книги из ГПНТБ / Серов А.В. Надежность лесозаготовительного оборудования

Рис. 17. Воздушно-обогревательная установка Матросского лесопункта:

пуска), величина пусковых износов. Качество топлива в значительной степени определяет также надежную работу на эксплуатационных режимах, оказывая влия­ ние на надежность подачи, и связанные с ней устойчи-- вость работы, мощность, экономичность двигателя.

От качества топлива зависит образование различных отложений на деталях двигателя, которые непосред­ ственно нарушают рабочий процесс и нормальную ра­ боту. К последствиям такого рода следует отнести обра­ зование отложений на запальных свечах, распылителях форсунок, на стенках камер сгорания, днищах поршней, клапанах, поршневых пальцах, стенках картера, трубо­ проводах и других деталях.

Качество топлива в значительной степени влияет

билях, трелевочных тракторах, тепловозах, катерах, ле­ бедках, предусмотрено применение вполне определенных сортов бензинов и дизельных топлив.

Особо высокие требования к качеству топлив и масел предъявляют новые типы двигателей производства авто­ заводов ЗИЛ, ГАЗ, ЯМЗ и быстроходные тракторные дизели.

Еще сравнительно недавно двигатели этих заводов (ЗИЛ-120, ГАЗ-51) могли эксплуатироваться без особо тяжелых последствий, на бензине А-66. Новые двига­ тели ЗИЛ, как показывает опыт эксплуатации, могут надежно работать только на бензине А-76. При наруше­ нии этого требования быстро выходят из строя поршни, прокладки и перемычки головок. В сочетании с наруше­ нием рекомендаций по применению масел наблюдается заклинивание поршней и обрыв шатунов.

71

Повышение требований к качеству бензина объясня­ ется в первую очередь повышением скоростных и нагру­ зочных параметров двигателей. При повышении ско­ рости вращения коленчатого вала уменьшается продол­

состава топлива. Чем больше содержит топливо легких фракций, тем быстрее можно запустить двигатель, тем. лучше его динамика и тем полнее сгорает рабочая смесь

(табл. 13).

От полноты сгорания зависит мощность, износ и об­ разование нагара; чем меньше несгоревшего топлива, тем меньше нагара осядет на деталях.

По мере увеличения удельных нагрузок (среднее эффективное давление, литровая мощность) двигателей повышается склонность к детонации, так как возрастает

72

общий расход топлива и общая тепловая напряжен­ ность. Для предотвращения детонации, которая сопро­ вождается повышенным износом и расходом топлива, применяют бензин с более высоким октановым числом.

При нарушении этого требования детонация значи­ тельно усиливается и приходится заметно уменьшать угол опережения зажигания. При этом существенно снижается мощность двигателя и повышается расход бензина.

Пусковая надежность карбюраторных двигателей может значительно изменяться в тех случаях, когда плохо организовано хранение бензина и возможно испа­ рение легких фракций. Кроме того, некоторые сорта бензина (особенно термического крекинга), не содержа­ щие стабилизаторов, не выдерживают продолжитель­ ного хранения и выделяют большое количество смол.

В дизельных двигателях в связи с особенностями рабочего процесса (отсутствие принудительного зажига­ ния и внутреннее смесеобразование) и более тяжелым фракционным составом топлива последствия нарушения требований к качеству еще более заметны.

Чем быстроходнее дизельный двигатель, тем меньше времени остается на образование рабочей смеси в ци­ линдре после впрыска. Качество смесеобразования в значительной степени зависит также от вязкости ди­

В связи с этим существует четкое разделение дизель­ ных топлив по назначению в зависимости от быстроход­ ности двигателей и температуры окружающей среды. Кроме того, в дизельных топливах в отличие от бензинов в широких пределах может колебаться содержание серы (до 0,6% и более) и, следовательно, будет изменяться

73

влияние топлива на образование отложений и на износ. В условиях эксплуатации надежная работа дизельных двигателей и оборудования, на котором они установле­ ны, в значительной степени определяется тем, насколько полноценно учитываются особенности разных сортов ди­ зельных топлив и требования к ним двигателей.

В действительности, до недавнего времени во многих предприятиях все сорта дизельных топлив именовали «соляркой», хотя соляровое масло пригодно лишь для тихоходных дизелей и притом в летнее время года.

Как правило, на предприятиях не получают паспорта на топливо и не интересуются таким показателем, как содержание серы, хотя в зависимости от этого могут из­ меняться сроки службы двигателей, а для обеспечения надежной работы должны приниматься специальные меры-.

Много неприятностей доставляет лесозаготовителям нарушение рекомендаций по применению надлежащих сортов топлива в двухтактных дизелях автомобилей МАЗ-501 в связи с частыми неисправностями насосовфорсунок (обрыв распылителей) и нарушениями подачи в холодное время.

Пусковая надежность и мощность дизельных двига­ телей в значительной степени зависят от низкотемпера­ турных качеств дизельных топлив (табл. 14) и в первую очередь от температуры кристаллизации. Еще сравни­ тельно недавно основным показателем пригодности ди­ зельного топлива в холодное время служил такой пока­ затель, как температура помутнения, при которой в топ­ ливе образуется заметное количество частиц парафина. В действительности образование кристалликов парафи­ на начинается при более высокой температуре, которая на 20—25° выше температуры застывания. Хотя эта начальная фаза кристаллизации внешне незаметна,

74

ьлияние ее на надежность значительно. Топливные фильтры не пропускают кристалликов парафина, и по­ дача может нарушиться.

