Методика и результаты диагностирования тракторных дизелей с ГТН Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 621.436:631.372

И.И. Чичиланов, аспирант А.Г. Арженовский, С.В. Асатурян, кандидаты техниче ских наук ФГБОУ ВПО «Азово-Черноморская государстве нная агроинже нерная акаде мия»

МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ С ГТН

В статье представлена бестормозная методика определения основных показателей двигателей тракторов с турбонаддувом по ускорению коленчатого вала и давлению наддува. Разработанная методика и измерительно-выгчислительныш комплекс, её реализующий, позволяют определить значения действительного

момента инерции двигателя и построить полную регуляторную характеристику двигателя с ГТН в производственный условиях.

Ключевые слова: диагностирование, методика, двигатель, турбонаддув, мощность.

Основой агропродовольственной политики на современном этапе развития страны является ускорение темпов роста объемов

сельскохозяйственной продукции, повышение её конкурентоспособности, интеграция в мировое с льскохозяйств нно производство и рынки продовольствия. Эффективность и экономичность работы тракторов в значит льной ст п ни зависят от состояния их энергетической установки - двигателя. В связи с этим, производительное использование и улучш ни эксплуатации тракторных двигат л й, повыш ни их долгов чности явля тся важной народнохозяйственной задачей. По своим т хнич ским возможностям двигат ли могут работать длительное время без существенных изменений гарантированной мощности и топливной экономичности. Ме жду тем, в практике эксплуатации тракторные двигатели нередко работают с пониж нными показат лями и значит льным сниж ни м м жр монтных сроков. В общ м комплексе мероприятий по повышению эфф ктивности, экономичности и долгов чности двигателей важную роль играют контроль и проверка их работы в проц сс эксплуатации, которы позволяют объективно оценить состояние двигателя, выявить н исправности и наруш ния р гулировок и помогают наметить мероприятия по их устранению.

Опр д л ни и контроль т хнич ского состояния двигат ля б з разборки простым и доступным м тодом позволяют повысить эфф ктивность

использования тракторов и бол рационально построить систему их технического обслуживания.

Известные методики диагностирования дизельных двигат л й н позволяют в полной м р дать оц нку т хнич ского состояния двигат л й, оснащ нных турбонаддувом в производств нных условиях.

Разработанные в настоящее время методы диагностирования основных показат л й диз льных двигат л й можно разд лить на тормозны , б стормозны и парциальны .

Диагностирование двигателей тормозными м тодами являются бол точными, но тр бу т дорогостоящ го оборудования и сущ ств нных финансовых затрат и усилий на го подготовку и

The non-braking technique of the determination of the dominant characteristics of the tractor engines with turbo-supercharging with acceleration of a crank-shaft and the supercharge pressure is presented in the article. Elaborate technique and measuring and calculating complex which realizes the technique let define the value of a real moment of the engine inertia and compose the full regulator characteristic of the engine with the gas turbo-supercharging in the industrial conditions.

Key words: diagnosis, technique, engine, turbo-supercharging, power.

проведение. В связи с этим данный метод применяется лишь в крупных хозяйствах и на МИС.

Бестормозные методы, уступая по точности тормозным, не тре буют сложного и дорогого оборудования, отличаются простотой и доступностью приме не ния в эксплуатационных условиях.

Для производственных условий эксплуатации пр дставля т инт р с м тод диагностирования двигат л й, основанный на оц нк динамич ских характеристик двигателя.

Бестормозная методика диагностирования тракторных дизелей с турбонаддувом. На кафедре «Механизация расте ние водства» ФГОУ ВПО АЧГАА разработана м тодика диагностирования тракторных двигат л й с турбонаддувом в производств нных условиях, заключающаяся в определении основных показат л й двигат ля по ускор нию кол нчатого вала в р жим свободного разгона и давл нию наддува в ре жиме полной загрузки двигателя.

Методика реализована посредством измерительновычислительного комплекса [1] (рис. 1).

