Научная статья на тему 'Обеспечение работоспособности турбокомпрессора дизельного двигателя'

Обеспечение работоспособности турбокомпрессора дизельного двигателя Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
71
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вестник НГИЭИ
ВАК
Ключевые слова
время падения давления / гидроаккумулятор / износ подшипника / продолжительность вращения ротора / подшипниковый узел турбокомпрессора / обороты ротора турбокомпрессора / подшипниковый узел / работоспособность турбокомпрессора / режим смазывания подшипника / функционирование турбокомпрессора / pressure drop time / hydraulic accumulator / bearing wear / rotor rotation duration / turbocharger bearing assembly / turbocharger rotor speed / bearing assembly / turbocharger operability bearing lubrication mode / turbocharger operation

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Галиев Ильгиз Гакифович, Хафизов Камиль Абдулхакович, Гриценко Александр Владимирович, Галимов Энгель Рафикович

Введение. Проблема повышения единичной мощности двигателя без внесения изменений в его конструкцию решается использованием турбонагнетателя. Однако в силу напряжённости режима работы турбокомпрессоров, которые характеризуются изменчивостью оборотов двигателя в связи с меняющимися нагрузочными показателями в период производственной эксплуатации (количество оборотов ротора меняется от 30 000 до 120 000 мин-1, выхлопные газы двигателя имеют температуру около 750 ºС), возникает необходимость повышения эффективности системы смазки подшипника турбокомпрессора. Материалы и методы. Для обеспечения требуемого режима смазки подшипников турбокомпрессоров и снижения теплонапряженности деталей при перегрузках двигателей внутреннего сгорания техники нами разработана усовершенствованная смазочная система турбокомпрессора, который предусматривает конструктивное решение повышения эффективности функционирования подшипника турбокомпрессора путем параллельного включения в штатную смазочную систему гидроаккумулятора. Для проверки эффективности предложенных нами конструктивных решений и оценки влияния изменений, внесенных в штатную систему смазки турбокомпрессора, были проведены экспериментальные исследования в лабораторных условиях. Результаты. В статье приведены результаты экспериментальных исследований для подтверждения эффективности данного конструктивного решения. Эксперимент проводился после остановки двигателя, работающего в режимах максимального, среднего и минимального оборотов коленчатого вала. Во время проведения экспериментов замерялись следующие параметры функционирования турбокомпрессора: продолжительность инерционного вращения ротора турбокомпрессора, продолжительность снижения давления в смазочной системе турбокомпрессора. Выявлено, что установка устройства для подпитки подшипника турбокомпрессора во время резкого сокращения частоты вращения двигателя позволит увеличить выбег ротора турбокомпрессора на 30…40 % при сохранении штатного режима функционирования смазочной системы турбокомпрессора. Заключение. Выявлены закономерности влияния времени падения давления в смазочной системе турбокомпрессора на продолжительность вращения вала по инерции после остановки двигателя. Откуда видно, что давление поддерживается до 65-й секунды выбега ротора при частоте вращения коленчатого вала двигателя 2 700 мин-1, до 40-й секунды выбега при 1600 мин-1, до 30-й секунды выбега при 670 мин-1 и при остановке ротора составляет 0,04 МПа.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Галиев Ильгиз Гакифович, Хафизов Камиль Абдулхакович, Гриценко Александр Владимирович, Галимов Энгель Рафикович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Ensuring the performance of the turbocharger of the diesel engine

Introduction. The problem of increasing the unit power of the engine without making changes to its design is solve by using a turbo supercharger. However, due to the intensity of the turbochargers operating mode, which are characterized by engine speed variability due to changing load indicators during production operation (the number of rotor revolutions varies from 30 000 to 120 000 min-1, engine exhaust gases have a temperature of about 750 ºC), there is a need to improve the efficiency of the turbocharger bearing lubrication system. Materials and methods. To ensure the required lubrication mode of turbocharger bearings and reduce the thermal tension of parts during overloads of internal combustion engines of machinery, we have developed an improved turbocharger lubrication system, which provides a constructive solution to increase the efficiency of the turbocharger bearing by parallel inclusion in the standard hydraulic accumulator lubrication system. To test the effectiveness of the design solutions proposed by us and to assess the impact of changes made to the standard turbocharger lubrication system, experimental studies were conduct in laboratory conditions. Results. The article presents the results of experimental studies to confirm the effectiveness of this constructive solution. The experiment was carry out after stopping the engine operating in the modes of maximum, average and minimum crankshaft revolutions. During the experiments, the following parameters of the turbocharger operation were measure: the duration of inertial rotation of the turbocharger rotor; the duration of pressure reduction in the turbocharger lubrication system. It is revealed that the installation of a device for feeding the turbocharger bearing during a sharp reduction in engine speed will increase the run-out of the turbocharger rotor by 30...40 % while maintaining the normal operating mode of the turbocharger lubrication system. Conclusion. The regularities of the influence of the pressure drop time in the turbocharger lubrication system on the duration of shaft rotation by inertia after engine shutdown are reveal. From where it can be seen that the pressure is maintained up to the 65th second of the rotor run-out at the engine crankshaft speed of 2 700 min-1, up to the 40th second of the run-out at 1 600 min-1, up to the 30th second of the run-out at 670 min-1 and when the rotor stops, it is 0.04 MPa.

