Повышение послерементной надежности тракторных дизелей путем оптимизации регулировочных параметров топливной аппаратуры и оперативного контроля отказов форсунок

Динамическое развитие и повышение эффективности всех отраслей агропромышленного комплекса во многом зависит от улучшения использования машинно-тракторного партка. В II-й пятилетке продолжится техническое перевооружение сельского хозяйства на базе новой техники: сельскому хозяйству будет поставлено 1870 тыс. тракторов, 1450 тыс. грузовых автомобилей, 600 тыс. зерноуборочных комбайнов и много другой техники [i].

Значительная часть этих машин оснащена дизельными двигателями. Эффективность использования современных дизелей, их мощностные и экономические показатели, а также эксплуатационная надежность, в большой мере определяются работоспособностью топливной аппаратуры и ее главных элементов — топливного насоса и форсунок.

Определенным резервом улучшения использования сельскохозяйственных тракторов является повышение качества ремонта дизельных двигателей, так как большая часть машинно-тракторного парка сельского хозяйства составляют машины прошедшие капитальный ремонт, Одним из важнейших показателей качества капитального ремонта двигателей является их послеремонтная надежность.

Уровень надежности капитально отремонтированных двигателей значительно ниже уровня новых. Двигатели после ремонта зачастую имеют пониженную мощность и повышенный расход топлива. Это объясняется в первую очередь несоответствием установочных значений регулировочных параметров топливной аппаратуры и техническим состоянием деталей топливных насосов и форсунок, механизмов двигателя, непосредственно влияющих на эффективные показатели дизеля. Отсутствие единого мнения в вопросе конкретных установочных значений регулировочных параметров топливной аппаратуры для капитально отремонтированных дизельных двигателей затрудняет выбор оптимальныхзначений.

Применяемые в ремонтном производстве распылители, как бывшие в употреблении, так и из запасных частей, имеют различное техническое состояние. В процессе эксплуатации это приводит к различной наработке на отказ форсунок, установленных на одном двигателе. Следствием этого является повышенная неравномерность подачи топлива насосом по цилиндрам двигателя, что снижает его эффективность. Как показывает опыт эксплуатации тракторов с многоцилиндровыми дизельными двигателями, отказ одной или нескольких форсунок на слух или визуально выявить очень трудно.

Цель настоящей работы заключается в обосновании оптимальных значений основных регулировочных параметров топливной аппаратуры для капитально отремонтированных дизелей и разработке средства оперативного контроля отказов распылителей форсунок, обеспечивающих повышение послеремонтной надежности.

Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на межвузовских научно-технических конференциях кафедры «Ремонт машин» СИМСХ, кафедры двигателей и теплотехники ЛСХИ, Куйбышевского СХИ в 1982.1984 годах.

Основные положения диссертации опубликованы в журнале «Механизация и электрификация сельского хозяйства», сборниках научных трудов СИМСХ и Куйбышевского СХИ.I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯI.I. Факторы, определяющие уровень надежности отремонтированной топливной аппаратурыВ «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года» [l] поставлена задача повышения качества ремонта сельскохозяйственной техники. Актуальность поставленной задачи возрастает в связи с тем, что парк тракторов и сельхозмашин, находящихся в эксплуатации, состоит в основном /до 70 $/ из машин, прошедших капитальный ремонт [22].

Наиболее ответственным и, вместе с тем, наименее надежным агрегатом тракторов и сельхозмашин является двигатель. Послеремонт-ная надежность двигателей определяется главным образом безотказностью и долговечностью, так как именно эти свойства и восстанавливаются при ремонте.

Наиболее сложной частью дизеля является топливная аппаратура /ТА/. Отказы ТА составляют существенную часть отказов двигателя. Так, в двигателе ЯМЗ-238 на ТА приходится 2Ъ% отказов, а в двигателе СЩ-14 — 30 $ [ы]. По данным ГОСШТИ [83] для поддержания работоспособности ТА ежегодно затрачивается около 200 млн руб. /табл. 1.1/.

