CC BY
237
ТЕХНИЧЕСКИЙ СЕРВИС В АГРОПРОМЫШЛЕННОМ КОМПЛЕКСЕ
УДК 621.43.001.4
В.В. Стрельцов, доктор техн. наук А.С. Носихин
Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина
МОДУЛЬНЫЙ ОБКАТОЧНО-ТОРМОЗНОЙ СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
В соответствии с требованиями нормативнотехнической документации [1, 2] каждый дизель, выходящий из капитального ремонта, должен пройти стендовую обкатку (приработку) и быть подвергнут приемочному контролю.
В процессе приработки происходит значительное изменение свойств тонких поверхностных слоев трущихся деталей, связанное со сложными механическими, физическими и химическими процессами, в результате чего повышается их износостойкость. С точки зрения микрогеометрии процесс приработки заканчивается установлением оптимальной шероховатости [3, 4].
Обкатка ДВС — общепринятое, обязательное условие получения высокого качества приработки и подготовки поверхностей трения к восприятию эксплуатационных нагрузок.
Для проведения технологической обкатки двигателей внутреннего сгорания мощностью до 160 кВт и измерения их технологических показателей предлагается принципиально новый модульный обкаточно-тормозной стенд (рис. 1), который обеспечивает испытание двигателей различной мощности: легковых и грузовых автомобилей, дорожно-строительной, сельскохозяйственной и прочей техники.
52
Основные отличительные особенности стенда следующие:
• принцип модульности, заключающийся в том, что основными элементами обкаточно-диагностического стенда являются рама, нагружающее устройство, система сбора и обработки, управления, модуль управления подачей топлива, а остальные системы (система охлаждения, выпуска и др.) могут включаться для повышения функциональности;
• входящий в состав комплекса рекуператор позволяет отдавать электроэнергию от электродвигателя, работающего при горячей обкатке в генераторном режиме, в промышленную электросеть;
• входящее в состав комплекса грузоподъемное устройство (поворотный кран) повышает производительность подготовительных работ и безопасность труда;
• комбинированный отвод отработавших газов, воздуха системы охлаждения и вентиляции помещения испытательной установки позволяет экономить энергоресурсы и повысить пожарную безопасность.
Обкаточно-тормозной стенд состоит из следующих узлов и основных систем (рис. 2): на-
Рис. 1. Модульный обкаточно-диагностический комплекс:
1 — система вентиляции; 2 — система выпуска отработавших газов; 3 — кран-балка; 4 — топливные баки;
5 — виброопоры; 6 — электродвигатель; 7 — рама; 8 — соединительная муфта и ограждение; 9 — масляные радиаторы; 10 — система монтажа ДВС; 11 — расходомер топлива; 12 — система охлаждения; 13 — калорифер
гружающего устройства (НУ), систем рекуперации, управления, защиты, измерений, обработки и хранения данных, вентиляции, отвода отработавших газов, охлаждения ОЖ, масляной, питания топливом, питания воздухом, монтажа ДВС.
Нагружающее устройство представляет собой регулируемый электропривод с рекуперационным блоком, управляющим асинхронным электродвигателем серии АДЧР31582. Основным элементом электропривода является частотный преобразователь серии VACON NXC 03855.
Нагружающее устройство обеспечивает:
• имитацию эксплуатационных условий работы двигателя внутреннего сгорания как по ча-
стоте вращения выходного вала, так и по моменту на валу;
• прокрутку ДВС по всем скоростным диапазонам работы.
Моментные и скоростные характеристики НУ приведены на рис. 3.
Номинальный крутящий момент:
• при торможении 530 Нм;
• при прокрутке 515 Нм.
Максимальный крутящий момент:
• при торможении 810 Н-м;
• при прокрутке 770 Н-м.
Максимальная частота:
при торможении 3500 мин при прокрутке 4500 мин-
-1.
Система отвода ОГ
Система охлаждения ОЖ
Система
охлаждения
масла
к
Система
питания
топливом
Система
питания
воздухом
Система
монтажаДВС
Система
вентиляции
Система
рекуперации
ДВС к Нагружающее устройство
Система
управления
Система
измерений
Система
защиты
Система обработки и хранения данных
Рис. 2. Функциональная схема обкаточно-тормозного стенда
Номинальная частота вращения 2970 мин-1.
Система рекуперации работает при переходе нагружающего устройства из режима прокрутки в режим торможения, при котором частота вращения испытуемого ДВС начинает превышать частоту вращения асинхронного электродвигателя, и он переходит в режим генератора. При этом ток, протекающий через рекуператор, преобразуется в трехфазное напряжение, частотой и фазой совпадающие с частотой и фазой питающей сети и «сливающиеся» в сеть, нагрузкой для которой будет распределительный трансформатор на стороне питающей сети [5].
2
4
Рис. 3. Характеристики НУ
Система управления предназначается для управления нагружающим устройством и механизмом подачи топлива в целях реализации скоростных и тормозных режимов нагружения дизеля в соответствии с заранее подготовленной и выбранной программой обкатки. Система конструктивно объединена с пультом управления (рис. 4).
Система управления обеспечивает выполнение следующих функций:
• формирование и длительное хранение программ;
• выбор заданной программы обкатки из памяти для ее реализации;
• формирование сигнала управления нагружающим устройством как по каналу частоты вращения, так и по каналу управления тормозным моментом в соответствии с заданной установкой;
• формирование сигнала управления исполнительным механизмом подачи топлива в соответствии с заданной установкой.