Текст научной работы на тему «Обеспечение работоспособности турбокомпрессора дизельного двигателя»

xxтехнологии и средства технического обслуживания в сельскомхозяйствеХХ

05.20.03 ТЕХНОЛОГИЯ И СРЕДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО

ОБСЛУЖИВАНИЯ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ_

Научная статья

УДК 631.372 + 659.113

Б01: 10.24412/2227-9407-2021-12-62-71

Обеспечение работоспособности турбокомпрессора дизельного двигателя

Ильгиз Гакифович Галиев18, Камиль Абдулхакович Хафизов2, Александр Владимирович Гриценко3, Энгель Рафикович Галимов4

12 Казанский государственный аграрный университет, Казань, Россия

3Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет), Челябинск, Россия

4Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева - КАИ, Казань, Россия

1 drGali@mail.ru18', https://orcid.org/0000-0002-0595-1898

2 fts-kgau@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-9098-0692

3 gritcenkoav@susu. т, https://orcid. org/0000-0002- 7652- 7912

489871726737@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-7004-6296

Аннотация

Введение. Проблема повышения единичной мощности двигателя без внесения изменений в его конструкцию решается использованием турбонагнетателя. Однако в силу напряжённости режима работы турбокомпрессоров, которые характеризуются изменчивостью оборотов двигателя в связи с меняющимися нагрузочными показателями в период производственной эксплуатации (количество оборотов ротора меняется от 30 000 до 120 000 мин-1, выхлопные газы двигателя имеют температуру около 750 °С), возникает необходимость повышения эффективности системы смазки подшипника турбокомпрессора.

Материалы и методы. Для обеспечения требуемого режима смазки подшипников турбокомпрессоров и снижения теплонапряженности деталей при перегрузках двигателей внутреннего сгорания техники нами разработана усовершенствованная смазочная система турбокомпрессора, который предусматривает конструктивное решение повышения эффективности функционирования подшипника турбокомпрессора путем параллельного включения в штатную смазочную систему гидроаккумулятора. Для проверки эффективности предложенных нами конструктивных решений и оценки влияния изменений, внесенных в штатную систему смазки турбокомпрессора, были проведены экспериментальные исследования в лабораторных условиях. Результаты. В статье приведены результаты экспериментальных исследований для подтверждения эффективности данного конструктивного решения. Эксперимент проводился после остановки двигателя, работающего в режимах максимального, среднего и минимального оборотов коленчатого вала. Во время проведения экспериментов замерялись следующие параметры функционирования турбокомпрессора: продолжительность инерционного вращения ротора турбокомпрессора, продолжительность снижения давления в смазочной системе турбокомпрессора. Выявлено, что установка устройства для подпитки подшипника турбокомпрессора во время резкого сокращения частоты вращения двигателя позволит увеличить выбег ротора турбокомпрессора на 30...40 % при сохранении штатного режима функционирования смазочной системы турбокомпрессора. Заключение. Выявлены закономерности влияния времени падения давления в смазочной системе турбокомпрессора на продолжительность вращения вала по инерции после остановки двигателя. Откуда видно, что

Хафизов К. А., Гриценко А. В., Галимов Э. Р., 2021

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.

© Галиев И. Г.,

xxтехнологии и средства технического обслуживания в сельскомхозяйствехх

давление поддерживается до 65-й секунды выбега ротора при частоте вращения коленчатого вала двигателя

2 700 мин"1, до 40-й секунды выбега при 1600 мин"1, до 30-й секунды выбега при 670 мин"1 и при остановке ротора составляет 0,04 МПа.

Ключевые слова: время падения давления, гидроаккумулятор, износ подшипника, продолжительность вращения ротора, подшипниковый узел турбокомпрессора, обороты ротора турбокомпрессора, подшипниковый узел, работоспособность турбокомпрессора, режим смазывания подшипника, функционирование турбокомпрессора

Для цитирования: Галиев И. Г., Хафизов К. А., Гриценко А. В., Галимов Э. Р. Обеспечение работоспособности турбокомпрессора дизельного двигателя // Вестник НГИЭИ. 2021. № 12 (127). С. 62-71. DOI: 10.24412/2227-9407-2021-12-62-71

Ensuring the performance of the turbocharger of the diesel engine

Ilgiz G. Galiev1B, Kamil A. Hafizov2, Alexander V. Gritsenko3, Engel R. Galimov4

12 Kazan State Agrarian University, Kazan, Russia

3 South Ural State University (National Research University), Chelyabinsk, Russia

4 Kazan national research technical university named after A. N. Tupolev - KAI, Kazan, Russia

1 drGali@mail.ruB', https://orcid.org/0000-0002-0595-1898

2 fts-kgau@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-9098-0692

3 gritcenkoav@susu. ru, https://orcid. org/0000-0002- 7652- 7912 489871726737@mail.ru, https://orcid.org/

Abstract

Introduction. The problem of increasing the unit power of the engine without making changes to its design is solve by using a turbo supercharger. However, due to the intensity of the turbochargers operating mode, which are characterized by engine speed variability due to changing load indicators during production operation (the number of rotor revolutions varies from 30 000 to 120 000 min-1, engine exhaust gases have a temperature of about 750 °C), there is a need to improve the efficiency of the turbocharger bearing lubrication system.

