автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Совершенствование метода и средств оценки технического состояния форсунок тракторных дизелей

Государственная комиссия СМ СССР по щэодсвояьствив и закупкам

ХАРНОБСКИЙ ИНСТИТУТ МЕШШЗАЦИИ И 'ЭШТРШШЩ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

На щзавах кукописи

СОРОКИН Сергей ПатЕОВич

УДК 621.4.1Е2 - 43.038

ССВЕР1ЕНСТВ0ВШЕ ЫЗТОДА И СРЕДСТВ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ФОРСУНОК ХРАКТОРШХ ДйЗаЕЙ

05.20.03 - эксплуатация, восстановление и взмонт сельскохозяйственной техники

Двтодвфвват диссертация на соисканпз ученой степени кандидата технических наук

Яздьков - 1991

Работа выполнена в Харьковской институте механизации » электрификации сельского хозяйства.

Научный руководитель - кандидат техшпшеких наук, доцент

САВДОМИРСКИЙ У. Г.

Официальные оппоненты - доктор технически* наук,

профессор АНИЛОВйЧ В.Я.

- кандидат технических наук СТРОКОВ А.П.

Ведущее предприятие - Чугуевский завод топливной аппаратуры иы.ХХУ! съезда-КПСС (ЧЗГА), г.Чугуев

Защита диссертации состоится 1С-Л г. в 4О часов на заседании специализированного Совета

120.58-О» по специальности 05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники при Харьковском институте механизации и электрификации сельского хозяйства по адресу: 310079, г.Хярькоз-76, ул.Артека, 44, ХШЭСХ.

С диссертацией и авторефератом моено озкако!гнться в библиотеке Харьковского института механизации и электрификации сельского хозяйства.

Отзыв на реферат в одном экземпляре, заверенном печатью Вашего учреждения просим направлять в адрес специализированного Совета,

Автореферат разослан " ^ " 1991 г.

Ученый секретарь

специализированного Совета Л.С. Ермолов

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Наиболее полное использование энергетических возможностей тракторных и комбайновых дизоявЙ в эксплуатации и псвш9яи0 их топливной экономичности позволит существенным образом снизить себестоимость сельскохозяйственной продукции, учитывая масштаб расходования дизельного топлива в агропромышленном комплекса страна.

Наюжность и экономичность работы дизелей в значительной степени определяется техническим состояниям их топливной аппаратуры.

Одним из основных направлений повышения технико-экономических показателей дизелей является улучшение начального качества форсунок, а также совершенствование систеш их технического обслуживания, и обеспечения своевременной замены форсунок и распылителей, для чего следует уметь правильно оценивать периодичность ТО и ресурс распилитолай и форсунок. Большое разнообразие эксплуатационных условий, а :'акже пщюкиЙ спектр начальных качеств распылителей приводит к тому, что возникает значительное рассеивание показателей эксплуатационной надежности распылителей. Цри этой замену форсунок и распылителей во многих случаях выполняют не по критериям предельного состояния, а по ряду соображений, зачастую конъюктурных и субъективных.

Это приводит либо к значительному перерасходу топлива, либо к необоснованному перерасходу запасных частей, и увеличению затрат на техническое обслуживание и ремонт форсунок.

Поэтому совершенствование метода и средств оценки технического состояния форсунок дизелей с.х.назначения является актуальной задачей.

Пель и задачи исследований. Целью исследований являлась разработка практических рекомендаций по улучшении начального качества распылителей форсунок, совершенствованию организации систеш технического обслуживания распылителей в эксплуатации и разработке средств, обеспечивающих возможность изъгтиа их го эксплуатации по достижении предельного состояния.

Объектом исследований послужила форсунка ФД-22М, устанавливаемая на рядные двигатели семейства СЭДД (СВД-14НГ,

СМД-18Н, СВД 21/23).

Для рвализалди посгавланой цо.та в работа сформулированы слевдгпшв основныо задачи:

2. Выбор и обоснование параметров, определяющие техническое состояние форсунки в эксплуатации,

2. Исследование влияния конструктивных параметров распылителя форсунки на параметра его технического состояния.

3. Экспериментальное исследование влияния параметров,определяющих техническое состояние распылителя фешеунки, на технико-экономические показателя дизеля, и установление предельных и допустимых значения этих параметров.

4. Разработка метода определения ресурса и периодичности ТО цо величине предельно допустимых значений диаметра игла по запорному конусу ( ¿¿х ) и эффективного проходного сечения распылителя ( ¿V/ ).

5. З&зработка средств контроля параметров технического соотояния раепклителой в эксплуатации.

6. Разработка способа обеспечения начального качества распылителя по величине неравномерности подачи топлива по сополовш отверстиям ( (Псе ).

7. Оценка эффективности предложенных мероприятия путем определения возможного снижения оредаэ&ксплуатацяонного рао-хрда. топлива.