Рисунок 1 - Измерительно-вычислительный компле кс

Предлагаемая методика предусматривает

последовательность операции:

1. Запись закономерности движе ния коле нчатого вала двигат ля и опр д л ни д йствит льного

мом нта ин рции двигат ля.

Маховик устанавлива тся так, чтобы при со дин нии с валом отбора мощности трактора карданный вал маховика и ВОМ составляли угол 0±50 (рис. 2).

Рисунок 2 - Маховик для определе ния моме нта инерции двигателя

Индукционный датчик, зафиксированный на переходной плите, устанавливается в технологическое отверстие кожуха маховика напротив зубчатого венца на расстоянии 2-3 мм. от вершин зубьев [2] (рис. 3).

двигателя плату АЦП нeoбxoдимo настроить на частоту опроса, достаточную для получ ния достоверньк данньк [3].

Частота опроса, на которую нє oбxoдимo настроить плату АЦП v=30 кГц. Врємя записи значений ЭДС датчика ^=5 с.

2. Опрєдєлєниє пepeдатoчнoгo отношєния от кол нчатого вала двигат ля к валу отбора мощности (BOM).

Частота вpащeния вала отбора мощности

опрєдєляєтся с помощью приспособления КИ - 13941, котороє ycтанавливаeтcя на BOM.

По р зультатам диагностирования опр д ля тся дєйствитєльноє значeниe пepeдатoчнoгo отношєния івом и рассчитывается величина действительного момента инерции диагностируемого двигателя 1д, а также строится зависимость NH =f(n).

3. Определе ние давле ния наддува.

Для опр д л ния закона изм н ния давл ния наддува с одновременной записью закона движения коленчатого вала измерительно-вычислительный

комплекс нeoбxoдимo разместить непосредственно в кабин трактора (рис. 5).

Рисунок 3 - Расположе ние индукционного датчика

Преобразователь избыточного давле ния ПД 100-ДИ 0,1 монтируется во впускном трубопроводе. Учитывая конструкцию двигателя СМД-62, где распределение надувочного воздуха по цилиндрам осуществляется под привалочной плитой с воздуховодами, датчик давл ния г рм тично с помощью п р ходника со динялся со штуц ром, вв рнутым в т хнологич ско отв рсти привалочной плиты (рис. 4).

Рисунок 4 - Расположе ниє датчика давл ения

Перед записью закономерности движения кол нчатого вала двигат ля в соотв тствии с максимальной частотой вращения коленчатого вала и количеством зубьев маxoвика диагностируемого

Рисунок 5 - Размеще ние изме рительно-вычислительного компле кса в кабине трактора

Датчик давления наддува тарировали с помощью установки (рис. 6), состоящей из: 1 - персонального компьютера с платой АЦП, 2 - платы сопряже ний, 3 -ресивера, 4 - механического манометра и 5 - датчика давления.

Рисунок 6 - Общий вид тарировочной установки

Тарировку проводили в 5-кратной повторности, на основании ч го были получ ны информационны файлы, в соотв тствии с которыми корр ктировались истинны знач ния выходных в личин давл ния наддува.

При разгон трактора одновр м нно проводили запись сигналов от двух датчиков. Разгон проводили в

5-кратной повторности, в ре зультате получали зависимости рн = 1"(п).

4. Определение топливо-экономических

показателей.

Снятие характеристик топливных насосов НД-22/6, установленных на диагностируемых двигателях, проводится на стенде для проверки и регулировки топливного оборудования. При безмоторном диагностировании топливного насоса показат ли определены по ГОСТ 10278-95. Для определения параметров ТНВД стенд необходимо укомплектовать штатными (демонтированными с двигателя)

форсунками.

После снятия характеристик топливного насоса вт = 1"(п), определяется зависимость §е = 1"(п).

Результаты диагностирования двигателей

Для пров рки пр длага мой м тодики диагностировались два двигателя с ГТН по стандартной (ГОСТ 18509-88) на базе Кубанской МПС и предлагаемой методикам.

