dis_volkova_l_yu

151

5.1. Основные выводы

1. Расчеты показали эффективность внедрения портативного компьютерно-

го прибора для диагностирования угла опережения подачи топлива и техниче-

ского состояния форсунок в процессе эксплуатации дизеля.

2. Ожидаемый экономический эффект от внедрения прибора для диагно-

стирования ТА тепловозных дизелей составит 452 730 руб. в год на эксплуати-

руемый парк (10 секций тепловозов 2ТЭ10 М) локомотивного депо «Карасук» подразделения Западно-Сибирской дирекции по ремонту ТПС ОАО «РЖД».

Срок окупаемости дополнительных затрат составит 0,47 года.

Заключение

На основе комплекса теоретических и экспериментальных исследований научно обоснована, испытана и внедрена в ремонтное локомотивное депо методика диагностирования технического состояния форсунок тепловозных дизелей, обеспе-

чивающая повышение надежности и экономичности тепловозов в эксплуатации.

Вцелом по работе можно сделать следующие выводы:

1.Расчетным и экспериментальным путем подтверждена возможность диагно-

стирования технического состояния форсунок тепловозных дизелей методом срав-

нения контрольной диаграммы хода иглы распылителя с реальной диаграммой, за-

писанной датчиком давления, установленным в сливной магистрали форсунки

(контрольное диагностирование). Для записи хода иглы в процессе длительной эксплуатации предложен индуктивный датчик с постоянным креплением в кор-

пусе форсунки.

2.Уточнены методика и программа гидродинамического расчета процесса топливоподачи, позволяющие дополнительно определять ход иглы распылителя по изменению давления топлива в замкнутой полости форсунки.

3.Разработана номограмма, которая позволит в условиях эксплуатации опре-

152

делять величину закоксовывания сопловых отверстий распылителей по увеличе-

нию продолжительности впрыска топлива. Снижение эффективного проходного сечения распылителя на 0,1 мм2 приводит к увеличению продолжительности впрыска топлива на 2 – 3 о поворота кулачкового вала насоса.

4. Исследовано влияние закоксовывания сопловых отверстий распылителей на дисперсность распыливания и дальнобойность топливного факела. Приведе-

на методика согласования дальнобойности факела с периодом задержки вос-

пламенения и размерами камеры сгорания.

5. Уточнена математическая модель теплового расчета рабочего цикла, поз-

воляющая определять технико-экономические параметры дизеля при изменении начала сгорания топлива относительно ВМТ. Приведены методика и схема уста-

новки для определения фактического угла опережения впрыска по началу дви-

жения иглы распылителя форсунки. Расхождение результатов теоретических и экспериментальных исследований не превышает 5 %.

6. Предложена методика, позволяющая по величине утечек топлива из форсунки с механическим управлением определить износ направляющей иглы

(зазор между иглой и корпусом распылителя), а также герметичность камеры и клапана управления для форсунок с электронным управлением.

7. Испытания измерительной аппаратуры показали её работоспособность и эффективность как при оценке фактического угла опережения впрыска топлива,

так и при определении неисправностей форсунок.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения прибора для диагности-

рования ТА тепловозных дизелей составит 452 730 руб. в год на эксплуатируе-

мый парк (10 секций тепловозов 2ТЭ10 М) локомотивного депо «Карасук» под-

разделения Западно-Сибирской дирекции по ремонту ТПС ОАО «РЖД». Срок окупаемости дополнительных затрат составит 0,47 года.

153

Условные обозначения

а – скорость распространения волн давления в топливе, м/с; t и – время и период, с ;

L и х – длина топливопровода и его текущая координата, м;

L – прямая волна давления, подошедшая к форсунке; a

W(t) – обратная волна давления, подошедшая к насосу;

ρТ и ρв – плотности топлива и воздуха, кг/м3;

αт – средний по величине коэффициент сжимаемости топлива, м2/Н;

– коэффициент сопротивления единицы длины топливопровода;

уи уmaх – текущий и максимальный (до упора) ход иглы распылителя, м;

fп , fТ , fи – площади поперечного сечения плунжера, трубопровода, иглы, м2;