Таблица I. IЗатраты на поддержание топливной аппаратуры УТН-5 вработоспособном состоянии 83Статьи расхода Новая После ремонтаУстранение отказов, руб. 4,5 5,1Запасные части, руб. 10,5 14,5 В области исследования надежности ТА наибольшее количество работ как в теоретическом плане, так и в направлении изучения фиВ зической сущности явлений, посвящено исследованию механизма изнашивания прецизионных деталей, влияния износа на впрыск топлива и характеристики топливоподачи аппаратуры. Сюда относятся работы [13, 14, 51, 7б]. Анализ литературных источников позволил установить, что основной причиной отказов ТН является изнашивание прецизионных деталей и деталей механизма привода плунжера. Виды изнашивания прецизионных пар многообразны: схватывание, смятие, коррозия, фреттинг-процесс, разрушение поверхностей абразивными частицами, эррозия и кавитации [бЗ, 105]. Однако в ряде работ [8, 14, 94, 95] отмечается, что ведущим, определяющим видом изнашивания прецизионных деталей, является абразивное изнашивание в присутствии содержащихся в топливе механических примесей. Около 50% всех отказов системы питания дизельного двигателя происходит из-за загрязнения топлива абразивными частицами [37].

В результате длительных исследований был сформулирован вывод о том, что главным фактором, ограничивающим сроки службы машин различного назначения, в том числе сельскохозяйственных, является абразивное изнашивание [109].

В рядовой эксплуатации дизельный двигатель и его ТА работают в сложных условиях, характеризующихся широким спектром скоростных и нагрузочных режимов. При работе дизеля на неустановившихся режимах наблюдается увеличение износа, которое объясняется нарушением смазочного слоя и гидродинамического режима смазки [20, 52, 58, 60, 114]. Кроме этого, происходит разжижение масла в полости ТН топливом, перетекающим через неплотности плунжерных пар и топливо-подкачивающего насоса, что ухудшает условия смазки механизмов привода плунжера и регулятора.

Наряду с эксплуатационными условиями работы на вариацию показателей качества ремонта оказывают влияние и производственные факторы. Качество ремонта изделий зависит от двух различных причин.

Первая состоит в том, что в процессе капитального ремонта всегда имеются некоторые отклонения в размерах деталей, качестве применяемых материалов и покрытии, режимах восстановления и обработки деталей, установочных значений регулировочных параметров. Качество ремонта колеблется в зависимости от ряда производственных факторов: технологической дисциплины, организации и культуры производства, системы контроля [48].

Вторая причина — изменение технологии ремонта и восстановления. Качество ремонта и, в частности, послеремонтная надежность, во многом зависит от выбора технологии ремонта и способа восстановления деталей. К настоящему времени исследованиями под руководством А. И. Селиванова, В. М. Кряжкова, Д. Г. Вадивасова, И. Е. Ульмана, И. С. Левитского, Н. Ф. Тельнова, Ю. Н. Петрова и других ученых разработано много различных способов восстановления изношенных деталей.

Надежность сложного изделия может оцениваться по показателям, характеризующим выход за допустимые пределы основных технических характеристик /выходных показателей/ изделий [b9]. Предельные изменения выходных параметров ТА устанавливаются исходя из тесных корреляционных связей между выходными параметрами ТА и двигателя. Они определяются пределами повышения литровой мощности, условиями обеспечения требуемой надежности двигателя и допустимым снижением производительности машины в эксплуатации. Изменение выходных параметров выше предельных значений характеризует безотказность ТА и требует проведения регулировочных операций.

Стабилизация выходных параметров капитально отремонтированной ТА в эксплуатации зависит от комплекса различных ремонтно-тех-нологических факторов. Проведенными исследованиями [ЗЬ, Зб] установлен целый ряд факторов, среди которых можно выделить основные группы: а/ исходные зазоры в основных сопряжениях-б/ монтажные перекосы осей сопряженных деталей-в/ усилие упругости пружин регулятора-г/ твердость материала поверхностного слоя основных деталей.

Согласно данным работы [35], в качестве основных факторов приняты те, которые имеют широкий разброс в условиях ремонтного производства и, по априорным данным, наиболее сильно влияющие на надежность: гидравлическая плотность плунжерной парыперекос посадочного пояска в корпусе ТН под втулку плунжератвердость поверхности кулачкатвердость поверхности регулировочного болта толкателятвердость осей регуляторакачество деталей регулятора. Последний фактор является качественным и обобщает состояние ряда деталей регулятора: рычагов, пружин, грузиков.

