автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение эксплуатационных показателей тракторов класса 30 кН путем использования регулируемых форсунок

РГО од

САРАТОВСКИЙ ОРДЕНА "ЗНАК ГОЧЕТА" ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО .ХЭЗЯЛСТЗА ..М.И.КАЛ1!Н1ША

На правах рукописи

СИДОРОВ Владимир Евгеньевич

УДК 531.372.004.1:621.43.0388

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТРАКТОРОВ КЛАССА 30 «Н ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕГУЛИРУЕМЫХ

ХРСУКОХ

Специальность 05.20.03. - Эксплуатация, восстановление а ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата технпчгских наук

Саратов 1Э93

Работа выполнена на кафедре "Двигатели внутреннего сгорания" Саратовского ордена "Знак Почета" института механизация сельского хозяйства имени Ц.И.Калижза. '

Научные руководители: заслуженный деятель науки и техники

Российской Федерации, доктор технических наук, профессор МИХА&ЮВ В.В., кандидат экономических наук, доцент . ЕШЕНЮЗ П.С.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ЗАГОРОДСКИХ Б.П.. кандидат технических наук, доцент ЮВОйАСТОВИМЛ Д.В.

!

Ведущее предприятие - ¡Ю "Волгодкзельыаш" г.Балаково

(Саратовская область)

Зашита диссертация состоится 28 ыая 1923 года в 12 часов на заседании специализированного совета K-I20.04.01 Саратовского ордена "Знак Почета" института механизации сельского хозяйства имени Ы.И.Калинина. '

• С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке институте.

' Автореферат разослан «Й^ апреля 1993 года.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью) цросим направлять по адресу: 410740, г.Саратов.ул. Советская, 60» ШСХ, ученому секретаре.

Ученый секретарь специализированного Совета, С.А.ИВ2ЕНЮ

доктор * технических ваук,профессор ,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ .

Актуальность темы. Рост числа тракторов,находящихся в эксплуатация,ставит перед народны» хозяйством все новые задачи. На современной этапе наиболее острой становится проблеиа экономна топлива» Сельское хозяйство является одним из основных потреба-гелей нефгвпродуатоэ з стране. Затраты га горгггэ-сиазотаде материалы существенно влияют на экономику хозяйств» посколько их стоимость составляет около 35% всех расходов на содержание машинно-тракторного парка.

При выполнении сельскохозяйственных операций тракторные дизели работают в широком диапазоне скоростных и нагрузочных : режимов, что ухудшает работу ряда их систем (топливоподавдих, аоздухоснабжения, сказочных и др.), вследствие . чего возраста-, ет расход топлива на единицу выполненной работы, снижается надежность работы дизелей, повышается трудоемкость проведения технических обслуживания. -

Поэтому повышение эксплуатационных показателей тракторов является актуальной задачей.

Цель исследований - повышение эксплуатационных показателей тракторов класса 30 кН путец использования регулируемых форсунок. •

Обьект исследований - регулируемые форсунки.

Методика.исследований - теоретические исследования выполнялись на основе ааковов и методов классической механики и висвой математики. Яри теоретических расчетах использовалась персональная ЭВМ "Атара".Экспериментальные исследования выполнялись на основе частных методик и соотзетствущих ГОСТов. При лабораторных исследованиях использован метод математического планирования эксперимента. Производственные испытания проводились на

основа методов рекомендуемых при проведении стендовых и- эксплуатационных испытаний.Результаты экспериментальных исследований

ь

обрабатывались методами катеистпчсскоГ. статистики.

Научная новизна исследований заключается в установлений новых яйленай происходящих в регулируемых центробежных форсунках, возникающих в силу их специфических особенностей конструкции и работы, на основании которых:

- определена функциональная связь геометрических параметров регулируемых форсунок с показателями распыла топлива;

- получены аналитические выражения для расчетов геометрических параметров, динамических показателей, устойчивости,, мелкости распиливания топлива регулируемыми форсунками.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные в результате работы над диссертацией положены в основу создания опытных регулируемых распылителей форсунок, техническая новизна которых подтверждена двумя авторскими свидетельствами на изобретения (М557348, )<£615435);'Опытные распылители прошли стендовые испытания на двигателе ¿-41 в ПО КАТИ и внедрены в агро-фирме "Гояи Саратовского района,Саратовской области,-

Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на'научно-технических конференциях Саратовского ордена "Знак Почета" института механизации сельского хозяйства имени 11.И .Калинина (1987-1993 г.г.), на научно- техническом семинара "Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СССР (Саратов,1988 г.), на Всесоюзных научно-технических семинарах "Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СССР (Сара-

tob 1989...1991 г.г.), на Межгосударственной научно-технический семинаре "Проблемы эконо-лчности эксплуатации двигателей внутреннего сгорания" (Саратоз 1992г. ), на Всесоюзном научно-техническом сеиинаре "Пути снижения загрязнения зоздуг"ого бассейна выбросами двигателей внутреннего сгорания" (Москва, 1987г.), Всесоюзном научно-технической семинаре МВТУ (Моекза,1990г.).

