Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Ждановский, Н. С. Надежность и долговечность автотракторных двигателей

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

21.10.2023

Размер:

10.04 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 / 2316 17 18 19 20 21 22 23 > Следующая >>>

Н а основании математической обработки полученных при индицировании данных установлено, что законы рас пределения показателей рабочего цикла цилиндров близки к нормальным, что подтверждается проверкой по крите рию согласия Колмогорова.

	Получено распределение следующих показателей цик
ла:	индикаторной					мощности		(л. с ) , максимального
давления			сжатия		р с		(кгс/см2 ),	максимального давления
сгорания			рг	(кгс/см2 ),			средней	скорости нарастания дав-
		Ап		[кгс/(см2		• град. п. к. в.)], средней			температуры
ления .
за	такт		Ф			Р			температуры
		расширения				Т^^К), максимальной
цикла		Ттах		(К),	индикаторного			к. п. д. т]4 .
	Параметры распределения показателей рабочего цикла
приведены				в табл .		13.			Т а б л и ц а 13

П а р а м е т р ы р а с п р е д е л е н и я п о к а з а т е л е й р а б о ч и х ц и к л о в д и з е л е й Д - 5 0

		Число	Нормаль			Среднее	Среднее
		Число	Нормаль		Пределы	Среднее	квадра
Наблюдаемые		обследо	ные зна		Пределы	выбороч	квадра
Наблюдаемые		обследо	ные зна		наблюдаемой	выбороч	тичное
показатели		ванных	чения по		наблюдаемой	ное зна	тичное
		цилиндров	казателей		величины	чение	отклоне
							ние
N{	(л. с.)	108	17		12,7—19,5	15.9	1,45
рс	(кгс/сы 2 )	108	36,4		30—40	36,0	1.85
рг	(кгс/см 2 )	108	60		40—65	51,5	5,75
уР	[ к г с / ( с м 2 Х
Х г р а д . п. к . в . )]		104	1.7		0.5—4,0	1.8	0.72
П с	р <*>	108	1420		1000—2000	1460	198
П с	р <*>	108	1770		1500—2100	1785	154,5
^тах		108	1770		1500—2100	1785	154,5
т		100	0,45		0,36—0,455	0,42	0,028
т
	г,		Nj-i Ар Ц;			гръ
	Законы распределения			,	pz,	1 £ с р приведе

ны на рис. 42, а, б, в, г, д.

Плотность распределения вероятности показателей ра бочего цикла описывается уравнением:

^е х р _ < П2о-21 Т „ ) *

/( П ) = с \ 2л,

где: П 0	среднее	выборочное значение того или иного
	параметра рабочего цикла (математическое ожи
	дание);
	среднее	квадратичное отклонение.

150

Вероятность			Р (П) =	0,5 — Ф (г), где z — аргумент,
	„	П - П 0
равный		— — - .
Данные, приведенные				в табл. 13 и на рис. 42, я, б, в,
г, д,	показывают, что основные показатели рабочего цикла
д л я	различных		цилиндров эксплуатационных дизелей

Д-50 колеблются в широких пределах, значительно превы шающих предельно допустимые.

Из распределения индикаторной мощности (рис. 42, а) видно, что около 60% цилиндров имеют мощность на 10—

25%	ниже нормального значения, а примерно 10% имеют
мощность на 5—15% выше		нормальной .
В	большинстве цилиндров	рабочий процесс характе

ризуется низкими значениями максимального давления сгорания, существенно отличающимися от нормального, причем процеес сгорания, как правило, затягивается. Около 60% цилиндров характеризуется повышенной сред ней температурой за такт расширения (рис. 42, д) по отно шению к ее нормальному значению, что обусловливает форсированный износ основных деталей цилиндро-порш

невой группы. Пр и этом наблюдаются случаи				недопустимо
высокого температурного		режима	работы	двигателей
( Г ф с р	= 1800 К и более).	Завышенная средняя темпера
тура	за такт расширения	наблюдается	д а ж е	у цилиндров

с заниженными мощностными показателями . Из 65 цилинд ров с заниженными мощностными показателями 17, или

