсунок должен быть не менее чем 6000 ч, а распылителей - 3000 ч. Однако, в эксплуатационных условиях, надежность топливной аппаратуры и ее деталей остается очень низкой. Так, ресурс новых прецизионных деталей составляет: у плунжерных пар - 700-3000 ч; нагнетательных клапанов - 1400-2000 ч; распылителей форсунок - 800-1600 ч [14, 15, 16]. При этом затраты на техническое обслуживание и ремонт ТА составляет около 30% общих затрат на трактор. У тракторных двигателей до 27% отказов приходиться на цилиндропоршневую группу (ЦПГ) и кривошипно-шатунный механизм (КШМ), от 30 до 50%

приходиться на ТА, из них до 50% - на форсунки и 25-35% на плунжерные пары и нагнетательные клапана [11, 16, 75, 129, 131].

1.1.1 Факторы, влияющие на износостойкость плунжерных пар

Из большого количества факторов, влияющих на износостойкость плунжерных пар, можно выделить следующие:

-загрязнение топлива механическими примесями;

- обводнение топлива;

- температура топлива, поступающего в ТНВД (топливный насос высокого давления);

- упругие деформации деталей.

Загрязнение топлива механическими примесями.

Как известно, топливо загрязняется на всех этапах своего жизненного цикла, начиная от производства на нефтеперерабатывающих заводах, при транспортировании на нефтесклады хозяйств, во время хранения, заправки и использовании [6, 22, 71, 86, 93,103, 119].

При транспортировании дизельного топлива по пути его следования к месту хранения количество механических примесей в нем возрастает от 0,0005 до 0,0630%, т.е. более чем в 100 раз. При этом в дизельном топливе содержится большое количество абразивных частиц крупных размеров [46, 47, 129].

При работе дизеля при запыленности воздуха 1-2,5 г/м3 содержание загрязняющих примесей в топливе к моменту его выработки в 2-3 раза больше, чем в момент заправки. В отдельных случаях на 1 л топлива, слитого из топливного бака, проработавшего в особо запыленных условиях, обнаружено более 2,5 г загрязняющих примесей [31, 47]. Количество загрязняющих примесей в топливных баках автомобилей и тракторов находиться в прямой зависимости от запыленности района и времени года эксплуатации и достигает 200-300 г на 1 т топлива [129].

Трактора выполняют различные сельскохозяйственные работы, при которых запыленность воздуха находиться в широких пределах. При пахоте она составляет 0,05-1,1 г/м3, посеве 0,8-2,5 г/м3, культивации 0,9-1,2 г/м3, бороновании 0,125-1,03 г/м3, транспортных работах до 2,1 г/м3, планировки земель до 3,1 г/м3. Запыленность воздуха на уровне заливной горловины бака

о

трактора МТЗ-80, при посеве, составляет 0,04-1,78 г/м [27, 46, 129].

Основной преградой, препятствующей попаданию механических примесей к топливному насосу высокого давления (ТНВД) и распылителям форсунок, являются топливные фильтры грубой и тонкой очистки. Установлено [46, 47, 129], что топливные фильтры на автотракторных дизелях, после определенной наработки в запыленных условиях, не обеспечивают достаточной степени очистки топлива от механических примесей. Размер абразивных частиц может доходить до 10-10"6 м, независимо от уровня топлива в баке и от конструкции фильтрующих элементов. Согласно ГОСТ 14146-88 [38], срок службы бумажных фильтрующих элементов 1500 мото-часов. В результате повышенной загрязненности топлива в условиях сельского хозяйства, для обеспечения регламентируемой чистоты топлива данные сроки необходимо уменьшать. Однако в ряде хозяйств Омской области набл