Диагностирование элементов топливной аппаратуры дизельного двигателя КамАЗ-740 Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

На основании результатов численного моделирования работы прямозубого насоса даны следующие рекомендации: частота вращения ротора должна лежать в диапазоне 1250 — 2000 об./мин, при высоких требованиях к неравномерности подачи изменение отношения высоты зуба к радиусу ротора Ир должно лежать в интервале значений 0,1 — 0,2; увеличение отношения ширины ротора к его радиусу Ьр более желательно, чем отношение высоты зуба к радиусу ротора Ир и значения этих параметров предпочтительны в диапазонах Ьр = 0,35 — 0,65; Лр=0,2 — 0,4.

Библиографический список

1. Пат. 43925 Российская Федерация, Б04С18/08. Машина объемного действия / Щерба В. Е., Болштянский А. П., Суховей М. В. ; заявитель и патентообладатель Омский государственный технический университет. — № 2003105772/22 ; заявлено 28.02.03 ; опубл. 10.02.05. — Бюл. № 04.

2. Математическое моделирование рабочих процессов насосов объёмного действия / В. Е. Щерба [и др.] // Омский научный вестник. — Омск : Изд-во ОмГТУ, 2010. — № 3 (93). — С. 77-81.

3. Григорьев, А. В. Экспериментальные исследования прямозубого роторного насоса / А. В. Григорьев, С. Ю. Кайго-

родов, А. П. Болштянский // Омский регион — месторождение возможностей : матер. II Регионал. молод. науч.-техн. конф. — Омск : Изд-во ОмГТУ, 2011. — С. 36 — 38.

ГРИГОРЬЕВ Александр Валерьевич, старший преподаватель кафедры «Гидромеханика и транспортные машины» Омского государственного технического университета.

НЕСТЕРЕНКО Григорий Анатольевич, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Гидромеханика и транспортные машины» Омского государственного технического университета. КОРНЕЕВ Сергей Александрович, доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой «Сопротивление материалов» Омского государственного технического университета. ОВЧАРЕНКО Сергей Михайлович, доктор технических наук, профессор кафедры «Локомотивы» Омского государственного университета путей сообщения.

Адрес для переписки: scherba_v_e@list.ru

Статья поступила в редакцию 07.12.2011 г.

© А. В. Григорьев, Г. А. Нестеренко, С. А. Корнеев,

С. М. Овчаренко

УДК 621.43.068.2 С. Э. ДАДАЯН

А. В. ГАСАН

Омский танковый инженерный институт им. Маршала Советского Союза П. К. Кошевого — филиал Военного учебно-научного центра

Сухопутных войск «Общевойсковая академия ВС РФ»

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ КАМАЗ-740____________________________________________

В статье рассматриваются вопросы безразборного диагностирования элементов топливной аппаратуры высокого давления дизельного двигателя КамАЗ-740.

Ключевые слова: топливная аппаратура, диагностирование, остаточный ресурс, силовая установка.

Наиболее ответственным агрегатом любой многоцелевой колесной машины (МКМ) является силовая установка. Наиболее широкое распространение в качестве силовых установок получили дизельные двигатели. В свою очередь, наиболее ответственной, сложной и дорогостоящей частью дизельного двигателя является топливная аппаратура высокого давления (ТАВД). Надежность её работы во многом определяет работоспособность двигателя и всей машины в целом. Конструктивной особенностью топливной аппаратуры дизелей является наличие прецизионных пар трения, механических упругих узлов, прецизионных и других типов уплотняющих и подвижных узлов. От изменений, возникающих в этих деталях при эксплуатации, зависят и изменения выходных параметров топливоподачи.

Давление начала впрыска топлива нагнетательным клапаном и форсункой снижается вследствие приработки запорного конуса иглы и седла распылителя, а также накапливания остаточной деформации пружины форсунки и нагнетательного клапана (иногда поломка пружины), износа сопрягаемых опорных поверхностей регулировочного винта, пружины, ее тарелок и штанги. Немаловажное значение в связи с этим имеют шероховатость, геометрическая форма и твердость сопрягаемых поверхностей, а также качество изготовления пружины (особенно ее нерабочих витков).

В последние годы разработано большое количество различных методов контроля технического состояния ТАВД. Однако большинство методов определения технического состояния элементов

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (107) 2012 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (107) 2012

топливной аппаратуры как правило, требуют временной остановки машины для демонтажа и частичной разборки узла или агрегата, а любая разборочно-сборочная операция, даже если деталь не ремонтируется, снижает срок службы узла до 15 — 20 % [1].

Предлагаемая методика позволит проводить диагностирование элементов топливной системы дизеля безразборным методом до наступления неисправности или отказа.

Целью работы является исследование основных диагностических параметров топливной аппаратуры дизеля, уточнение математической модели процесса топливоподачи и разработка методики автоматизированного контроля технического состояния ТАВД дизеля на примере двигателя КамАЗ-740.