Рассмотрим статистические характеристики распределения основных ремонтно-технологических факторов [Зб].

Таким образом мы видим, что в ремонтном производстве наблюдается значительный разброс значений основных ремонтно-технологи-ческих факторов, который отрицательно сказывается на стабильности выходных лараметров ТН в эксплуатационных условиях.

Наряду с эксплуатационными условиями работы и производственными факторами на вариацию показателей качества ремонта изделий оказывают влияние установочные значения основных регулировочных параметров ТА, изменение которых в эксплуатации, в силу вышеизложенных причин, непосредственно влияет на выходные показатели дизельного двигателя.

Однако в литературных источниках приводятся различные установочные значения основных регулировочных параметров ТА дизелей одной марки.

Так, значения номинальной подачи топлива ТН УТН-Ъ-1 100 150 двигателя Д-50, приведенные в работах [б5, 9b] в границах интервалов имеют разницу в 3,7 $. Исследования двигателей Д-50 показали, что наибольшее влияние на мощность Д/в оказывает цикловая подача топлива. Снижение на 1% уменьшает Л/е на 0,5 $- повышение С^ц на 1/о увеличивает Pz на 0,26 $- при изменении С^ц на Т/о средняя температура цикла [q) отклоняется на 0,42/2 [53].

Допускаемые значения неравномерности подачи топлива при регулировании на номинальных режимах также не совпадают и составляют: 4. Ъ% [65], 6% [96], Ь% [Ю0].

Заданный уровень надежности ТА при минимальных затратах можно обеспечить за счет оптимизации величин допустимых отклонений регулировочных параметров. Так, по данным исследований [53] установлено, что допустимое отклонение цикловой подачи топлива составило 7/о, а угла опережения начала подачи топлива — 17,5/J. Эти полученные отклонения близки к значениям, учитываемым как отказ при проведении регулировочных операций во время технического обслуживания и составляющими, в частности для цикловой подачи топлива -6 $, по данным ЦНйТА. допустимые изменения параметров топливопода-чи приведены в табл. 1.2 [1б].

Допустимые отклонения от нормы основных регулировочных параметров ТА устанавливаются с учетом допустимого отклонения эффективной мощности дизельного двигателя в эксплуатации.

Таблица 1.2Допустимые изменения параметров топливоподачиОсновной параметрИзменение, учитываемое как отказ, %Цикловая подача топлива при номинальной частоте вращения6Коэффициент неравномерности топливоподачи ТН при работе в номинальном режиме14Опережение впрыска топлива10Примечание: допустимые значения даны для угла опережения впрыска топлива при вынужденных регулировках, остальные — прирегулировках в очередных технических обслуживаниях /ТО/.

Значительный рост условной удельной скорости изнашивания происходит как при завышенной, так и при заниженной мощности. Так, при увеличении мощности двигателя от номинального значении на 10.% относительная условная удельная скорость изнашивания возрастает на ВЬ%. Эксплуатация двигателей с повышенной мощностью ведет к увеличению приведенных затрат. Тоже самое наблюдается и при заниженной мощности. Допустимыми отклонениями мощности двигателей со свободным впуском в эксплуатации предлагается считать следующие: номинальное значение мощности следует считать верхним пределом, а снижение мощности на 1% - нижним пределом ?53].

Следовательно, от принятых установочных значений основных регулировочных параметров ТА при данных допустимых отклонениях, будут зависить такие показатели надежности двигателя, как наработка на отказ по выходному показателю /мощности или расходу топлива/ и межремонтный ресурс.

С целью устранения указанного противоречия необходимо оптимизировать установочные значения основных регулировочных параметров ТА для капитально отремонтированных дизельных двигателей с учетом получения требуемого значения номинальной мощности.

1.2. Влияние регулировочных параметров топливной аппаратуры на работоспособность двигателейРаботоспособность двигателя характеризуется главным образом мощностными показателями, расходом топлива и масла, пусковыми качествами, обеспечением санитарных требований.