Публикации. Г.о материала» диссертации опубликовано 15 работ, з том числе дза авторских сапдй??льстза на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из взоденип, пяти разделов,' обцих выводов, списка использованной литературы и приложений. ОбаиЛ объеи работы 140 страниц, з том число 9С страниц машинописного текста, 13 страниц рисунков, 7.страниц таблиц, IG страниц списка литературы u II страниц прнлоленп.", ICI наименования списка литературы.

С ОДЕ:? ¿A HIE РАБОТЫ

Зведение содержит обоснование актуальности работы и изложение основных научных полоденп!!, которые вынесены на защиту.

В первой глаза проведен анализ работ по зопросаа экономии топлива даэеляии и иашкчно-тракторкыаи агрегатаии в целом. От-аечеио.что эксплуатация МТА осуществляется в неблагоприятных условиях« связанных с сезонностью работ, когда э ограниченные сроки,полевых компании UTA работает на форсированных рехиках при различных природно-климатических условиях. При этой происходит постоянное колебание нагрузки вследствие неоднородности физических сзо'Дств почвы (плотности, вяакностя, густоты растительного покрова'и т.п.) и различного микрорельефа поверхности поля.. определяет аирокнД диапазон нагрузочных и скоростных режимов работы дизелей UTA. Так по исследованиям НАТИ «пользование эффектмноЯ мощности диэелой тракторов класса 50' кН сое-

- б ~

тавляет 74% о? номинальной, отдельный расход топлива в сродном на 12$ преэыпает корму, т.е. значительную часть рабочего времени дизели "ТА работают на частичных нагрузочных регзмах, характеризующихся уменыленной цикловой подачей топлива. Уменьшение циклоаolí подача топлива увеличивает диаметр распыленных частиц топлива и г.овызает неравномерность его подач::, что гедст к снижению полноты сгорания топлива в цилиндрах дизелей и увеличению нагарообразования на деталях порпневой группы. Это сникает эксплуатационные показатели UTA.

В данной работе предложено повысить эксплуатационные показатели UTA при использовании регулируемых форсунок, за счет повышения полноты сгорания топлива и снинения интенсивности закок-• совывания сопловых отверстий форсунок.

Регулируемые форсунки центробежного типа имев? преимущества перед многосопловыма:

- по мелкости распиливания топлива, так как известно, что мелкость распиливания топлива у них почти но зависит от давления впрыскивания, а у многосопловых форсунок мелкость распиливания является функцией давления впрыскивания и в различные фазы впрыс ка изменяется от 30 до 200 икм, при "оптииальиом значении 30... W мкы;

- по равномерности распределения распиленного топлива по объему камеры сгорания, так как известно,что центробежные форсунка имеют более объёмную структуру факела. • *

В регулируемых форсунках происходит подготовка топлива г впрыскиванию за сче: его закручивание. Принцип реагирования распылителей центробежного типа заключается в регулировании диаметра капель paoпылеиного топлива в зависимости от хода иглы-шнека, за счет изменения площади поперечного сеченая винтовых канавок, непосредственно участвующих в закрутке топлива.

_ Разработаны две конструкции регулируемых распылителей форсунок. Регулируеиы;! распылитель центробеяко-щалеаого типа представлен ка рис.1.

?!1С,1. Регулиэуемк:! сасрл-'лптель центпобеьсно-щзлезогз типа: 1-хсопус; 2-анек-игла; 3-топлнаоподзодя-аие каналы; ч-кольцсвая проточка; 5-винтоэ«е канаэки; б-завихрителзные каналы; ?-запорная часть; 8-сопло; д -зазор.

Распылитель работает следующим образом: топливо под давлением через топлизопсдаодядие каналы 3 а кольцевую проточку 4 поступав? а зазихрителькые каналы 5, проходя по которым оно закручивается. Б момент подъёма иглы-шнека 2 топливо проходит по всей плоцадя заэахрательных каналов б и имеет максимальную закрутку.