Materials and methods. To ensure the required lubrication mode of turbocharger bearings and reduce the thermal tension of parts during overloads of internal combustion engines of machinery, we have developed an improved turbo-charger lubrication system, which provides a constructive solution to increase the efficiency of the turbocharger bearing by parallel inclusion in the standard hydraulic accumulator lubrication system. To test the effectiveness of the design solutions proposed by us and to assess the impact of changes made to the standard turbocharger lubrication system, experimental studies were conduct in laboratory conditions.

Results. The article presents the results of experimental studies to confirm the effectiveness of this constructive solution. The experiment was carry out after stopping the engine operating in the modes of maximum, average and minimum crankshaft revolutions. During the experiments, the following parameters of the turbocharger operation were measure: the duration of inertial rotation of the turbocharger rotor; the duration of pressure reduction in the turbocharger lubrication system. It is revealed that the installation of a device for feeding the turbocharger bearing during a sharp reduction in engine speed will increase the run-out of the turbocharger rotor by 30...40 % while maintaining the normal operating mode of the turbocharger lubrication system.

Conclusion. The regularities of the influence of the pressure drop time in the turbocharger lubrication system on the duration of shaft rotation by inertia after engine shutdown are reveal. From where it can be seen that the pressure is maintained up to the 65th second of the rotor run-out at the engine crankshaft speed of 2 700 min-1, up to the 40th second of the run-out at 1 600 min-1, up to the 30th second of the run-out at 670 min-1 and when the rotor stops, it is 0.04 MPa.

Key words: pressure drop time, hydraulic accumulator, bearing wear, rotor rotation duration, turbocharger bearing assembly, turbocharger rotor speed, bearing assembly, turbocharger operability bearing lubrication mode, turbocharger operation

XXXXXXX technologies and maintenance facilities in agriculture XXXXXXX

For citation: Galiev I. G., Hafizov K. A., Gritsenko A. V., Galimov E. R. Ensuring the performance of the turbo-charger of the diesel engine // Bulletin NGIEI. 2021. № 12 (127). P. 62-71. (In Russ.). DOI: 10.24412/2227-94072021-12-62-71

Введение

Назначение турбокомпрессора двигателей внутреннего сгорания в первую очередь определяется повышением их мощности, при этом также достигается цель улучшения экологичности, экономичности и технико-эксплуатационных показателей тракторов, самоходных комбайнов, автомобилей и др. [1, с. 560; 2, с. 158; 3, с. 375]. В свою очередь, применение турбокомпрессора связано с рядом особенностей его функционирования, а именно: это изменчивость частоты вращения двигателя в зависимости от меняющихся в процессе эксплуатации нагрузочных характеристик, количество оборотов вала турбокомпрессора может достигать от 40 до 170 тыс. мин-1, выхлопные газы, участвующие в функционировании турбокомпрессора, достигают температур до 650.700 °С.

Исследованиями надежности функционирования турбокомпрессора установлено, что до 30 % отказов происходит из-за нарушения работоспособности подшипникового узла [4, с. 77; 5, с. 183]. Это объясняется тем, что в моменты резкого увеличения частоты вращения двигателя и его остановки режим смазывания подшипника турбокомпрессора меняется из жидкостного на полужидкостный. В результате чего вал турбокомпрессора начинает вращаться с касанием корпуса подшипника, что приводит к резкому увеличению их износа. Дальнейшее развитие этого процесса приводит к увеличению биения вала и касанию крыльчаток о корпус турбокомпрессора и их внезапному отказу.

Поэтому одним из основных условий обеспечения работоспособности всего турбокомпрессора является повышение эффективности его смазочной системы [6, с. 72; 7, с. 29; 8, с. 38].

В результате анализа существующей схемы смазочной системы турбокомпрессора, которая является последовательной и входит в смазочную систему двигателя, выявлено, что в ситуациях резкого снижения оборотов двигателя и полной его остановки не обеспечивается штатный режим теплоот-вода от подшипника турбокомпрессора, что является основной причиной потери работоспособности всего турбокомпрессора.

Изменение самой конструкции подшипникового узла турбокомпрессора, совершенствование схем обеспечения смазочным материалом, сниже-

ние теплонапряженности являются основными направлениями деятельности ведущих ученых в этой области [9, с. 5293; 10, с. 1026; 11, с. 1423].

Эти решения широко внедрены в производства, и их эффективность доказана в условиях эксплуатации автомобилей и железнодорожных локомотивов. Однако в отличие от автомобилей и локомотивов, условия эксплуатации которых сильно отличаются от условий функционирования техники в аграрном производстве периодическим изменением режимов работы двигателя, не обеспечивается эффективный режим смазывания подшипника турбокомпрессора [12, с. 101; 13, с. 731]. При этом снижение надежности и потеря работоспособности турбокомпрессоров происходит по причине невозможности обеспечения штатного режима смазывания подшипника турбокомпрессора из-за снижения давления в смазочной системе вследствие резкого понижения оборотов двигателя или его полной остановки [14, с. 32; 15, с. 155].

В результате анализа вышеизложенных суждений можно сделать следующие выводы: низкая эксплуатационная надежность турбокомпрессора; дороговизна турбокомпрессора; высокая стоимость ремонтных работ, из-за высокой трудоемкости ремонтных работ и затрат от простоя по причине устранения отказов турбокомпрессора [16, с. 14; 17, с. 154; 18, с. 179].