Научной новизной диссертационное работы' являются следу-вдяе положения, которые выносятся на защиту:

- методика расчета периодичности технического обслуживания к ресурса тракторных форсунок по параметрам их технического состояния;

- методика расчета возможного ухудшения экономичности дизеля из-за неоптямальности параметров технического состояния форсунокв эксплуатации;

- обоснование дваметра иглы по запорному конусу в качестве количественной оценки подвижности иглы форсунки;

- вовне данные о характере движения топлива в распылителе за запорным органом нгдн;

- методика расчета неравномерноети подачи топлива по сопловым отверстиям о произвольным числом последних в распы-житело. ,

Практическая понность. Определен ресуро форсунок ОД-22М и нероидпчкость их технического обслуживания. Разработаны принципиальные схемы устройств, для контроля технического состояния форсунок в эксплуатации. Получена новые данные о влиянии параметров, определяющих техническое состояние распылителей форсунок на технико-эконоыическиа показатели дизелей, а также оде дельные значения этих параметров. Разработана принципиальная схема устройства для обеспечения начального качества вас шли те лей по нераадоыэриости додачи топлива по соплам в одной распылителе. Экономический эффект от внедрения рекомендаций во производству расшлятелей о заданной стелены) неравномерности топливоподачи обеспечивает получение годового экономического эффекта в 149 тыс.куб. Внедрение рекомендуеыо-го реаиш обслуживания фсщсунок в экснлуатацm обеоизчит снижение средне-эксплуатационного расхода топлива на 3,5 г/(кВт.ч.), что в денежном вирахании составляет 25 руб. на один трактор в год.

Аятюбапия. Результаты исследований докладывались на научных семинарах Ленинградского (ОД в 1986 и 1987 годах, на Всесоюзной научной конференции в г.Саратове (ССХИ) в 1988 году, а также на ежегодных научно-ыэтодичвскнх конференциях ЗЬдьковского ШЗСХ.

РублруауйЯ- Основное содержание работа опубликовано а 6 печатных работах. Получено два положительных решения ШШГПЭ.

Структура g объем диссерташщ. Диссертационная работа состоит из введения, пята глав, заключения о рекомендациями, списка использованных источников, включающего 106 наименований и приложений. Текстовая часть изложена sa /53 страницах машинописного текста, иллюстрирована 55 рисунками и б таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш диссертации, из лаке на новизна и практическая ценность исследований, выносимых на защиту.

В первом разделе дан анализ работ, посвященных исследованиям влияния параметров технического состояния фороушш на показатели работы дизеля. В результате установлено, что тех-

ническое состояние форсунки в эксплуатации «охот быть оценено по совокупному влиянию шести характеристик: подвижности иглы форсунки (Д), эффективному одсходному сечению распылителя ( ), давлению начала подъема иглы форсунки ( ), герметичности СГы), гидроплотности (Гп) к неравномерности подачи топлива по соплам в одном распылителе { 0 ).

По мэре наработки на двигателе все параметры технического состояния форсунки изменяется одновременно, а это требует выделения из них тех, которые являются .определяющими при оценке ресурса и периодичности ТО форсунок.

Анализ литературных источников и предварительный анализ партии распылителей, поступившее на Снверский ремзавод (работа выполнялась совместно о ЦЩГГА) позволил установить, что число параметров технического состояния может быть сокращено; при этом в качестве определяющих можно принлть /7 , ¿tsf в

Sc.c. •

Квоме этого, в результате анализа карты аттестации pao-пыяителей установлено, что подвижность иглы форсунки в значительной мере определяется величиной . В цродессо производства распылителей контроль осуществляется у ICO % продукции завода. В эксплуатащш, из-за износа распылителя

только убывает, Установлено, что при c¿x 2,5 мм П отсутствует примерно у 90 % распылителей (пои начальной значении « Зим).

Величина ¿Vf по маре наработки форсунки на двигателе шяет как уменьшаться, так и увеличиваться относительно своего номинального значения, установленного для данного типа дизеля, цричеи оба ахи явления равновероятны.

Неравномерность подачи топлива Se.с. в процессе производства не контролируется, а требования в распылителям по этому параметру, записанные в ТУ на изготовление распылителей отражают возможности технологического процесса, но ни в козй мере не требованиям по обеспечению наилучшей экономичности двигателя. Поэтому дизели, поступающие в эксплуатацию, могут иметь значительный перерасход топлива уже о самого начала эксплуатации.

По результатам анализа литературных данных я предварительного анализа карты аттестации рем$онда распылителей сформулированы ковдрехные задачи исследования.

Второй назрел посвящен расчетно-эксперимэвтальноку исследованию влияния конструктивных параштров распилите ля ва подвианость его игды, а также более глубокому обоснованию возможности использования фактической величины c¿x в качестве количественной оцешш водвианости иглы форсунки.