Уменьшение площади поперечного сечении завихрительных каналов б по длине конической части иглы-шнека 2 уменьшает тол-1' цину пелены распыленного топлиэа.

По иере дальнейпего подъёка кглы-снека 2 , ее коническая

часть отходит о? внутренне;1, поверхности корпуса I , ооразуп зазор д , Теперь топливо закрршваетсп в осксвно« з завихритель-них каналах 6, расположенных по длине цилиндрической части иг-лы-пнека 2 и далее следует по пути наииеньисго сопротивления чороз зазор д .

По «ере опускания иглы-шока 2 зезор д уменьшается и при положении запорной части 7 иглы-скеиа с близкому к перекрытию сопла В, коническая часть иглы-пнска 1 csoiir.ii винтовыми канавками 5 и внутренняя поверхность корпуса I вновь образуют за-вихрительные каналы б и т.д.

Ка рис.2 предс?силой регулируемый распылитель центробек-иого типа со акладьтек;

Ряс» 2. Регулируемый распияятель центробежного типа оо вкладыаек; Х«*орпус; 2-игла; 3*-тог.;ывоподводяцие каналы; ^кольцевая проточка ;5-миогозаходные ван-товыб канавкк; ©^завихркельные каналы: 7-вкладыа: 8 -сопло.

— ? —

Распылитель работает следующий образом: топливо под давлением через топлиаоподзодязде каналы Ъ и кольцевую протечку ^ корпуса I поступает в завизрительные капали б вкдадипа ?, л которых оно закручивается и в зидс пелены выходит ч-рез сопло 8. Толщина пелены зависит от плодади проходных сечении ыногозаход-ных винтовых канавок 5. В канди?, момент подъёма иглы плоцадь проходных сечеяпИ определяется положением торца- напраэяяацаД части иглы 2 относительно многозахедных винтовых канавок 5 вкладыша 7.

Зсе многозаходкые винтовые канавки расположенные выие проходного сечекня лппь предварительно закручивают поток топлива. В нп:г.нем положен;::! иглы 2 проходные сеча ниц завихрительных каналов б будут минимальны, поэтому толщина" пелены, зытекаэдел из сопла 5 Судет небольно!:, что обеспечивает быстрин распад ее на капли л достаточно мелкое распиливание.

Исходя из дели исследовании и анчлиза состояния зопроса поставлены следующие задачи исследования:

1. Провести теоретические исследования регулируемых форсунок ' по расчету геометрических параметров, настроено, динамике, устойчивости, мелкости распиливания топлива и получить соответствующие аналитические зависимости.

2. Определить влияние геометрических параметров регулируемых форсунок на показатели распила топлива и провести эталонирование регулируемых форсунок.

3. Выполнить сравнительные стендовые и эксплуатационные испытания дизеля А-41 и трактора ЛТ-73У с регулируемыми форсунками.

Провести сравнительную оценку интенсивности закоксовылания сопловых отверстия и давления начала впрыскивания регулируемыми и штатными форсунками дизеля А-41 на эксплуатационные пока-

затели трактора ДГГ—75".

5. Определить экономическую эффективность использования регули-' руешх форсунок;

Во вгоэой главе проведен предварительный эксперимент и теоретическое исследование регулируемых форсунок.

3 регулируемых форсунках установлен ряд новых явлений »возникающих в силу их специфических особенностей конструкции и работы, поэтому возникли сомнения в использовании известных методик расчета центробежных форсунок применительно к регулируемый. Поэтому был проведен предварительный эксперимент, заключающийся в статических проливках модельных регулируемых форсунок и показавший:

1. Регулируемые распылители, рассчитанные по общепринятым методикам рассчета центробехных форсунок имоют значения расхода топлива и угла распыла, отличающиеся от рассчетных значений до

2. Серийнве производство регулируемых распылителей цеитробег:но-го типа, как показали консультации со специалистами в данног. области в настоящее время нерационально, так как требует создания специального станочного парка;

Поэтому для дальнейших исследований выбран регулируемый центробехно-щелевой распылитель.

Регулирование основных параметров у распылителей центро-бекно-щелевого типа происходи: за счет хода иглы-внека, обеспечивающего плавное изменение проходных сечений кагавок, диаметра камеры эакрутаиания и ширины кольцевой цели. В регулируо-ыых распылителях имеются утечки топлива мегду пс^ерхностью выступов резьбы иглы-пнека внутренней поверхностью камеры закручивания, потери на неполноту нарезки витка и вихреобразованиэ внутри канало»,Позтому автором в расчет введен критериальный

коэффициент учитывающий эти факторы:

^р"^2 й'( 1 ) Тез -оадяуо сопла, й - шс:ша каназьм

"л

-радиус зхода топлива з канавки, - поправ-

ка на "засксытпе сопла", постоянная для оо'оих ступеней

а2

нглц-анека; - отно£сн:;е плоаади канавок пиона к

плоцад:: круга с радиусо;.: ?.