сп, сГ – жесткости пружины механической и гидравлической, Н/м;

Uп , Uк , UТ , UИ – скорости движения соответственно плунжера, нагнетатель-

ного клапана, топлива в трубопроводе и иглы форсунки, м/с;

Рнᶦ, Рнᶦᶦ , Рф, Рс , РГ – давления топлива соответственно в надплунжерном про-

странстве, в штуцере насоса, перед форсункой, перед сопловыми отверстиями и в цилиндре дизеля, Н/м2;

nн , n – частота вращения вала насоса и вала двигателя соответственно, мин-1; mк , mи – масса нагнетательного клапана и масса иглы с движущимися с ней де-

талями, кг;

µF , (µf)р – эффективное проходное сечение сопловых отверстий распылителя без иглы и распылителя с иглой в сборе, мм2;

(µf)о – эффективные проходные сечения отсечного отверстия плунжера насоса высокого давления, мм2;

µ – коэффициент расхода;

Qф – секундный объемный расход топлива через форсунку, мм3/с;

Рфо – давление начала подъема иглы распылителя форсунки, Н/м2 (Па); dс – диаметр соплового отверстия, мм;

154

δ – радиальный зазор между иглой и корпусом распылителя, мкм; d – диаметр иглы распылителя форсунки, м;

fи – площадь поперечного сечения иглы, м2; fк – площадь посадочного конуса иглы, м2;

μ – коэффициент динамической вязкости топлива, Н·с/м2;

ν – коэффициент кинематической вязкости топлива, м2/с;

Ро – остаточное давление в линии нагнетания, Н/м2; l длина направляющей части иглы (штока), м;

Vу – утечки топлива за цикл через зазор между иглой и корпусом распылителя,

мм3/цикл;

i – период задержки самовоспламенения дизельного топлива, мс;

qе – удельный эффективный расход топлива, г/(кВт·ч); qц – цикловая подача топлива, мм3;

φоп – геометрический угол опережения подачи топлива (от момента повыше-

ния давления в штуцере насоса до ВМТ);

φфоп – фактический угол опережения впрыска топлива в камеру сгорания (от начала подъема иглы распылителя до ВМТ);

φ/оп – действительный угол начала сгорания топлива относительно ВМТ;

φв – продолжительность впрыска топлива в градусах поворота коленчатого ва-

ла дизеля или кулачкового вала топливного насоса;

Lф – длина факела распыленного топлива, м;

d32 – средний диаметр капель распыленного топлива по Заутеру, мкм;

Т, Д – теоретическая и действительная скорости истечения дизельного топ-

лива через сопловые отверстия, м/с;

Рк – давление в замкнутом полости корпуса форсунки, Н/м2;

Ри – изменение давления топлива в замкнутом объеме форсунки при движении иглы, Н/м2;

VЗ – замкнутый объем над иглой в корпусе форсунки, м3.

155

Список литературы

1.Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года. − М. – 2008. – № 877 р. РФ. – 171 с.

2.Стратегические направления научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г. – М: ОАО «РЖД», 2007. – 54 с.

3.Оценка безотказности работы дизелей тепловозов и анализ причин их повреждаемости в эксплуатации / Д.Я. Носырев, Г.Г. Киселев // Актуальные проблемы создания, проектирования и эксплуатации современных двигателей внутреннего сгорания : сб. науч. тр. / под ред. В.А. Лашко. – Хабаровск : Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2004. – Вып. 3. – С. 32 – 36.

4.Научные основы контроля и диагностирования тепловозных дизелей по параметрам рабочих процессов / Д.Я. Носырев, Е.М. Тарасов, А.С. Левченко, В.П. Мохонько. – Самара : СамИИТ, 2001. – 174 с.

5.В о л о д и н, А. И. Режимы работы ДГУ тепловозов на восточном по-

лигоне железных дорог / А.И. Володин, А.В. Чулков, О.В. Балагин, Рен Ир Х а н // Вестник инженеров -электромехаников инженерного транспорта. – Самара : СамГАПС, 2003. – С. 47 – 50.