Математическое моделирование параметров топ-ливоподачи проводилось с помощью системы уравнений Жуковского, описывающих процессы при гидроударе, решенной профессором И. В. Астаховым [2], применительно к топливной системе дизельного двигателя:

р = Ро+Б^ - *)- - -^)

с=а ■[?■(! - *)+ ш-(1 - ^

Е

где Р, С — давление и скорость топлива в какой-либо точке топливопровода, отстоящей от топливного насоса на расстояние х в момент времени 1;

Ро — остаточное давление в топливопроводе; а — скорость звука в нагнетательном топливопроводе;

Е — модуль упругости топлива;

Ь — длина топливопровода до распылителя форсунки;

Б — импульс потенциальной энергии, характеризуемый давлением, созданным насосом и непрерывным потоком, идущим от насоса к форсунке;

Ш — импульс потенциальной энергии, характеризуемый давлением, отраженным от форсунки.

Для проведения предварительных расчетов существующая математическая модель была уточнена пу-

тем дополнительного введения в неё коэффициента жесткости пружины нагнетательного клапана и форсунки, характеризующего зависимость изменения давления впрыска в зависимости от степени ослабления данных пружин.

Экспериментальное исследование, регистрация процессов и характеристик топливоподачи производилась с помощью стенда для испытания и регулирования топливной аппаратуры дизельных двигателей марки Мико2 производства Венгрии, со смонтированным на нем топливным насосом высокого давления дизеля КамАЗ-740, комплектом трубопроводов высокого давления и эталонных форсунок (рис. 1).

Результат достигается определением технического состояния топливной системы дизельного двигателя путем определения параметров изменения давления топлива в нагнетательной магистрали. В процессе впрыска топлива исследуемой системы сравнивают параметры впрыска с эталонными показателями, при этом параметры изменения давления топлива в нагнетательной магистрали определяют по величине импульсов давления в линии нагнетания одновременно единым для всех исследуемых элементов регистрационным устройством [3].

Оборудование для диагностирования топливной аппаратуры работает следующим образом.

При диагностировании ТНВД непосредственно на двигателе, необходимо отсоединить трубку высокого давления от штуцера ТНВД поочередно к каждой из них подсоединить переходник с датчиком высокого давления, соединенным с аналогово-цифровым преобразователем, который в свою очередь соединен с ПЭВМ и согласован с ней с помощью компьютерной программы написанной в языке программирования Си+ (рис. 2).

Износное состояние нагнетательного клапана ТНВД проверяют по изменению величины давления, при котором начинается его открытие.

Информация в виде импульсов подается на аналогово-цифровой преобразователь устройства и ПЭВМ с соответствующим программным обеспечением. Сравнение характеристик давления топлива

Рис. 2. Автоматизированная система регистрации процессов топливоподачи

выполняется после завершения каждого цикла, что позволяет определить линию топливоподачи, имеющую отклонение показателей от заданных значений для конкретного цилиндра. Путем наложения характеристик находят отклонение от среднего (заданного) давления. Сравнение формы полученной характеристики с эталонной позволяет сделать вывод о конкретной причине неисправности.

Работы по созданию современных средств технической диагностики дизельной топливной аппаратуры ведутся, как отечественными организациями, так и зарубежными фирмами. Основная тенденция развития диагностических устройств состоит в сокращении непосредственных контактов с объектами и уменьшении вмешательства в их нормальное функционирование. Эта тенденция проявляется в стремлении к сокращению числа необходимых разборок топливной аппаратуры. Непосредственные механические контакты объекта со средствами диагностики заменяются электроникой, которые в виду своей дороговизны пока не находят широкого применения в диагностике [3].

Разработка эффективных средств диагностики, отвечающих современным требованиям, — сложная задача, заключавшаяся в необходимость измерять относительно малые отклонения в параметрах и с большей достоверностью оценивать работоспособность топливной аппаратуры.

Выводы:

1. Глубина проработки вопросов соответствия использованного математического аппарата с функционированием топливной аппаратуры в процессе эксплуатации позволяет моделировать неисправность ТАВД в самой начальной стадии их зарожде-

ния, исследовать возникающие изменения в рабочем процессе.

2. В результате проведения вычислительного эксперимента на базе математической модели впрыскивания топлива в цилиндры дизельного двигателя, определены диагностические параметры в виде функции колебания давления в нагнетательном трубопроводе.

3. Перспективное развитие выбранного направления связано с дальнейшим совершенствованием аппаратуры и компьютерной техники с построением автоматизированной системы управления двигателем.

Библиографический список

1. Петровский, Д. И. Методологические и теоретические предпосылки совершенствования методов диагностирования дизельной топливной аппаратуры / Д. И. Петровский. — М. : ГНУ ГОСНИТИ, 2003. - С. 68-69.

2. Топливные системы и экономичность дизелей / И. В. Астахов [и др.]. — М. : Машиностроение, 1990. — С. 93-98.

3. Новосадов, С. Ю. Метод корректирования топливоподачи дизелей военной автомобильной техники. [Текст] : дис. ... канд. техн. наук : 20.02.14 : защищена 20.07.2001 : утв. 29.09.2001 / Сергей Юрьевич Новосадов. — Рязань, 2001. — 210 с.

ДАДАЯН Сергей Эдуардович, адъюнкт. ГАСАН Александр Валерьевич, адъюнкт. Адрес для переписки: Dadayan75@mail.ru

Статья поступила в редакцию 13.12.2011 г.

© С. Э. Дадаян, А. В. Гасан

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (107) 2012 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