Цель и задачи исследования

Целью исследований является обзор состояния функционирования подшипникового узла турбокомпрессора в штатном режиме смазывания; модернизация системы смазки турбокомпрессора и его сравнительный анализ со штатной системой смазки. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: теоретически обосновать параметр гидроаккумулятора; провести экспериментальные исследования для сравнительного анализа систем смазки подшипника турбокомпрессора штатной и с гидроаккумулятором.

Материалы и методы исследования

Повышение работоспособности и безотказности турбокомпрессоров связано с модернизацией системы смазки подшипникового узла [19, с. 156]. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: предложить конструктивное решение усовершенствованной системы

технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве}

смазки подшипникового узла; выявить зависимости влияния продолжительности падения давления в смазочной системе турбокомпрессора и продолжительности вращения вала турбокомпрессора по инерции при параллельном включении гидроаккумулятора в его систему смазки.

Для обеспечения требуемого режима смазки подшипников турбокомпрессоров и снижения теп-лонапряженности деталей при перегрузках двигателей внутреннего сгорания техники нами разработа-

на усовершенствованная смазочная система турбокомпрессора, которая предусматривает конструктивное решение повышения эффективности функционирования подшипника турбокомпрессора путем параллельного включения в штатную смазочную систему гидроаккумулятора (рисунок 1). Конструктивно гидроаккумулятор предусмотрен для сохранения штатного режима смазывания после остановки двигателя и во время временных его перегрузок.

Рис. 1. Модернизированная смазочная система подшипника турбокомпрессора дизельного двигателя: 1, 2, 6 - обратные клапаны; 3 - гидроаккумулятор мембранного типа; 4 - регулятор давления; 5 - мембрана; 7 - подшипник; 8 - вал Fig. 1. Upgraded lubrication system of the diesel engine turbocharger bearing: 1, 2, 6 - check valves; 3 - diaphragm type hydraulic accumulator; 4 - pressure regulator; 5 - diaphragm; 7 - bearing; 8 - shaft Источник: составлено автором на основании данных [13]

Модернизированная смазочная система подшипника турбокомпрессора дизельного двигателя работает следующим образом. После запуска двигателя под давлением открывается обратный клапан 1, масло начинает поступать в подшипник 7. При достижении давления масла в магистрали требуемого давления открывается обратный клапан 2, тем самым обеспечивается заряд гидроаккумулятора 3. После остановки двигателя давление масла в магистрали снижается, при этом открывается обратный клапан 6, смазочный материал начинает поступать из гидроаккумулятора 3 в подшипник турбокомпрессора 7 до полной остановки вала турбокомпрессора 8.

Для проверки эффективности предложенных нами конструктивных решений и оценки влияния изменений, внесенных в штатную систему смазки турбокомпрессора, были проведены экспериментальные исследования в лабораторных условиях.

Для проведения экспериментальных исследований необходимо задать исходные данные и провести конструктивные расчеты гидроаккумулятора, который характеризуется: минимальным и максимальным рабочими давлениями, обеспечивающими номинальные условия функционирования подшипника турбокомпрессора после остановки двигателя; требуемой емкостью гидроаккумулятора; конструктивными размерами гидроаккумулятора.

technologies and maintenance facilities in agriculture

Требуемый объем гидроаккумулятора Vk, м , обеспечивающий штатный режим смазки подшипника, определяется из выражения:

Р V

V =-

(1)

0,9 (Р - Р )

' V max min)

где Vn - расчетный объем масла, обеспечивающий штатный режим смазки подшипника, при изменении давления в смазочной системе от Рмах до Pmin, м3; Рмах , Pmin - максимальное и минимальное давления, МПа.

Емкость газового пространства в гидроаккумуляторе Vr, м3 определяется из формулы:

PV

vr =-

(2)

P - P

max m.n

Поскольку гидроаккумулятор имеет цилиндрическую форму, размеры диаметра и длины цилиндра определяются исходя из оптимального их соотношения, т. е. Ьткр /d

1ткр-

Ь = к ё , (3)

ткр ц ткр' V /

где Ьткр - длина цилиндра гидроаккумулятора, м; ^ - соотношение длины к диаметру цилиндра гидроаккумулятора, м; dткр - диаметр цилиндра гидроаккумулятора, м.

v =Ä

Р„,

V

(4)

Р„„

Объем газовой камеры определяется по фор-

муле:

= Л

(5)

P

\ min

-1

Радиус шара равен:

й=№..

(6)

Результаты исследования

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В результате расчетов нами были получены конструктивные параметры гидроаккумулятора: конструктивный объем - 0,004 м3; объем газового пространства - 0,002 м3; радиус корпуса гидроаккумулятора принимаем 0,36 м.

Установка для проведения экспериментальных исследований была собрана в лабораторных условиях. Для экспериментальной установки были использованы приборы и оборудование, точность которых соответствовала ГОСТ 14846-81.

Эксперименты проводились с целью установления: факта работоспособности конструкции с использованием гидроаккумулятора в системе смазки

турбокомпрессора; закономерности влияния времени падения давления масла в системе смазки после остановки двигателя на продолжительность вращения вала турбокомпрессора при различных оборотах двигателя.

