автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Совершенствование методов и средств диагностирования турбокомпрессоров двигателей мобильной сельскохозяйственной техники

На правах рукописи

005556479

КУРБАКОВ Иван Иванович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ ДВИГАТЕЛЕЙ МОБИЛЬНОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического

обслуживания в сельском хозяйстве

4 ДЕК 2014

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саранск 2014

005556479

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Иншаков Александр Павлович

Официальные оппоненты: Неговора Андрей Владимирович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет», профессор кафедры «Тракторы и автомобили»

Лянденбурский Владимир Владимирович, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», доцент кафедры «Эксплуатация автомобильного транспорта»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Рязанский государственный

агротехнологический университет имени П.А. Костычева»

Защита состоится 25 декабря 2014 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.117.06 ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва» по адресу: 430904, г. Саранск, п. Ялга, ул. Российская, д. 5.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М. М. Бахтина ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва» и на сайте www.шrsu.ru/ru/diss/diss.php?ELEMENT_ID=31459

Автореферат разослан «24» ноября 2014 г. и размещен на официальном сайте ВАК Минобрнауки РФ http://vak2.ed.gov.ru и ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» www.mrsu.ru «24» октября 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Величко С. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. Концепция развития современной мобильной сельскохозяйственной техники предполагает увеличение мощности их двигателей при снижении расходов топлива и выбросов в атмосферу продуктов сгорания. Для достижения поставленных целей автотракторные двигатели оснащаются турбокомпрессорами (ТКР), охладителями наддувочного воздуха, аккумуляторными системами топливоподачи, электронными элементами управления и встроенными системами самодиагностики.

Система газотурбинного наддува (ГТН) автотракторных дизелей в классическом её конструктивном исполнении состоит из двигателя, турбины и компрессора. Между турбиной и компрессором имеет место механическая связь, а между турбиной и двигателем - газовая. При относительно простой конструктивной схеме и несложном принципе действия ТКР, определение его технического состояния в процессе эксплуатации представляет собой непростую задачу. Неисправности в любом из элементов, постепенно развивающиеся в процессе эксплуатации и внешне заметно не проявляющиеся, на определенных режимах работы могут привести к отказу турбокомпрессора, либо двигателя в целом.

Сложность диагностирования турбокомпрессора определяется многими причинами. Во-первых, показатели эффективности функционирования ТКР в эксплуатации зависят как от технических и режимных характеристик двигателя, так и самого турбокомпрессора. Во-вторых, до сих пор фактически отсутствуют надежные инструментальные средства контроля технического состояния турбокомпрессора в эксплуатации. Определение наиболее информативных функциональных параметров турбокомпрессора, установление их предельных значений, разработка методов и средств их контроля является первостепенным при техническом сервисе двигателей мобильной сельскохозяйственной техники.

Степень разработанности темы. Проблемой совершенствования методов и средств диагностирования двигателей мобильной сельскохозяйственной техники занимались В. В. Альт, В. И. Вельских, С. Н. Борычев, Н. В. Бышов, И. И. Габбитов, И. П. Добролюбов, Н. С. Ждановский, Г. Д. Кокорев, А. П. Иншаков, В. В. Лянденбурский, В. М. Михлин, А. В. Николаенко, А. В. Неговора, С. Н. Ольшевский, К. Ю. Скибневский, А. П. Савельев, О. Ф. Савченко, И. П. Терских, И. А. Успенский и другие. Однако большинство методов диагностирования технического состояния турбокомпрессоров до сих пор не достаточно проработаны, не учитывают в полной мере особенностей их функционирования, отличаются достаточно высокой стоимостью и сложностью применяемого оборудования.

Работа выполнена в соответствии с планом НИОКР ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва» по теме «Энергоэффективность и ресурсосбережение технологий и систем в растениеводстве», отвечающей приоритетным направлениям работ

(ПНР 1 № 28/2010 «Энергосбережение и новые материалы») и программы «У.М.Н.И.К .» по теме «Инновационное аппаратное средство диагностирования современных двигателей».

