Результаты экспериментальных исследований распылителей форсунок автотракторных дизелей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Результаты экспериментальных исследований распылителей форсунок автотракторных дизелей

Таблица 1. Образцовые (эталонные) распылители и топливопроводы высокого давления

Таблица 2. Контрольный комплект ТВД

Таблица 3. Контрольный комплект распылителей

Контрольный насос с комплектом контрольных форсунок предназначен для проверки технического состояния стенда с дизелем Д-240.

Контрольный насос с контрольным комплектом форсунок и топливопроводов проверялись и при необходимости регулировались на безмоторном стенде.

Из подготовленных 2 насосов один считается контрольным, а второй - его дублер.

Перед началом испытаний и на всех контрольных этапах работы испытуемые распылители покомплектно устанавливались в корпуса форсунок с топливопроводами и на безмоторном стенде с контрольным насосом определялась производительность насосных секций на номинальном режиме и режиме максимального крутящего момента.

Образцовая форсунка с топливопроводом перед каждым контрольным этапом работы проверялась на безмоторном стенде от секции насоса с закрепленной рейкой. При этом определялась производительность этой секции на номинальном скоростном режиме.

Прибор КИ-3333 использовался при проведении безмоторных стендовых испытаний для определения: подвижности иглы по звонкости впрыска; качества распыления; герметичности по запирающему конусу; гидравлической плотности и давлению начала впрыскивания.

При определении гидроплотности в качестве рабочей жидкости использовалась технологическая жидкость (смесь дизельного топлива с веретенным маслом). Температура жидкости находилась в пределах 20…22 ⁰С, вязкость - в пределах 10,44…10,42…сСт (мм²/с). Перед каждым испытанием контролировалась герметичность прибора.

Для определения остальных параметров в качестве рабочей жидкости применялось дизельное топливо вязкостью 4,85…4,89 сСт (мм²/с).

На приборе использовался манометр с пределом измерения 40,0 МПа (400 кгс/cм²) и ценой деления 0,2 МПа (2 кгс/см²).

Прибор ПУФ-3 использовался для определения подвижности иглы распылителя. Рабочая жидкость - дизельное топливо с указанной выше вязкостью.

Комплект оснастки КИ-15713 к регулировочному стенду КИ-22201 использовался для определения эффективного проходного сечения распылителей. Рабочая жидкость - дизельное топливо, температура которого поддерживалась в пределах 36…40 ⁰С. При этом массовая плотность топлива находилась в пределах 0,82…0,81 г/см³. Масса навески проливаемого топлива принята равной 500 г. Перепад давления - 50000 г/см² (5МПа). Установка и контроль давления производился по манометру с пределом измерения 250 кгс/см² (25 МПа) и ценой деления 0,5 МПа.

Ход иглы определялся с помощью приспособления с индикатором. Перед определением хода иглы распылители тщательно промывались в предварительно профильтрованном отстоянном топливе. Точность отсчета по шкале индикатора - 0,01 мм.

На контрольном стенде КИ-921М определялась производительность секций контрольного топливного насоса при работе с форсунками, в которые устанавливались опытные распылители с последующим определением цикловой подачи в мм³/цикл на номинальном режиме (1100 об./мин.) и режиме перегрузки (850 об./мин.). Также на этом стенде проводилась проверка стабильности показателей контрольного топливного насоса с использованием эталонной форсунки в комплекте с эталонным ТВД [6].

Перед началом испытаний проводилась тщательная проверка комплектности стенда и техническое состояние агрегатов, узлов и приспособлений, а также правильность показаний манометра, тахометра и счетчика числа циклов. Тарировались мерные мензурки. Они имели предел измерения 100 см³ и цену деления 1 см³. В направляющих втулках корпусов датчиков прорезаны продольные пазы с целью исключения ошибок при определении производительности из-за возможного накапливания топлива в топливо-сборочных камерах датчиков.

Частота вращения дополнительно контролировалась тахометром часового типа.

Контрольный топливный насос является основным измерительным средством для установления изменения цикловой подачи опытных распылителей в процессе производственных испытаний (наработки). На каждом контрольном этапе проводилась проверка показателей насоса с комплектом контрольных форсунок и ТВД и, в случае их отклонения от исходных, проводилась дорегулировка.

Образцовый (эталонный) топливный насос с закрепленной рейкой использовался для периодической проверки контрольного топливного насоса и контрольного испытательного стенда КИ-921М.

В образцовом топливном насосе использовались только 2 секции: 1-я секция являлась основной эталонной, 2-я секция - дублером.

Стабильность показаний безмоторного стенда и контрольного насоса проверялась по работе последнего с образцовой форсункой и топливопроводом.

Моторные стендовые испытания проводились с использованием тормозного стенда КИ-2139А. При подготовке стенда к испытаниям проведены следующие работы: проверка комплектности стенда и закрепления узлов; тарировка весового механизма. Шкала весового механизма имеет предел измерения 75 кг, цена деления - 1 кг.