Чей меиь-'о последнее отношение, тем больае утечки топлива ыеяду поверхность;-: выступов резьбг. иглк-снека и знутре.чне:*. поверхность» камеры закручивания данно;': отупей:!.

3 результате про."::;г-ок Сэль-сй группы модельных форсунок определены суыиарнке Г1::дразличос::::с потерн, которые зводятся . з рассчот э'алде поправочных когйфнцие.чтоз расхода ¡^ а угла распыла К^ • Эти коо^дициенты определяйте.0, з зависимости от критериального кос-^фициента для какдеп ступени форсунки (рпс.З).

К Ли 0.9 0.8 0.7 0.6 0,5 ОЯ

О

I ! U«. i ■ i i

1

г-1 - " 1 I

i Л>|

10 и К*?<

■4

О 10 20 3U 40 50 60 70 80 SO 1QÜ НО Ккрз Рис, 3. Залисиносгь коз^пцпентов Kju , ^ от ^/¡р .

9

Анализ этих зависи1:остеп,"показквает,что на первой ступени ииеют место потери только на утечки и вихреобразование, а на второй, к ник добавляются потери на неполноту крутки витка. При этом поправочные коэффициенты для второй ступени ценьио, чем для первой. Как видно ::г р;;с.З значение коэффициента расхода

с увеличением растет за счет увеличения ф или или обеих величин одновременно, что приводит к уиеньиенню относительной доли утечек на второй ступени. Значение zq коэффициента Kj/f с увеличением /^¡у уменьшается. Зто происходит пото-иу,что при постоянном /р иирака канавки Я/ возрастает.

При этом увеличивается тангенциальная составляющая скорости топлива на выходе из сопла. Интенсивность закрутки топлива возрастает,что приводит к уиеньиению расчетного значения ' коэффициента расхода./éyy* ^/'/-^Pt , а в первоп случае »' его увеличениюfy. • Теоретически установлена за-

висикость ыекду коэффициентов расхода ¿{р , углоа распыла 2¿ и геометрической характеристикой форсунки А для наядой ступени форсунки. Это позволило разработать лнгекерную Погодину" расчета регулируешь центробегно-целеаых форсунок.

Для треугольной фориы канавки иглы-инека выведены формулы радиуса входа топлива в каналы второй и первой ступеней форсунки: . г..........

~ Ш- +S 6273*.,.г

24.0*

где Jx-j/ - диаметр камеры закручивания второе ступени,uu;

Rgjif - радиус каперы закручивания первой степени ,мк;

6/ - высота канавки первой ступени,мк; 3 - коэффициент.

Определена геометрическая характеристика регулируемых форсунок: ,

А- ( О '

где £ - угол наклона резьбы канавки; - площадь сечения

канавки пяека, мм11; п - число канавок; £ - поправочный коэффициент ка форму канавки. Найдены значения шрпны и высоты канавки для обеих ступеней форсунок:

аг 4,73^ ; ('5 )

6г-ЦЗббС.; ( б )

6/=/,/¿47Я. ( ? )

Рассчитаны десятки вариантов модельных распылителей » аесть вариантов распылителей для дизеля Л-41.

Проведен расчет проходных сечений з запорном конусе иглы-анека л расчет проходных сечений для подачи топлива в предпне-ковуа область с учете:.: наименьших гидравлических сопротивлений.

Выполнена настрсйка регулируемых центресеяно-щелевых дизельных форсунок, т.е. определены силы действующие на ее под-видные части, подобраны характеристики прухин, обеспечивающие открытие иглы-анека при определенном значении давления топлива в'управляющей полости форсунки. Особенностью расчета язляется наличие иглы-анека с мнегозаходными винтовыми канавками, поэтому сила втягивающая шнек определялась как результат взаимодействия струи кидкости и стенок каналов инска исходя из уравнения Эйлера для количества движения в гидродинамической форме.

Рассмотрены основные элементы динамики регулируемых форсунок. Система "агла-пруянна" язлязтея колебательной системой, описываемой согласно закона;.: теоретической механики зависимостью:

а - ¿*<

где т - масса иглы распылителя форсунки и гтока, кг; ««.?