Цель исследований - разработка методов и диагностических средств контроля показателей функционирования турбокомпрессоров двигателей мобильной сельскохозяйственной техники.

Объект исследований - функциональные параметры турбокомпрессоров автотракторных двигателей.

Предмет исследований - закономерности изменения показателей функционирования турбокомпрессоров в эксплуатационных условиях.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Теоретические взаимосвязи показателей работы двигателя и ТКР, позволяющие производить оценку эффективности функционирования турбокомпрессора в эксплуатации.

2. Методика оценки в эксплуатации технического состояния турбокомпрессора по его коэффициенту полезного действия (свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2014616619 от 05.05.2014 г.).

3. Метод диагностического контроля технического состояния турбокомпрессора в процессе его функционирования по частоте вращения ротора на основе разработанного устройства (патент на полезную модель №145761, дата приоритета 24.12.2013 г.).

Научная новизна работы:

1. Получены аналитические зависимости для определения предельных значений различных показателей функционирования ТКР в эксплуатации.

2. Разработана методика оценки технического состояния турбокомпрессора в эксплуатации на основе контроля частоты вращения ротора ТКР и определения КПД турбокомпрессора.

3. Предложены эффективные средства диагностического контроля показателей работы турбокомпрессора в условиях эксплуатации.

Практическая значимость работы представляют:

1. Программа определения технического состояния турбокомпрессора (свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2014616619 от 05.05.2014 г.);

2. Устройство определения частоты вращения вала турбокомпрессора (патент на полезную модель № 145761, дата приоритета 24.12.2013 г.);

3. Методика определения технического состояния ТКР на основе предложенной схемы его диагностирования в процессе эксплуатации;

4. Результаты экспериментальных исследований зависимости КПД ТКР от характерных неисправностей в системе наддува;

5. Разработанный диагностический комплекс.

Методика исследований. Теоретические исследования выполнены с использованием известных положений теоретической механики, теории двигателей внутреннего сгорания, тракторов и автомобилей.

Экспериментальные исследования выполнены по общим и частным методикам с использованием современного научно-исследовательского оборудования и средств измерений.

Обработка результатов исследований проведена с использованием методов теории вероятности и математической статистики. В работе использованы пакеты прикладных программ «Дизель-РК», «Excel 2013», «ZETView».

Реализация результатов исследований. Техническая документация на технологию диагностирования турбокомпрессоров автотракторных двигателей принята к внедрению в малом инновационном предприятии ООО «Агросервис» (г. Саранск, Республика Мордовия).

Программа определения технического состояния турбокомпрессора, устройство измерения частоты вращения вала турбокомпрессора, лабораторный комплекс по изучению показателей работы системы газотурбинного наддува внедрены в учебном процессе ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н.П. Огарёва».

Личный вклад автора состоит в обобщении теоретических и экспериментальных результатов исследований, проведённых как самостоятельно, так и в соавторстве. При этом автору принадлежит: участие в анализе состояния вопроса, постановке цели, формулировании задач теоретических и экспериментальных исследований, проведение лабораторных испытаний, обработка результатов и их интерпретация, участие в написании статей и выводов по ним.

Апробация результатов. Основные положения и результаты исследований докладывались на XII научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н.П. Огарёва» (г. Саранск, 2011 г.); XXII Огарёвских чтениях ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н.П. Огарёва» (г. Саранск, 2013 г.); 65-й международной научно-практической конференции (Рязань, 2014 г.); V Международной научно-практической конференции (Уфа, 2014 г.); на расширенном заседании кафедры мобильных энергетических средств ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н. П. Огарёва» (2014 г.), в ходе реализации гранта по программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («У.М.Н.И.К.») (2013 - 2014 г.).