Показания измерительных приборов стенда, частота вращения дополнительно контролировались тахометром часового типа.

В качестве контрольного двигателя принят Д-240. Перед началом испытаний проведена его обкатка на всех режимах в течение 60 ч. После этого проведен тщательный контроль, включающий крепежные регулировочные работы, а также замену масла в картере двигателя.

При испытаниях двигателя регистрировались температура, относительная влажность и барометрическое давление окружающего воздуха, а также температура топлива в начале и в конце каждой серии опытов.

Тепловой режим двигателя поддерживался в пределах: по температуре воды в системе охлаждения - 80…90 ⁰С; по температуре масла - 85…95 ⁰С.

Перед началом испытаний и на всех контрольных этапах работы испытуемые распылители покомплектно устанавливались в корпусе форсунок, и на моторном стенде определялись мощностные и экономические показатели дизеля на двух скоростных режимах: номинальном и максимального крутящего момента. На номинальном скоростном режиме с помощью метода отключения цилиндров также определялись мощностные показатели дизеля по цилиндрам.

Насосы контролировались через 1000 моточасов и при появлении отказа на тракторе. Они устанавливались на тракторы в соответствии с заводской инструкцией.

Результаты определения параметров и безмоторных испытаний распылителей

Подвижность иглы распылителя, за исключением исходного этапа, определялась по звонкости впрыска на приборе КИ-3333 и по подвижности на приборе ПУФ-3. Поскольку полученные данные, характеризующие подвижность иглы по каждому прибору, противоречивы, в дальнейшем рассматриваются только результаты определения подвижности по звонкости впрыска на приборе КИ-3333.

На исходном этапе имели глухой впрыск только три распылителя. Далее динамика изменения этого параметра характеризуется тем, что у большинства распылителей впрыск изменялся со звонкого на глухой и наоборот. Только у трех распылителей впрыск оставался без изменений в течение всего периода испытаний.

Наибольшее число распылителей (13 шт.) имели глухой впрыск на втором этапе. С третьего по пятый этапы число таких распылителей было 10 шт., то есть половина из всего массива, на шестом этапе 7 из 17 и на восьмом, заключительном, этапе 15 из 20, то есть 75%.

На втором контрольном этапе, то есть после наработки 1000 моточасов, у девяти распылителей качество распыливания стало плохим. Однако на последующих этапах качество распыливания у этих распылителей восстановилось.

Герметичность по запирающему конусу. При определении этого параметра на исходном этапе испытаний взяты только распылители, показывающие хорошую герметичность.

На первом этапе у двух распылителей, а на втором этапе у семи распылителей герметичность нарушилась. Это сочеталось с ухудшением качества распыливания, что объясняется процессом приработки деталей распылителя. Последнее подтверждается тем, что на последующих этапах, то есть после окончания приработки, герметичность и качество распыливания у этих распылителей восстановились. Нарушение же герметичности у двух распылителей на шестом этапе, то есть после наработки 2800…3000 моточасов, и у одиннадцати - на седьмом и восьмом этапах, после наработки 3500…4000 моточасов, уже является следствием износа запирающих конусов иглы и корпуса распылителя.

Гидроплотность. По этому параметру на исходном, втором и четвертом этапах наблюдается значительный разброс значений. Соответственно, и величина среднего квадратичного отклонения по всему массиву распылителей достигает на этих этапах: 12,1;11,4; 9,9 с.

Характерно, что гидроплотность отдельных распылителей на втором этапе по сравнению с первым возросла с 10,5 до 13,9 с.

В целом динамика изменения гидроплотности в процессе наработки характеризуется ее снижением, особенно значительным на последних трех этапах. На исходном этапе величины гидроплотности всех распылителей не выходили за границу допуска, равную 5 с.

На пятом и шестом этапах количество распылителей, выходящих за указанный допуск, составляет, соответственно, 5 и 12 шт., или 25 и 60 %. На седьмом и восьмом этапах их стало 13 шт., или 65%.

Эффективное проходное сечение. Динамика изменения эффективного проходного сечения характеризуется его снижением на первом и втором этапах на 0,003 и 0,005 мм² по сравнению с исходным этапом. Далее его величина возрастает, достигая на восьмом этапе 0,255 мм². Увеличение составляет 0,031 мм² по сравнению с исходным этапом и 0,036 мм² по сравнению со вторым этапом.

Ход иглы распылителя. Величина хода иглы в процессе наработки возрастает, как по каждому отдельному распылителю, так и по всему массиву. Среднее увеличение по всему массиву (всем комплектам) за период испытаний составило 0,06 мм.

Цикловая подача на номинальном режиме. На этом режиме цикловая подача практически остается постоянной на всех этапах, за исключением второго. Среднее значение цикловой подачи на втором этапе оказалось меньше на 2,2 мм³/цикл по сравнению с остальными этапами. Указанное уменьшение цикловой подачи объясняется снижением эффективного проходного сечения распылителей на этом этапе.