По данным работы [24], из-за нарушений регулировок и неисправностей механизмов двигателей, тракторы работают со средними потерями эффективной мощности, составляющими 12.17 $, перерасходом топлива, равным 15.20 $ и пониженной на 12.30 $ производительностью при выполнении высокоэнергоемких работ. При обследовании технического состояния двигателей ШЗ-238НБ было установлено, что тракторы «Кировец» К-700 эксплуатируются со средними потерями мощности двигателей, равными 12.15 $. Проведенный расчет показал, что при снижении мощности двигателя трактора К-700 на 13 $, его производительность уменьшается на 20 $, а погектарный расход топлива увеличивается на 20 $ по сравнению с нормативным.

По данным В. С. Каргиева [52], проводившего проверку мощностных и топливных показателей дизелей в эксплуатационных условиях, из 72 тракторов различных марок 65 $ двигателей имели ряд неисправностей и развивали мощность ниже гарантированной- 55 $ имели заниженный часовой расход топлива, 35% - завышенный и только 10 $ двигателей имели нормальный расход топлива. Повышенный удельный расход топлива показало 55 $ обследованных двигателей.

Повышенный расход топлива является следствием увеличения цикловой подачи топлива и неравномерности его подачи секциям ТН. Так, проверка технического состояния ТН двигателей ЯМЗ-240Б с наработкой 1000.5130 моточасов показала [70] что значения цикловой поО Qдачи топлива достигают 124 мм при допустимом значении 100 мм при 930 мин^ кулачкового вала ТН, а коэффициент неравномерности подачи топлива при этом достигает 25 $, что в 3 раза превышает допустимое значение.

Наблюдаемые в эксплуатации тракторных дизелей отклонения установочных регулировок на максимальную подачу топлива, вызывают изменение показателей рабочего цикла. При завышении подачи топлива наряду с ухудшением экономичности возрастает износ основных сопряжений цилиндро-поршневой группы. Так, увеличение цикловой подачи топлива С^ на 20 $ по отношению к номинальному значению привело к возрастанию средней температуры за такт расширения на 7 $, температуры отработавших газов — на 15 $, температуры поршняна 14 $, температуры гильзы — на 16 $. Скорость изнашивания при увеличении цикловой подачи топлива на 17 $ возросла на 20 $ [40].

Как уже отмечалось, под воздействием комплекса различных факторов в процессе эксплуатации происходит нарушение стабильности выходных показателей ТА. На основе данных об эксплуатации II2I комплекта ТА на Харьковском тракторном заводе было установлено [88] что часовая подача топлива на режиме номинальной мощности нарушена у 40 $ насосов со средней наработкой 1900 моточасову 70% насосов момент начала подачи топлива по ТН оказался нарушенным на 1% при средней наработке 1400 моточасовначало действия регулятора нарушено у 23 $ насосов, отработавших в среднем 2400 моточасов.

Проверкой состояния регулировок ТА двигателей Д-50 в условиях рядовой эксплуатации тракторов установлено [4б], что около 30 $ обследованных двигателей имели занижение начала подачи топлива до 4 град п.к.в. и 24 $ - завышение до 3 град п.к.в. по сравнению с нормальной регулировкой. Значения цикловой подачи топлива по 100 цилиндрам находились в пределах 0,0425.0,0635 г/цикл, что составляет — 20 $ по отношению к значению, предусмотренному техническими условиями. Примерно 40 $ цилиндров имели цикловую подачу в пределах допусков, 30 $ цилиндров — заниженную цикловую подачу и столько же завышенную на 5.20 $.

В результате износа плунжерных пар в процессе эксплуатации начинает запаздывать момент начала впрыскивания топлива. Так, в результате износа всех прецизионных пар запаздывание начала момента подачи в среднем по насосу достигает 3 град со значительными колебаниями между секциями, продолжительность подачи сокращается в среднем на 2,5 град. При запаздывании на 5 град /по кулачковому валу ТН/ затруднен пуск двигателя, наблюдается большое дымление на выхлопе, имеет место перегрев двигателя и повышенный расход топлива [64].