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 18 печатных работах, в том числе 6 в изданиях по «Перечню...» ВАК Минобразования и науки РФ. Получен патент на полезную модель РФ №145761 «Устройство определения частоты вращения вала турбокомпрессора». Получено свидетельство на программу для ЭВМ №2014616619 «Программа определения технического состояния турбокомпрессора».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, включает 50 рисунков и 6 таблиц, список литературы содержит 183 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определена цель, выбран

объект исследований, охарактеризована научная новизна и изложена общая концепция работы.

В первой главе «Состояние проблемы и задачи исследования» дан анализ состояния проблемы и определены пути её решения в форме поставленных задач.

Проведённый анализ показал, что существующие методы контроля и оценки технического состояния турбокомпрессоров в основном обеспечивают возможность распознавания дефектов лишь на стадии разборки и последующего ремонта.

Установлено, что одной из актуальных проблем при использовании мобильной сельскохозяйственной техники, оснащенной двигателями с газотурбинным наддувом, является ограниченность методов и средств инструментального контроля технического состояния турбокомпрессора в процессе эксплуатации машинных агрегатов. В таких условиях возможен тренд функциональных параметров турбокомпрессора в недопустимую область, с последующим аварийным отказом ТКР, либо двигателя в целом.

На основании изученного материала сформулированы задачи исследования.

1. Провести комплексный анализ взаимосвязей оценочных показателей правильного функционирования ТКР, существующих методов и средств их диагностирования.

2. Установить закономерности формирования показателей ТКР и оценить их изменение при характерных неисправностях в системе ГТН.

3. Разработать диагностические средства для безразборной оценки правильного функционирования ТКР в эксплуатации.

4. Дать технико-экономическое обоснование внедрения предложенных мероприятий.

Во второй главе «Теоретические исследования по совершенствованию методов и средств контроля показателей функционирования ТКР в условиях эксплуатации» на основе аналитических зависимостей установлена взаимосвязь параметров, определяющих работу ТКР при эксплуатации МЭС.

Для свободного турбокомпрессора принят баланс мощностей:

Составляющие уравнения баланса мощностей (1) могут быть представлены в виде:

Мощность на турбинном колесе:

(1)

Мощность Л^., требуемая для привода компрессора:

N. =-

К

15г)к К-1

V.

и,

-1

(3)

Выражения (2 и 3) позволяют определять М и Л^ при условии полного согласования характеристик двигателя и турбокомпрессора. В условиях эксплуатации мощность, развиваемая турбиной может быть выражена зависимостью:

М0=С-М„-па, (4)

где С- постоянный коэффициент, (С-1/9550)\ Мп- момент сопротивления вращению турбине, Н м; п„ -эксплуатационная частота вращения ротора ТКР, об/мин. Момент сопротивления вращению турбине:

м =

ЛГ

с п..

(5)

Условием правильного функционирования ТКР в эксплуатации является соотношение:

М,

М,

• = 1,

N.

М, С -п, М „

(6)

с п,

Преобразовав выражение (6), получим:

М,

м (?>

" 13 11

где М, - крутящий момент турбины при полном согласовании характеристик двигателя и ТКР, Н-м; п, - частота вращения ротора ТКР при полном согласовании характеристик двигателя и ТКР, об/мин.

Если — = 1, то техническое состояние ТКР соответствует правильному »,

его функционированию. Если — < 1, то в эксплуатации имеет место снижение

скоростного режима ТКР по причине повышенного сопротивления вращению, либо наличия гидравлических потерь, что должно непременно служить

предметом поиска неисправности методом диагностирования. При — > 1

будет иметь место нарушение нормального функционирования ТКР, из-за «перекрутки» турбины вследствие неисправности в системе управления турбокомпрессором, что также является предметом поиска неисправностей методом диагностирования.

Таким образом, контроль частоты вращения турбокомпрессора в эксплуатации является необходимым условием оценки правильности его

функционирования в составе двигателя мобильного сельскохозяйственного агрегата.

Предложенный автором способ контроля п,к (патент РФ на полезную модель №145761 от 24.12.2013г.) позволил разработать основы метода оценки работоспособности ТКР по его динамическим (разгонным) характеристикам.