Оборудование измерения, применяемое в экспериментальной установке, предназначено для замера: масляное давление в подшипнике турбокомпрессора; масляное давление внутри гидроаккумулятора; температура масла на выходе из системы смазки подшипника гидроаккумулятора; продолжительность вращения вала турбокомпрессора после остановки двигателя и при резком увеличении нагрузки на двигатель, который характеризуется резким уменьшением оборотов двигателя вплоть до его полной остановки.

Вышеизложенные замеры осуществлялись при существующей, т. е. штатной системе смазки турбокомпрессора и при параллельном включении в систему смазки гидроаккумулятора. При этом частота вращения двигателя определялась при помощи блока диагностического оборудования ИМДЦ, продолжительность вращения вала турбокомпрессора определялась с использованием автостетоскопа и секундомера.

Эксперимент проводился на двигателе Ка-мАЗ-740, соответственно привод вала турбокомпрессора осуществлялся в штатном режиме, т. е. от выхлопных газов. При этом использовалось топливо Л-02-40, а в качестве смазочного материала - SAE 10W-40 API.

После запуска двигателя КамАЗ-740 осуществлялся его прогрев до рабочей температуры. Частота вращения вала турбокомпрессора менялась от минимального до максимального значений при помощи изменения оборотов двигателя с последующей его остановкой, поскольку турбокомпрессор установлен на двигателе:

- в штатном режиме смазывания подшипника турбокомпрессора;

- с параллельным включением гидроаккумулятора в систему смазки подшипника турбокомпрессора.

Для создания условий, близких к условиям реальной эксплуатации турбокомпрессоров, соблюдались вышеперечисленные условия.

До проведения эксперимента был проведен замер основных рабочих параметров турбокомпрессора ТКР 7С-9, представленных в таблице 1.

n

технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве}

Таблица 1. Рабочие параметры турбокомпрессора ТКР 7С-9 Table 1. Operating parameters of the TKR 7C-9 turbocharger

Обороты двигателя, мин-1 / Engine speed, min-1 2 700 2 350 2 000 1 650 1 300 950 600

Степень повышения давления / Degree of pressure increase 1,43 1,36 1,29 1,22 1,15 1,08 1,0

Источник: составлено автором на основании данных [7]

Обсуждение

При проведении лабораторных исследований в стандартном режиме смазывания подшипникового узла и после включения в систему смазки гидроаккумулятора замерялось давление масла в системе смазки турбокомпрессора в зависимости от времени выбега его ротора после остановки двигателя, работающего на максимальных, средних и минимальных оборотах.

В результате совместной математической обработки времени падения давления в системе смазки турбокомпрессора после остановки двигателя и времени выбега ротора турбокомпрессора получены зависимости:

- остановка ДВС при пд = 2 700 мин"1

Р = 1

- , (7)

0,386 • г -1,5

(коэффициент корреляции Яр = 0,468 и ошибка тк = 0,151);

- остановка ДВС при пд = 1650 мин-1

Р = 0,35-0,014• г + 1,46•ю-4 • г2, (8)

(коэффициент корреляции Яр = 0,521 и ошибка тк = 0,194);

- остановка ДВС при пд = 670 мин-1

Р = 0,262 - 0,035 • Г051, (9)

(коэффициент корреляции Яр = 0,544 и ошибка шк = 0,124).

Теснота связи в зависимостях (7, 8, 9) определена коэффициентом корреляции Я. Значимость коэффициента оценивается показателем ошибки коэффициента корреляции из следующего условия [20, с. 114]:

Я > 3тк. (10)

В результате лабораторных исследований выяснилось, при проведении испытаний со стандартными условиями смазывания подшипника турбокомпрессора во всех трех режимах работы двигателя после его остановки время падения давления в смазочной системе составило 10 секунд. При этом вал турбокомпрессора продолжал вращаться, т. е. через 10 секунд в подшипнике формируется полужидкостный или сухой режим смазывания, что подтверждает нашу гипотезу.

Следующим шагом экспериментальных исследований являлись замеры тех же показателей при параллельном включении гидроаккумулятора в систему смазки турбокомпрессора. При этом время падения давления составило: 65 секунд (при пд = 2700 мин-1), 40 секунд (при пд = 1600 мин-1), 30 секунд (при пд = 670 мин-1). Во всех трех случаях давление масла в системе смазки подшипника турбокомпрессора в конце выбега ротора составило 0,04 МПа.

Продолжительность вращения вала турбокомпрессора при штатной схеме его смазочной системы, после остановки двигателя при трех скоростных режимах, составляет соответственно - 40, 35 и 20 секунд. Однако замеры времени падения давления масла в подшипнике показали, что во всех трех случаях через 10 секунд после остановки двигателя давление в подшипнике турбокомпрессора равнялось 0. Замеры этих же показателей, но уже при параллельном включении гидроаккумулятора в смазочную систему турбокомпрессора увеличивает время выбега до 65 секунд.

Заключение

1. Для обеспечения требуемого режима смазки подшипников турбокомпрессоров и снижения теплонапряженности деталей при перегрузках двигателей внутреннего сгорания техники разработана усовершенствованная система смазки подшипника турбокомпрессора.

2. Выявлены закономерности влияния времени падения давления в смазочной системе турбокомпрессора на продолжительность вращения вала по инерции после остановки двигателя. Откуда видно, что давление поддерживается до 65-й секунды выбега ротора при пд = 2700 мин-1, до 40-й секунды выбега при пд = 1600 мин-1, до 30-й секунды выбега при пд = 670 мин-1 и составляет при этом 0,04 МПа.

