авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ АВТОТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ ПО РАЗНОСТИ РАСХОДОВ ВОЗДУХА НА ВПУСКЕ И ВЫПУСКЕ В ПУСКОВОМ

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ПОНИЗОВСКИЙ АЛЕКСЕЙ ЮРЬЕВИЧ

ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ АВТОТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ ПО РАЗНОСТИ РАСХОДОВ

ВОЗДУХА НА ВПУСКЕ И ВЫПУСКЕ В ПУСКОВОМ РЕЖИМЕ

Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического

обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Новосибирск 2010

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Воронин Дмитрий Максимович

(ФГОУ ВПО НГАУ)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, член-корр.

Россельхозакадемии, профессор

Альт Виктор Валентинович

(ГНУ СибФТИ Россельхозакадемии)

кандидат технических наук

Коротких Владимир Владимирович

(ГНУ СибИМЭ Россельхозакадемии)

Ведущая организация: Алтайский государственный аграрный

университет (ФГОУ ВПО АГАУ)

Защита состоится «23» апреля 2010 года на заседании диссертационного совета ДМ 006.059.01 при ГНУ Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу: 630501, Новосибирская область, Новосибирский район, р.п. Краснообск-1, а/я 460, ГНУ СибИМЭ Россельхозакадемии.

телефон, факс (383) 348-12-09. e-mail: sibime@ngs.ru. С авторефератом можно ознакомиться на сайте http://www.sibime.sorashn.ru

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

ГНУ СибИМЭ Россельхозакадемии и на сайте http://www.sibime.sorashn.ru

Автореферат разослан «22» марта 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета В.С. Нестяк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. По соотношению числа отказов двигатель внутреннего сгорания (ДВС) на примере цилиндропоршневой группы (ЦПГ) занимает второе место (20 %) после топливной аппаратуры (45%). Одним из важных факторов его исправной работы является обеспечение номинальной величины неплотности цилиндропоршневой группы.

Неплотность ЦПГ является одним из важных параметров технического состояния, существенно влияющих на эффективную работу двигателя. При увеличении неплотности ЦПГ снижаются такие технико-экономические показатели, как эффективная мощность, удельный и часовой расход топлива, повышается температура выхлопных газов, увеличивается количество вредных выбросов в атмосферу, значительно ухудшаются пусковые качества, снижается долговечность двигателя.

Анализ существующих методов и средств контроля технического состояния ЦПГ показал, что на сегодняшний день большинство из них требуют предварительной разборки двигателя перед диагностированием, имеют высокую трудоемкость и не обладают достаточной точностью при постановке диагноза.



Поэтому необходимы дальнейшие исследования, разработка новых методов и средств контроля, при помощи которых можно быстро и эффективно проконтролировать и оценить состояние цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания.

Таким образом, совершенствование способов контроля состояния ЦПГ, на что направлена настоящая работа, имеет практическую и научную значимость.

Цель исследования. Сокращение трудовых и материальных затрат при оценке технического состояния цилиндропоршневой группы за счет совершенствования методов и средств измерения.

Объект исследования. Процесс изменения неплотностей цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания в условиях эксплуатации.

Предмет исследования. Закономерности изменения неплотностей цилиндропоршневой группы в зависимости от технического состояния и режима работы двигателя.

Научная гипотеза. В качестве параметра оценки технического состояния цилиндропоршневой группы может быть использовано значение разности расходов воздуха на впуске и выпуске двигателя в пусковом режиме без подачи топлива.

Научная новизна. Обоснован оперативный способ оценки технического состояния цилиндропоршневой группы двигателя по разности расходов воздуха на впуске и выпуске в пусковом режиме. Новизна предложенного способа подтверждена патентом РФ (Пат. 2336513).

Разработана математическая модель, характеризующая зависимость разности расходов воздуха от неплотности цилиндропоршневой группы.

Разработана технология оценки технического состояния ЦПГ дизельных двигателей.

Практическая значимость. Разработанная технология позволяет упростить процесс оценки технического состояния ЦПГ, сократить его продолжительность и трудоемкость, повысить достоверность и точность диагноза и снизить общие затраты при эксплуатации машинно-тракторного агрегата (МТА) на техническое обслуживание и ремонт.

На защиту выносятся:

- разработанный способ оценки технического состояния ЦПГ по разности расходов воздуха в пусковом режиме без подачи топлива;

-- - технология оценки технического состояния ЦПГ дизельных двигателей;

- результаты технико-экономического обоснования эффективности проведенных научных исследований.