Определение мощностных и топливо-

экономич ских показат л й проводилось в комплектации, соответствующей определению эксплуатационной мощности, в стандартных условиях по ГОСТ 18509-88 на балансирном динамометре МПБ-49.3/36.

Частота вращения коленчатого вала двигателя, крутящий мом нт, частота вращ ния ВОМ, расход топлива и время опыта ре гистрировались аппаратурой ОППД-1 конструкции РОСНППТПМ.

Дополнит льно при диагностировании одного двигат ля СМД-62 и снятии р гуляторной характ ристики опр д лялась мощность двигат ля с отключ нным турбокомпр ссором (ГТН).

Влияние турбонаддува на мощность двигателя трактора Т-150К прив д но на рисунк 7.

кВт

120

60

К

Чн

V

Gr.

W

де. гАВш\

Ш

то

с «г А

го

ш

900

800

ТОО

600

SOO

J00

200

too

Рисунок 8 - Зависимость давле ния наддува от частоты враще ния коле нчатого вала двигателя СМД-62 по стандартной ме тодике

В результате обработки экспериментальных данных (рис. 7 и 8), полученных при торможении двигателя СМД-62 методом регрессионного анализа, определены частные коэффициенты, на всем

диапазоне угловых скоросте й.

Данная закономерность име ет вид:

Ке=0,00644ШБн2+0,00003135-КБн-Рн+55,761, Вт. (1)

Из этого уравнения следует, что для определения мощности двигат ля, оборудованного

турбокомпрессором, необходимо знать мощность двигателя бе з наддува и давле ние наддува.

Для диагностирования двигат л й по пр длага мой м тодик н обходимо им ть зависимость углового ускорения коленчатого вала от его частоты вращения при разгоне двигателя.

Угловое ускорение коленчатого вала двигателя, при разгон б з маховика и с присо дин нным маховиком, опр д ляли в пятикратной повторности. Графики зависимосте й углового ускоре ния от частоты вращ ния кол нчатого вала в р жим свободного разгона двигат ля б з маховика и с маховиком (с опр д л ни м ср дн го знач ния) пр дставл ны на рисунке 9.

тщ/тиюшштвюттт ж ш п tornu Цтяоя катюш torn йштац од/т*

Рисунок 7 - Регуляторная характе ристика двигателя CMД-62 по стандартной ме тодике

Анализ зависимости мощности от частоты вращ ния кол нчатого вала двигат ля позволя т заключить, что наличие турбокомпрессора вызывает у величе ние мощности в средне м на 18% в диапазоне частот враще ния от 1200 до 2100 об./мин.

При снятии регуляторной характеристики двигат л й фиксировали давл ни наддува на вс м диапазон угловых скорост й (рис. 8).

Рисунок 9 - Зависимость угловых ускоре ний от частоты враще ния коле нчатого вала двигателя СМД-62 бе з маховика и с маховиком

Анализ данных рисунка 9 позволяет заключить, что угловое ускорение плавно уменьшается с ростом частоты вращения коленчатого вала. Это обусловлено т м, что с ростом частоты вращ ния ум ньша тся роль присоединенного маховика.

Знач ния д йствит льных мом нтов ин рции составили 1д=4,66 кг-м2 и 1д=4,94 кг-м2 [4].

Зная д йствит льный мом нт ин рции двигат ля, можно опр д лить эн рг тич ски показат ли диагностиру мых двигат л й.

Определение давления наддува на всем диапазоне угловых скоростей при полной загрузке двигателя проводили сразу после определения энергетических показателей в ре жиме свободного разгона.

По результатам определения давления наддува построены графики зависимости давления наддува от частоты вращения коленчатого вала двигателя при разгоне трактора (рис. 10).

Рисунок 10 - Зависимость давления наддува от частоты вращения коленчатого вала двигателя СМД-62 по предлагаемой методике

Анализ этих зависимостей, полученных при диагностировании по предлагаемой методике, показыва т, что характ р кривых давл ния наддува близок к зависимостям, получ нным по стандартной методике (рис. 8).