- сумма сил, действувцнх на иглу форсунки, К.

это уравнение с учетом геометрических параметров и . механических характеристик пружины определена круговая и =2525 С м динег.ная частоты колебаний иглы / =402 Гц .Это соответствует частотам колебаний иглы ккогосопловой форсунки при дробящей впрыскивании и на порядок отличается от частот колебав;;?, газов внутри цилиндра дизеля (200С...3000 Гц ),что говорит об устойчивой работе регулируемых ценгробе«но-целевых форсунок.

Проведена аналитическая оценка величины ускорения иглы в момент ее подъёма (опускания) до верхнего упора и а момент удара об этот упор. С этой целью составлено дифференциальное уравнение движения иглы:

гг,1? +///<?( 9 ) где Р/{) - функция изменения силы воздействия топлива на ;:глу по времени * ; Рв - алгебраическая сумма сил действующих на иглу. ■ •

После реаения дифференциального уравнений получено рабочее уравнение для определения ускорения л^ в виде: '

4 - <10 > Определена максимально-возможная зелачана ускорения иглы при ударе: /¡9 а 323? к/с^, что следует учитывать при оценке износостойкости посадочных конусов иглы и корпуса распылителя;

Сделан расчет колкости раслылаваная топлиза регулируемыми распы;ште;1яш. Средни" диаметр капель распыленнь.о топлива определялся критериальным уравнением:

где dt - средний диаметр кзпель распыленного топлива;

¿е - диаметр сопла; JJ - коэффициент динамической вязкости топлива; Рт - плотность топлива; />г - плотность газов; \¡ - эквивалентная скорость топлива; А - геометрическая характеристика.

.По результата« расчетов установлено,что диаметр каполь распыленного топлива у регулируемых форсунок лекит в пределах . (20...100 НИН ), з то время как у мкогосоплозых он изменяется от 30 до 2СС пки .

3 третьез глазе прсзедено исследование влияния основных геометрических параметров регулируемых распылителей на показатели распыла топлива. Исследования проводились при статических проливах на стенде для испытания топливной аппаратуры ¡СП-222СЬ-01 с комплектов для оснастки л эталонирования дизельной топливной аппаратура Х«-15713 и на стендах постоянного напора кафедры ракетных дзигателей С32КУ ам.Лизюкоза.

Для сокоааения количества опытов реализован дробный фактср-ный эксперимент I

За исследуемые факторы приняты : - fítp - ход иглы,мм; Хг а 3 - угод конуса конической части иглы; Х3 = ß - угол наклона зинтовых канавок; = - давление пролива, МЛа.

Таблица

Условия эксперимента Уровни [ Интервал варьирования йактосов_

__? // í X, Í /0 1 X«

♦I (0,36) (28 ) +1 (30 ) (4,4 )

О (0,2 ) 0 (22 ) 0 (25 ) 0 (2,93) ■I (0,04) -I (16 ) -I (20 ) -I (1,47)

Верхний

Сснозной

Нижний

После окончательных вычислений получены адекватные мате- • матическпе модели:

yf С.0525*<,265!,0Ú0C3t3 +0,MC>W<tt-Ü.GOOÓÍX,^ ; ( 12 )

д2 -2,46/г *0,S8XS * 193/f/¿ , ( 13 )

где - коэффициент расхода; Уг - угол распыла топлива.

¡¡а основании дробного факторного эксперимента выявлено влияние ряда параметров распылителей на показатели распыла топлива,что позволило рассчитать и наготовить [¡есть типов регулируемых распылителей форсунок для дизеля А-41 трактора £1-75!.!. Распылители имеют следующие параметры: i. á//7P/ :

: s=22', '/i-4t ¿c'-t"«;

3. A¡np¡ • 21' ß*/6't P' /6e, л-- ¿c'íS, k. A¿nP/: ß>/6', В* 22', л Ч ^^ /т;

5. A¡nPt: 2Л =S50°, > S=22°, а'с i i-- hnp,:50°t /--//' Л--4 , ¿C--2, **

где 21 - угол распыла; ß - угол .наклона коническом части иглы; - диаметр сопла.

Kai; показал:; проливки этих распылителе;:, визуально они имеют качественный распыл топлива и объемную структуру факела. Расхождение теоретических расчетов с экспериментальными данными составляет до 10%.

На рис.4 представлены расчетные и экспериментальные зависимости коэффициента расхода и угла распыла распылителя А/лр/ от ходы иглы.