Реализация результатов исследования. Разработанная технология оценки технического состояния ЦПГ реализована в условиях предприятия технического сервиса г. Новосибирска ООО «Сибирь Дизель Сервис».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались:

  1. на Международной научно-практической конференции «Современные и перспективные технологии, в АПК Сибири» (г. Новосибирск, 2006 г.).
  2. на Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика ВАСХНИЛ А.И. Селиванова (г. Новосибирск, п. Краснообск, 2008 г.)
  3. на VI Межрегиональной конференции молодых ученых и специалистов Сибирского федерального округа «Научное и инновационное обеспечение АПК Сибири» (г. Барнаул, 2008 г.)
  4. на VII Межрегиональной конференции молодых ученых и специалистов аграрных вузов Сибирского федерального округа (г. Новосибирск, 2009 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе одна в издании, указанном в «Перечне ведущих рецензируемых научных журналов и изданий», рекомендованном ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и предложений. Работа изложена на 107 страницах машинописного текста, включающего 11 таблиц, 29 рисунков, библиографического списка литературы из 84 наименований и 6 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, ее цель, определены объект и предмет исследований, раскрыты научная гипотеза, новизна и практическая ценность результатов работы.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» рассмотрены методы и средства, определяющие неплотность цилиндропоршневой группы и камеры сгорания. Проанализированы их преимущества и недостатки.

Проблематикой технической диагностики тракторов и автомобилей занимались ГОСНИТИ, ВИМ, СибИМЭ, НАТИ и другие научно-исследовательские учреждения. В этой области известны такие исследователи как Деревцов Ю.Н., Добролюбов И.П., Дынга И.Г., Змановский Вик.А., Лившиц В.М., Михлин В.М., Терских И.П. и другие.

Более детально исследованиями по диагностике ЦПГ занимались Бельских В.И., Рогожкин В.М., Костин В.Д., Синий В.П. и др. Ими установлено, что состояние уплотнения надпоршневого пространства двигателя оценивается по величине неплотности цилиндров. Этот показатель наиболее полно характеризует работоспособность сопряжений и имеет, при исправном состоянии других систем и механизмов, непосредственную связь с мощностью двигателя.

Для достижения цели работы сформулированы следующие задачи:

  1. Установить влияние неплотности цилиндропоршневой группы на разность расходов воздуха на впуске и выпуске в пусковом режиме и обосновать способ оценки ее технического состояния.
  2. Разработать технологию оценки технического состояния цилиндропорш­невой группы.
  3. Произвести производственную проверку способа и оценить эффективность результатов исследований.

Во второй главе «Теоретические предпосылки к разработке способа оценки технического состояния дизеля по разности расходов воздуха» рассмотрен рабочий цикл дизеля в пусковом режиме, что соответствует предлагаемому способу.

Характер рабочего цикла ДВС при пуске показывает, что средние и мгновенные частоты вращения коленчатого вала и скорости движения поршня в десятки раз меньше, чем при работе на режимах максимальной мощности. Вследствие этого увеличивается теплоотдача в стенки цилиндров, нарушается неплотность ЦПГ и увеличивается выброс заряда через выпускные клапаны.

Для установившихся режимов ДВС давление и температуру конца такта сжатия определяют из соотношений:

, (1)

, (2)

где – соответственно давление (кг/см2) и температура воздуха (°С) в ци-

линдре двигателя при нахождении поршня в положении н.м.т.;

– геометрическая степень сжатия;

– средний показатель политропы сжатия.

При пуске ДВС фактическая степень сжатия меньше из-за потери части заряда через неплотности конструкции и впускной клапан, закрывающийся у двигателей через 40-70 градусов после н.м.т. (инерционное наполнение после н.м.т).

В данном случае фактическая степень сжатия определяется по формуле:

, (3)

где – объём, теряемый через впускной клапан; - коэффициент сохранения заряда;

– объём камеры сгорания.

Коэффициент сохранения заряда характеризует герметичность ЦПГ который находится по формуле:

, (4)

где – соответственно масса заряда в начале и конце такта сжатия.

С достаточной степенью точности давление и температура конца такта сжатия при пуске определяется уравнениями:

, (5)

, (6)

где – фактическая степень сжатия.

При росте геометрической степени сжатия благодаря высокому давлению скорость истечения заряда через неплотности между поршнем и цилиндром возрастает. Температура дизеля практически не влияет на интенсивность потери заряда и на коэффициент сохранения заряда .

Потеря заряда характеризуется средним индикаторным давлением потерь, пропорциональным площади индикаторной диаграммы процессов сжатия-расширения без подачи топлива (рис.1)

 Характеристика потерь давления в-18

Рис. 1 - Характеристика потерь давления в результате прорыва воздуха через неплотности ЦПГ

Таким образом, установлено, что на утечки сжатой среды в большей степени оказывает влияние давления в конце такта сжатия, главным образам характеризующее герметичность надпоршневого пространства.

Зная абсолютное значение величины утечек воздуха, можно подсчитать давление конца сжатия (универсальный диагностический параметр) по формуле:

кг/см2, 7)

где Ра – давление конца впуска, , Ра = 0,85-0,96;

n1 – показатель политропы сжатия на пусковых оборотах, n1= 1,32;

– доля утечки воздуха в процентах, от количества воздуха всасываемого в цилиндры.

Эти предпосылки, главным образом, повлияли на то, что в качестве диагностического параметра может быть принята разность расходов воздуха на впуске и выпуске, отражающая неплотность цилиндропоршневой группы.





