Анализ методов, разработка и экономическое обоснование средства диагностирования цилиндропоршневой группы ДВС

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Анализ методов, разработка и экономическое обоснование средства диагностирования цилиндропоршневой группы ДВС

Данилов И.К.

Аннотация

На основе анализа имеющихся способов диагностирования предложено средство, обоснован способ диагностирования технического состояния цилиндропоршневой группы автотракторных дизелей по температуре в камере сгорания без воспламенения. Рассчитан экономический эффект от внедрения в автосервис.

Ключевые слова: диагностирование, техническое состояние, дизельные двигатели, трудоемкость, давление в камере сгорания, частота вращения коленчатого вала, моторное масло.

ANALYSIS METHODS OF DIAGNOSIS AND DEVELOPMENT TOOLS CYLINDER GROUP ICE

Danilov I.K.1, Popova I.M.2

The Federal State Educational Institutional of Higher Education « Yuri Gagarin State Technical University of Saratov»1

The Federal State Educational Institutional of Higher Education « Yuri Gagarin State Technical University of Saratov»2

Abstract: Based on the analysis of existing methods of diagnosis suggested remedy substantiated method of diagnosing the technical condition of the cylinder group of automotive diesel engines at temperatures in the combustion chamber without ignition. Designed economic effect of the introduction of auto repair.

Keywords: diagnostics, technical condition, diesel engines, labor content, the combustion chamber pressure, engine speed is, motor oil.

Многообразие способов диагностирования цилиндропоршневой группы дизельных ДВС с достоинствами и недостатками представлено в таблице 1. Представленные способы диагностирования учитывают параметры давления в камере сгорания, утечку газов из камеры сгорания, шумы и стуки в цилиндропоршневой группе, состояние моторного масла.

Таблица 1 - Способы диагностирования цилиндропоршневой группы ДВС, их достоинства и недостатки

Многими учеными признается факт влияния износа цилиндропоршневой группы на температуру в камере сгорания, но приборной реализации с обоснованием точности и информативности нет. На наш взгляд, необходима разработка способа диагностирования ЦПГ, учитывающего температуру в камере сгорания с разработкой устройства, методики и обоснования структурного и диагностического параметров диагностирования. Проведенные в Саратовском государственном техническом университете имени Гагарина Ю.А. (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) аналитические исследования доказали обоснованность такого подхода. На устройство диагностирования получен патент на полезную модель [1].

Общий вид устройства для диагностирования ЦПГ представлен на фотографии - рисунке 1 . Устройство содержит термопару, закрепленную в корпусе штатной форсунки 2. В качестве корпуса может быть использован корпус штатной форсунки любого дизельного ДВС, что обеспечивает легкосъемное, но герметичное крепление к двигателю. При этом термопара крепится к части корпуса устройства, находящегося в камере сгорания ДВС.

Рисунок 1 - Фото устройства для диагностирования ДВС с блоком регистрации.

Для выявления информативной частоты вращения коленчатого вала при диагностировании устройством проводили экспериментальные исследования в лабораторных условиях в рабочем диапазоне частот вращения коленчатого вала. Исследования в лабораторных условиях показали, что стабилизация температуры в камере сгорания без воспламенения обеспечивается прогревом ДВС до 90…95°С на минимальной частоте вращения коленчатого вала. Проводилось исследование изменения температуры в камере сгорания без воспламенения (диагностический параметр) в зависимости от утечек и износов гильз цилиндров в поясе остановки верхнего компрессионного кольца (структурный параметр), результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Связь диагностического параметра - температуры в камере сгорания без воспламенения Т, пробега со структурным - износом S гильзы цилиндров в поясе остановки верхнего компрессионного кольца, мкм

Блок регистрации включает цифровой преобразователь сигнала от термопары в единицы температуры с точностью отсчета до 0,1 °С. На место форсунки устанавливают устройство диагностирования, введя термопару в камеру сгорания ДВС без соприкосновения с деталями двигателя. При диагностике прогретый до рабочих температур двигатель КАМАЗ запускают в режиме холостого хода (650 мин-1). Установлено, что на прогретом ДВС, в зависимости от износа сопряжения «поршень-кольцо-гильза», воздушно-масляная смесь имеет температуру от 205 до 242°С.

Результаты теплового расчета без воспламенения рабочей смеси в камере сгорания приведены на гистограмме, приведенной на рисунке 2. Первая гистограмма - для ДВС с номинальным значением диагностического параметра; 2 гистограмма - для ДВС с допустимым значением диагностического параметра; 3 гистограмма - с предельным значением диагностического параметра.