6. ГОСТ Р 7.0.11 –2011. Система стандартов по информации, библиографическому и издательскому делу. Диссертации и автореферат диссертации. Структура и правила оформления. – М. 2012. – 12 с.

7.Анализ технического состояния тепловозов и дизельного моторвагонного подвижного состава федерального железнодорожного транспорта России за 2007 год . – М. : Трансиздат, 2008. – 82 с.

8.Анализ технического состояния тепловозов и дизельного моторвагонного подвижного состава федерального железнодорожного транспорта России за 2008 год. – М. : Желдориздат, 2009. – 76 с.

9.Анализ технического состояния тепловозов и дизельного моторвагонного подвижного состава федерального железнодорожного транспорта России за 2009 год. – М. : Желдориздат, 2010. – 76 с.

156

10.Анализ технического состояния тепловозов и дизельного моторвагонного подвижного состава федерального железнодорожного транспорта России за 2010 год. – М. : Желдориздат, 2011. – 62 с.

11.Анализ технического состояния тепловозов и дизельного моторвагонного подвижного состава федерального железнодорожного транспорта России за 2011 год. – М. : Желдориздат, 2012. – 65 с.

12.С и м с о н, А. Э. Двигатели внутреннего сгорания (тепловозные двигатели и газотурбинные установки) : учебник / А.Э. Симсон, А.З. Хомич, А.А. Куриц. – М. : Транспорт, 1980. – 384 с.

13.С д о б н и к, Е. Ф. Тепловозы ТЭМ1 и ТЭМ2 / Е.Ф. Сдобник. –2-е

изд., – М. : Транспорт, 1978. – 184 с.

14.К о с т и н. А. К. Работа дизелей в условиях эксплуатации. / А.К. Костин, Б.П. Пугачев, Ю.Ю. Кочинев. – Л. : Машиностроение, 1989. − 285 с.

15.ГОСТ 27002 – 89. Межгосударственный стандарт. Надежность в технике. Основные понятия, термины и определения. – М., 1989.

16.Х о м и ч, А. З. Диагностика и регулировка тепловозов: производствен- но-практическое издание / А.З. Хомич. – М. : Транспорт, 1977. – 222 с.

17.Разработка методов и технических средств диагностирования топливной аппаратуры дизелей типа ПД1М на основе анализа вибросигналов : отчет

№589 о НИР (заключительный) / ОмИИТ; рук. работы А.И. Володин. –Омск :

ОмИИТ, 1988. – 53 с.

18.Технические средства диагностирования : справочник / ред. В.В. Клюев. – М. : Машиностроение, 1989. – 672 с.

19.П о д ш и в а л о в, А. Б. Диагностирование локомотивов / А. Б. Подшивалов // Локомотив. –1977. – № 6. – С. 27−29.

20.Б и р г е р, И. А. Техническая диагностика / И.А. Биргер. – М. : Машиностроение, 1978. – 240 с.

21.Г о л о в а ш, А. Н. Проблемы ремонта и настройки топливной аппаратуры тепловозов / А.Н. Головаш // Локомотив. – 2007. –№10. – С. 30 – 33.

157

22.О в ч а р е н к о, С. М. Анализ обеспеченности диагностического процесса / С.М. Овчаренко, В. К. Фоменко // Повышение эффективности использования и совершенствование системы технического обслуживания и ремонта локомотивов : межвуз. темат. сб. науч. трудов / Омский государственный университет путей сообщения; ред. А. И. Володин. – Омск : ОмГУПС, 2007. –

76 с.

23.К о н ь к о в, А. Ю. Основы технической диагностики локомотивов :

учеб. пособие /А.Ю. Коньков. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2007. – 98 с.

24.О б о з о в, А. А. Развитие методов и систем технического диагностирования / А.А. Обозов, В.И. Таричко // Двигателестроение. – 2012. –№ 4 (250). – С. 30 – 34.

25.К р и в о р у д ч е н к о, В. Ф. Современные методы технической диагностики и неразрушающего контроля деталей и узлов подвижного состава железнодорожного транспорта : учебное пособие для вузов ж-д. транспорта / В.Ф. Криворудченко, Р.А. Ахмеджанов // – М. : Маршрут, 2005. – 436 с.