3. Выявлено, что параллельное включение гидроаккумулятора в смазочную систему турбокомпрессора позволит обеспечить масляную подпитку подшипников при резком сокращении оборотов коленчатого вала во время перегрузок двигателя, что подтверждается увеличением выбега ротора турбокомпрессора на 30...40 %, при этом стандартные параметры подачи и давления масла сохраняются.

XXXXXXX technologies and maintenance facilities in agriculture XXXXXXX

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Sabirov R., Valiev A., Karimova L., Dmitriev A., Khaliullin D. Influence of physical factors on viability of microorganisms for plant protection // 18th International Scientific Conference Engineering For Rural Development Proceedings, Volume 18. May 22-24. Jelgava : Latvia University of Life Sciences and Technologies Faculty of Engineering. 2019. P.555-562.

2. Валиев А. Р., Тагирзянов Т. Г., Зиганшин Б. Г. Техническое обеспечение // Система земледелия Республики Татарстан. В 3 ч. Казань, 2013. С. 153-162.

3. Khusainov R. K. Increase of efficiency of tractors use in agricultural production // 17th International Scientific Conference Engineering for rural development Proceedings, Volume 17. May 23-25. Jelgava : Latvia University of Life Sciences and Technologies Faculty of Engineering. 2018. Р. 373-377.

4. Халиуллин Ф. Х., Медведев В. М. Операторная форма решения уравнений для модели энергетических установок мобильных машин // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2014. Т. 9. № 2 (32). С. 75-77.

5. Халиуллин Ф. Х., Медведев В. М., Матяшин А. В., Вахрамеев Д. А. Сравнительная оценка динамических характеристик энергетических установок с газодизельным циклом на газомоторном топливе // Инновации и инвестиции. 2018. № 11. С. 181-185.

6. Халиуллин Ф. Х., Медведев В. М., Шириязданов Р. Р. Математическая модель определения эксплуатационных показателей энергетических установок мобильных машин в неустановившихся режимах работы // Вестник Казанского ГАУ. 2015. Т. 10. № 1 (35). С. 71-74.

7. Бурцев А. Ю. Повышение эксплуатационной надежности турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания // Достижения науки - агропромышленному производству. Под ред. д.т.н. Н. С. Сергеева. Челябинск, 2013. С. 28-34.

8. Бурцев А. Ю. Повышение эксплуатационной надежности турбокомпрессора мобильных энергетических средств применением автономного смазочно-тормозного устройства // Технические науки - агропромышленному комплексу России. ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный аграрный университет». 2017. С. 35-41.

9. Kulakov A. T., Barylnikova E. P., Akhmetzyanov I. R., Talipova I. P. Changing Supplying Oil and Connecting Rod Bearings Conditions of the Crankshaft of an Internal Combustion Engine in Operation // Helix. 2019. V. 9 (5). Р.5291-5295.

10. Kulakov A. T., Barylnikova E. P., Talipova I. P. Lubrication Conditions and Development of Prefailure State of Crankshaft Bearings // Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2020. V. 1. P. 1023-1034.

11. Kulakov A. T., Baryshnikova E. P., Snarsky S. V., Nazarov F. L., Malachowski A. F., Gafiyatullin A. A. Improving the performance of cylinder liners by creating thin-layer coatings in the interface // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. V. 915 (1). Art. № 012035.

12. Хрипач Н. А., Папкин Б. А., Неверов В. А., Шустров Ф. А. Пути совершенствования систем наддува для автомобильных двигателей // Двигатели и компоненты транспортных средств: разработка и производство, эксплуатация и сервисное обслуживание. 2018. С. 99-103.

13. Плаксин А. М. и др. Продление срока службы турбокомпрессоров автотракторной техники применением гидроаккумулятора в системе смазки // Фундаментальные исследования. 2014. № 6. Ч. 4. С. 728-732.

14. Денисов А. С., Коркин А. А. Обоснование конструктивных и режимных параметров масляного аккумулятора турбокомпрессора // Проблемы эксплуатации и экономичности двигателей внутреннего сгорания. 13-14 мая 2008 г., Саратов, 2009. Вып. 21. С. 61-63.

15. Якубович И. А., Шафеев Д. Р. Экспериментальная установка автономной системы подачи масла к турбокомпрессорам двигателя КАМАЗ 7403.10 // Транспорт. Экономика. Социальная сфера (Актуальные проблемы и их решения). МАДИ, 2014. С. 154-156.

16. Денисов А. С., Утешев Б. Т. Анализ смазки подшипникового узла турбокомпрессора на режимах пуска и остановки двигателя // Наука: 21 век. Саратовский ГТУ, 2013. № 1. С. 9-16.

17. Маркелов К. А., Денисов А. С., Орлов Н. В. Теоретические предпосылки к снижению износа в сопряжениях турбокомпрессоров двигателей автомобилей семейства КАМАЗ // Современные автомобильные материалы и технологии (САМИТ-2018). 2018. С. 153-156.

xxтехнологии и средства технического обслуживания в сельскомхозяйствехх

18. Васильев А. В., Глейзер А. И., Пимкин В. В., Кипуров О. В. Об опыте разработки конструкций автомобильных двигателей внутреннего сгорания с улучшенными экологическими, экономическими и эксплуатационными характеристиками // Проблемы и перспективы развития двигателестроения. Тольяттинский ГУ. 2009. С. 179-180.

