CC BY
57
АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 621.114.2
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ФИЛЬТР-ПАТРОНОВ ДВИГАТЕЛЕЙ СМД-66 И СМД-18Н Г.И. Жидков, кандидат технических наук, доцент,
С.П. Коблов, кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия
Исследована зависимость между массой накопившейся пыли в фильтр-патронах воздухоочистителей и разряжением воздуха во всасывающем коллекторе.
Ключевые слова: воздухоочиститель, фильтр-патроны,
разряжение воздуха, всасывающий коллектор.
При выполнении сельскохозяйственных работ машинно-тракторные агрегаты работают, как правило, при большой запыленности воздуха.
Кроме запыленности воздуха, на износы двигателей оказывает влияние фракционный состав пыли, определяемый ее абразивными свойствами.
Коэффициент пропуска пыли определяет дисперсный состав пыли, пропущенный воздушным фильтром вне зависимости от его типа и режима его работы [ 1 ].
Оценке влияния дисперсного состава пыли на изнашивание деталей двигателей посвящена работа [3], из которой следует, что максимальный износ получен при частицах 5... 10 мкм. Размер частиц абразива, проходящих через современные автотракторные бумажные фильтр-патроны также не превышает 5... 10 мкм. Исследования Маева В.Е. показывают, что для достижения долговечности работы дизельных двигателей до 6000 м.-ч. необходимо, чтобы коэффициент пропуска пыли был не более 0,3 % [1].
Продолжительность работы воздушных фильтров сухого типа должна быть 7... 10 ч при запыленности 1 г/м3.
Известно, что зависимость продолжительности работы воздушного фильтра от площади патрона прямо пропорциональная. По нашим исследованиям состояния новых фильтр-патронов, было установлено, что изготовление фильтров проводится с большим разбросом фильтрующей площади. Так, у фильтр-патронов, применяемых на двигателях СМД-18Н количество гофр первой ступени колеблется от 116 до 148, или по площади их поверхности от 3,13 м2 до
4,0 м ; разница при этом составляет 28 %. Второй ступени от 91 до 115
2 2
или от 0,51 м до 0,69 м ; разница при этом составляет 35,3 %.
У фильтр-патронов, применяемых на двигателях СМД-66,
количество гофр первой ступени колеблется от 218 до 282 или от 6,54 2 2
м до 8,46 м , разница при этом составляет 29,4 %. Второй ступени от
2 2
195 до 223 или от 2,33 м до 2,7 м , разница составляет 16 %.
Эксплуатационный расход воздуха зависит от режима работы. На тракторе он составляет 0,9...0,95 от номинального. Следовательно, при указанном выше разбросе фильтрующей площади будет наблюдаться повышенное разряжение воздуха за фильтром.
Это приведет к тому, что при работе двигателя будет недостаточное наполнение цилиндров свежим зарядом воздуха и прямо скажется на продолжительности работы воздушного фильтра и усугублении работы первого фильтр-патрона при накоплении пыли в картоне, в результате будет неполное сгорание топлива, образование нагара, прорыв пыли, повышенный износ, а также потеря мощности.
Кафедрой ЭМТП проводились исследования работы фильтр-патронов двигателей СМД-66 и СМД-18Н в хозяйствах области на обработке паров в июле-августе, так как при выполнении данной операции наблюдалась наибольшая запыленность воздуха [2].
В процессе исследований определяли зависимости между массой накопившейся пыли в фильтр-патронах воздухоочистителей и разряжением воздуха во всасывающем коллекторе; соответствие момента срабатывания индикаторов засоренности воздухоочистителей ИЗВ-500, ИЗВ-700 предельному разряжению во всасывающем
коллекторе.
Исследования проводили на шести тракторах ДТ-175С и шести ДТ-75Н, на которых были установлены новые бумажные фильтр-патроны с определенной заранее массой. На всех тракторах проверяли герметичность воздушного тракта при помощи диагностических приборов ГОСНИТИ. Измерения разряжения проводились в конце смены. Разряжение измерялось водяным пьезоманометром с пределами измерения от 0 до 1000 мм вод. ст. при режиме, близком к номинальной загрузке двигателя при выполнении работы. Точки подключения водяного пьезоманометра те же, что и при подключении индикаторов засоренности воздухоочистителей.
Взвешивание фильтр-патронов проводилось на весах РН-10Ц13У с точностью до 5 г при достижении определенного разряжения во всасывающем коллекторе. Фильтр-патрон снимали, взвешивали и снова устанавливали на двигатель. По мере увеличения разряжения во впускном коллекторе проводили наблюдение за моментом срабатывания индикаторов. При его срабатывании (появление красного сигнала в окнах) определяли точное значение разряжения пьезоманометром.
В момент ввода начальные сопротивления чистых новых фильт-патронов имеют различные значения разряжения и составляют от 78 до 95 мм вод. ст., а накопление пыли в фильтр-патронах при предельном разряжении составляет от 1,9 до 2,65 кг в обратной зависимости от начального сопротивления.
Главной причиной этого являются конструктивные особенности фильтрующих элементов, а именно разное количество гофр, а, следовательно, и разная фильтрующая площадь, что было указано выше.