Подвижность иглы форсунки характеризует склонность иглы входить в режим автоколебаний при незначительных скоростях нарастания давления в форсунке (I ... 2 МПа/с). Форсунка о хорошей П иглы в атом случае при проверке "звучит". Возникновение "звучания" форсунки на весьш шлих объешкх скоростях додачи топлива позволяет прогнозировать хорошую работу распылителя на всех эксплуатационных режимах.

Экспериментальные исследования показали, что распилите- . ли с плохой О иглы независимо от причин, вызвавших ее ухудшение , могут при работе на двигателе привести к перерасходу топлива в 9 ... 10 гДкВт.ч,).

Сшыт производства распылителей позволил экспериментальный путем подобрать таким образом его конструктивные параметры, при которых подвихность иглы у новых распылителей обеспечивается на требуемом уровне.

В процессе эксплуатации происходит изменение конструктивных параметров распылителей и подвиги ость иглы как правило ухудшается.

Подвигаооть иглы форсунки обусловлена характером распределения сил, действующих на иглу в процессе впрыска.

Причиной ухудшения подвига ости в эксплуатации может быть увеличение силы трения РТ/> и изменение площади да$ференгщ-алъной площадки иглы, па которую действует давление топлива

Р•

Увеличение силы трения в сопряжении "игла - корпус" является следствием повышения радиальной силы, которая прижимает иглу и направляющему отверстию.

Многочисленными исследованиями по изучению подвижности установлено, что сила трения в сопряжении /'игла - корпус" распылителя связана не' только с причинами механическим!, но и с причинами гидравлического происхождения.

Величина радиальной силы зависит от характера зазора в сопряжении "игла - корпус". В случав, когда образующие иглы и корпуса аосолютно параллельны, распределение давления топлива

вдоль направляющий описывается высаженном:

яГ <2)

где: // » /рг> - давление в кармана распылителя, -

давление в дренаяной полости форсунки, ¿ - длжа направлявшей.

Вопя обвазуюцне иглы и люпуса ие вполне параллельны, то закон изменения даилония вдоль щели отличен от линейного.

lía рис.1 построены зависимости радиальной силы (площадь под криво*!, преде тавляот coúoit сушернуь радиальную силу, дай. стцующую на иглу с одней стороны в рассматриваемой плоскооти), от отношения зазоров в направляющей ( &< - зазор со стово-нн кармана распылителя, S¿ - зазор со ctodohu даенажноЛ полости форсунки). Пси < I (расшряпщйся по потоку завою) эпода давления вогнутая. Они таком вонструкгпвном исполнении соцр доения, "игла-корпус" положение иглы в направляющей отверстии неустойчивое. Смещение иглы в какую-либо сторону (возникновение оясдэнтриситета) приводит к увеличению давления на иглу оо стороны, противоположной ее смещении, то есть радиальная сила стремиться пвикать иглу к корпусу. Цря > I (оухашв&ся по потоку зазор) положении иглы в направляющем отверстии устойчивое. Отклонение иглы о? концентричного положения в направляющем отверстия приводит к возникновению радиальной суды, возврачаодей иглу $ концентричное положение.

Шготовлвшю распылителей на заводе топливной аппаратуры о > I позволило практически полное тьп исключить

влияние силы трения на подвязноеть иглы форсунка. Оси этом установлено , что характер зазора в сопряжении но изменяется по мере наработки распылителя на двигателе.

Это обстоятельство дало основание заключить, что в настоящее время основной причиной потери подвижности иглы в эксплуатации является перераспределение площадей, на которые действует давление топлива (изменения диаметра иглы по запорному конусу c¿r )• Дои работ» распылителей на дизеле в результате износа запорных конусов на некоторой участке их образующих возможно равенство углов конусов иглы и корпуса, что при неизменное силе пружины .форсунки приводит к подъемам иглы при более низком давления, величину которого можно определить по вы-

saxamm:

& ' - _, Рт*_

где. e^jr' - дааштц иглы вас пылите дя соответстцувдкй концу учаотка равных углов (фактический диаметр запивания); e¿¿ - номинальное значение; <¿u - дваматв иглы по надрав дяицей; fí¡p0 - номинальное значение величины давления начала подъема иглы форсунки.

В этом случав возникает избыточная сила, которая при закрытом показании иглы распылителя уравновешивается реакцией корпуса распылителя, а при подъема иглы она может быть уравновешена только за счет увеличения давления топлива в кармане распылителя. Это приводит к уменьшении скорости подъема иглы. Величина избыточной сгш может достигать порядка 100 Б (она зависит от степени износа запорного конуса), причем абсолютная величина этой силы определяется величиной фактического диаметра иглы по запорному конуоу. Это дает основание заключить, что величина диаметра задирания может быть использована для количественной оценка подвижности иглы фсщсунки.