В процессе наработки цикловая подача на режиме перегрузки незначительно уменьшилась и составила 3,0 мм³/цикл, или 3,5%.

Результаты моторных испытаний

Мощность по цилиндрам на каждом последующем этапе, то есть в процессе наработки распылителей, уменьшалась. Если принять верхний предел мощности двигателя на номинальном режиме 55,1 кВт, то верхний предел мощности обобщенного цилиндра будет равен 55,1/4=13,8 кВт вместо полученного на исходном этапе 13,9 кВт. Исходя из этого, в среднем по всему массиву испытуемых распылителей мощность обобщенного цилиндра за весь период снизилась до 12,9 кВт и приблизилась к нижнему пределу (снижение 7%) - 1,24/4=12,8 кВт.

Разброс значений мощности по цилиндрам незначителен. Среднее квадратичное отклонение находится в пределах 0,1…0,05 кВт. Удельный расход топлива в процессе наработки распылителей за весь период испытаний увеличился на 31 г/кВтч, или на 11,2%, что несколько выше по сравнению с величиной снижения мощности, отмеченной ранее.

Разброс значений удельного расхода топлива по всему массиву распылителей значителен. Среднее квадратичное отклонение достигает на третьем этапе 20,9 г/кВтч.

Показатели полнокомплектного двигателя на номинальном режиме. Эффективная мощность контрольного двигателя при работе с комплектами опытных распылителей уменьшалась по мере увеличения их наработки. Наибольшее снижение мощности наблюдалось при работе двигателя с распылителями 4-го и 5-го комплектов, где мощность составила 51,0 кВт.

В среднем по всем комплектам на восьмом заключительном этапе мощность снизилась на 3,6 кВт и достигла значения 51,5 кВт, близкого к границе нижнего предела 51,24 кВт (снижение на 7%).

Часовой расход топлива сначала снизился, достигнув на четвертом этапе 14,0 кг/ч по сравнению с 14,6 кг/ч на исходном этапе. Далее он начал увеличиваться и на восьмом заключительном этапе достиг 15,5 кг/ч.

Удельный расход топлива за период испытаний в среднем по всем комплектам увеличился на 37,0 г/кВтч, или на 14,0%. Учитывая, что часовой расход топлива увеличился незначительно, указанное увеличение удельного расхода произошло, в основном, из-за снижения мощности.

Показатели полнокомплектного двигателя на режиме перегрузки. Максимальный эффективный момент за период испытаний в среднем по всем комплектам снизился на 26 Н•м, или на 9,8%.

Изменение часового расхода топлива на этом режиме аналогично изменению его на номинальном режиме.

Удельный расход топлива на режиме перегрузки за весь период испытаний в среднем по всем комплектам увеличился на 22 г/кВтч, или на 8,1%.

Таким образом, результаты моторных испытаний контрольного двигателя с опытными распылителями показывают, что после наработки распылителями 4000 моточасов снижение динамических показателей двигателя (мощность и момент) приблизилось к границе допуска 7%, предусмотренной методикой исследования, то есть распылители имеют незначительный остаточный ресурс.

Список использованных источников

1. Батыров В.И., Болотоков А.Л. Исследование изменения параметров технического состояния распылителей форсунок ФД-22 серийного и опытного в эксплуатации / Материалы Международной научно-практической конференции, посвященная 50-летию факультета механизации и энергообеспечения предприятий. - Нальчик. - 2011. - С. 122-126.

2. Нагоев В.Н., Койчев В.С., Батыров В.И., Газизов И.И. Оптимизация регулировочных параметров топливной аппаратуры дизелей при выполнении ремонтно-обслуживающих работ / Материалы III Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы научно-технического прогресса в АПК». - Ставрополь: АГРУС. - 2008. - С. 17-21.

3. Батыров В.И., Койчев В.С., Болуров А.Ш. Влияние динамических режимов эксплуатации на регулировочные параметры автомобильных двигателей / Сборник научных статей «Актуальные проблемы научно-технического прогресса в АПК» по материалам III Международной научно-практической конференции в рамках Х Международной агропромышленной выставки «Агроуниверсал - 2008». - Ставрополь: «АГРУС». - 2008. - С. 112-116.

4. Батыров В.И., Болотоков А.Л. Повышение надежности работы распылителя форсунки дизелей / Техника в сельском хозяйстве. - 2012, №3. - С. 12-15.

5. Батыров В.И., Нагоев В.Н., Болотоков А.Л. Метод комплектования топливной системы высокого давления при выполнении ремонтно-обслуживающих работ / Сборник завершенных научных работ в области АПК, рекомендуемых для внедрения в производство. - Нальчик: КБГСХА. - 2006. - С. 91-96.

6. Батыров В.И., Нагоев В.Н., Кулиев А.К. Стабильность параметров процесса топливоподачи / Сборник научных трудов международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей». - С-Петербург: С-ПГАУ. - 2005. - С. 88-92.

Размещено на Allbest.ru