26.Б а л а г и н, Д. В. Экспериментальные исследования тепловых процессов в трубопроводах высокого давления топливной аппаратуры дизелей /Д.В. Балагин // Омский научный вестник. – 2012. – № 3 (113). – С. 142 – 145.

27.М а к у ш е в, Ю. П. Датчики для осциллографирования процесса впрыска топлива в дизелях. Ориентированные фундаментальные и прикладные исследования – основа модернизации и инновационного развития архитектур- но-строительного и дорожно-транспортного комплексов России / Ю.П. Маку-

шев, А.В. Филатов, Л.Ю. Михайлова // Матер. 66-й Межд. науч.-практ. конф.

–Омск : СибАДИ, 2012. – Кн. 2. – С. 67 – 71.

28.М а к у ш е в, Ю. П. Методика диагностики топливной аппаратуры дизеля по изменению давления на входе в форсунку и движения иглы / Ю.П. Макушев, Л.Ю. Михайлова, А.В. Филатов // Материалы Международной научно-

практической конференции. – Пермь, 2012. – Т. 1. – С. 347 – 354.

158

29.С и м с о н, А. Э. Испытания тепловозных и судовых дизелей типа Д100

/А.Э. Симсон, Н.П. Синенко, Ф.М. Маляров и др. – М. : Машиностроение, –

1960. – 263 с.

30. Р о г а н о в, С. Г. Влияние зазора в распылителе форсунки на процесс впрыска и некоторые показатели дизеля / С.Г. Роганов, Ю.П. Макушев // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 1978. – №1. – С. 97 – 101.

31. К о ч е р г а, В. Г. Технология оценивания технического состояния форсунок дизелей / В.Г. Кочерга // Наука –Хабаровскому краю: материалы ХI краевого конкурса молодых ученых. – Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. гос. ун-

та, 2009. – С. 43–55.

32.К о ч е р г а, В. Г. Технология оценивания износов и разрегулировок форсунки дизеля по результатам осциллографирования процессов на опрессовочном стенде / В.Г. Кочерга, А.Ю. Коньков // Вестник института тяги и подвижного состава : межвуз. сб. науч. тр. / под ред. А.Е. Стецюка и Ю.А. Гамоли. – Хабаровск : Изд.-во ДВГУПС, 2009. – Вып. 6. – С. 36 –38.

33.Ф е д о т о в, Г. Б. Топливные системы тепловозных дизелей : ремонт,

испытания, совершенствование. / Г.Б. Федотов, Г.И. Левин.– М. : Транспорт,

1983.–192 с.

34.М и х е е в, В. А. Выбор контролируемых параметров для исследования качества функционирования тепловоза /В.А. Михеев, Е.И. Сковородников

//Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. – 2008. – №1. – С. 206 – 209.

35.Ф а й н л е й б, Б. Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей :

Справочник / Б.Н. Файнлейб. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л. : Машиностроение. Ленингр. отделение, 1990. – 352 с.

36. О б о з о в, А. А. Статистическая теория распознавания образов и алгоритмы диагностирования топливной аппаратуры судового двигателя/ А.А. Обозов // Двигателестроение. – 2008. – № 1 (231). – С. 31–35; № 2 (232, продолжение). – С. 44– 49.

159

37.Б а с а р г и н, В. Д. Датчик угла опережения впрыска топлива для системы диагностирования дизелей / В.Д. Басаргин // Актуальные проблемы создания, проектирования и эксплуатации современных двигателей внутреннего сгорания : сб. научн. тр. / под ред. В.А. Лашко. – Хабаровск : Изд-во. Хабар. гос. ун-та, 2004. – Вып. 3. – С. 211– 213.

38.К о н ь к о в, А. Ю. Средства и метод диагностирования дизелей по индикаторной диаграмме рабочего процесса : моногр./А.Ю. Коньков, В.А. Лашко.

–Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2007. – 147 с.

39. А х м е д о в, Б. Ш. Оценка состояния цилиндро-поршневой группы тепловозного дизеля в эксплуатации : автореф. дис. ... канд. техн. наук / Б.Ш. Ахмедов. – М., 1984.−23 с.