Выводы

Таким образом, использование разработанной методики и измерительно-вычислительного комплекса позволяет оценить состояние

газотурбинного нагн тат ля в производств нных условиях, когда н тр бу тся разборка двигат ля и дорогостоящее диагностическое оборудование.

В связи с тем, что запись закономерностей изменения ускорения коленчатого вала и закона изм н ния давл ния наддува производили на различных частотах вращ ния кол нчатого вала, привели получе нные значе ния к единым интервалам.

Знач ния эфф ктивной мощности опр д л ны по уравнению (1).

Согласно критерию Фишера, закономерности изменения давления наддува, эффективной мощности и уд льного расхода топлива диагностиру мых двигат л й, получ нны по пр длага мой м тодик , ад кватны законам изм н ния давл ния наддува, эффективной мощности и удельного расхода топлива, полученным по стандартной методике.

По критерию Стьюдента, номинальные значения частоты вращ ния кол нчатого вала двигат ля и эффективной мощности диагностируемых двигателе й, полученные по предлагаемой методике, аде кватны номинальным знач ниям частоты вращ ния коленчатого вала двигателя и эффективной мощности, полученным по стандартной методике.

Результаты проведенных экспериментов представлены в виде р егуляторной характеристики, получ нной с помощью разработанной м тодики и измерительно-вычислительного комплекса, её

реализующего (рис. 11).

Для реализации предлагаемой методики на тракторны двигат ли дополнит льно н обходимо

устанавливать индукционный датчик импульсов напротив зубьев маховика коленчатого вала или шестерни топливного насоса и преобразователь избыточного давле ния во впускном трубопроводе, что позволит контролировать давл ни наддува на вс м диапазон угловых скорост й в п риод эксплуатации двигат ля.

де г/кВт'ч

1200 то хюо

900

ею

ТОО 600 500

ию

300 200 по

Не иВ п

120

т

юо

90

во Икр.

ТО ТОО

60 600

50 Ж0

Ш 100

X яо

20 200

V ЮО

N.

г \ з1

Ні

пкр

5г й кг/ч

X 20 (7

теоопюывтыя'яв&чгтшгтпоопао п Частот Орошеиия кояеютас (ж Летет об/мин

Рисунок 11 - Регуляторная характе ристика двигателя СМД-62 по предлагае мой ме тодике

Разработанная методика и измерительновычислительный комплекс позволяют определить значения действительных моментов инерции диагностируемых двигателей и построить регуляторную характеристику двигателя с ГТН. Адекватность диагностирования двигателей с ГТН по стандартной (тормозной ГОСТ 18509-88) и разработанной методикам оценивалась по критериям Фишера и Стьюдента. Применяемость разработанной методики подтвержде на с достоверностью 95%.

Литература

1. Асатурян, С.В. Диагностический комплекс для

опр д л ния основных показат л й двигат л й с турбонаддувом [Текст] / А.Г. Арженовский,

С.В. Асатурян // Совершенствование конструкции и повышение эффективности эксплуатации колесных и гусеничных машин в АПК. - Зерноград, 2010. - С. 11-15.

2. С 1 2361187 ЯИ в 01 М 15/04. Способ

определения мощности двигателя внутреннего сгорания [Те кст] / Н.В. Щетинин, А.Г. Арженовский, Д.В. Казаков, Д.О. Мальцев, С.В. Асатурян, С.Н. Микрюков, И.И. Чичиланов // Азово-ч рноморская государств нная агроинж н рная академия. - №2007146150/06; заявл. 11.12.2007;

Изобретения. - 2009. - №19. - С. 4.

3. № 2009615659. Программа для определения

эн рг тич ских показат л й диз льных двигат л й на переходных режимах [Текст] / С.В. Асатурян,

А.Г. Арженовский, И.И. Чичиланов // Азово-ч рноморская государств нная агроинж н рная академия. - №2009614513; заявл. 18.08.2009;

Изобретения. - 2009. С. 1.