Уменьшение углов опережения подачи приводит к увеличению доли топлива, сгорающего в период расширения газов в цилиндре двигателя, к повышению механической и тепловой напряженности и интенсивности изнашивания деталей двигателя. При уменьшении угла опережения начала подачи топлива на 29 $ происходит увеличение износа цилиндров дизеля Д-50 в 1,6 раза, а шатунных подшипников — в 1,4 раза [52].

Таким образом мы видим, что нарушение основных регулировочных параметров ТА в эксплуатации приводит к нарушению показателей рабочего цикла, которые в свою очередь влияют на ресурс деталей основных сопряжений двигателя. Однако, проведенный анализ литературы показал, что отсутствуют обоснованные оптимальные значения регулировочных параметров ТА, как для новых, так и особенно для капитальВ работетакже отмечается, что динамические показателино отремонтированных двигателей.

Согласно данным ГОСНИТИ при достижении предельных износов по цилиндро-поршневой группе снижение мощности тракторного двигателя не превышает 5 $. Так, при установке на двигатели контрольных комплектов ТА снижение мощности не превышало указанного значения, а удельного расхода топлива — 4 $ [38]. Существенное изменение мощ-ностных и экономических показателей в процессе эксплуатации главным образом зависит от изменения технического состояния ТА и в меньшей степени зависит от износа основных сопряжений двигателя [4, 5, 45, 53, 55, 62, 84].

Учитывая ведущую роль отклонения основных регулировочных параметров ТА от установочных значений в изменении мощностных и экономических показателей дизельных двигателей в эксплуатации, ряд работ посвящен исследованиям закономерностей нарушений выходных параметров топливных насосов, разработкам методов прогнозирования их эксплуатационной надежности [35, 92, 107].

При оценке надежности сложных изделий, каким является ТН дизельного двигателя, возникает необходимость в определении их технического состояния. Но как известно, каждая разборка вызывает изменение темпа изнашивания и в результате можно получить ошибочные данные. Так, демонтаж плунжерных пар способствует появлению неравномерности подачи топлива секциями ТН до 30 $, изменению характера и величины их износа [59].

Как отмечалось выше, надежность сложного изделия может оцениваться по показателям, характеризующим выход за допустимые пределы осноеных выходных показателей изделия. Следовательно, при оценке надежности ТН необходимо учитывать их основные выходные параметры, которыми в соответствии с действующими нормативами [8б] являются: — величина цикловой подачи ТН на номинальном режиме-5н — коэффициент неравномерности подачи топлива секциями ТН на этом же режиме— угол начала впрыскивания топлива— частота вращения кулачкового вала ТН, соответствующая началу действия регулятора.

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что регулировочным параметрам ТА уделяется большое внимание. Отклонения регулировочных параметров ТА от своих номинальных значений непосредственно влияют на мощностные и экономические показатели дизельных двигателей, а также на их эксплуатационную надежность. Особенно это касается на применяемые в процессе ремонта различных методов стабилизации значений основных регулировочных параметров ТА, в ремонтном производстве наблюдается. значительный разброс ремонтно-технологических факторов, влияющих на послеремонтную надежность ТА и, следовательно, двигателей.

К сожалению в литературе приводится недостаточно данных о влиянии отклонений основных регулировочных параметров ТА /после ремонта/ на закономерности изменения мощностных и экономических показателей капитально отремонтированных двигателей в зависимости от наработки, а поэтому до настоящего времени отсутствуют данные об оптимальных значениях основных регулировочных параметров ТА отремонтированных дизелей.

1.3. Отказы дизельных форсунок и методы их контроляКак уже отмечалось, надежность дизельных двигателей определяется в осноеном техническим состоянием ТА, где особое место занимают форсунки, которые являются наиболее слабым звеном в системе топливоподачи, лимитирующим безотказность дизелей.

Основным узлом, обусловливающим работоспособность форсунки, является распылитель, вследствие чего эксплуатационная надежность форсунок определяется стабильностью рабочих характеристик распылителей и их безотказностью [15, 52, 103, 104].

В процессе эксплуатации распылители и форсунки тракторных дизелей подвержены постепенным и внезапным отказам. К ним относятся: — подтекание топлива через сопловые отверстия— зависание и закоксование игл распылителей— утечки топлива через зазоры между цилиндрическими поверхностями распылителя— изменение давления начала подъема иглы распылителя— поломки пружин форсз^нок.