Для определения разгонных характеристик ТКР было использовано выражение:

м,„(*+1), е -1

е -Лл + ± к

Алгоритм расчета разгонных характеристик ТКР сводился к выполнению операций выбора значения а>„ом, ¿о, по данным завода-изготовителя, и для задаваемых отсчетов времени определению угловых скоростей со ротора ТКР. Результаты расчета представлены на графике (рис. 1). Как видно из графиков для ТКР-6 разгонные характеристики исправного (= 0,4) и условно неисправного (77^=0,3) различаются как по времени разгона, так и абсолютному значению пц установившегося движения после разгона: е/=3,5с., ¿2=5,5 с.;Л/=105000 об/мин, Л;>=86000 об/мин.

—*—опыт —опыт неиспр расчет расчет неиспр

>Ък,

об/мин

120000 100000 80000 60000 40000 20000 О

Рисунок 1- Разгонные характеристики турбокомпрессора

Анализ выражений (2) и (3) показывает, что мощности на турбинном и компрессорном колесах зависят от соответствующих КПД. Основными факторами снижающими данные КПД являются потери, вызванные перетеканием газов в лопаточных частях компрессора и турбины, что учитывается соответственно в Т\ка КПД компрессора и Т]ш турбины. Отдельные элементы затрат энергии на преодоление сопротивлений вращению компрессорного и турбинного колёс, учитываются соответственно

механическим КПД компрессора и механическим КПД турбины. Следовательно, можно сделать вывод, что закономерности изменения, указанных КПД могут характеризовать техническое состояние правильного функционирования ТКР в эксплуатации.

При испытаниях непосредственное определение КПД турбокомпрессора, турбины и компрессора рассчитывают по формулам:

Коэффициент полезного действия турбокомпрессора

= 0,89-

V -1

1--

1

(9)

где лк - степень повышения давления наддувочного воздуха; тг, - степень понижения давления отработавших газов; Та - абсолютная температура воздуха перед компрессором, К; Т,- абсолютная температура воздуха перед турбиной, К.

Коэффициент полезного действия компрессора

/ *-1 л

П,

-1

Тк-Та •

где Тк- абсолютная температура воздуха после компрессора, К.

(10)

Коэффициент полезного действия турбины

(

1--

п.

*

Т -Т

I 1 г

где Г. - абсолютная температура газа после турбины, К.

(П)

Механический КПД турбокомпрессора

"«•-Лг

Лк'П,

(12)

Для обоснования границ исправного состояния ТКР по различным критериям уравнение баланса мощностей (1) представим в виде:

Обозначим:

-1 = ^

К-1 Я т в,

К я0 г0 ск

н4

К, К-1 л,

л:,-Г к 'д0 Ти.Ь^г

То С,

Тогда:

= Дт 1-

(13)

Из выражения (13) получим зависимость для расчета КПД турбокомпрессора:

Уравнение (14) устанавливает взаимосвязь между КПД турбокомпрессора и параметрами газа на впуске и выпуске. Анализ выражения показывает, что снижение цл в эксплуатации относительно установленного значения может быть по причине:

Т

- роста теплоперепада газов в турбине —;

То

Р„

- уменьшения степени повышения давления воздуха в компрессоре —;

- снижения степени расширения газа в турбине —;

- роста механических сопротивлений (снижения являющейся составляющей частью г)л ).

Учитывая, что в технически исправной системе ГТН, рост Т, происходит одновременно с повышением Рк за счет увеличения цикловой подачи топлива, то по параметру Г, довольно сложно аналитическим путем рассчитать предельные по теплонапряженности значения функциональных показателей ТКР (Р^; Р,; 7„). На основании ранее проведённых исследований установлено, что тепловая нагруженность двигателя может быть оценена по критерию теплонапряженности д„. Взаимосвязь <?„ и предельных параметров наддува устанавливается выражением (15):

к-1

(14)

Рт

0.88

С учетом Рк пр,а из выражения (13) величину предельного значения КПД турбокомпрессора представим в виде:

Р V Го )

пред

Р-г 1-

Р \ 1 _ пред

(16)

По результатам расчетов получены зависимости, изображенные на рисунке 2.