26%,	имели завышенную Т?р^ на 5—15%. То ж е	относится
и к	максимальной температуре цикла .
Примерно 50 % обследованных цилиндров имели среднюю
скорость нарастания давления, в 1,5—2,0 раза		превышаю

щую нормальное значение (рис. 42, 6"). Повышенные значе ния средней скорости нарастания давления в цилиндре в пе риод сгорания объясняются увеличением задержки воспла менения в связи с ранними или поздними углами опережения начала подачи топлива при неудовлетворительном качестве распыла топлива и ухудшении компрессии цилиндров .

Ненормальное протекание рабочего цикла вызывает ухудшение степени использования тепла в цилиндрах дви гателя. Примерно 60% обследованных цилиндров имели индикаторный к. п. д. на 5—20% ниже нормального -зна чения (рис. 42, в).

Исследования также показали, что у цилиндров одного и того ж е двигателя наблюдается большая неравномер-

ность	по	индикаторным	и температурным	показателям .
Д л я	60%	обследованных	двигателей степень неравномер
ности среднего индикаторного давления 6pt				составила	15—
25%, максимального давления сгорания 6pz				— 15 —	30%,
средней температуры за			такт расширения	оТф = 1	7 —

30%). Около 30% двигателей имели степень неравномер ности средней скорости нарастания давления 20—60 96.

Т а к и м образом, д л я эффективной, экономичной и долгопечной работы двигателя важнейшим условием является обеспечение нормального протекания рабочего процесса за счет повышения уровня технической эксплуатации .

25.У С Т А Н О В Л Е Н И Е П Р Е Д Е Л Ь Н О Г О СОСТОЯНИЯ

Д В И Г А Т Е Л Я ПО ОСНОВНЫМ П О К А З А Т Е Л Я М

Ранее было показано, что при эксплуатации трактора ные дизели работают к а к с неполным использованием мощ ности из-за заниженной подачи топлива, так и на форси рованных режимах в „ с в я з и с завышением подачи топ лива по отношению к установленной заводами-изготовите лями.

Отклонение регулировок топливоподачи от нормальных установочных значений приводит к изменению показателей рабочего ц и к л а и мощности двигателя . Снижение мощности двигателя в процессе его эксплуатации может быть обу словлено и другими причинами (состояние механизма газораспределения, системы воздухоподачи и др . ) .

К а к при завышении, так и занижении мощности проис ходит значительный рост условной удельной скорости

изнашивания (Uy),	т. е. скорости изнашивания	двигателя,
отнесенной к Ne (ре). П р и отклонении мощности		двигателя
от номинального	значения в сторону увеличения относи

тельная условная удельная скорость изнашивания возрас

тает более резко, чем относительный удельный				расход
топлива. Так, при повышении мощности на 10%				относи-
тельная условная удельная скорость			изнашивания -гг-—
возрастает на	35%,	а относительный	удельный	расход
топлива — — н а	8%.	Поэтому на приведенные		затраты

Sen

(на 1 га мягкой пахоты) при выполнении трактором сельско хозяйственных работ большее влияние оказывает износный фактор. При форсированном износе двигателя ухуд шается его техническое состояние, снижается наработка

153

машинно-тракторного агрегата, возрастают эксплуата

ционные	издержки .
Но данным		исследований серийных двигателей Д-37М,
Д-50 и	СМД-	14.	проведенных Н А Т И		во	Владимирской
области,	установлено, что в			рядовых	условиях эксплуа
тации их ресурс			до первого	капитального		ремонта сокра

щается, а расходы на поддержание в работоспособном со стоянии возрастают почти вдвое по сравнению с эксплуа тацией двигателей в нормальных условиях . Часть этих расходов обусловлена форсированным износом при откло


