Техническое состояние агрегатов автомобилей, ремонтируемых по агрегатно-узловому методу, в основе которого лежит принцип on condition, определяется с помощью методов и средств технической диагностики. При этом выявляется целесообразность снятия агрегата с автомобиля и, в случае ее подтверждения, определяются объем и номенклатура необходимых ремонтных воздействий по каждому агрегату.
Во многих фирмах широко применяются программы выборочного контроля агрегатов (выборочный ремонт с использованием принципа condition monitoring). Глубокий контроль, связанный с разборкой агрегата, осуществляется для нескольких случайных транспортных средств, которые первыми из всего парка достигли заданной граничной наработки, величина которой при положительном исходе увеличивается. Таким образом, особенность выборочного ремонта состоит в том, что для более эффективного преодоления выборочной неопределенности технического состояния агрегата применяется комбинация двух методов ремонта: для нескольких однотипных агрегатов применяется метод hard time (полная разборка при заданной наработке), а для остального парка — метод on condition [1].
Проведенный анализ позволяет заключить, что в основе совершенствования методов ТО и ремонта автомобильной техники, как в России, так и за рубежом, лежит концепция создания крупной системы поддержания работоспособности автомобилей, базирующейся на принципах концентрации, специализации и кооперации между отдельными производствами. Повышение эффективности ремонта при этом достигается за счет формирования централизованных специализированных производств, реализующих агрегатно-узловой метод ремонта с использованием прогрессивных индустриальных технологических процессов восстановления технического состояния агрегатов и их элементов.
При этом установление целесообразности направления агрегата в ремонт, а также выявление объемов и номенклатуры необходимых ремонтных воздействий должны производиться по каждому отдельному агрегату с учетом его фактического технического состояния.
Библиографический список
1.Силкин A.C., Клейнер А.Н. Современные методы организации ремонта автомобилей. - Киев, Техника, 1977. - 238 с.
2.Спичкин Г.В., Либин Б.Л., Третьяков A . M . Диагностирование технического состояния автомобилей. - М.: Высш. школа, 1983. - 368 с.
3.Технология ремонта автомобилей./ Под ред. Л.В. Дехтеринского. М.: Транспорт.- 1979. - 342 с.
4.Шейнин A . M . Основные принципы управления надежностью машин в эксплуатации. - М.: Знание, 1977. - 60 с.
Научный руководитель д-р техн. наук, профессор В.И. Гурдин
УДК 621.43.038.3
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФОРМЫ СОПЛОВЫХ ОТВЕРСТИЙ НА РАСХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФОРСУНОК ДВС
С.А. Вильчинский, аспирант Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск
Одной из важнейших характеристик форсунок двигателей внутреннего сгорания (ДВС) является коэффициент расхода, определяющий топливную эффективность ДВС.
Как известно [1, 2], от структуры топливной струи существенно зависят как экономическая эффективность, так и экологическое воздействие выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания на окружающую среду. Структура же струи и дисперсный состав зависят от формы отверстия впрыска топлива форсунки. Как правило, отверстия впрыска топлива у форсунок делаются круглыми. По-видимому, качество распыла будет выше у отверстий некруглой формы в плане [3]. Однако информация о коэффициенте расхода для отверстий некруглой формы в литературе, кроме работы Френкеля [4], отсутствует.
Зависимость коэффициента расхода круглого отверстия, как функция числа Рейнольдса при совершенном сжатии, детально исследована и освещена в работах [5, 6] (рисунок 1).
Рис. 1. Зависимость коэффициента расхода µ=ε·φ от числа Рейнольдса
Исследования проведены на экспериментальной установке НГТУ в
условиях, моделирующих числа Рейнольдса порядка 105. В таблице 1 приведена форма отверстий и их геометрические параметры.