Величину расхода воздуха через неплотности ЦПГ подсчитывают по общепринятой формуле:

м3/с, (8)

где – коэффициент истечения потока воздуха;

S – площадь неплотности;

– постоянная ускорения;

– среднее значение давления конца сжатия.

В нашем случае величина является функцией неплотности. Для определения давления конца сжатия, необходимого для дальнейших расчетов расхода воздуха, воспользуемся зависимостью из теории размерностей, взяв за основу принятые допущения и заменив поступательную скорость перемещения поршня на частоту вращения коленчатого вала двигателя, получим выражение для определения давления конца сжатия в виде:

кг/см2, (9)

где - коэффициент пропорциональности;

– кинематическая вязкость масла, м2/с;

в – показатель степени (расчетная величина);

– плотность газов, кг/м3;

– частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин.

Приняв в (8) и (9) значения постоянными, получены следующие выражения для оценки давления конца сжатия и расхода воздуха:

, (10)

, (11)

где ; В= ·А.

С учетом физического смысла уравнений (9-11) и анализа результатов экспериментов в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя, давления конца сжатия и величины расхода воздуха установлено, что значение «в» должно находиться в диапазоне 0 – 1.

Из уравнений (10-11) видно, что величина расхода воздуха Q имеет функциональную связь с неплотностью S ЦПГ.

Определив значения А и В по литературным данным, можно получить представление о характере изменения величин давления и расходов воздуха.

На основании вышеизложенного разработан способ оценки технического состояния ЦПГ по разности расходов воздуха на впуске и выпуске в пусковом режиме без подачи топлива.

При работе двигателя в пусковом режиме часть газов на такте сжатие-расширение теряется в связи с неплотностью ЦПГ, поэтому применительно к этому режиму величина разности расходов воздуха будет определяться как разность расходов воздуха на впуске и выпуске:

л/мин, (12)

где – разность расходов воздуха на впуске и выпуске;

– количество воздуха на впуске (впускной тракт) в цилиндры двигателя;

– количество воздуха на выпуске (выпускной тракт) из цилиндров дви- гателя.

Применительно к цилиндропоршневой группе в случае герметичности впускного и выпускного трактов (включая клапанный механизм) формула (8) может быть представлена в виде:

, (13)

где .

Таким образом, с учетом сохранения условий по герметичности впускного и выпускного трактов величина разности расходов воздуха из уравнения (13) может быть выражена в виде разности расходов воздуха на впуске и выпуске:

. (14)

Очевидность связей в уравнении (14) и простота реализации дают основание принять в качестве диагностического параметра технического состояния цилиндропоршневой группы разность расходов воздуха на впуске и выпуске при работе двигателя в пусковом режиме без подачи топлива.

Оценка предлагаемого способа в сравнении с базовым (контроль по давлению конца сжатия) может быть осуществлена по оценке чувствительности.

Чувствительность рассматриваемых способов (реакция на величину неплотностей) может быть оценена по выражениям:

– по разности расходов воздуха (предлагаемый способ)

, (15)

– по давлению конца сжатия (базовый способ для сравнения)

, (16)

где – соответственно значения неплотностей нормативной и в текущий момент контроля;

– по отношению способа "разности расходов воздуха" к способу "давление конца сжатия"

. (17)

На основе выражений (15-17) можно проанализировать преимущества рассматриваемых способов. Результаты сравнительных расчетов при значении в 3/4 (ориентировочное значение по результатам предварительных экспериментальных исследований) приведены на рис. 2. Из графиков рисунка видно, что показатель " разности расходов воздуха" имеет большую информативность (кривая 1), чем показатель "давление конца сжатия" (кривая 2), по которым можно оценивать техническое состояние ЦПГ двигателя. Относительная чувствительность Q/Pc (кривая 3) меняется от 1,2 (при неплотности 2 мм2) до 1,4 (при неплотности 4 мм2).

  Реакция диагностических-50

Рис. 2 – Реакция диагностических параметров на величину неплотности ЦПГ

Таким образом, показано, что чувствительность предлагаемого способа выше по сравнению с базовым.

В третьей главе «Методика экспериментальных исследований» приведена методика по обоснованию параметров оценки цилиндропоршневой группы по разности расходов воздуха на впуске и выпуске.

Исходя из поставленной цели, программа экспериментальных исследований предусматривала:

  1. Исследование процесса утечки воздуха через неплотности ЦПГ.
  2. Анализ опытных данных и оценка зависимости разности расходов воздуха на впуске и выпуске, характеризующие состояние ЦПГ от неплотности.
  3. Производственная проверка предлагаемого способа оценки технического состояния ЦПГ.

При выборе объекта экспериментальных исследований исходили из того, что колёсные сельскохозяйственные тракторы Беларус МТЗ-80 и МТЗ-82 с двигателями Д-240 широко применяются в сельском хозяйстве. Кроме того, модификации данного дизеля в качестве силовой установки применяются и на грузовых автомобилях. Лабораторные испытания проводились на дизельном двигателе Д-240 с использованием необходимой контрольно- измерительной аппаратуры.



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.