Эти данные свидетельствуют о больших отклонениях в площади фильтров, что в итоге приводит к разным начальным разряжениям во впускном патрубке, разной пылеемкости. Начало срабатывания индикатора
засоренности воздухоочистителя ИЗВ-500 у двигателей СМД-66
происходит при разряжении 340...350 мм вод. ст. при предельном параметре 320 мм вод. ст.
Установлено, что предельное разряжение за фильтр-патронами двигателя СМД-18Н, равное 700 мм вод. ст., является завышенным. Двигатель, работая с повышенным разряжением во входном коллекторе, имеет плохое наполнение воздухом, что приводит к неполному сгоранию топлива, проявляющееся в повышенном дымлении при полной нагрузке, то есть снижаются мощностные и экономические показатели двигателя. Поэтому техническое обслуживание воздухоочистителя необходимо проводить раньше, чем укажет
индикатор ИЗВ-700, по показанию встроенного вакуумметра, хотя это значительно увеличивает трудоемкость обслуживания воздухоочистителей. Предлагается контролировать разряжение встроенным вакуумметром, что позволит улучшить эксплуатацию тракторов в условиях с повышенным пылесодержанием воздуха.
Зависимость между временем работы двигателя и накоплением пыли в фильтрах установить нельзя, так как запыленность воздуха в зоне заборника воздуха имеет различные значения в связи с направлением и скоростью ветра по отношению к направлению движения трактора, влажностью и структурным составом почвы, что в рядовых условиях эксплуатации учесть невозможно. Колебания времени работы двигателей до предельных значений разряжений во всасывающем патрубке составляет 20... 240 часов. Поэтому регламентировать обслуживание воздухоочистителя по наработке нельзя. Его необходимо проводить на основании показаний индикатора загрязненности воздухоочистителя. Существенным недостатком конструкции индикаторов засоренности воздухоочистителей является невозможность контроля уменьшения разряжения во впускном тракте в результате разрушения или разрыва фильтр-патрона, что имеет место в рядовой эксплуатации. Отслоение верхних и нижних оснований от фильтрующего элемента в результате наработки под воздействием вибрационных нагрузок, а также при работе трактора, когда относительная влажность воздуха составляет 75...90% происходит размягчение шторы, так как при этой влажности в зависимости от давления и температуры в 1 м3 воздуха содержится от 6 до 12 г воды. За один час работы количество паров воды, проходящей через фильтр, составляет от 3 до 7 кг. Это приводит к закупориванию пор фильтра, что приводит в итоге к разрыву последнего вследствие разряжения во всасывающем патрубке. При таких условиях вся пыль поступает в цилиндры двигателя и вызывает износы цилиндро-поршневой группы. Кроме того, при эксплуатации новых фильт-патронов в начальный период размеры частиц, проходящих через поры, не превышают 10... 15 мкм, а при постепенном образовании пылевого слоя на фильтр-патроне уменьшаются до 1.. .2 мкм. В начальный период работы фильтр-патрона увеличена концентрация пылевых частиц в выходном патрубке
воздухоочистителя. Второй период работы воздухоочистителя характеризуется образованием на поверхности бумажной шторы фильтр-патрона пылевого слоя и сопровождается резким уменьшением числа пропускаемых частиц величиной до 5 мкм. Третий и основной период эксплуатации до обслуживания характеризуется пропуском пыли размером 0,5... 1 мкм. В этот период поверхность пыли увеличивается по толщине и задерживает поступающую пыль. Пропуск пыли происходит только в результате срыва задержавшихся частиц.
По нашим экспериментальным данным срыв частиц обеспечивается в результате повышенной вибронагруженности в области корпуса воздухоочистителя 180-230 м/с2.
Исследования показывают, что зависимость сопротивления от накопления пыли - величина линейная до определенной степени, а затем вследствие значительного загромождения клиновидного промежутка гофра пылевыми частицами гидравлическое сопротивление возрастает ускоренно, что и подтверждается нашими результатами. Заводское исполнение фильтр-патрона отличается неравномерностью шага гофр, что приводит к преждевременному увеличению гидравлического сопротивления, кроме того, повышенная вибронагруженность узла будет способствовать срыву частиц в камеру сгорания и износу цилиндро-поршневой группы.
Таким образом, техническое обслуживание воздухоочистителя необходимо проводить раньше, чем покажет индикатор ИЗВ-700, по показанию встроенного вакуумметра, что позволит улучшить техническое состояние цилиндро-поршневой группы двигателя, т.е. повысить его надежность.
Библиографический список
1. Маев, В.Е. Воздухоочистители автомобильных и тракторных двигателей [Текст] / В.Е. Маев, H.H. Понаморев.-М.: Машиностроение, 1971.-171 с.
2. Повышение эффективности использования воздухоочистителей с бумажными фильтр-патронами [Текст]/ С.П. Коблов, B.C. Бовда, А.И. Клюев, Г.И. Жидков // Сб. науч. трудов ВГСХА. - Волгоград, 1995. - С. 24-25.
3. Почтарев, Н.Ф. Влияние запыленности воздуха на износ поршневых двигателей [Текст]/Н.Ф. Почтарев. - М. : Воениздат, 1977. - 136 с.
E-mail: mshaprov@bk.ru