19. Колчин А. И., Демидов В. П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. М. : Высшая школа, 2008. 387 с.

20. Сысуев В. А., Алешкин А. В., Кормщиков А. Д. Методы механики в сельскохозяйственной технике. Киров : Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока им. Н. В. Рудницкого, 1997. 218 с.

Статья поступила в редакцию 21.09.2021; одобрена после рецензирования 25.10.2021;

принята к публикации 27.10.2021.

Информация об авторах: И. Г. Галиев - д.т.н., профессор кафедры «Эксплуатация и ремонт машин», Spin-код: 2724-6447; К. А. Хафизов - д.т.н., профессор, Spin-код: 8349-9192;

А. В. Гриценко - д.т.н., профессор кафедры «Автомобильный транспорт», Spin-код: 3252-3803; Э. Р. Галимов - д.т.н., профессор, Spin-код: 2356-7380.

Заявленный вклад авторов: Галиев И. Г. - общее руководство проектом, анализ и дополнение текста статьи. Хафизов К. А. - сбор и обработка материалов, статистическая обработка эмпирических данных. Гриценко А. В. - постановка научной проблемы статьи и определение основных направлений ее решения, подготовка первоначального варианта текста.

Галимов Э. Р. - подготовка литературного обзора, участие в обсуждении материалов статьи. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

REFERENCES

1. Sabirov R., Valiev A., Karimova L., Dmitriev A., Khaliullin D. Influence of physical factors on viability of microorganisms for plant protection, 18th International Scientific Conference Engineering For Rural Development Proceedings, Vol. 18. May 22-24. Jelgava: Latvia University of Life Sciences and Technologies Faculty of Engineering, 2019, P.555-562.

2. Valiev A. R., Tagirzyanov T. G., Ziganshin B. G. Texnicheskoe obespechenie [Technical support], Sistema zemledeliya Respubliki Tatarstan [Agriculture system of the Republic of Tatarstan], In 3 vol. Kazan', 2013, pp. 153-162.

3. Khusainov R. K. Increase of efficiency of tractors use in agricultural production, 17th International Scientific Conference Engineering for rural development Proceedings, Vol. 17, May 23-25, Jelgava: Latvia University of Life Sciences and Technologies Faculty of Engineering, 2018, pp. 373-377.

4. Haliullin F. X., Medvedev V. M. Operatornaya forma resheniya uravnenij dlya modeli e'nergeticheskih ustanovok mobil'ny'h mashin [Operator form of solving equations for the model of power plants of mobile machines], Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of Kazan State Agrarian University], 2014, Vol. 9, No. 2 (32), pp. 75-77.

5. Haliullin F. X., Medvedev V. M., Matyashin A. V., Vahrameev D. A. Sravnitel'naya ocenka dinamicheskih harakteristik e'nergeticheskih ustanovok s gazodizel'ny'm ciklom na gazomotornom toplive [Comparative evaluation of dynamic characteristics of power plants with a gas-diesel cycle on gas-engine fuel], Innovacii i investicii [Innovation and investment], 2018, No. 11, pp. 181-185.

6. Haliullin F. X., Medvedev V. M., Shiriyazdanov R. R. Matematicheskaya model' opredeleniya e'kspluatacionny'h pokazatelej e'nergeticheskih ustanovok mobil'ny'h mashin v neustanovivshihsya rezhimah raboty' [A mathematical model for determining the operational parameters of power plants of mobile machines in unsteady operating modes], Vestnik Kazanskogo GAU [Bulletin of the Kazan State Agrarian University], 2015, Vol. 10, No. 1 (35), pp. 71-74.

XXXXXXX technologies and maintenance facilities in agriculture XXXXXXX

7. Burcev A. Yu. Povy'shenie e'kspluatacionnoj nadezhnosti turbokompressorov dvigatelej vnutrennego sgoraniya [Improving the operational reliability of internal combustion engine turbochargers], Dostizheniya nauki -agropromy'shlennomu proizvodstvu [Achievements of science - agro-industrial production], In N. S. Sergeev (ed.), Chelyabinsk, 2013, pp. 28-34.

8. Burcev A. Yu. Povy'shenie e'kspluatacionnoj nadezhnosti turbokompressora mobil'ny'h e'nergeticheskih sredstv primeneniem avtonomnogo smazochno-tormoznogo ustrojstva [Improving the operational reliability of the turbocharger of mobile power means by using an autonomous lubricating and braking device], Texnicheskie nauki -agropromy 'shlennomu kompleksu Rossii [Technical sciences - agro-industrial complex of Russia], 2017, pp. 35-41.

9. Kulakov A. T., Barylnikova E. P., Akhmetzyanov I. R., Talipova I. P. Changing Supplying Oil and Connecting Rod Bearings Conditions of the Crankshaft of an Internal Combustion Engine in Operation, Helix, 2019, Vol. 9 (5), pp. 5291-5295.

10. Kulakov A. T., Barylnikova E. P., Talipova I. P. Lubrication Conditions and Development of Prefailure State of Crankshaft Bearings, Lecture Notes in Mechanical Engineering, 2020, Vol. 1, pp. 1023-1034.

