CC BY
31
УДК 621.436
ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОРЕННЫХ ПОДШИПНИКОВ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ТРАКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РЕЖИМАХ
Потапов C.B., к.т.н., доцент, ФГБОУВПО «Брянская ГСХА»
Дан анализ изменений трибометрических показателей коренного подшипника тракторного дизеля при работе под нагрузкой в полевых условиях.
Ключевые слова: Коленчатый вал, гидромеханические характеристики, подшипники скольжения.
Для обеспечения долговечности сложно-нагруженного подшипника скольжения, к которым относится и коренной подшипник коленчатого вала тракторного дизеля, необходимо создание жидкостного режима трения. Этот режим предусматривает наличие смазки в слое между шейкой и вкладышами в достаточном количестве, что и служит условием минимальных потерь на трение и минимальных износов поверхностей шеек и вкладышей.
С тем, чтобы влиять на обеспечение подшипника смазкой в необходимом количестве, следует изучить закономерности изменения показателей его смазочного слоя в условиях реальной эксплуатации тракторного двигателя.
Проведены экспериментальные исследования работы двигателя под нагрузкой при транспортном пробеге трактора ДТ-75МВ без орудий на трех первых передачах по пересеченной местности и при вспашке стерни колосовых плугом ПЛН-4-35 на трех первых передачах [1]. В пределах каждой передачи производили варьирование подачей топлива и, как следствие, обеспечивали изменение частоты вращения коленчатого вала. Изучалось влияние подключения гидроаккумулятора к цепи питания подшипников коленчатого вала маслом. Гидроаккумулятор подключался к смазочной системе тракторного двигателя по определенной схеме [2]. Используя комплекс измерительной и фиксирующей аппаратуры, данные записывались на сопоставимых режимах работы последовательно при отключенном и при включенном гидроаккумуляторе.
Установлено, что при эксплуатации тракторного двигателя наблюдаются как периоды нестабильных режимов (нарастание и сброс нагрузки), так и периоды относительно стабильных режимов. Нестабильные режимы характеризуются значительными изменениями параметров трибосистемы от цикла к циклу. Относительно стабильные режимы для последовательных циклов имеют незначительные колебания показателей.
Given test of changing the trigonométrie factors fondamental bearing of engine diesel of tractor when run under load in Terms of usage.
Keywords: crankshaft, characteristic hydrome-chanical, journal bearings.
Важным показателем для оценки работоспособности подшипников коленчатого вала является изменение траектории центра вала в подшипнике в течение рабочего цикла. Известно, что траектория центра вала зависит от соотношения газовых и инерционных сил, действующих на шейку вала.
На рисунке 1 представлены траектории центра вала на режимах работы двигателя под нагрузкой (а и б) и на холостом ходу (с). Для сравнения траектории представлены при работе под нагрузкой с отключенным (а) и включенным (б) гидроаккумулятором. Траектории представляют собой зависимость относительного эксцентриситета х от полярной координаты ср (угол поворота коленвала), определяющей положение центра вала в каждый момент времени рабочего цикла двигателя.
Как показал анализ построенных на основе экспериментов траекторий центра третьей коренной шейки, чаще всего вал сближается с подшипником в зоне, близкой к середине нижнего вкладыша. Это соответствует углам поворота коленчатого вала около 180 и 540 градусов отдельного цикла. Поэтому при рассмотрении зависимостей минимального зазора от других параметров использовались значения минимального зазора hmm именно в этой зоне.
Работа под нагрузкой не меняет общий характер траекторий центра вала в сравнении с холостым ходом. Однако увеличение газовых сил под нагрузкой в сравнении с холостым ходом двигателя вызывает значительные изменения траекторий движения шейки на участках действия этих сил в соседних с ней цилиндрах. Так, при действии газовых сил в третьем цилиндре (710...20 градусов п.к.в.) шейка вала резко движется в направлении нижнего вкладыша, при действии газовых сил во втором цилиндре (340...380 градусов п.к.в.) происходит то же самое, но приближение происходит не столь интенсивно. Различие влияния газовых сил от второго
и третьего цилиндров объясняется тем. что индуктивные датчики, фиксирующие перемещение вала, расположены не по центру третьего подшипника, а смещены ближе к третьем} цилиндру.
Подключение гидроаккумулятора не меняет характера траектории, однако значение относительного эксцентриситета у при этом в характерных точках изменяется в сторону уменьшения.
То есть включение гидроаккумулятора, как и
при работе на холостом ходу, вызывает увеличение минимального зазора в местах приближения шейки к вкладышу. Так. при углах поворота коленчатого вала около 180 градусов минимальный зазор при отключенном гидроаккумуляторс составил 1.8-10" м. а при включенном гидроаккумуляторе 5.7-10 '' м; при углах поворота около 540 градусов соответственно 2-10'" и 5,510 '' м.
в)
Рисунок 1 - Траектории движения центра вала третьей коренной опоры: а) - Ре = 0.417 МПа. п = 1830 мин-1,1М = 90"С. гидроаккумулятор выключен; б) - Р0 = 0.417 МПа. п = 1830 мин-1, 1М = 90"С. гидроаккумулятор включен, в) Рс = 0. п = 1830 мин-1.1М = 90"С. гидроаккумулятор включен
Как показывают исследования, на вспашке параметры трибосистемы при устойчивой работе меняются от цикла к циклу незначительно. Однако в сравнении с установившимися режимами имеются заметные отличия. Так. колебания частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу не превышают 1% от ее среднего значения.
При работе на вспашке наблюдается независимо от номера включаемой передачи и скорости
посту пательного движения трактора размах колебаний частоты вращения коленчатого вала от 2 до 6% от среднего ее значения.