Рисунок 2 - Изменение температуры в камере сгорания ДВС

КАМАЗ-740.11-240 от износа гильзы цилиндров в поясе остановки верхнего компрессионного кольца (в плоскости качания шатуна): 1 - ДВС с номинальным значением диагностического параметра; 2 - для ДВС с допустимым значением диагностического параметра; 3 - с предельным значением диагностического параметра.

Экономическая эффективность от своевременного выявления и устранения неисправности будет определяться снижением расходов на дорогостоящие текушие и капитальные ремонты двигателей и увеличением затрат на диагностирование, регулировку и замену деталей ДВС. В соответствии с общепринятой методикой годовой экономический эффект:

, (1)

где А - годовая производительность автомобиля, ткм;

ЗТ, ЗП - приведённые затраты соответственно при обеспечении работоспособности традиционным путем и с диагностированием.

Затраты определяются по формуле:

, (2)

где С - себестоимость перевозок, руб./10 ткм;

ЕВ - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; К - удельные капитальные вложения в производство, руб./10 ткм.

С учётом оптимальной периодичности диагностирования и минимизации суммарных удельных затрат [2] получим:

. (3)

Первая составляющая суммы представляет собой сокращение годовых расходов от сокращения затрат на ремонт за счёт повышения затрат на диагностирования, то есть:

, (4)

где - годовая потребность в КР с учётом [3] = 0,109;

d - доля отказов, предупреждаемых диагностированием (достоверность диагностирования d = 0,95);

Sg - затраты на диагностирование;

S3 - затраты на ТР;

Sp - средняя стоимость диагностирования одного двигателя:

, (5)

здесь n - количество наименований заменяемых или восстанавливаемых деталей;

Ci - затраты на замену или восстановление i-й детали;

pi - вероятность замены или восстановления i-й детали).

Затраты на единичное диагностирование с учётом определённой трудоёмкости Т=54 чел.-мин., тарифной ставки слесаря и расходов на электроэнергию составят в среднем X=148 руб.

С учётом периодичности диагностирования = 25 тыс. км и среднегодового пробега 50 тыс. км., годовые затраты на диагностирование ДВС составят 420 рублей.

Разовые затраты на диагностирование определены с учётом стоимости заменяемых деталей Sдет и трудовых затрат соответственно средней трудоёмкости Т3 и тарифной ставки а. ТР производится не при каждом диагностировании, поэтому из соотношения среднего ресурса и годового пробега lГ автомобилей определено, что в год на один ДВС потребуется в среднем 0,5 диагностирований. Следовательно, годовые затраты составят:

диагностирование цилиндропоршневой дизель

руб. (6)

Вторая составляющая суммы представляет собой увеличение капитальных затрат на диагностическое оборудование. Ориентировочно определена стоимость диагностического устройства 4350 руб.

При указанных значениях периодичности диагностирования и среднегодового пробега определено, что на 100 ДВС КАМАЗ-740 необходимо двести диагностирований в год. С учётом стоимости и нормативного коэффициента ЕВ = 0,15 годовые затраты на диагностирование возрастут на один двигатель:

руб. (7)

Экономический эффект составит более 19000 рублей на один двигатель в год. Дополнительный экономический эффект может быть получен из-за уменьшения отказов автомобилей по внезапным аварийным причинам.

Таким образом, на основе анализа разработано эффективное средство диагностирования технического состояния цилиндропоршневой группы ДВС по температуре в камере сгорания без воспламенения и рассчитан экономический эффект от внедрения предложенных мероприятий.

Библиографический список

Устройство для определения износа цилиндропоршневой группы ДВС: пат. № 95827 Рос. Федерация, МПК51 /Данилов И.К., Данилов Ю.И., Слитников К.Л.; заявитель и патентообладатель СГТУ имени Гагарина Ю.А. - №2010104122; заяв. 10.02.2010; опубл. 10.07.2010, Бюл. №19. - 3с.: 1 ил.

Данилов, Ю.И. Обоснование комплексной оценки технического состояния ДВС / А.С. Денисов, Ю.И. Данилов // Проблемы технической эксплуатации и автосервиса подвижного состава автомобильного транспорта: сб. науч. тр. - М.: МАДИ (ГТУ), 2014. - С. 108-113.

Бышов, Н.В. Перспективы технической эксплуатации мобильных средств сельскохозяйственного производства / Н.В. Бышов, С.Н. Борычев, Н.В. Аникин, Г.А. Борисов, А.А. Голиков, И.Н. Кирюшин, Г.Д. Кокорев, С.В. Колупаев, М.Ю. Костенко, А.М. Кравченко, М.Б. Латышенок, С.Д. Полищук, Г.К. Рембалович, А.А. Симдянкин, С.В. Тимохин, И.А. Успенский, А.В. Шемякин, И.А. Юхин // - Рязань: Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева, 2015. - 192с.

Размещено на Allbest.ru