Как показывают исследования дизеля с объемно-пленочными смесеобразованием [из], снижение давления затяжки пружины форсунки до 10,0 МПа ведет к увеличению Р^ на 0,2 МПа, периода задержки воспламенения с 14 до 16 град ПВДнаивыгоднейший угол опережения начала подачи топлива при этом возрастает с 15,2 до 17,7 град ПВДудельный расход топлива — с 182 до 190 г/кВт ч. Максимальная скорость нарастания давления в цилиндре в процессе сгорания снижается, что объясняется условиями сгорания в дизеле с объемно-пленочным смесеобразованием.

В процессе эксплуатационных испытаний установлено колебание давления начала поъема иглы у одних и тех же форсунок, что объясняется переодическими частичным закоксованием игл распылителей и самоочисткой. Наиболее интенсивно снижение давления начала подъема иглы форсунки происходит за первые 240.250 моточасов в связи с приработкой деталей форсунки. Так, после 80.100 моточасов работы давление начала подъма иглы форсунки снижается на 0,8.1,0 МПа. После первой регулировки, с целью восстановления исходного давления начала подъема иглы форсунки, это снижение составило в среднем0,6 МПа после 100 моточасов работы и 0,025 МПа после второй регулировки /через 100.120 моточасов/ [52].

Результаты исследований, проведенные ЛСХИ [52] показывают, что изменение давления начала поъема иглы распылителя форсунки оказывает существенное влияние на рабоспособность двигателя в целом и надежность форсунки в частности. Изменение давления приводит к изменению угла опережения начала подачи топлива и закона подачи, что непосредственно влияет на рабочий процесс и выходные показатели двигателя. Кроме того, при изменении угла опережения увеличивается температура нагрева распылителя форсунки. При позднем угле опережения начала подачи топлива увеличение нагрева распылителя объясняется повышением температурных показателей рабочего цикла, а при раннем — увеличением коэффициента теплоотдачи от газов за счет возрастания давления сгорания Р^. Перегрев распылителей приводит к отпуску запорных поверхностей иглы и корпуса, снижению их твердости, расщеплению топлива по химическому составу.

Среди внезапных отказов многодырчатых распылителей основное место занимает йарушение подвижности игл [14, 15, 52, 67, Юз]. В процессе эксплуатации имеет место проникновение горячих газов через сопловые отверстия внутрь корпуса распылителя, что создает благоприятные условия для осмоления рабочих поверхностей сопряжений иотложения кокса. Нарушение работоспособности распылителей по причине коксования достигает 30 $ от общего количества отказов [52].

Но несмотря на то, что в настоящее время, достаточно полно изучены как процесо закоксования распылителей, так и тесная взаимосвязь коксования и нарушения подвижности игл [15, 104, III], а также установлена зависимость этих отказов от общего количества отказов, все же ведущим отказом прецизионных деталей ТА дизельных двигателей, в том числе и распылителей, является абразивный износ.

По данным ЦНИТА [94] и СИМСХ [57] количество механических примесей в топливе, находящемся в баках тракторов, достигает 115. 250 г на I т топлива, а в некоторых случаях — 650 г/т.

Интенсивность отказов распылителей по причине абразивного износа характеризуется различными факторами, к которым можно отнести условия работы /среда, удельные нагрузки, скорость относительного перемещения/, состояние макрои микрогеометрии поверхностей сопряжений, минералогический состав абразива, находящегося в топливе.

Однако износостойкость деталей сопряжений определяется главным образом поверхностной твердостью материала. Отклонения от режимов термической обработки корпусов в процессе изготовления приводят к снижению твердости. В результате распылители с заниженной твердостью корпусов поступают на ремонт в качестве запасных частей. Использование распылителей с заниженной твердостью рабочих поверхностей корпусов при ремонте ТА интенсифицирует абразивное изнашивание, что обусловливает снижение моторесурса отремонтированных форсунок. Следовательно, при установке на двигатель форсунок, имеющих отличающиеся друг от друга поверхностной твердостью распылители, имеет место различная интенсивность изнашивания рабочих поверхностей распылителей. Это способствует неравномерному изменению в процессе эксплуатации таких показателей распылителей, как гидравлическая плотность, пропускная способность и герметичность, что обусловливает появление неравномерности подачи топлива секциями ТН, значительно превышающей допустимые значения [52, 64, 104].