На рисунке 2 показано изменение параметров при работе трактора при вспашке на II передаче с включенным и с выключенным гидроаккумулятором.
РГд ,МПа
Рисунок 2 - Изменение параметров в процессе работы трактора на пахоте на II передаче
Для сопоставления параметров в опытах с включенным и отключенным гидроаккумулятором подобраны такие временные отрезки работы трактора, на которых идентичны номер передачи, величина среднего крутящего момента, температура масла, давление масла в главной масляной магистрали и перед третьим коренным подшипником. а также как величина средней частоты вращения коленчатого вала, так и очень близкий характер ее изменения.
Колебания частоты вращения вызывают изменение траектории центра вала в подшипнике, и. соответственно, значений минимального зазора. которые наблюдаются при углах поворота коленчатого вала близких к 180 и 540 градусам. При этом за указанные отрезки времени средние значения минимального зазора ЬсрМ1Ш составили: при работе с гидроаккумулятором - 4,2-10 '' м. при работе без гидроаккумулятора - 2.2-10 ' м. Включение гидроаккумулятора способствует повышению минимального зазора в данном случае на 2 -10"6 м.
Изменения траектории центра вала влияет на пульсацию давления подачи масла в подшипник и гидродинамическое давление в масляном слое подшипника. Пульсация давления подачи . как и при установившемся режиме нами оценивается средним квадратическим отклонением ст текущих значений давления от среднего значения за рабочий цикл. Эта величина при переменном режиме также имеет неустойчивые значения от цикла к циклу, поэтому для оценки данного показателя здесь принята величина квадратического отклонения аср на всем рассматриваемом отрезке времени. При работе с гидроаккумулятором на рассматриваемых режимах стср составляет- 0.055 МПа. при работе без гидроаккумулятора стср составляет - 0.0603 МПа. Следовательно, и при работе тракторного двигателя в условиях рядовой эксплуатации гидроаккумулятор снижает пульсацию. В данном случае снижение пульсации составило 8.8%, а с учетом и других исследуемых режимов -1... 12 %
Исследования пульсации давления подачи на эксплуатационных режимах показали, что величина ее превышает пульсацию, характерную для соответствующих режимов холостого хода на 8...15 %.
Изменение давлений в масляном слое рассматривается для четырех его максимальных значений за цикл - при 20,130,370 и 500 градусах поворота коленчатого вала. Давления при 20 и 370 градусах соответствуют максимальным газовым силам, действующим в соседних с третьей коренной шейкой цилиндрах, а при 130 и 500 градусах - соответствуют максимальным инерционным силам. Как видно из представленных графиков (см. рисунок 2), давление, соответствующее максимальным газовым силам, имеет тенденцию возрастать в моменты, предшествующие повышению частоты вращения и понижаться при снижении частоты вращения (или ее стабилизации, как видно из других результатов). Максимальная величина рассматриваемого давления соответствует наиболее интенсивному росту частоты вращения и при температуре масла в картере 1;м=90оС ниже максимальных значений давления, соответствующего максимальным инерционным силам в 2,1 ...2,4 раза. Давления, соответствующие максимальным инерционным силам, при изменении частоты вращения меняются незначительно и удерживаются около определенной величины (в данном случае 7,5 МПа). Заметного влияния использования гидроаккумулятора на величину максимальных давлений в масляном слое не отмечено.
В целом следует отметить, что при работе трактора на эксплутационных режимах
использование гидроаккумулятора способствует повышению величины минимального зазора на (3...4)-с10~б м и снижению пульсации давления на входе в подшипник на 7... 12 %.
При работе трактора в условиях сельскохозяйственной эксплуатации происходит непрерывное изменение момента сопротивления на двигатель в пределах 10...30%, что вызывает колебания частоты вращения коленчатого вала от 2 до 6% и пульсацию давления на входе в подшипники в пределах 18...23%, которые обусловливают снижение прокачки масла в смазочном слое примерно в этих же пределах. Неустановившийся характер нагружения подшипников, снижение прокачки масла приводит к уменьшению толщины слоя смазки в подшипниках на 3...4 мкм (tM=90°C), что является причиной повышенного их износа.
Список литературы
1. Рождественский Ю.В.,Потапов, C.B. Повышение работоспособности коренных подшипников дизеля использованием гидроаккумулятора
в смазочной системе // Достижения науки и передовой опыт в производство и учебно-воспитательный процесс: Матер. XI межвузов. Науч.-пр.конф. инж. фак./Брянская ГСХА-Брянск,- 1998,- с.26-30.
2. Потапов, C.B. Повышение несущей способности подшипника // Достижения науки и передовой опыт в производство и учебно-воспитательный процесс: Матер. X межвузов. Науч.-пр.конф. инж. фак./Брянская ГСХА-Брянск,- 1997.-C.47-51.
УДК 631.363
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ ВЕНТИЛЯЦИОННО-ОТОПИТЕЛЬНОЙ ПАНЕЛИ ДЛЯ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ
Купреенко А.И., д.т.н. профессор, Шкуратов Г.В., аспирант
ФГБОУВПО «Брянская ГСХА»
Приведены результаты испытания опытного образца вентиляционно-отопительной панели как составной части системы естественной вентиляции животноводческих помещений крупного рогатого скота.
Ключевые слова: вентиляционно-отопительная панель, гелиоктивные стены, естественная вентиляция, микроклимат.
Summary: This article presents the results of prototype testing of ventilation and heating panel as part of a system of natural ventilation of livestock buildings cattle.
Keywords: ventilation and heating panel, geli-oaktivnye walls, natural ventilation, microclimate.