Система защиты обеспечивает оперативный контроль за следующими параметрами:
• давлением масла в главной масляной магистрали дизеля;
• температурой масла в поддоне картера или на выходе из двигателя;
• температурой отработавших газов;
• температурой охлаждающей жидкости на выходе из двигателя;
• температурой головки цилиндра (для двигателей воздушного охлаждения);
• моментом сопротивления прокручиванию;
• частотой вращения вала нагружающего устройства.
В связи с этим комплекс
оснащен компьютерной системой
управления и измерения, позволяющей в процессе обкатки и испытаний измерять и регистрировать все необходимые параметры технического состояния двигателя, а также обеспечивать информационное сопровождение испытаний с автоматической распечаткой протокола испытаний и его хранением в памяти компьютера.
Эта система также имеет существенное отличие от всех аналогичных систем, так как она одновременно обеспечивает управление всеми режимами работы стенда, т. е. управляет в автоматическом режиме процессом обкатки ДВС.
Система измерений предназначается:
• для оперативного контроля состояния стендового оборудования и обкатываемого дизеля;
• информирования оператора (испытателя) об измеренных параметрах, в том числе по его запросу;
• формирования данных для систем управления и защиты.
Система охлаждения испытуемого двигателя оборотная, закрытая 2-контурная, циркулярного типа с теплообменником: внутренний контур — охлаждающая жидкость по техническим условиям завода-изготовителя, наружный контур — вода без примесей и загрязнений, омывающая теплообменник.
Система охлаждения обеспечивает:
• поддержание температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя в пределах 75...85 °С, из дизеля — 85...95 °С;
• необходимый расход охлаждающей жидкости (от насоса двигателя, а также специальным насосом стенда);
• поддержание температуры масла на выходе из двигателя в пределах 80.100 °С и с заданной точностью (возможна подача масла в теплообменник как от масляного насоса двигателя, так и от отдельного насоса);
Масляная система обеспечивает бесперебойную подачу масла к двигателю при холодной обкатке и работе, а также позволяет прогревать и прокачивать масло через двигатель перед пуском, его
Рис. 4. Пульт управления
очищать и сепарировать, удалять отработанное масло и пополнять систему свежим маслом (возможно введение присадок к маслу).
Масляная система оборудована циркулярной системой и приспособлением для замера уровня, автономными насосами, фильтрами, холодильниками, подогревателями, расходомерами, а также средствами для регулирования температуры масла (термостатами и терморегуляторами).
Система питания топливом централизованная и обеспечивает работу двигателя, как минимум, на двух сортах бензина или дизельного топлива.
Система монтажа ДВС. Установка двигателя на стенд и его соединение с нагружающим устройством осуществляется вручную с применением подъемного механизма — кран-балки, смонтированной на раме и специальных механизмов.
Преимущества рассмотренного стенда по сравнению с аналогами следующие:
• универсальность;
• малая энергоемкость;
• автоматизированный процесс обкатки;
• простота монтажа и обслуживания;
• установка стенда на виброизолирующие опоры;
• интерфейс (связь с ПК): визуальный контроль за процессом обкатки с удаленного рабочего места, распечатка протокола обкатки, сбор и хранение результатов;
• стоимость стенда относительно аналогов ниже;
• рекуперация энергии торможения;
• кран-балка для монтажа/демонтажа ДВС.
Список литературы
1. Дизели тракторные и комбайновые: общее руководство по капитальному ремонту. — М.: ГОСНИТИ, 1990. — 40 с.
2. Обкатка и испытания тракторных и комбайновых дизелей при капитальном ремонте: руководящий технический материал. — М.: ГОСНИТИ, 1988. — 74 с.
3. Нагорский, Л.А. Испытания и характеристики автотракторных двигателей: учеб. пособие / Л.А. Нагорский. — Зерноград: ФГОУ ВПО АЧГАА, 2008. — 100 с.
4. Ходес, И.В. Обкатка двигателя, трансмиссии и трактора: учеб. пособие / И.В. Ходес. — Волгоград: ВолГТУ,1998. — 58 с.
5. Чикунов, Ю.М. Энергосберегающая система стендов для обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания при ремонте: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Ю.М. Чикунов. — М., 2000. — 22 с.
УДК 631.3.004.67
О.А. Леонов, доктор техн. наук Г.А. Нестеркин
Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина
РАСЧЕТ ПОСАДОК ТОНКОСТЕННЫХ КОЛЕЦ НА ВАЛ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ СОЕДИНЕНИЙ «ВАЛ—УПЛОТНЕНИЕ»
При применении способа восстановления методом запрессовки ремонтных втулок на вал необходимо пользоваться не классической методикой расчета натягов в соединении, а следующей методикой, разработанной авторами.
В случае, когда охватывающая или охватываемая детали являются тонкостенными — при отношении толщины стенки к диаметру h/D < 0,2, расчет натяга в соединении целесообразно осуществлять по безмоментной теории оболочек, где он определяется по формуле, мкм [1]:
N = Р
к_
Е\К
щ
Е 2^2
где D1 и D2 — срединные диаметры, м; h1 и ^ — толщина каждой оболочки, м; E1 и E2 — модули упругости материала вала и втулки, Па.
Наименьшее давление pmin, Па, на контакти-руемых поверхностях, необходимое для передачи крутящего момента Мкр, Нм, можно определить по формуле [1]:
2М
Рт
кр
где d — диаметр соединения, м; l — длина соединения, м; f — коэффициент трения.
Наибольшее давление на контактируемых поверхностях, Па [1]:
_ 2й
Ртах _ 2у ^доп ’
где одоп — предельное допускаемое давление, Па.
Предельные расчетные натяги должны быть скорректированы исходя из условий сборки. В об---------------------------------------------- 55