40. З а с л а в с к и й, Е. Г. Устройство для контроля работы тепловозных дизель-генераторов / Е.Г. Заславский, А.Н. Борисенко, Г.Я. Невяжский и др. // Двигателестроение. – 1986. – № 12. – С. 24 – 25.

41. Р о з л е й ц е в, Н. Ф. Анализ условий сгорания в дизелях на основе обобщенного уравнения динамики горения / Н.Ф. Розлейцев // Двигатели внутреннего сгорания. – 1969. – Вып. 8. – С. 47 – 52.

42.Р о з л е й ц е в, Н. Ф. Моделирование и оптимизация процесса сгорания

вдизелях / Н.Ф. Розлейцев. – Харьков : Вища школа. Изд-во при Харьк. ун-те,

1980. – 169 с.

43. К о с о в, Е. Е. Электронное управление подачей топлива / Е.Е. Косов, И.П. Аникеев и др. // Локомотив. – 2011. – № 7. – С. 29 –35.

44. К о н к с, Г. А. Современные подходы к конструированию поршневых двигателей : Учеб. пособие / Г.А. Конкс, В.А. Лашко. – М. : Моркнига, 2009. –

388 с.

45. И в а щ е н к о, Н. А. Дизельные топливные системы с электронным управлением / Н.А. Иващенко, В.А. Вагнер, Л.В. Грехов. – Барнаул : Изд-во АлГТУ им. И.И. Ползунова, 2000. –111 с.

46. Топливные системы и экономичность дизелей / И.В. Астахов, Л.Н. Голубков, В.И. Трусов и др. – М. : Машиностроение, 1990. – 288 с.

160

47. Г у б е р т у с, Гюнтер. Диагностика дизельных двигателей. Серия «Автомеханик;. пер. с нем. Ю.Г. Грудского. – М. : ЗАО КЖИ «За рулем», 2004. –

176с.

48.Ж и в о ч е н к о, А. В. Датчик для записи подъема иглы форсунки дизеля / А.В. Живоченко, Л.Ю. Михайлова // Вестник Павлодарского университета. 2001. – № 4. – С. 110 112.

49.М и х а й л о в а, Л. Ю. Диагностика форсунки дизеля по анализу хода иглы и утечкам топлива /Л.Ю. Михайлова // Вестник инновационного евразийского университета. – Павлодар, 2011. – № 3 (43). – С. 99 – 105.

50.М и х а й л о в а, Л. Ю. Датчик давления для осциллографирования хода иглы распылителя форсунки / Л.Ю. Михайлова // Материалы 65-й Всероссийской научно-технической конференции ФГБОУ ВПО «СибАДИ» – Омск,

2011. – Кн. 2. – С. 397 – 402.

51.Ж у к о в с к и й, Н. Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах / Н.Е. Жуковский // М.: ГИТЛ, 1937. – Т.2.

52.Подача и распыливание топлива в дизелях / И.В. Астахов, В.И. Трусов, А.С. Хачиян, Л.Н. Голубков. – М.: Машиностроение, 1972. – 168 с.

53.А с т а х о в, И. В. Гидравлический расчет и выбор основных параметров топливных систем двигателей с воспламенением от сжатия / И.В. Астахов // Труды НИЛД. – М. : 1955. – №1.

54.А с т а х о в, И. В. Сжимаемость моторных топлив / И.В. Астахов // Энергомашиностроение. – 1960. – № 9. – С. 3 – 10.

55.Топливная аппаратура дизелей : справочник / Ю.Я. Фомин, Г.В. Никифоров, В.Г. Ивановский. – М. : Машиностроение, 1982. – 168 с.

56.Ф о м и н, Ю. Я. Зависимость скорости распространения волн, коэффициента сжимаемости и плотности дизельного топлива от давления и температуры / Ю.Я, Фомин // Тракторы и сельхозмашины. –1964. – № 9. – С. 11 – 15.

57.Л ы ш е в с к и й, А. С. Колебательные процессы в топливных системах дизелей / А.С. Лышевский, В.И. Кравченко. Ростов: Изд-во Ростовского университета, 1974. – 190 с.