нениях		мощности двигателей				от номинальных значений.
По		данным работы			[14],	с удлинением срока				службы
трактора			значительно		снижается его			производительность
и возрастает стоимость технического обслуживания .											Так,
если в первый год работы расходы на								техническое обслу
живание			трактора ДТ - 54 (40				шт.) составили		0,17		руб .
на условный гектар, то д л я восьмого года работы — 0,50											руб.
на	условный			гектар .	Д л я	тракторов		МТЗ - 50		эти	рас
ходы составили в первый год работы 0,20 руб. и в											седь
мой	год		1,66	руб. на	условный		гектар . Такое		положение

объясняется общим ухудшением технического состояния трактора с увеличением срока его эксплуатации, а также форсированным износом, так как восстановленные в про цессе ремонта детали, узлы, агрегаты обычно характери зуются более низкими противоизносными показателями . Таким образом, в расходах на техническое обслуживание тракторов значительную долю составляют расходы, свя занные с и з н о с а ™ .

Рассматривая машинно-тракторный агрегат переменной энергонасыщенности (с переменной мощностью двигателя) и учитывая износвый фактор двигателя, установим влия ние этих факторов на приведенные затраты (на 1 гектар мягкой пахоты).

При исследовании в качестве исходных данных приняты следующие.

1. Зависимость приведенных затрат в связи с отклоне ниями мощности от номинальных значений G — f (Ne) принята по данным работ [58, 71] без учета фактора износа.

2.	Приведенные затраты	G и	G 0 G (С учетом	фактора
износа) рассматриваются д л я		тракторов класса 1, 4 и 3 тс
в диапазоне изменения мощности			двигателей	от 50 до
100 л.	с.
3.	Н а режиме оптимального сочетания износостойкости
и эффективности (по данным		ранее	выполненных	исследо-

154

ваний) мощность принимается ниже номинальных значений на 5% для двигателей без наддува и на 10% с наддувом. Эти значения мощности я в л я ю т с я точками минимума G0o- 4. GQ6 = G при минимальном значении условной удель-

ной скорости и з н а ш и в а н и я , что соответствует H i =

=0,6861.

Вприведенные затраты (на 1 га мягкой пахоты) (67) включатот расходы на заработную плату, эксплуатацион ные материалы, техническое обслуживание (уход, хране

ние и ремонт) и амортизационные	отчисления.
В наших исследованиях, кроме	в л и я н и я отклонений

мощности от номинального значения на приведенные затраты, дополнительно учитывается фактор износа дви гателя. В связи с пологим протеканием кривой удельного

расхода	топлива	в	зоне нагрузок 70—100 %			этот	фактор
не учитывается.
Рассмотрим затраты как функцию эффективной мощ
ности двигателя		Ne,	условной удельной скорости				изнаши
вания	UY = XS—- и их номинальных				значений JV?		и	UYH
	Ре	скоростном режиме,			т. е.
при постоянном
		Go6	= f(Ne,	Uy,Nf,Uy	н ) .			(50)
Нахождение		расчетных		зависимостей		производится
на основе анализа опытных данных в безразмерных								кри
териях .
Согласно П-теореме и				методу нулевых		размерностей

[4, 49] функциональную зависимость (50) можно предста

вить в безразмерной форме как функцию следующих комп
лексов:
	Woo = / ( 1 1 ! , Щ),		(51)
где через W0(j, Пг,	0\	обозначены	критерии:
	С о б . н	Л с .	Uy.H
Количественную	связь между членами критериального

уравнения (51) будем искать в виде степенной				зависимости:
		Т Г о б = Я П 1 к ^ ' ,		(52)
или для удобства	в	логарифмических	координатах:
l g W o b	=	АЧ l g П х + K % l g Uу +	l g K.	(53)

155

В уравнениях (52) и (53) значения параметров КИ

КГ, R

определяются обработкой

опытных

данных .

Д л я

определения параметра

КЛ по данным работы [58],

которой

приводится

зависимость

приведенных

затрат

от

энергонасыщенности

гусеничного

трактора

класса 3 тс

(рис. 43),

установим

зависимость

lg WN

= /

(lg TIj) при

постоянстве всех других

—

приве

параметров (WN = т.-

ди

денные относительные

затраты

без учета фактора износа).