В третье^ паздвле приведены результаты раочетно-эксаери-ивнталышх исследований влияния конструктивных параметров рао-пнлитедя на эффективное проходное сечение распылителя в целом и неравномерность подачи топлива по соплам в одном распылителе.

Установлено, что коэффициент расхода соплового отверстия ( /¿с ), определяющий оба эти параметра, зависит от конструктивного исполнения проточной части распылителя в гидрадинами-ческих характеристик потока топлива в носке распылителя.

В распылителе с несимметричным расположением сопловых отверстий возможно перераспределение динамического (а следова-. тельно и полного) напоров перед ооплами, приводящее к точу, что одни из них оказываются в зоне действия статического давления, а другие - полного давления.

Поскольку в несимметричных распылителях сопла ориентцро- -ваш под разшыи углами по отношении оси распылителя, то давления у входа в сопло оказываются разными в зависимости от их

угловов ориентации я расположения в центральной канале носка раопылотеяя.

Условия втекания топлива в сопло (условия на вхэде) влияют на коэффициент расхода сопла. Величина ^с , кроме этого, зависят от целого ряда факторов (коэффициентов: потерь на обтекание входных адоыок, на расширение струи« потерь та трение), что далаот практически невозможным аналитическое определение ¿/с . Разброс указанных коэффициентов цри одоизводотве, а также их изменение в эксплуатации (округление входных кромок, уменьшение шероховатости сопловых каналов и т.д.) приводит в значительному варьировании величины эффективного проходного сечения распылителей. Указанный недостаток в производстве устраняется путем разбивки распылителей на группы по /(/ . В эксплуатации, как правило, /^У не контролируется.

Разниц» в величине ^с приводит к неравномэрноыу расходу топлива по соалам в одном распылителе, причем эта велияипа может достигать существенных значений.

В работе предлагается форцуда для подсчета топливорасцре-деления в несимметричном распылителе о любым число сопловых отверстий.

Для £ -того сопла расход & и скорооть на входе в сопло подсчнтываютоя но формулам:

& -Лс/а К 'Ап/а Nкф'/У+М'/г (4)

« 2Гя сеьМ * ' (5)

где /с: - площадь сопла, /> - плотность топлива, -давление топлива на входа в сопло, - давление на выходе иэ сопла, {/я - скорость топлива в потоке в сжатом сеченин канала носка распылителя, «¿V - угол наклона сопла, сСеж- диаматр сжатого сечения потока в носке распылителя.

Дри , Ра , из (4) и (5) следует:

«

Дрооуммировов секундные расходы ¿V через все сопла в одной распылите до, с учетом формул (5) и (6) н разделив все ва @ получим;

У= (7)

где /г - чао до сопловых отверстий, /сж - площадь сжатого сечения потока, У - относительная 'величина функциии с • Решить уравнение (7) в явном виде относительно У при П>2 не представляется возможным. Приближенное решение можно получить методом итерации. Зная V можно подсчитать долю топлива, вытекающего через каждое сопло.

Пусть - -щ- , тогда

Ш "*>

Откуда

\/ У, (9)

Наиболее неопределенной величиной в уравнении (9) являат-ся площадь потока в сжатом сечении ( /сж ). Для уточнения величины Усж возникла необходимость изучения характера течения топлива за запсрным конусом иглы на модельной установке,

Идя моделировании обеспечивалось соблюдение условий геометрического и кинематического подобая, а также равенство на модели и в распылителе критериев динамического подобия.

Экспериментальные исследования выполнялись на плоской прозрачной модели с коэффициентом увеличения линейных размеров равным 41,7.

Конструкция установки для моделирования обеспечивала возможность варьирования следующими конструктивными и режимными параметрами распылителя; подъемом иглы Ае/ , давлением нагнетания , диаметром колодца носка распылителя , а также позволяли производить надаллаяьноо смещение солодовых отверстий на величину &сс и изменить длину колода

Замер скорости в потоке осуществлялся в ста точках носка

оасшштедя и на входе в каждое сопловое отверстие. Исследование влияния конструктивных и режимных параметров распылителя на величину коэффициента сжатия потока ( } осуществлялось методом узловых точек.

В результате обработки окспериментальных данных подучено уравнение регрессии, позволяющее вычислять кс.<

Кс.г - - /4е/+4стузг,)•Ш'+Я&г?^ (10)

* - <?(?/*> *>-*/)

х< (¡с*

Влияние Р9 и с1к несущественно и им можно црлнебречь.

Характер движения топлива в носке распылителя ори номинальной подаче топлива к номинальном значении конструктивных параметров распылителя представлен на рис.2.