Таблица 1
Геометрические параметры отверстий
№ отверстия |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Форма отверстий |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Площадь S, мм2 |
5,2920 |
6,9119 |
8,8501 |
7,3727 |
6,3204 |
6,5630 |
10,085 |
Периметр P, мм |
8,1548 |
10,211 |
15,170 |
13,798 |
17,571 |
21,313 |
28,987 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эквивалентный диаметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,5958 |
2,9666 |
3,3568 |
3,0639 |
2,8368 |
2,8907 |
3,5835 |
dэкв. |
|
|
4S |
|
, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Периметрический диаметр |
|
|
|
|
|
|
|
dпер. |
P |
, мм |
2,5958 |
3,2504 |
4,8288 |
4,3921 |
5,5930 |
6,7842 |
9,2271 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приведенный |
|
|
|
|
|
|
|
периметрический диаметр |
1,0000 |
1,0957 |
1,4385 |
1,4335 |
1,9716 |
2,3469 |
2,5749 |
|
|
|
|
|
dэкв. |
|
d |
пер. |
|
|
dпер. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С погрешностью, не превышающей 2%, результаты экспериментов удовлетворительно аппроксимируются зависимостью:
1 0,06 dпер. 1 0,5 .
Здесь – приведенный коэффициент расхода отверстия –
отношение коэффициента расхода отверстия заданной формы к коэффициенту расхода отверстия круглой формы при том же значении числа Рейнольдса.
Библиографический список
1.ГавриловВ.В. Структура топливной струи и еёвлияниенаэкономичность среднеоборотного дизеля:авторефератдиссертации, к. т. н. /В.В. Гаврилов. Ленинград,1983, 20с.
2.Гаврилов И.Л. Повышение топливной эффективности и снижение экологического воздействия дизеля на режиме холостого хода: автореферат диссертации, к. т. н. / И.Л. Гаврилов. Омск, 1983, 20 с.
3.Патент на полезную модель №101780 U1 Российская Федерация, МПК F23D 11/04 F23D11/38 Центробежная форсунка / Кураев А.А., Вильчинский С.А., заявитель и патентообладатель Новосибирский государственный технический университет.- №2010132608/06; заявлено 03.08.2010, опубликовано 27.01.2011, Блюл. №3-2с.: илл.
4.Френкель Н.З. Гидравлика, М.: Госэнергоиздат, 1956, 456 с.
5.Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М.: Наука, 1970, 216 с.
6.Некрасов Б.Б. Гидравлика и её применение на летательных аппаратах. М.: Машиностроение, 1967, 368 с.
Научный руководитель д-р техн. наук, профессор А.А. Кураев
УДК 621.43.068.2
ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ ПЛОЩАДЕЙ ПРОХОДНЫХ СЕЧЕНИЙ В ЗАМКЕ ПОРШНЕВОГО КОЛЬЦА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ
А.В. Гасан, аспирант Омский танковый инженерный институт имени МаршалаСоветского Союза
П.К. Кошевого филиал Военного учебно-научного центра Сухопутных войск «Общевойсковая академия ВС РФ», г. Омск
Впроцессе эксплуатации, начиная с момента, соответствующего оптимальному состоянию поверхностей трения сопряженных деталей, дальнейшая работа двигателя приводит к снижению технико-экономических показателей его работы. Это снижение тем значительнее, чем больше степень износа двигателя. [1].
Вработающем двигателе на поршень действуютпеременные по величине и направлению силы давления газов и инерции, а также боковые силы, прижимающие поршень к поверхности цилиндра. Неравномерный нагрев в радиальном и осевом направленияхпоршня и гильзы цилиндра вызывает дополнительные термические напряжения. Отдельные зоны поршня подвержены местному воздействию сил, например, межкольцевые перемычки – давлению газов, передающемуся через торцовые плоскости компрессионных колец, верхняя и нижняя торцовые кромки силам инерции, возникающим при изменении направления движения поршня в цилиндре блока
332
Рис. 1. Схематическое изображение изменения площади проходного сечения в сопряжениицилиндр –поршеньпри износе этих деталей
Взаимодействие этих сил и обусловливает износ деталей цилиндропоршневой группы двигателя, который влияет на величину зазора в сопряжении цилиндр — поршень — поршневые кольца и на величину проходного сечения [2].
Величину монтажного зазора в замке поршневого кольца, изображенном на рисунке 1, при проектировании определяют из условия обеспечения зазора у работающего двигателя, т. е.