Изготовлено два комплекта регулируемых центробежно - щелевых распылителе!: форсунок для дизеля A-4I типа А/а'Р/ , которые после постановки в корпуса форсунок проверялись э соответствии

с ГОСТ 6669-82 /"Зорсунка автотракторных дазела.1. Правила приемка а методы аспытакаЯ"«'

Рас.4. Теоретические а экспериментальные зазасямостп угла распыла а коэффициента расхода от хода агды: I-теоретическая зазпсямость^«.''/^' ;

2-эксаозл^ентальиая завасамость ¿¿•//А?) ;

3-?еоразаческая завасамость :

4-знспора:дзктальная эавасамэсть

Каа показало эталонарованае качество азготоалвиая соответствует требованиям предъявлявши к тоалавно! аппаратуре дазелеа.

3 чзтуз тугом разделе проведены сравнительные стендовые а эксплуатационные асаытаная да за ля А-41 и трактора ДГ-7511 о ра-гуларуоиима а агатными форсунками. Сравнительные стендовые ао-шааиая дазеля А-41 с рзгуларуаиыиа а отатиыиа форсунками проводилась в лэборатораа 04 НАТИ на элеятроториозном стаида У6327-6Х (ЧССР) в соответетааа с ГОСТ 18509-88. С дизеля сна-мзлась сравнительные рагуляторныо характеристика, которые представлены на рас,5.

_ Т2 _

Как зздно из рио.5экокоичя топлиза по удельному расходу топлиза достигается на частичных нагрузочных режимах и колеблется от 2 до 12ft, т.е. на тех режимах,' на которых происходит резкое ухудаение процесса смесеобразования, снижение полноты сгорания топлива и возрастание интенсивности закоксовывания сопловых отверстий распылителей форсунок, звдет к ухудшению работы форсунок и дизеля трактора. Исследования А.З.Белявцева и А.С.Проце-рова показывают, что неисправность или неправильная регулировка ' одной форсунки дизеля увеличивает расход топлива на Iö...2Gft. Поэтому с целью подтверждения эффекта экономии топлиза, полученного при стендовых испытаниях дизеля A-4I в реальных условиях эксплуатации и оценки закоксовывания распылителей форсунок проведены сравнительные эксплуатационные испытания трактора ДТ-75М с регулируемыми и штатными форсунками, Испытания проводились в августе-сентябре I99Z года в агро-фарме "Гея" Саратовского района,Саратовской области. Для испытаний был составлен экспериментальный агрегат, эключаювдй трактор ДТ-75М а плуг ПЛК-4-35. Для замера расхода топлиза на трактор ставился счетчик топлиза.порш-незого типа 11П-179. Методика испытаний включала замер секундомером времени прохождений UTA контрольных участков с регулируемыми и штатными форсунками.

Контрольные участки предстазляли из себя старопахотные земли со стерней озимой р^п, имеюсне длину гона 600...800 метров. Испытания проводились при челночно-петлевом способе двизонип агрегата и глубиной вспашка 23...25 см с учетом временя технологических остановок а разворотов за один час работы с 3-х кратным повтором при использовании каждого типа форсунок. Повторные испытания повторялись по той se методике через 150 часов работы arpe- . гата с каждым видом форсунок.

»

Экономия топлива за счет повышения полноты сгорания топлива на частичных нагрузочных режимах составила в среднем 0,82 кг/га. До и после испытаний регулируемые и статные форсунки проверялись на давление начала впрыскивания и пропускную спо-собнрсть.

Изменение проходного сечения^{ у штатных форсунок соста- _ вило б...8;", а у регулируошх 2.. Падение давления начала впрыскивания у обоих типов форсунок достигало 15%.

Экономия топлива за счет снижения влияния эксплуатационных показателе:;: давления начала впрыскивания и закоксовывания распылителе;! в среднем 0,41 кг/га.

Графически зависимости удельного расхода топлива и изменения эффективного проходного сечения у штатных (I) и регулируемы:!

(2) форсунок представлены на рис.6,7.

д/М 20 16 12 8 Ч

. 1

. — 1

2;

М**

0.2

0,1

О 50 60 90 120 150 ¿.V

1 '

... 1 • / 1

1 1

\

1

|

О 20 40 60 10 100 Ь,Ч

Рис.б. Зависимость удельного расхода топлива от наработки: I—со штатными форсунками; 2-е регулируемыми форсунками.

Рис .7. Зависимость эффективного проходного сечения распылителей от наработки: 1-ытат-ного; 2-регуларуемого

В пятом рззделе приведей расчет годового экономического эффекта от внедрения регулируемых центробехно-цслевых распылителе" форсунок в дизелях А-Ч1 тракторов-. Д-75И в агро-фирме "Ген" Саратовского района, Саратовской области.