В этом случае не учи

/ — |

тывается

влияние от

клонений

мощности

0,2

от номинального

зна

чения на приведенные

затраты в связи с из

менением

условной

удельной

скорости

и з н а ш и в а н и я и удель

ного

расхода

топ

~01

лива .

Р и с .

43.

З а в и с и м о с т ь

о т н о с и т е л ь н о й

Из рис . 43 после

обработки по способу

у с л о в н о й

у д е л ь н о й с к о р о с т и

и з н а ш и в а

наименьших

квадра

н и я

l g [ / у ,

п р и в е д е н н ы х

з а т р а т l g

тов следует, что К1 =

Wo6

от м о щ н о с т и lg пх

(lli

= -0,52604. Учиты

в а я значение

КХ, па

1 — W ( j 6 =

/ [Пр C/y (Ttj)]

(для

двигателя

раметр КГ будем ис

без наддува); 2 — W o 6 = / [Пу

(П1 )] (для

кать исходя из усло

двигателя с наддувом).

вия, что функция ТУ0б

будет

достигать

сво

его минимума на режиме оптимального сочетания из носостойкости и эффективности.

В результате исследований установлено, что режим оп тимального сочетания износостойкости и эффективности

выполняется	при Н х	=	0,95 для двигателей без наддува
и пр и П х =	0,90 — с	наддувом.
При аппроксимации			экспериментальной кривой, выра

жающей зависимость скорости изнашивания от нагрузки

при	нормальных значениях всех	остальных	режимных
и	регулировочных показателей,	получено	уравнение:

П= п в + Л 1 ё п 1 )

где А = 2,2254; В = 1,7283.

156

Т ак как критерий

можно выразить через Ylx

и П =

— t g а

то функцию И^об можно

рассматривать как слож -

tg а

W0^=i\\1ъиу

(Щ)].

ную

функцию

аргумента

П 2 , т. е.

Дифференцируя функцию W0a, заданную уравнением

(53), и приравнива я

производную

к нулю,

получим:

( S - D + 2 ^ 1 g n 1

Отсюда для двигате

1,3

лей без

наддува К2

= 0,8360 и для двига

1.2

телей с наддувом К% —

= 1,0030.

R опре

Постоянную

делим из условия ра

венства приведенных за

трат

W06 (с учетом фак

тора износа) и приве

денных

затрат

WN (без

0,9

учета

фактора

износа)

0,6

0,4

10\1,2 П,

в точке,

соответствую

щей

минимуму

безраз

Р и с .

44. З а в и с и м о с т ь

п р и в е д е н н ы х

мерной условной удель

з а т р а т без у ч е т а ф а к т о р а и з н о с а (WN)

ной

скорости

изнаши

и с у ч е т о м

ф а к т о р а и з н о с а

( W o 0 ) от

вания

U у (точка

А,

м о щ н о с т и Пх = —^- д л я д в и г а т е л я

рис. 43). Ф у н к ц и я lg Uу

=/(lgnx ) достигает своего

без

н а д д у в а .

минимума дл я значения

образом, R — 1,121

lg П х

= —0,1640. Таки м

для

двига

телей без наддува и R =

1,148 — с

наддувом.

Установив

значение

параметров

Къ

К2,

можно

написать общие зависимости для безразмерных						приведен
ных затрат W0Q. Они представлены на рис. 44, 45 и описыва
ются уравнениями:
для	двигателей без наддува
	W o 6	= l , 1 2 i n ° - 0	8 3	+	1 , 8 6 U g n S	(54)
для	двигателей с	наддувом
	И'о г, = 1 , 1 4 8 П 0 1		' 2	0	4 + 2 ' 2 3 2 1 е п ' .	(55)

Уравнения (54) й (55) описывают закономерности изме нения приведенных затрат в зависимости от отклонения

157

мощности двигателя от номинального значения с учетом

фактора	износа.
Проведем анализ изменения функции W0^			согласно
уравнениям (54) и		(55).
1. Приведенные		затраты W0§ с учетом фактора		износа
не могут	быть меньше приведенных затрат WN		без	учета
фактора	износа:

Щ5.