Δ=Δхол+πDцαцΔtц- πDкαкΔtк |
(2.1) |
а величину радиального зазора между цилиндром и поршнем — из условия отсутствия заклинивания поршня в цилиндре двигателя
рад =0,5 [Dц, (1 + αцΔtц) -Dп(1+ αпΔtп)] |
(2.2) |
где Dхол — зазор в замке поршневогокольца в холодном состоянии, мм; Dц ,Dп , Dк —диаметрысоответственноцилиндра, поршня и кольца, мм; αцαпαк— коэффициенты линейного расширения материала цилиндра,
поршня и кольца, 1/°С;
Δtц, Δtп, Δtк-температура подогрева соответственно цилиндра, поршня и кольца, °С
Тогда при радиальном износе кольца по наружному диаметру площадь проходного сечения в замке поршневого кольца, через которое происходит утечка газов, увеличится и станет равной
F1 |
|
2 r |
2 r |
И 2 r |
И 2 r |
|
|
|
2 И рад |
(2.3) |
|
к.н. |
к.н. |
к.вн. |
к.вн. |
|
|
|
рад |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где rк.н.,rк.вн. — соответственно внутренний и наружный радиусы кольца, мм; И — радиальный износ кольца, мм.
333
В процессе работы двигателя наблюдается неравномерный износ цилиндров по высоте, показанном на рисунке 2. Поэтому величина зазора в замке поршневого кольца будет определяться положением поршня в цилиндре двигателя, т. е. являться функцией величины его перемещения. Выразим величину износа в произвольном сечении гильзы с помощью перемещения поршня Sx:
Заменив Sx в выражении (2.4) его значением в функции угла поворота кривошипа, получим
|
|
|
|
2 |
|
(2.5) |
И1 |
Rtg 1 |
|
sin |
|
cos |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
где R — радиус кривошипа коленчатого вала, мм;
R -отношение радиуса кривошипа к длине шатуна l;
l
— угол поворота коленчатого вала двигателя, град. Площадь проходного сечения только от износа гильзы на величину И1
|
2 r И |
1 |
2 r 2 r |
И |
1 |
2 r |
|
|
F2 |
ц |
|
ц |
к.в. |
|
к.в. |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рад |
И1 2 И1 |
рад И1 |
|
|
(2.6) |
Рис. 2. Схематическое изображение износа цилиндра повысоте
Так как в процессе работы двигателя происходит одновременно износ как гильзы, так и поршневых колец, то суммарная площадь проходного сечения от износа кольца на величину И и цилиндра на величину Иг
F3 2 И 2 И1 рад И1
(2.7)
Рассмотрим следующие частные случаи состояния деталей цилиндропоршневой группы.
Если в выражение (2.7) подставить И = 0 и И1 = 0, что соответствует состоянию цилиндропоршневой группы нового или капитально отремонтированного двигателя, получим начальную площадь проходного сечения в сопряжении цилиндр — поршень
F3'= рад. (2.8)
При износе колец, равном нулю (И = 0), что соответствует состоянию цилиндропоршневой группы после замены в эксплуатации поршневых колец, выражение (2.7) преобразуется и примет вид
При залегании колец в канавках поршня в результате значительного закоксовывания последних площадь проходного сечения определяют из выражения
F3 2 И1 2 rц2 2 И рад |
|
2 r И |
|
И21 |
|
2 И |
|
(2.10) |
1 |
рад |
рад |
. |
ц |
|
|
|
Суммарная площадь проходного сечения в произвольном сечении сопряжения цилиндр —поршень — поршневые кольца по высоте, учитывая износ, но выраженная в функции угла поворота коленчатого вала двигателя Зависимость дает возможность в любой период работыдвигателя при известных значениях величин износа цилиндра И1 и кольца И выразить в функции угла поворота коленчатого вала двигателя площадь проходного
сечения в сопряжении цилиндр — поршень — поршневые кольца, определяющую утечку газов в замке поршневых колец и влияющую на снижение мощностных и топливных показателей двигателя.
Библиографический список
1. Ждановский Н. С.. Надежность и долговечность автотракторных двигателей/ Николаенко А. В — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Колос. Ленингр. отд-ние, 1981. — 295 с.
2.Иващенко Н. И. Влияние износа деталей цилиндропоршневой группы на внешние характеристики автотракторных двигателей/ Гульченко И. М. Вып. 6. Киев, «Технiка», 1974. – 326 с.
Научный руководитель канд. техн. наук, доцент Н.И. Прокопенко
УДК 621.43.068.2
ОБОБЩЕННЫЙ АНАЛИЗ ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ ТОПЛИВНЫХ СИСТЕМ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
С.Э.Дадаян, аспирант Омский танковый инженерный институт имени МаршалаСоветского Союза
П.К. Кошевого филиал Военного учебно-научного центра Сухопутных войск «Общевойсковая академия ВС РФ», г. Омск
Развитие современной техники привело к существенному усложнению конструкций машин и механизмов. Одновременно с этим резко повысились требования к их долговечности и надежности, что в свою очередь привело к ужесточению требований к разработке конструктивных, технологических и эксплуатационных мероприятий по повышению надежности.