Повышение неравномерности подачи топлива в цилиндры двигателя приводит к снижению эффективной мощности, повышению расхода топлива и вибрации, что отрицательно сказывается на его работоспособности [Ю4].

Таким образом, наблюдаемые в процессе эксплуатации дизельных двигателей отказы форсунок и распылителей непосредственно влияют на эффективность их работы. Своевременное обнаружение и устранениеэтих отказов возможно при использовании диагностических средств.

Без снятия с дизеля форсунки диагностируются с помощью приспособления КИ-9917 ГОСНИТИ и автостетоскопа ТУ ИБеО-ООЗ. При этом определяются такие параметры как давление начала подъема иглы распылителя и качество' распиливания топлива. Эти приборы применяются при заявочном обслуживании, связанном с поиском неисправностей ТА.

Снятые с двигателя форсунки испытывают на приборе КИ-562 ГОСНИТИ, а также на наиболее совершенном устройстве КИ-15 706, позволяющем отсасывать пары распыленного топлива и просматривать струю в прозрачном колпаке. Кроме указанных, для проверки форсунок используются приборы типа КИ-3333 ГОСНИТИ [18].

Для проверки работоспособности форсунок по амплитуде вибросигнала предназначены такие новые приборы как КИ-13 940, КИ-13 009, ИПД-3. Для контроля давления начала впрыскивания топлива — анали-затов AVL /Австрия/, ДС-202 /ГДР/, КИ-П262, КИ-13 331, КИ-13 940, приборы в составе диагностической установки «Урожай-IT». Область применения данных приборов — в стационарных и передвижных комплектах, предназначенных для диагностирования дизельной ТА [61].

В основной части приборов использован один из путей диагностирования состояния системы высокого давления — по характеристике давления на входе форсунки. Однако этот способ связан с частичной разработкой системы питания и установлением датчика давления в полость системы, что не всегда возможно в условиях эксплуатации.

ЛСХИ и ГОСНИТИ в содружестве с ЦНИТА [46] предложен виброакустический метод диагностирования форсунок. Скорость подъема и посадки иглы распылителя форсунки составляет 1,6.2,2 м/с. Перемещение иглы с такой скоростью, а также ударный характер ее подъема и посадки вызывает интенсивное соударение и вибрацию корпуса форсунки. Вибрация форсунки формируется от удара штанги форсункипри начале подачи и от удара иглы при посадке в гнездо. Сравнение характеристик топливоподачи и временных реализаций вибрации форсун-га при различных подачах показывает, что огибающая импульса вибрации форсунки хорошо согласуется с социллограммами подъема иглы' форсунки, давления в трубопроводе высокого давления и давления в камере, характеризующего закон подачи. В какой-то степени огибающая импульса вибрации форсунки может дать представление о законе подачи топлива. ¦Все рассмотренные приборы, предназначенные для диагностирования дизельных форсунок, за исключением некоторых, представляют собой сложные электронные устройства, применяемые в стационарных или передвижных комплектах.

Опыт эксплуатации тракторов с многоцилиндровыми дизельными двигателям! типа ЯМЗ-238НБ и ЯМЗ-240Бпоказывает, что при отказе одной или нескольких форсунок выявить конкретно отказавшую форсунку, на слух или визуально, очень трудно.

Поэтому с целью повышения эксплуатационной надежности форсунок /особенно после ремонта/ и тем самым и двигателей, необходимо контролировать работу непосредственно•на двигателе в процессе выполнения трактором различных работ. Для этого желательно иметь такое средство контроля, которое было бы простое в изготовлении, легко устанавливалось на двигателе и информировало о работе каждой отдельно форсунки. Среди рассмотренных средств диагностирования, такого устройства оперативного контроля нет.