1.6

1.4

2.	W05	= W N	в той
точке, где функция UY
имеет	минимум.
3.	Минимум		при
веденных		затрат	для
двигателей		без надду

ва W o 6 m i n

1,12

на

блюдается

точке

П1 --- 0,95,

для

дви

1.0

гателя

наддувом

Об т%п

1,135

точ-

0.8

ке

П / ^ О . Э .

Д л я режима оп

0.4

0,6

1.0

1.2

П.

тимального сочетания

износостойкости и эф

Р и с .

45.

З а в и с и м о с т ь

п р и в е д е н н ы х

з а

фективности (1^=0,95

т р а т

без

у ч е т а

ф а к т о р а

и з н о с а

(WN)

для двигателя без над

с у ч е т о м

ф а к т о р а и з н о с а

(Wo5)

от м о щ -

дува

и П , =

0,90

для

N e

двигателя с наддувом)

н о с т и

— ——

д л я д в и г а т е л я

н а д д у -

минимальные

приве-

вом.

- денные затраты с уче

W0 6 min

том

фактора

износа

выше

приведенных

затрат

без учета фактора из

носа

WN при

П х =

на 12

13,5%

соответственно.

Предложенная математическая модель оценки приведен

ных

затрат с учетом фактора

износа

позволяет

определить

предельное состояние двигателя по допустимым отклоне ниям мощности в сторону уменьшения и увеличения от но минального значения.

Влитературных источниках приводятся различные

допустимые отклонения мощности в сторону увеличения и уменьшения от номинального значения, причем эти от клонения не имеют экономического обоснования.

Так, в технологии технических уходов за тракторами ДТ-54, ДТ - 55, «Беларусь» указывается, что фактическая

158

мощность двигателей должна быть не ниже номинальной и не превышать ее более чем на 8%.

Предельно допустимую	величину снижения мощности
в работе [45] рекомендуется	устанавливать по минимально

допустимому снижению производительности машинно-трак торного агрегата, которое заложено в нормативах выра ботки и расхода топлива .

По ГОСТ 491—55 (Двигатели автотракторные. Методы стендовых испытаний) двигатель считается не выдержав шим испытания на безотказность при снижении мощности и ухудшении экономичности, происшедших во время испы таний на безотказность, более чем на 5%.

Анализ	графиков	W0Q — / [ П ь	UY (П,)] (рис. 44, 45)
показывает,	что при	одинаковом	отклонении мощности

от номинального значения в сторону увеличения и в сто рону уменьшения повышение приведенных затрат по отно

шению к	их минимальному значению	(AW0Q — W0Q —
— W0(ymin)	будет разным. Более резкое	возрастание W0o

наблюдается при отклонениях мощности от номинального значения в сторону увеличения .

При оценке приведенных затрат в качестве основного режима должен быть принят режим номинальной мощно сти, заложенный в конструкции машин . Превышение мощ

ности ведет к резкому увеличению приведенных	затрат,
что в эксплуатации я в л я е т с я недопустимым.
С уменьшением мощности приведенные затраты	сначала

уменьшаются, а затем резко возрастают. Предел понижения мощности следует ограничить условием равенства приве денных затрат на номинальном режиме и режиме понижен ной мощности. Исходя из этого, допустимое снижение мощности у дизеля без наддува составляет 10%, с надду

вом -	18%.
Д л я	учета в л и я н и я на приведенные затраты износа
в связи с другими отклонениями регулировок топливной

аппаратуры (например, угла опережения подачи топлива, давления з а т я ж к и п р у ж и н ы форсунки и др.) при установ лении нижнего допустимого предела мощности вводится поправочный коэффициент, равный 0,7. Тогда снижение мощности будет составлять 7,0 и 12,6% для двигателей без наддува и с наддувом соответственно. Номинальное зна чение мощности с учетом заводских допусков на настройку следует считать ее верхним допустимым пределом.

Таким образом, уменьшение мощности до 93% от номи нального значения и ниже, а т а к ж е увеличение выше номи-

159

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 / 2316 17 18 19 20 21 22 23 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