Рисунок 2 - Зависимость показателей теплонапряженности двигателя Д КПД турбокомпрессора на различных скоростных режимах

■245-35 от

Проведённые расчёты позволили установить предельные значения КПД ТКР на различных скоростных режимах двигателя. Так для пд =1800-ь2200об/мин предельное значение Г11к пред = 0,35, пд =1400об/мин

предельное значение 11,к „р-д = 0,28^-0,29.

В третьей главе «Методика экспериментальных исследований» описаны общая и частная методики исследований, экспериментальная установка, измерительная аппаратура, оценка погрешностей измерений, методика обработки экспериментальных данных.

Целью проведения экспериментов явилась проверка результатов теоретических исследований, установление закономерностей изменения показателей работы ТКР и двигателя в условиях регуляторной характеристики двигателя Д-245-35.

Испытания проводились на лабораторной установке с использованием обкаточно-тормозного стенда КИ-5543 ГОСНИТИ (рис. 3).

Рисунок 3 - Измерительная система по изучению показателей работы системы наддува, установленная на двигателе Д-245-35 и ТКР-6.1 с использованием обкаточно-тормозного стенда КИ 5543 ГОСНИТИ

В частности, были разработаны дополнительные аппаратные и программные средства, позволяющие производить необходимые расчеты и вести накопление статистической информации.

Обработка производилась в программе для ЭВМ «Программа определения технического состояния турбокомпрессора» (свидетельство на регистрацию программы для ЭВМ № 2014616619 от 30.06.2014 г.)

Измерительная система для температур строилась на основе

В процессе экспериментов измерялись следующие параметры ТКР и двигателя: давление и температура воздуха на входе в компрессор, давление и

температура газа на входе в турбину, давление и температура наддувочного воздуха, давление и температура газа после турбииы, частота вращения вала ТКР и двигателя, расход топлива.

В процессе испытаний применялось как стандартное, так и специально разработанное

оборудование.

Рисунок 4 - ZET 7020 TermoTC-CAN интеллектуальный термодатчик термопары с интерфейсом CAN)

Рисунок 5 - Устройство измерения частоты вращения вала ТКР

13 термопар и модулей ZET 7020 TermoTC-CAN (рис. 4), которые осуществляли преобразование

сигнала с датчиков в значения температуры.

Полученные значения

температуры передавались по протоколу Modbus по интерфейсу CAN. Использование интеллектуальных датчиков не требует настройки измерительных каналов. Интеллектуальный термопреобразователь сопротивления ZET 7020 TermoTC-CAN внесен в реестр средств измерений под№ 52802-13.

Для контроля частоты вращения применялся датчик собственной конструкции патент РФ на полезную модель № 145761 от 24.12.2013г. (рис. 5).

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований методов и средств контроля показателей функционирования турбокомпрессора в эксплуатации» приведен анализ результатов экспериментальных исследований. Для оценки адекватности математических зависимостей проведена их идентификация путем сравнения экспериментальных и расчетных данных. Оценка по критерию Пирсона показала удовлетворительную сходимость результатов на уровне 0,88...0,94.

При экспериментальных исследованиях изучалось изменение показателей функционирования ТКР в условиях регуляторной характеристики двигателя, в том числе при имитации различных неисправностей на впуске и выпуске.

Экспериментальные исследования подтвердили теоретические предпосылки о том, что эффективность функционирования ТКР в эксплуатации может быть оценена системой показателей: КПД турбокомпрессора и частотой вращения ротора во всем диапазоне изменения скоростного режима работы двигателя.