Годовой экономический эффект в ценах на I февраля 1992 года составил 32529,3 рублей на I трактор.

ОСНОВНЫЕ ЗьВЭй

1. Эксплуатация дизелей мзаикно-тракторных агрегатов до 90£ рабочего времени осуществляется на неустановившихся режимах, характеризующихся ухудиенкын смесеобразованием и вследствие этого увеличенным удельным расходом топлива, интенсивным эакок-созыэанием сопловых отверстий распылителей форсунок, что изменяет параметры впрыскивания топлива а сникает эксплуатационные показатели тракторов. На основании анализа влияния процесса впрыс-

\

кивания топлива на экономичность работы дизелей разработаны технические рсаения форсуночных устройств (авторские свидетельства на изобретения М 15573ч6 я Ь- 1615ч35).

2. Теоретические исследования и предварительные эксперименты выявили,что существующие методики расчета геометрических параметров центробеннкх форсунок, используемые для расчета регулируемых форсунок дают расхождение расчетных и экспериментальных данных по расходу до 555», а по углу распыла топлива до .Поэтому на основана» анализа течения топлива в каналах регулируемых форсунок предложена инженерная методика расчета ах основных геометрических параметров. Регулируемые форсунки имеют специфические особенности конструкции к работы, для учета которых в методику расчета введены поправочные коэффициенты по расходу ш углу

, расшла топлива. Установлена функциональная зависимость попра-

ючних коэффициентов с геометрический:! параметрами регулируе-ицх форсунок. Это позволяет повысить точность расчетов по отношению к экспериментальным данным до 10

3. Выведены формулы для определения сил действующих на иглу-анек с учетом особенностей ее конструкции, на основании которых аналитически проведена настройка регулируемых форсунок и определена собственная частота колебаний их подвижных частой (4С2 Гц). Выявлено существенное отличие частот колебаний иглы-шнека от колебаний газов з камере сгорания дизеля (2000-5000^), что обеспечивает устойчивую работу регулируемых форсунок.

4. Получены аналитические выражения для определения скоростей и ускорений иглы-шнека регулируемых форсунок, позволяющую использовать их для прочностных расчетов и оценки износа запорных конусов распилителей.

5. Аналитически рассчитана и визуально подтверждена мелкость распиливания топлива регулируемыми форсунками (20...Ю0нк»), позволяющая говорить о более качественном распиливании топлива этими форсунками по срззнсии» с МНОГОСОПЛОЗШ.Ш (30...200яки)-

6. Получены математические модели, оценивающе влияние геометрических параметров регулируемых распылителей форсунок на коэффициент расхода и угол распыла тог.лиаа. Наибольшее влияние на коэффициент расхода и угол распыла топлива оказывают ход и угол наклона конической части иглы-ииека.

.Установлено,что обычная центробежная форсунка имеет коэффициент расхода от 0,2 до 0,4, в регулируемых же он изменяемся от 0,4 до 0,001.

7. Результаты сравнительных стендовых испытаний дизеля А-41 с регулируемыми и штатными форсунками показали,что улучшение экономичности работы дизеля по удельному эффективному расхо-

-ЕЗДУ топлива на частичных нагрузочных рохинах с регулируемыми форсунками находится в пределах 2...12?ь.

8. При сравнительных эксплуатационных испытаниях трактора ДТ-75Ц с регулируемыми я штатными форсунками выявлено,что экономия топлива с регулируемыми форсункам:: достигается как за счет увеличения полноты сгорания топлива на частичных нагрузочных режимах работы (0,82 кг/ге), так и за счет снижения интенсивности закоксовызакия сопловых отверстий распылителей форсунок (0,41кг/г£$. Изменение площади сопловых отверстия вследствие закоксовызания достигало у статных распылителей б...6%, в то время,как у регулируемых форсунок не превышало 4%.

9. Годовой экономический эффект от использования регулируе-цых форсунок по экономии топлива в ценах на I февраля 1993 года составляет 52529,3 рубля на один трактор. Срок окупаемости коц-плокта регулируемых форсунок 1,1 года.

Основные положения диссертации отражены в следующих опубликованных работах:

1. Б.В.Иахайлов, В.Е.Сидоров,К.П.Лунин,а.с, 1557346 СССР, ККЙ f 02« 61/10. Распылитель форсунок. - Опубл. 15.04.90 Бюлл И 4.