11. Kulakov A. T., Baryshnikova E. P., Snarsky S. V., Nazarov F. L., Malachowski A. F., Gafiyatullin A. A. Improving the performance of cylinder liners by creating thin-layer coatings in the interface, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, Vol. 915 (1), Art. No. 012035.

12. Xripach N. A., Papkin B. A., Neverov V. A., Shustrov F. A. Puti sovershenstvovaniya sistem nadduva dlya avtomobil'ny'h dvigatelej [Ways to improve boost systems for automotive engines], Dvigateli i komponenty transportnyh sredstv: razrabotka i proizvodstvo, ekspluataciya i servisnoe obsluzhivanie [Engines and vehicle components: development and production, operation and service], NPO «Turbotexnika», 2018, pp. 99-103.

13. Plaksin A. M. i dr. Prodlenie sroka sluzhby' turbokompressorov avtotraktornoj tehniki primeneniem gidroakkumulyatora v sisteme smazki [Extending the service life of turbochargers of automotive equipment by using a hydraulic accumulator in the lubrication system], FundamentaFny'e issledovaniya [Fundamental research], 2014, No. 6, Part 4, pp. 728-732.

14. Denisov A. S., Korkin A. A. Obosnovanie konstruktivny'h i rezhimny'h parametrov maslyanogo akkumul-yatora turbokompressora [Substantiation of the design and operating parameters of the turbocharger oil accumulator], Problemy' e'kspluatacii i e'konomichnosti dvigatelej vnutrennego sgoraniya [Problems of operation and efficiency of internal combustion engines], May 13-14. Saratov, 2009, Vol. 21, pp. 61-63.

15. Yakubovich I. A., Shafeev D. R. E'ksperimental'naya ustanovka avtonomnoj sistemy' podachi masla k turbokompressoram dvigatelya KAMAZ 7403.10 [Experimental installation of an autonomous oil supply system to the turbochargers of the KAMAZ 7403.10 engine], Transport. E'konomika. SociaFnaya sfera (AktuaFny'e problemy' i ih resheniya) [Transport. Economy. Social sphere. (Actualproblems and their solutions)], MADI, 2014, pp. 154-156.

16. Denisov A. S., Uteshev B. T. Analiz smazki podshipnikovogo uzla turbokompressora na rezhimah puska i ostanovki dvigatelya [Analysis of turbocharger bearing assembly lubrication in engine start and stop modes], Nauka: 21 vek [Science: 21st century], Saratovskij GTU, 2013. No. 1, pp. 9-16.

17. Markelov K. A., Denisov A. S., Orlov N. V. Teoreticheskie predposy'lki k snizheniyu iznosa v soprya-zheniyah turbokompressorov dvigatelej avtomobilej semejstva KAMAZ [Theoretical prerequisites for reducing wear in the interfaces of turbochargers of KAMAZ family car engines], Sovremenny'e avtomobiTny'e materialy' i texnologii (SAMIT-2018) [Modern automotive materials and technologies (SAMIT-2018)], 2018, pp. 153-156.

18. Vasil'ev A. V., Glejzer A. I., Pimkin V. V., Kipurov O. V. Ob opy'te razrabotki konstrukcij avtomobil'ny'h dvigatelej vnutrennego sgoraniya s uluchshenny'mi e'kologicheskimi, e'konomicheskimi i e'kspluatacionny'mi harakter-istikami [About the experience of developing designs of automotive internal combustion engines with improved environmental, economic and operational characteristics], Problemy' i perspektivy' razvitiya dvigatelestroeniya [Problems and prospects of engine building development], In 2 vol. Tol'yattinskij GU, 2009, pp. 179-180.

19. Kolchin A. I., Demidov V. P. Raschet avtomobil ny h i traktorny h dvigatelej [Calculation of automobile and tractor engines], Moscow: High School, 2008, 387 p.

20. Sy'suev V. A., Aleshkin A. V., Kormshhikov A. D. Metody' mehaniki v sel'skohozyajstvennoj tehnike [Methods of mechanics in agricultural machinery], Kirov: Zonal Research Institute of Agriculture of the North-East named after N. V. Rudnitsky, 1997, 218 p.

The article was submitted 21.09.2021; approved after reviewing 25.10.2021; accepted for publication 27.10.2021.

ХХтехнологии и средства технического обслуживания в сельскомхозяйствеХХ

Information about the authors: I. G. Galiev - Dr. Sci. (Engineering), professor of the Department «Operation and repair of machines», Spin-code: 2724-6447;

K. A. Khafizov - Dr. Sci. (Engineering), professor, Spin-code: 8349-9192;

V. A. Gritsenko - Dr. Sci. (Engineering), professor of the chair «Automobile transport», Spin-code: 3252-3803; E. R. Galimov - Dr. Sci. (Engineering), Professor, Spin-code: 2356-7380.

Contribution of the authors: Galiev I. G. - managed the research project, analysing and supplementing the text.

Khafizov K. A. - collection and processing of materials, performed statistical processing of empirical data. Gritsenko A. V. - formulated the problem of the article and defined the main methods of solution, preparation of the initial version of the text.

Galimov E. R. - reviewing the relevant literature, participation in the discussion on topic of the article.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

The authors declare no conflicts of interests.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.