Так для технически исправного турбокомпрессора показатели функционирования в диапазоне частот вращения коленчатого вала двигателя пд =2200+1850 об/мин имеют следующие значения 77,t =0,39*0,40, 77, =0,60, 17, =0,75, Я*. =0,92, «„=105000 об/мин, что соответствует паспортным данным. Эксперименты, проведенные при имитации различных неисправностей в системе ГТН подтвердили, что функционирование ТКР при наличии дефектов сопровождаются снижением КПД ТКР, частоты вращения и ростом теплонапряженности.

00 I ' I---1

»всю свзо 1900 I вэо гооо 3oso ггоо ¡tic гхо ?2» гзоо

п^.оо / мпи

Рисунок 6 - Показатели функционирования ТКР-6.1 в условиях регуляторной характеристики двигателя.

1S00 1850 1¡00 450 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2100

на,об/мин

Рисунок 7 - Изменение Jti, к, и оборотов ротора ТКР-6.1, в условия регуляторной характеристики Д-245-35.

------ ----- --------

-

----- X

I

-•-«лЗ турбины КПО гоыорессорл)

I

—КПДГКРоел I

1

-•- «(ТО 7 испр | -—КПДКиспр (

I

2050 2100 2150 2250 2X0

Рисунок 8 - Показатели функционирования ТКР-6.1 в условиях регуляторной характеристики двигателя (неисправность линии впуска - утечки воздуха после компрессора).

00 («30

——

----------

— \\ ~х \

-- -ч

■ шпЗтгр -»-ипС турбины ™-клб компрессора —КПДУКРисп ~*~КПД Гиспр

--КППКиспр

-~-КПДиех

щ,об/мин

Рисунок 9 - Показатели функционирования ТКР-6.1 в условиях регуляторной характеристики двигателя (неисправность линии выпуска - утечки газа перед турбиной).

При возникновении неисправностей связанных с утечками газов перед турбиной значение КПД ТКР не достигает своих паспортных значений и в диапазоне частот вращения двигателя от 2100 об/мин до 1850 об/мин составляет т)л =0,19+0,20.

Неисправности в системе наддува отражаются на форме разгонных характеристик в виде отклонения от исправного состояния, как амплитудных значений, так и времени разгона (рис. 9).

и С.

Рисунок 9- Графики разгонных характеристик турбокомпрессора ТКР-6.1

Изложенное выше позволяет констатировать, что в процессе функционирования автотракторного двигателя имеется возможность отслеживать информацию о работоспособности ТКР, контролируя его функциональные параметры: КПД турбокомпрессора и частоту вращения ротора ТКР.

В пятой главе «Рекомендации по усовершенствованию технологии диагностирования турбокомпрессоров» приведены разработанные диагностические средства, которые можно использовать для целей диагностирования при испытании двигателя на обкаточно-тормозном стенде, а также для контроля правильного функционирования ТКР и в процессе эксплуатации мобильного сельскохозяйственного агрегата.

Разработанная технология диагностирования позволяет сократить время нахождения неисправности, отслеживать текущее состояние турбокомпрессора в процессе эксплуатации, что в итоге позволит повысить надежность мобильной сельскохозяйственной техники, увеличить ее коэффициент технической готовности. Расчет показал, что годовой экономический эффект составляет 118530 руб. на программу 100 диагностирований при сроке окупаемости капиталовложений 0,6 года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана математическая модель, позволяющая комплексно изучать взаимосвязи показателей работы двигателя и турбокомпрессора. Установлено, что работоспособность ТКР в эксплуатации может быть оценена системой показателей: КПД турбокомпрессора и частотой вращения ротора во всем диапазоне изменения скоростного режима работы двигателя. Получены количественные оценки показателей правильного функционирования турбокомпрессора в условиях моторных испытаний двигателя на номинальном режиме: =105000 об/мин; % = 0,40; 7^=0,62; ^,=0,75; 77,** =0,92;

/г, =1,52-1,53; л, =1,58-1,60.