Как видно из таблицы, возможность применения ди­ зельного топлива для надежной работы двигателя зависит от температуры кристаллизации, и при нарушении этого условия надежность ухудшится. По­ этому нельзя ориентироваться на то, в каком видимом состоянии находится топливо; жидкое оно или густое (застывшее). Основным критерием возможности приме­ нения топлива в холодное время должна быть темпера­ тура кристаллизации.

Водителям дизельных автомобилей хорошо знакомо такое явление, когда с понижением температуры окру­ жающей среды тяговые свойства заметно ухудшаются при отсутствии видимых нарушений в подаче топлива, особенно при езде с грузом. Чаще всего это происходит при применении топлива, не соответствующего темпера­ турным условиям.

75

Низкотемпературные действия дизельных топлив можно повысить путем добавки специальной присадки — депрессатора или разбавления керосином, который при­ меняется часто, особенно в лесозаготовительных пред­ приятиях. При этом, однако, бывает и так, что керосин, заготовленный в качестве разбавителя, в нужный момент сам оказывается «застывшим». Если же этот керосин и разбавит топливо,, то при этом не удается обеспечить надежную его подачу и работу самого двига­ теля. Все это происходит потому, что в инструкциях по обслуживанию дизельных тракторов и автомобилей даются противоречивые рекомендации по применению керосина: в одних рекомендуют применять в качестве разбавителя только тракторный керосин, в других — ос­ ветительный, и притом в разных количествах — до 75—80%. Между тем основное требование, предъявляе­ мое в данном случае к керосину, — это возможно более низкая температура застывания (по ГОСТ не нормиру­ ется). В связи с этим один и тот же сорт керосина (в со­ ответствии с ГОСТ), полученный из различных сортов нефти (разных месторождений), может иметь разную температуру застывания (табл. 15) и кристаллизации.

76

Следовательно, при оформлении заявок на керосин, предназначенный для добавки в дизельное топливо в хо­ лодное время года, в первую очередь следует указывать, чтобы его температура застывания была не выше —50°С, в противном случае надежность работы двига­ теля не будет обеспечена.

Количество керосина, которое рекомендуется добав­ лять в дизельное топливо, по различным инструкциям колеблется в широких пределах; от 25 до 80% в зави­ симости от температуры окружающей среды.

Однако подобные рекомендации не обеспечивают эксплуатационную надежность двигателя как при пуске, так и <при последующей работе. Цетановое число керо­ сина может оказаться значительно ниже, чем дизельного топлива, и работа двигателя в этом случае будет более «жесткой». При такой работе возрастает нагрузка на детали двигателя и ухудшается полнота сгорания топ­ лива. При сгорании керосина в смеси с дизельным топ­ ливом усиливается отложение частиц кокса на разных деталях и особенно на распылителях форсунок. При зна­ чительном «закоксовйвании» распылители обрываются.

Эти отрицательные качества керосина будут прояв­ ляться тем сильнее, чем больше его добавлено в топли­ во. В связи с этим керосин в качестве разбавителя наи­ более целесообразно применять не для летних сортов дизельного топлива, в которые приходится добавлять его не менее 50%, а для улучшения низкотемпературных качеств зимних сортов — в основном с целью понижения температуры кристаллизации. Для этого вполне доста­ точным оказывается добавление 25—40% керосина.

Надежность дизельных двигателей в процессе работы зависит от качеств топлива, оказывающих влияние на состав рабочей смеси (вязкость, фракционный состав) и полноту ее сгорания, а также от количества серы, со-

77

держащейся в топливе. Значительное влияЛш оказы­ вают такие качества топлива, как содержание механи­ ческих примесей воды, коксовое число, содержание водо­ растворимых кислот и щелочей. При неполном сгорании рабочей смеси, особенно при значительном дымлении, часто сопровождающем работу дизелей, происходит ин­ тенсивное образование отложений (рис. 18), ухудшаю-

Рис. 18. Влияние состава рабочей смеси на на­ дежность двигателей:

/ — полнота сгорания (дымность, %); 2 — продолжитель­ ность работы до закоксовывания компрессионных колец на масле без присадки; 3 — то же на масле с присадкой

78

щих подвижность поршневых колец. При значительном образовании нагара резко снижается мощность двига­ теля. Обычно работа с дымным выхлопом, особенно при перевозке груза, считается нормальным явлением. Меж­ ду тем надежность работы двигателя в зависимости от степени дымления может изменяться более чем в 10 раз.

Важнейшим показателем, определяющим влияние топлива на надежность дизельных двигателей, служит содержание серы. Под влиянием серы (табл. 16) усили­ вается образование нагара и износ цилиндро-поршневой группы двигателя.

ч Таблица 16

Влияние содержания серы на износ гильз цилиндров различных двигателей

Данные таблицы показывают, что наиболее чувстви­ тельны к влиянию серы более быстроходные и форсиро­ ванные двигатели ЯАЗ-204 и Д-35. Причем в условиях

79