2. В.В.11ихайлов, В.Е.Сидоров, В.Н.Горвков, Н.П.Лунин,

а.с. 1615436 СССР, ШСИ Г 02л 61/12. Форсунка для двигателя внутреннего сгорания. 7 Опубл. 2*3.12.90. Бюл.Лг 43.

3. В.В^2ихайлов, В.Е.Сидоров и др. исследование и разработка пусковых устройств в двигателях внутреннего сгорания. Отчет по Ш*. Этап Z. Кггос.рег, 01870097165, инв.» 02680014102. -Саратов;СЮ1СХ, 1986. - 105 с.

В.В.!1ихайлов, В.Е.Свдоров. Иссяедованае и разработка , пусковых устройств двигателей внутреннего о горе н*я.Отчет по Ifilp.

Этап2»* гоо.рег. 01870097185. кнв.* 02880040796.-Саратов.: С1ШЗХ.1989.- 71 с.

5. З.З.Цихзйлов, В.Е.Сидоров а др. Разработка и исследование новых тасов дазолышх форсунок. Отчет по НИР. Этап I. ."«гос.рог; 0186034951. ана.й 02890028051.-Саратов.: СШЗХ. 1988,- 106 с.

6. 3.3. Михайлов. В.Е .Сидоров а др. Разработка а исследован по новшс типов дизельных форсунок. Отчет по НИР. Этап П. .4 гос.рег. 0188034951, анв..'» 0290С038893 - Саратов.-.С^Х. 1939. -83 с.

7. З.В.Михайлов. 3.2.Сидоров а др. Разработка а асслвдозанав новых тапов дазелышх форсунок. Отчет по НИР. Этап ¡¡¡..'ггос.раг. 0188003495, анв.й 02910036540,-Саратов.:С'ЖХ. 1990.-93 с.

8. В.3..Михайлов. З.Е.Сидоров. К вопросу поэыааная полноты сгораная топлава в ДВС,- .'.(..Депонирована ЦНИИТЭИтракторосвльхоз-маш. Бабл.указ. ВЖ1ТИ. 1938.- Я2.-С. 149.

9. В.3.Михайлов . В.Е.Садоров 0 возможности улучшения смвсе-образованая а каморе сгорания дазоля. снабханного регулируемыми рорсункааа. Тоз.докл.техл.соманара Проблемы экономичности и эксплуатация двигателей шут рвано го сгорания в АПК СССР. Саратов.» изд. университета. 1ЭС9. -С. 19.

10. З.З.Махэйлов>З.Е.Садоров. Некоторые особенности методика рассчета регулируемых распылителей.Таз.докл.научн.тахн.саманара Проблемы экономичности а эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СССР. -Саратов:иэд.уназерсатета, 1990.-С. 20.

11. В.В.Шхайлов, В.Е.Садоров К вопросу рассчета распылителей регулируемых форсунок. Материалы Всесоюзного научно-техначасшого семанара.Проблемы акономачноста а эксплуатации двагателеЛ внутреа-него сгорания в АПК СССР. Вып.2.- Саратов:кэд.унвверсатбта;1990.-С,44-46.

12; З.В.МахаДлов, З.Е.Сздоров. Влияние геометра* ороточноЯ часта распылите..:е2 на параметры распыла. Материалы Всесоюзного науч— но-техначесвого семинара. Проблемы экономичности в эксыуаташш

двигателей внутреннего сгорания в АПК СССР.Вып.Э.Саратов;изд.' университета, 1991г"С. 79-81.

13. В.Е «Сидоров. Одцая методика проливон распылителей форсунок. Материалы Всесоюзного научно-технического семинара.Проблемы экономичности л эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СССР. Вып.2.Саратов:иэд.унивврсатета. 1990.- С.40-42.

14. В.Е.Спдоров.Конструктивныв особенности регулируемых распылителей.Материалы Всесоюзного научно-технического семинара.Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СССР. Вып.3.-Саратов: взд.университета, 1991,- С.81-83.

15. В.Б.Сидоров. Устройство для п ролл но в регулируемых распылителей форсунок. Материалы Всесоюзного научно-технического семинара Проблемы экономичности в эксплуатации двигателей шутреннего сгорания в АПК СССР. Виа.2гОаратов:взд.униварситета. 1990.-С.42-44.

Подписано к печати 21.04.93.

Формат 60x90/16 Заказ

Тираж 100.

Уч.-иэд.л. 1,1.

Ротапринт Саратовского ВДТИ. 410045,г.Саратов, уд.Хале знодороетая.72