2. Разработана методика оценки качества функционирования ТКР в эксплуатации по частоте вращения ротора ТКР и его разгонным характеристикам. Обосновано, что соотношение частот вращения ротора турбокомпрессора в эксплуатации пп относительно нормативной, устанавливаемой заводом-изготовителем я,, может быть принято в качестве оценочного диагностического параметра технического состояния турбокомпрессора. При — = 0,95+1,05 турбокомпрессор соответствует

исправному состоянию. При — = 0,85+0,95 показатели работы

турбокомпрессора не соответствуют нормативным значениям (техническое состояние - «начало зарождения неисправности»). При —<0,85 дальнейшая

эксплуатация ТКР может привести к аварийным последствиям.

Для исправного состояния ТКР 6.1, установленного на двигателе Д-245-35, получены значения времени разгона //=3,5 е., при амплитудном значении частоты вращения ротора А1=105000 об/мин и КПД турбокомпрессора г)1к = 0,4. Снижение т)Л до 0,3 приводит к возрастанию времени разгона до 5,5 с. и уменьшению амплитудного значения частоты вращения вала ТКР до 86000 об/мин.

3. Разработана методика расчета предельных по теплонапряженности двигателя значений КПД турбокомпрессора. На программное обеспечение получен охранный документ РФ «Программа определения технического состояния турбокомпрессора» (свидетельство №2014616619). Разработано средство диагностического контроля параметров функционирования ТКР по частоте вращения ротора (Патент №145761).

4. Разработана технология диагностирования системы наддува двигателей мобильной сельскохозяйственной техники, позволяющая в эксплуатации получить экономический эффект на программу 100 диагностирований в сумме 118530 руб. в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

Статьи в рецензируемых журналах из списка ВАК РФ

1. Иншаков А. П. Автоматизированный комплекс для диагностирования систем наддува воздуха в двигателях МЭС / А. П. Иншаков, А. Н. Кувшинов, И. И. Курбаков // Тракторы и сельхозмашины. - 2012.-№ 10.-С. 16-18.

2. Иншаков А. П. Диагностика турбокомпрессоров на стенде КИ-5543/ А. П. Иншаков, А. Н. Кувшинов, И.И. Курбаков, О.Ф. Корнаухов // Сельский механизатор. - 2013. - №12. - С. 39.

3. Иншаков А. П. Программный комплекс «ДИЗЕЛЬ РК» / А. П. Иншаков, И.И. Курбаков // Сельский механизатор. - 2013. - №12. - С. 45.

4. Иншаков А. П. Способ диагностирования системы воздухопадачи тракторного дизеля / А. П. Иншаков, И.И. Курбаков, А. Н. Кувшинов // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. - 2014. - №3. - С. 67 - 71.

5. Иншаков А. П. Диагностирование турбокомпрессора автотракторного дизельного

двигателя на обкаточно-тормозном стенде КИ 5543 ГОСНИТИ / А. П. Иншаков, А. Н. Кувшинов, И.И. Курбаков, О.Ф. Корнаухов // Тракторы и сельхозмашины. - 2014. - №1. - С 39-41.

6. Иншаков А. П. Экспериментальные исследования системы диагностирования турбонаддува автотракторного двигателя Д-245-35 / А. П. Иншаков, А. Н. Кувшинов, И.И. Курбаков, О.Ф. Корнаухов // Тракторы и сельхозмашины. - 2014. - №5. - С. 45 - 47.

Статьи в других изданиях

7. Иншаков А. П. Аппаратное средство контроля работоспособности турбокомпрессора / А. П. Иншаков, И.И. Курбаков, А. Н. Кувшинов // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы : межвуз. сб. науч. тр. / редкол.: A.B. Котин [и др.]. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2013. - С. 137 - 141.

8. Иншаков А. П. Диагностика турбокомпрессоров с помощью информационно-измерительного комплекса. / А. П. Иншаков, И.И. Курбаков, А. Н. Кувшинов // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы : межвуз. сб. науч. тр. / редкол.: A.B. Котин [и др.]. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2013. - С. 142 - 143.