Как видно из рисунка, поток топлива в носке представляет собой довольно сложную картину, Максимальная скорость движения топ дива на входе в носок распылителя составляет примерно 120 ц/с, причем максимальная величина зтой скорости сохраняется на том же уровне по воем плоскостям замера, шлоть до центра сферы ноока.7 боковых внутренних стенок носка распылителя образуются зоны, сковость движения потока в которых Противоположна основиоцу потоку к достигает 30 м/с. В тупиковой части носка образуется гона, давление в которой равно водному давлению а похоже. .

Величина площади сжатого сечения потока определялась по координатам точек, в' которы* скорость потока равна нулю.

Нрдставляя зааченля с/еж » формулу (8) рассчитывался относительный расход, топлива через каждое сопловое отверстие ( й'/б?) • ОД* различных значениях конструктивных параметров распылителя. Установлено, что величина неравномерности топ-дивоподачи цри варьировании ясоледуешх параметров в цреда-лах возможных производственных отклонений этих параметров достигает 60 %, что «аово согласуется о данными статистического иооледовании распылителей по ^ге .

В чагаептуц -дщтшт приведены результаты экспериментальных исследований по установлению влияния параметров технического состояния распылителя фсвоуяки на показатели дизеля.

о, г оа о,б ом х!г

Рис. I

Характер движения топлива в носке распылителя

Ы-

■ Ц*?

Ьи гЬц.ш

б 6 Г Д Е Ж Ф

Рис. 2

Приведены общие в частные методики экспериментальных ис-. следований, описаны экспериментальные установки, применяемые приборы и оборудование, дана оценка погрешностей измерений.

Безмоторные исследования распылителей проводились на стенда Щ-108 "Моторпад" о использованием тензосташда УТС I-BT-I2 и илейфового-осциллографа 1Ы02.

В качестве установки для контроля juj и использовался стенд для испытания топливной аппаратуры КИ-22205 в комплекте о приспособлением КИ-15713, а также приспособления к стенду, разработанные на кафедре "Тракторы и автомобили" ДШЭСХ

Контроль dx осуществлялся на установке, обеспечивающей нагружение иглы форсунки постоянной силой. Наиболее целесообразным в зтом случае является использование гидрозапора иглы. При известном давлении гидрозапора, давление начала впрыска

ftpo (для известных линейных размеров иглы) однозначно определяет <±х.

Для создания давления гидрозапора могут быть использованы любые приспособления и стенды для контроля и регулировки форсунок, которые, как правило, всегда есть в наличии в мастерских колхозов и совхозов.

Моторные испытания проводились на одноцилиндровой установке, результаты обрабатывалась о учетом ГОСТ 18509-80.

Исследования проводились по нагрузочным характеристикам при номинальной частоте вращения 'коленчатого вала двигателя.

По данным нагрузочных характеристик построены зависимости удельного эффективного расхода топлива дв от величины параметров распылителей при различной степени загрузки двигателя (рис.З, данные приведены для ОЦУ).

Установлено, что по мере уменьшения d* , ge возрастает, причем степень ухудшения экономичности существенно увеличивается при сtx< 2,6 мм. Это связано, прежде всего, с ухудшением подвижности иглг фороунки.

Величина jii для данного типа двигателя имеет некоторый диапазон, в котором влияние ее ка Qe несущественно. Значительное ухудшение экономичности начинается при Q,19 мм^ и > О» 31 Степень влияния ci« j jui на л о маре снижения загрузка дизеля ушньиаатся.

Характер зависимостей cje=-/(ai*) и ge -iCjii) показал, что достижение распылителем форсунки значений d-x = 2,5 мм и

- 15 -

Влияние параметров технического состояния форсунки на экономичность дизеля (при сОзоии )

а) по параметру dix

Cje

м,

USth) 0,1Ь0

0,Ш

В,2кЗ

0,2}5 о,гьо

9е

0,250 0,21/S

о,m

N j

Л -ar^ -(

h— y*

г,о г,г гл г,s ге з.о

б) по параметру у

<W-

- Cr— 5 î—

tr

4'? М/. ол5 о,г9 е,а о, я jtfM

в) по параметру §"Со

*У(*в>*)

0,îS0

0,145 0,Ш 0,2Ъ5

от

— -w-

\i.

-W -20 О 20 40 60 §.с.о.,%

I - -• т. _ A/g =Л Л. С л4 _л R.