Надежность является одной из важнейших характеристик любой машины, это её способность выполнять свои функции в течение как можно более длительного времени с минимальными материальными затратами на поддержание их работоспособного состояния.
Самым ответственным агрегатом любой боевой колесной и гусеничной машины является дизельный двигатель. Система питания топливом, в свою очередь является наиболее сложной и дорогостоящей частью дизельного двигателя. Конструктивной особенностью топливной аппаратуры дизелей является наличие прецизионных пар трения, механических упругих узлов, прецизионных и других типов уплотняющих и подвижных узлов. От изменений возникающих в этих деталях при эксплуатации, зависят и изменения выходных параметров топливной аппаратуры.
Известно, что состояние топливной аппаратуры оказывает решающее влияние на все показатели работы дизелей , а именно - мощность, расход топлива, тепловую нагрузку, и как следствие, на надежность , решающий фактор для танкового двигателя. По данным различных источников от 25 до 50% отказов у дизелей происходит вследствие неудовлетворительной работы топливной аппаратуры. Так , например, отклонение установочного угла опережения впрыска топлива на 3-5 градусов приводит к увеличению расхода топлива более чем на 5%.
Из вышеизложенного следует, что топливная аппаратура относится к наиболее ответственным агрегатам дизеля. Поэтому разработка, совершенствование и проектирование новой ТА, улучшающей эксплуатационные показатели дизеля является актуальной задачей. Известно, что процессы впрыскивания топлива, смесеобразования и сам процесс топливоподачи оказывает основное влияние на энергетические и экономические показатели.
Параметры топливной аппаратуры (ТА) оказывают непосредственное влияние на характер работы дизеля, его мощность и экономичность, а
336
также надежность в процессе эксплуатации. Отказы топливной аппаратуры составляют существенную часть от общих отказов дизеля. Распределение повреждений и отказов основных составных частей дизеля В-84 при войсковых испытаниях представлено на рисунке 1.
В процессе эксплуатации эти параметры ухудшаются, что объясняется ухудшением состояния элементов топливной аппаратуры. Чтобы поддерживать показатели работы топливной аппаратуры в допустимых пределах необходимо своевременное выполнение операций технического обслуживания, для устранения неисправностей, возникающих в процессе эксплуатации. Эти мероприятия создают благоприятные условия для работы деталей и обеспечивают необходимую стабильность параметров состояния элементов топливной аппаратуры. В самой системе питания около 65% отказов приходится на топливный насос высокого давления, форсунки и муфту опережения впрыскивания топлива.
Состояние топливной аппаратуры характеризуется следующими параметрами: давление впрыска и качество распыла топлива форсунками, производительностью подкачивающего насоса, пропускной способностью фильтров грубой и тонкой очистки топлива, состоянием перепускного клапана, степенью изношенности плунжерных пар и нагнетательных клапанов, частотой вращения вала топливного насоса, степенью неравномерности подачи топлива топливным насосом, массовым расходом топлива и углом опережения впрыска топлива.
Рис. 1. Распределение отказов основных составных частей дизеля В-84 1-кривошипно-шатунный механизм, в том числе детали ЦПГ; 2 - механизм газораспределения; 3 - корпус дизеля; 4 - система смазки; 5 - система питания топливом; 6 - система охлаждения; 7 - резинотехнические изделия
Давление начала впрыска топлива форсункой снижается вследствие приработки запорного конуса иглы и седла распылителя, а также накапливания остаточной деформации пружины форсунки, износа сопрягаемых опорных поверхностей регулировочного винта, пружины, ее тарелок и штанги. Немаловажное значение в связи с этим имеют шероховатость, геометрическая форма и твердость сопрягаемых поверхностей, а также качество изготовления пружины (особенно ее нерабочих витков).
Большой разброс параметров процесса сгорания, вызванный неравномерностью снижения давления начала впрыскивания топлива, приводит к изменению характеристик и параметров дизеля в целом. Идентичность показателей рабочего процесса при этом не соблюдается для всех цилиндров.
338