9. Курбаков И. И. Исследование показателей работы турбокомпрессора ТКР 6.1. / И.И. Курбаков, О. Ф. Корнаухов // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы : межвуз. сб. науч. тр. / редкол.: A.B. Котин [и др.]. - Саранск: Изд-во Мордов. унта, 2013. - С. 144 - 145.

10. Курбаков И. И. Исследование показателей двигателя при нарушении воздухоподачи. / И.И. Курбаков // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы : межвуз. сб. науч. тр. / редкол.: A.B. Котин [и др.]. - Саранск: Изд-во Мордов. унта, 2013. - С. 145 - 147.

11. Иншаков А. П. Средство получения диагностической информации при моторных испытаниях турбокомпрессора. / А. П. Иншаков, А. Н. Кувшинов, О.Ф. Корнаухов, И.И. Курбаков // Совершенствование конструкции, эксплуатации и технического сервиса автотракторной и сельскохозяйственной техники - Уфа: Башкирский ГАУ, 2013 - С 133 — 137.

12. Иншаков А. П. Влияние неисправностей в системе воздухоподачи на показатели наддува автотракторного двигателя. / А. П. Иншаков, А. Н. Кувшинов, И.И. Курбаков, О.Ф. Корнаухов // Вестник Нижегородской сельскохозяйственной академии. 2013. Том 3-Н.Новгород, Т.З. 2013.-С. 71-75.

13. Иншаков А. П. Лабораторный информационно-измерительный комплекс для моторных испытаний турбокомпрессора. / А. П. Иншаков, А. Н. Кувшинов, И.И. Курбаков, О.Ф. Корнаухов // Вестник Нижегородской сельскохозяйственной академии. 2013. Том 3-Н.Новгород,Т.З. 2013.-С.75-80.

14. Иншаков А. П. Использование современных вычислительных средств и плат сбора данных при исследовании систем наддува дизельных двигателей на обкаточно-тормозном стенде КИ 5543 ГОСНИТИ/ А. П. Иншаков, А. Н. Кувшинов, И.И. Курбаков // Промышленный салон. Ремонт. Восстановление. Реновация // Материалы V Международной научно-практической конференции. - Уфа: Башкирский ГАУ, 2014. - 261 с.

15. Курбаков И. И. Теоретическое обоснование предельного значения давления наддува для диагностирования турбокомпрессоров автотракторных двигателей// Научное сопровождение инновационного развития агропромышленного комплекса: теория, практика, перспективы: Материалы 65-й международной научно-практической конференции 20-21 мая 2014 года. - Рязань: Издательство Рязанского государственного агротехнологического университета, 2014. - Часть 2. - 237 с. С. 125-130.

16. Иншаков А. П. Информационно-измерительный комплекс для диагностики турбокомпрессоров тракторных дизелей/ А. П. Иншаков, И.И. Курбаков, А. Н. Кувшинов // Научное сопровождение инновационного развития агропромышленного комплекса: теория, практика, перспективы: Материалы 65-й международной научно-практической конференции 20-21 мая 2014 года. - Рязань: Издательство Рязанского государственного

агротехнологического университета, 2014. - Часть 2. - 237 с. С.101-104.

Патенты и авторские свидетельства на программы ЭВМ

17. Пат. 145761 Российская Федерация, МПК С01РЗ/00.Устройство для измерения частоты вращения вала турбокомпрессора / А. П. Иншаков, И. И. Курбаков, А. Н. Кувшинов, О. Ф. Корнаухов, патентообладатель ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева». -№ 2013157453 ; заявл. 24.12.2013 ; опубл. 27.09.2014.

18. Программа определения технического состояния турбокомпрессора// Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2014616619 05.05.2014, Опубликовано: 20.07.2014. А. П. Иншаков, И.И. Курбаков, А. Н. Кувшинов, М.Н. Ветчинников; заявка № 2014616084 от 05.05.2014. Зарег. 30.06.2014.

Подписано в печать 19.11.14. Объем 1,0 п. л. Тираж 150 экз. Заказ № 1514. Типография Издательства Мордовского университета 430005, Саранск, ул. Советская, 24