•ч - для распылителей из рядовой эксплуатации

Рис. 3

а 0,19 м>|2 мскно очитать его параметрическим отказом. ,

Дизодь (Щ о камерой ЦЩЩ работает наиболее экономично при значении степени неравномерности подачи топлива ( ) равном 15...202, (Через сопловые отверстия, подающие топливо под дальнюю кромку камеры сгорания подачл на 15...2С# больше, чем через отверстия, .подающие топливо под ближнюю кромку камеры сгорания). (Невидно, при таком значении величины 5со ло-«альный коэффициент избигка воздуха «¿с в зоне каждой топливной струи будет примерно равен среднему коэффициенту избытка воздуха в камере сгорания, то есть при этом обеспечено оптимальное макрораспределение топлива в объема камеры сгорания. В диапазоне = +20±1С$ ухудшение не превышает 0,5 г/(кВт.ч.). Установлено» что чем сильнее отличается начальное качество распылителя от оптимального диапазона, тем интенсивнее изменение 5с.о в эксплуатации, В настоящее время в эксплуатации нет средств для замера 5"Сл , а исправить производственный брак в условиях мастерских колхозов и совхозов не представляется возможным. Отсюда возникает необходимость обеспечения начального качеотва распылителя по параметру 5~со в процесса производства (на установку для изготовления распылите лай с заданной величиной <Гс.а получено положительное ранение ВНИИГПЭ); в эксплуатации техническое состояние форсунки в этом случае будет определяться параметрами и .

В пятом разделу приведены статистические исследования распределения параметров, определяют« техническое состояние распылителей форсунки в эксплуатации, предложены методика для расчета ресурса и периодичности технического обслуживания распылителей форсунок, а также режим обслуживания форсунок в эксплуатации. Произведена оценка возможного ухудшения экономичности работы дизеля из-за неоптимальности параметров технического состояния их форсунок,

Ваянейшш обобщенными характеристиками качества распылителя форсунки являются его ресурс и периодичность технического обслуживания. В действующем ГОСТа гамма-процентный ресурс дизелей, как и форсунок для них, установлен в 85?, а реоуро распылителей должен соответствовать 0,5 от ресурса форсунки и составлять 4000 часов в 12-й пятилетке. -

Ееян принять ту ка относительную Долю работоспособных распылителей в 85 % и учитывать все виды отказов,то отрезок времени соответствующей названной доле работоспособных распылителей, представляет ресурс до технического обслуживания, то

есть, его периодичность.

В качестве закона распределения параметров по годам эксплуатации был принят известный гибкий закон Веибуда-йгоденко.

•«*№)'] (П)

Выбор параметров "А" и "В" закона распределения по годам эксплуатации проводился методом максимального правдоподобия.

В результате расчетов установлено, что параметр "В" не связан со сроком эксплуатации, поэтому в дальнейших расчетах использовалось его среднее значение. Незначительный разброо "В" свидетельствует о подобии процессов и равенство коэффициентов вариации параметров; последнее являотся нритерпом подобия процессов, происходящих в различные годи.

В работе установлено, что коэффициент корреляции можду с1х и несущественный, поэтому в расчетах корреляцией маду величинами Ы* и пренебрегали.

Кривая вероятности безотказной работы по однопараметри-ческому ограничению (по ) (рис.4) позволяет определить ресурс распылителя для любого значения вероятности безотказной, работы, а кривая для двухпараыетрического ограничения (по ' с1х я /л} ) позволяет определить наработку до технического обслуживания.

Из графика 4а следует, что при ограничении с!* на уровне 2,6 мм, а )к$ - 0,22 мм"% 65-ти процентному ресурсу соответствует наработка в годах - 1,77 и периодячности ТО -0,43, что при условной годовой наработке трактора в 1200 часов дает значение ресурса 2130 часов в периодичности ТО - 510 часов. Эти цифры соответствуй тем предельным значениям в , при которых экономичность двигателя снижается максимально на 2,5 г/(кЭг.ч.). (Предельное значение выбрано по признаку начала быстрого закоксовывания соплового наконечника распылителя).

Ухудвению экономичности двигателя на 5 %, соответствуют продольные значения парами ¿рев (¿х и рЗ соответственно: 2,4 мм и 0,15 мм2 (рис.4.6).

85-ти процентный ресурс распылителя составит в атом случае 3240 часов и пориошгеность Т0-2400 часов. Однако при этом перерасход топлива в денежном выражении чере 250 часов работы дизеля с таким техническим состоянием форсунки превысит сто-

«X 0,8 0,В

о*

о,г о

Их АЪ 0,6 о.Ч 0,1 О

Вероятность безотказной работы

|\ 1 N 1 Г V 1

1 1 1 \|

1 1 1 1 1 I

1 1 I 1 »

2 3 $ 5 б ?, лет

а) I -СЬС= 2,6 ым; 2 ~с1х=2,6 мм; мм2

\

1 1 I

1 Г 1 г /

1 -1 1 1

У 2 ,з 4 3 $ ? ла*> 6) I -с!X~ 2,4 ни; 2 -сЬс -2,4 мм; = 0,15 мм*"

Рис. 4 •

имость нового распылителя. Поэтом? в качестве предельных значений могло принять значения = 2,5 мм и = 0,18 мм2. Вероятность безотказной работы для принятых значений параметров предельного состояния будет лежать внутри рассчитанных интервалов и составлять: ресурс - 2650 часов пси периодичности ТО - 1100 часов.