1.4. Задачи исследованияВ результате проведенного анализа установлено, что послеремонт-ная надежность является основной характеристикой качества ремонта тракторных дизельных двигателей и в значительной степени зависитот основных регулировочных параметров ТА. От выходных параметров ТА главным образом зависят и экономические показатели дизельных двигателей. Но несмотря на это в вопросе установочных значений основных регулировок ТА отсутствует единое мнение, т. е. наблюдается разброс этих данных в определенных пределах для одного и того же двигателя. Особенно важен выбор установочных значений регулировочных параметров ТА для капитально отремонтированных двигателей, так как двигатели после ремонта зачастую имеют заниженную мощность, или требуемую мощность при повышенном расходе топлива. Кроме этого, показатели надежности капитально отремонтированных тракторных дизелей значительно ниже, чем у новых двигателей.

Для оценки влияния установочных значений основных регулировочных параметров ТА на показатели надежности капитально отремонтированных двигателей, необходимо знать закономерности изменения мощностных и экономических показателей двигателей в эксплуатации с учетом неоднозначного влияния наработки на техническое состояние деталей ТА и механизмов двигателя, непосредственно обеспечивающих требуемые показатели эффективности дизеля.

Особое место в системе топливоподачи дизеля занимают форсунки. При капитальном ремонте ТА форсунки комплектуются распылителями различного технического состояния, что приводит к различным наработкам на отказ форсунок одного и того же двигателя, а следовательно и к снижению эффективных показателей дизеля.

Исходя из вышеизложенного, целью настоящей работы является обоснование оптимальных значений основных регулировочных параметров топливной аппаратуры для капитально отремонтированных дизельных двигателей и разработка средства оперативного контроля отказов форсунок, обеспечивающих повышение послеремонтной надежности.

Отсюда вытекают и задачи исследования:

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Анализом литературных источников установлено, что двигатели тракторов «Кировец» после капитального ремонта эксплуатируются с заниженной на 12.15 $ мощностью и повышенным на 20 $ расходом топлива из-за нарушений регулировочных параметров топливной аппаратуры.

2. Полученные аналитические зависимости позволяют определить вероятность безотказной работы двигателя по основным выходным параметрам при различных установочных значениях регулировочных параметров топливной аппаратуры.

3. Анализом износного состояния установлена корреляционная связь между отклонениями основных регулировочных параметров топливной аппаратуры от своих установочных значений и износом цилин-дро-поршневой группы двигателя со значением коэффициента корреляции +0,38.

4. Разработана методика определения оптимальных значений регулировочных параметров топливной аппаратуры с использованием теории многофакторного планирования эксперимента.

5. Получены математические модели, позволяющие определить оптимальные значения основных регулировочных параметров топливной аппаратуры для капитально отремонтированных двигателей /на примере двигателя ЯМЗ-240Б/.

6. Установлены оптимальные значения основных регулировочных параметров топливной аппаратуры:

— цикловая подача топлива секцией ТН при частоте вращения кулачкового вала 930 мин" -1-, мм3цикл 105 — 2,1.

— неравномерность подачи топлива на этом же режиме, $, не более 6.? 0,5.

— установочный угол опережения впрыскивания топлива, град ПВД ' 21? 0,5.

— давление начала впрыскивания топлива,.

МПа 18,0 ± 0,25 наиболее полно обеспечивающие требуемые мощностные и экономические показатели капитально отремонтированных двигателей ЯМЗ-240Б.

7. Результаты эксплуатационных испытаний капитально отремонтированных двигателей ЯМЗ-240Б показали, что при использовании оптимальных регулировочных параметров топливной аппаратуры наработка до первого отказа увеличилась на 30.33 $, ресурс между капитальными ремонтами — 12.15%,.

8. Применение прилагаемого устройства для контроля утечек топлива позволяет фиксировать изменение технического состояния распылителей дизельных форсунок на работающем двигателе, используя при этом в качестве диагностического параметра утечки топлива из дренажного отверстия форсунки.

9. Внедрение результатов работы на Энгельсском ремонтном заводе ПО «Саратовоблсельхозтехника» при ремонте топливной аппаратуры и двигателей позволяет получить годовой экономический эффект в народном хозяйстве в размере 164,87 тыс. руб.