4. Асатурян, С.В. К определению основных показат л й двигат л й тракторов с турбонаддувом по ускор нию кол нчатого вала на п р ходном режиме [Те кст] / А.Г. Арже новский, С.В. Асатурян // Вестник ДГТУ. - 2008. - № 4 (39). - С. 420-425.

Вестник Орел Г Ay

№5(38)

октябрь 2012

Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году

Учредитель и издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный Университет»_______________________________________________________

Редакционный совет:

Парахин Н.В. (председатель) Амелин А.В. (зам. председателя) Астахов С.М.

Белкин Б.Л.

Блажнов А.А.

Буяров В.С.

Гуляева Т.И.

Гурин А.Г.

Дегтярев М.Г.

Зотиков В.И.

Иващук О.А.

Козлов А.С.

Кузнецов Ю.А.

Лобков В.Т.

Лысенко Н.Н.

Ляшук Р.Н.

Мамаев А.В.

Масалов В.Н.

Новикова Н.Е.

Павловская Н.Е.

Попова О.В.

Прока Н.И.

Савкин В.И.

Степанова Л.П.

Плыгун С.А. (отв тств. с кр тарь) Золотухина О.А. (редактор)

Адре с редакции:

302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69.

Тел.: +7 (4862) 45-40-37 Факс: +7 (4862) 45-40-64 E-mail: [email protected] Сайт журнала: http://ej.orelsau.ru Свидетельство о регистрации ПИ №ФС77-21514 от 11.07.2005 г.

Сп циалист р гионального методического центра по УДК: Служеникина А.М. Техниче ский редактор: Мосина А.И.

Сдано в набор 10.08.2012 г. Подписано в печать 23.09.2012 г. Формат 60x84/8. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.

Объём 21,5 усл. печ. л. Тираж 300 экз.

Издат льство Ор л ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы, 19. Лицензия ЛР №021325 от 23.02.1999 г.

Журнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научных работ, отражающих основное научное сод ржани кандидатских и докторских диссе ртаций

Содержание номера

Экономика АПК

Парахин Н.В., Прока Н.И. Адаптация механизма государственной поддержки аграрного сектора

России к условиям ВТО........................................................................2

Гуляева Т.И., Волобуева Т.А. Крестьянские (фермерские) хозяйства Орловской области: состояние

и п ерсп е ктивы развития.................................................................... 10

Иващук О.А., Константинов И.С., Архипов О.П. Подходы к созданию автоматизированной

системы управления «умными фермами».......................................................... 15

Проняева Л.И. Состояние и проблемы инновационного развития процесса воспроизводства

основного капитала в АПК..................................................................... 21

Григорьева Н.В. Приорите тны е направл ения развития рынка труда с ельских муниципальных

образований Орловской области................................................................ 26

Дармограй О.В. Влияние вступления России в ВТО на развитие сельского хозяйства............... 33

Калиничева Е.Ю., Романов А.Д. Экономическая оценка реализации ресурсного потенциала

свеклосахарной отрасли в Орловской области................................................... 36

Сидоренко О.В. Ценовая паритетность зерновой отрасли в условиях присоединения России в ВТО.. 40 Бураева Е.В. Минимальная заработная плата: роль в экономике и проблемы использования в

современной России........................................................................... 45

Карлова Е.В., Полянин А.В. Перспективные направления производства побочной продукции

сахарной промышленности...................................................................... 51

Иванова А.А. Основные направления повышения экономической эффективности свиноводства

Орловской области............................................................................ 54

Трясцина Н.Ю. Ключ е вы е направле ния и в ектор развития молочно-продуктового подкомпл екса

Орловской области............................................................................ 59

Савкин В.И., Деулина А.В., Крыгин А.А., Ерёмин А.А. Малые формы хозяйствования -

приорите т развития аграрного с е ктора экономики (на прим ере Орловской области)............ 66