На основании результатов расчетов разработан режим обслуживания форсунок в эксплуатации.

Техническое обслуживание необходимо проводить, как а записано в ТУ, при ТО-Э. Црн этом, поолв промывки деталей форсунки, о целью снижения трудоемкости ТО необходимо вначале произвести замер величины сСх и, еоли сСх. < 2,5 мм, то считать распылитель непригодным для дальнейшей эксплуатация. При с1х> 2,6 мм, необходимо выполнить прочистку оопловис отверстий распылите.л форсунки, промыть их обратным потоком топлива и замерить распылителя. Для распылителей, у которых 0,18 мм2 < < 0,33 мм2 дальнейшая эксплуатация разрезается, в противном случае они бракуются, как не прошедших контроль по

При 2,6 мм > 2,5 мм допускаетоя непродолжительная работа трактора с обязательной заменой распылителя при алодующем ТО-2.

Оценка возможного ухудшения удельного расхода топлива д, в эксплуатации -при вероятностном изменении параметров осуществлялась по среднезксплуатационному и номинальному расходам топлива.

Вид функционально» связи установлен по результатам экспериментальных исследований. Цри расчете среднезкоплуатациш-ного удельного расхода топлива использованы синтетические характеристики загрузки тракторов на основных сельскохозяйственных операциях в годовом цикла работ, опубликованные в печати.

Принято, что вероятность загрузки трактора («пае 50 % составляет 0,465, в диапазоне от 50 % до 85 % - 0,33, а выше 85 % - 0,215.

В качестве уравнения функциональной связи принято выражение вида:

АС}е^а«(8~Х1)П* (12)

где Д- приращение удельного расхода топлива; 5Сс\ - параметр; а* , б и .Ли - коэффициенты уравнения.

Если известен непрерывный случайный параметр сс^ с плотностью распределения /(ос;> и функциональная связь этого параметра с исследуемой функцией, то плотность распределения исследуемой функции (в данном случае приращения удельного расхода топлива) имеет вид:

Окончательно о учетом, экспериментальных данных и результатов статистических расчетов получены форсулы, позволяющие рассчитать плотность распределения приращения удельного расхода топлива при случайном характере распределения параметров с!х к ^ в эксплуатации.

Математическое ожидание приращения удельного расхода топлива по каждому параметру вычислялась по формуле:

где Я (х<п4Х < Х/пк) - вероятность попадания величины в заданный интервал; - шаг счета. В результате расчетов установлено: возможное ухудшение экономичности дизеля в эксплуатации достигает 4,4 г/(кВг.ч.) при расчете по средиеэкспяуатациодному расходу топлива и 5,7 г/(кВт.ч.) при оценке по номинальному расходу топлива.

Экономическая эффективность предложенного" режима технического обслуживания распылителей форсунок в эксплуатации рассчитывалась по увеченной выборке распылителей, которая била получена из полной выборки путем исключения из рассмотрения тех из них, у которых Л* <2,5 мм, а 0,19 мм2.

Установлено, что при данных ограничениях параметров технического состояния распылителей форсунок в эксплуатации максимальная величина ¿д? не превшает 0,9 г/(кВт.ч.) яри оценке по ореднеэксплуатацаонному расходу топлива и 1,8 гДкВт.ч.) по номинальному.

Экономия топлива ооотават соответственно 3,5 г/СкВт.ч.) и 3,9 гДкВт.ч), что при годовой загрузке трактора 1200 часов будет равно 25 руб. на один трактор в год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Установлено, что в качестве парадатроз, опрвде/шшшх техническое состояние распылителей тракторных форсунок должны быть приняты: подвижность иглы форсунки, суммарное'эф1йктив-ноо проходное сечениэ распылителя, неравномерность подачи топлива по сояоловим отверстиям.

2. Расчетно-эксперименталышз исследования показывают, что подиштость иглы форсунки определяется величиной и характером распределения сил, действующих па иглу распылителя в мошнт ее отрыва от седла корпуса. Если обеспечить в производстве обратной конический зазор в сопряжении "игла - корпус", то в силу самоустанавлкзаемости иглы практичзски полностью . устраняются силы трения в вышеуказанном сопряжении.

3. Основной причиной ухудшения подвижности иглы в процессе эксплуатации для распылителей с обратным коническим зазором, является уменьшение диаметра кглн по запорному конусу { сСг ) в результате его износа, приводящие к тому, что на начальном участке хода иглы возникает избыточная сила препятствующая быстрому перемощошво иглы и ухудшающая ее подвижность.

4. В результате проведенного теоретического анализа установлено, что неравномерность распределения топлива по сопловым отверстиям является органическим свойством распылителей, сопловые отверстия у которых выполнены несимметрично относительно оси колодца. Получен« формулы для расчета производительности чорзз сопловое отверстие вря любом числе сопловых отверстий в распылителе.. . .

5. Модолироваоте течения топлива в колопце распылителя за запорным конусом позволило заключить, что фактическая величина степени неравномерности определяется, о одной стороны, характером притока топлива к сопловому отверстию, а с другой - эффективным проходным сеченном последнего.

6. В результате экспериментальных исследований, выполненных на ОЩ дизеля с камерой ¡ШЛИ, установлено, что каждый

из параметров предельного состояния распылителей форсунок имеет оптимальный диапазон, при котором степень влияния его на удельный эффективный расход топлива несущественна. Изменение параметров технического оостоягтия в ту или иную сторону от оптимального диапазона приводит .к значительному ухудшению экономичности дизеля.

.7. Статистический анализ начального качества распылителей по степени неравномерности позволил оделать заключение, что в настоящее вреш, диапазон возможных значений этого параметра у распылителей, поступающих в эксплуатацию, довольно широкий. Учитывая динамику изменения ¿'с о в эксплуатации (по мере наработки распылителя) и возможное ухудшение средне-эксплуатационного расхода топлива, необходимо обеспочить существенное сужение диапазона возможных значений Seo при производстве распылителей. Изготовление распылителей с ос.0 = +20 ¿10% позволяет исключить этот параметр из числа определяющих при оценке технического состояния распылителей форсунок.

8. Обработка статистического материала по распылителям показала, что в настоящее вромя 85-ти процентный ресурс распылителя не превышает 3000 часов (что составляет 70 % от ресурса, определенного ГОСТом).

Режим обслуживания форсунок в эксплуатации должен пред-ускатривать при TQ-3 контроль параметров а* и ¡xí . При этом ооля с¿i > 2,6 мм, a juf находится в интервале (о, 18 ... 0,33 км2 ] то разрешается дальнейшая эксплуатация форсунки До следующего ТО-3. Распылители с üx¿.2,6 мм можно эксплуатировать, но их замена необходима при следундем ТО-2.

9. Расчетные исследования показади, что математическое ожидание ухудшения среднеэксллуатаццонного расхода топлива из-за наоптимальности парамзтров технического состояния распылителей в условиях эксплуатации составляет 3,5 г/(кВт.ч.).

Основные положения работы опубликованы в следующих печатных трудах.

1. Мироненко Г.П., Сорокин С.П. .Сандоищский М.Г., Самусь Н.И., Луцепко А.П. Buбос диагностических параметров для контроля форсунок в условиях эксплуатации // Повышение работоспособности агрегате! и узлов трактора Т-ТэОК; Сб.науч.тр. 7 »ICH, М., 1984. - С.88-92.

2. Мироненко Г.П., Самусь Н.И., Сорокин С.Ц. Результаты исследования влияния аффективного проходного сечения распылителей форсунок ФД-22 на экономичность дизеля типа СВД // Снижение расхода горюче-ешзочных материалов энергонасыщенных тракторов типа Т-150и: Сб.науч.та. / ШИСП, 1985. - С.33-38.

3. Мцроненко ,Г.П., Самусь Н.И. Сандоыирский М.Г., Сорокин С.П. Влияние отклонений в пропускной способности сопел

распылителей на показатели дизеля / МИИСП. М., IS8S. - C.5I-56.

4. Мдроненно Г.П., Самусь H.H., Сорокин С.П. Внбср форш зазора в распылителях форсунок ФД-22 // Поятакзгам тэхничоско-го уровня тракторов T-I50K; Сб.науч.тр. / Ш'СП. IL, 1986. -С.56-58.

5. Сандсмдрскяй М.Г., Сорокин С.П. Матеьатичоокая модель теплового расчета дазоля СЩ~14Н о камерой ЦНИДК при неравномерном топливораспродэлонии по соплам распылителя // Двигато-ли внутреннего сгорания: Messeдометвэшшй науч.-техн.сб. / Изд.ХГ/. Харьков, 1988. - С.27-35.

6. Сандокярскпй М.Г,, Сорокин С.П., ¡¿ироненко Г.П. Выбор оптимального толливораспроделения по сопловым отверстиям распылителя форсунки ФД-22 // Повышен® технического уровня к качоства энергокзеюяэшшх тракторов: Сб.науч.тр. / УСХА. К., IS89. - С.70-78.

Пояп.?. леч. 19.04.91. Формет 60 х Ш I/16, Обър» 1,0 уч.-изд.л. Тирэи 100. Йаяаз Г91

Учясток оперптивноЯ печати Харьковского СХИ , 312X31, п/о "Кокуупксг-Г*, учгородок.