Лисютченко Н.Н. Оценка формирования и использования производственных ресурсов в отраслях

животноводства Орловской области............................................................. 72

Полухин А.А., Алпатов А.В., Ставцев А.Н. Оценка состояния, использования и воспроизводства

материально-технической базы сельскохозяйственных организаций Орловской области.............. 78

Ловчикова Е.И. Анализ состояния и использования трудовых ре сурсов с ела как основы

обеспечения сельского хозяйства квалифицированными кадрами................................... 85

Бычкова С.И. Анализ факторов, сдерживающих формирование механизма эффективного

страте гиче ского управле ния на совре м е нном этап е развития экономики.................... 90

Кравченко Т.С. Показатели экономической эффективности освоения отраслевых инноваций в

растени е водстве............................................................................ 93

Медолазов А.С. Приоритетные направления социально-экономического развития сельских

территорий Орловской области................................................................. 100

Первых Н.А., Гришаева О.Ю. Т е нд е нции формирования и развития трудовых ре сурсов в сельском

хозяйстве Орловской области.................................................................. 105

Бухвостов Ю.В., Волков А.А. Экономико-статистический анализ инновационного потенциала

Орловскойобласти............................................................................. 109

Зеленская И.А. Методические аспекты прогнозирования численности трудовых ресурсов в

с ельской м е стности........................................................................ 112

Жаравина О.М. Оценка выполнения руководителями функциональных обязанностей (на примере

с ельскохозяйств е нных организаций)......................................................... 114

Лытнева Н.А., Сысоева О.Н. Развитие инновационных методов в управлении результативностью

хозяйств енных систе м....................................................................... 118

Рыбалкин Д.А. Возможности инвестирования временно свободных денежных средств................. 123

Куликов И.Н. Состояние и прогноз развития плодоводства в Российской Федерации................ 126

ж ивотноводство

Гамко Л.Н., Шкурманов П.Н. Мергель и б елково-витаминно-мин еральный конц е нтрат в рационах

молодняка свиней............................................................................. 130

Концевенко А.В., Концевенко В.В. Изучение особенностей остеодистрофии у коров

промышленных комплексов Белгородской области................................................. 133

Усачев К.И., Усачев И.И. Результаты исследований микробиоценоза слизистой оболочки

подвздошной кишки овец....................................................................... 135

Шкурманова Е.С. Изменения параметров роста и развития мышц у цыплят-бройлеров в 10-, 20- и

30-дневном возрасте при разном уровне обменной энергии....................................... 137

Зверева Г.П. Основные тенденции экономического развития отечественного свиноводства.......... 140

Зеленский В.О. Состояние и направления развития рынка яиц Иркутской области.................. 143

Ярован Н.И., Новикова И.А. Окислительный стресс у высокопродуктивных коров при

субклинич е ском ке тозе в условиях промышле нного сод ержания............................... 146

Нуриев Г.Г., Боровик Е.С. Показатели переваримости и использования питательных веществ при

включении в кормовую смесь зерна тритикале................................................... 149

Технические науки

Пичугин И.Л. Роль энергоаудита при разработке энергосберегающих мероприятий в бюджетных

организациях................................................................................. 151

Блажнов А.А. Многофункциональное производственное сооружение для фермерских и личных

хозяйств..................................................................................... 155

Васильев А.Н., Будников Д.А., Грачёва Н.Н. Эксп ерим е нтально е исследовани е сушки з ерна

электроактивированным воздухом............................................................... 160

Фомин И.Н., Суров Л.Д. Дистанционный контроль над действиями выключателей в кольцевой сети 163 Чичиланов И.И., Арженовский А.Г., Асатурян С.В. Методика и результаты диагностирования

тракторных диз еле й с ГТН................................................................... 167

Информационное сообщение К юбилею профессора Максимова Владимира Ильича............................................... 171

© ФГБОУ ВПО Орел ГАУ, 2012