CC BY
45
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
альных возможностей К который выражается следующим образом
К = К- К • К А • К • К • К, (2)
п тг ртс пф ут ти д7 4 у
где Ктг - коэффициент технической готовности, учитывающий степень готовности машин либо потери времени в ТО и Р.
Кртс - коэффициент учета реального технического состояния и качества выполнения ТО и Р.
Кпф - коэффициент учета психофизиологических и нервно-психических факторов человека-оператора.
Кут - коэффициент учета условий труда оператора-человека.
К = К • К • К • К • К _ • К ; (3)
Кти - коэффициент технического использования времени для учета потери времени по организационным причинам готовых к эксплуатации машин.
Кд - коэффициент учета потери производительности при неполном использовании грузоподъемности тракторов[3]. Основными задачами дальнейшего исследования являются:
1. Анализ и характер работы операто-ра-человека, установление основных причин
ошибок, роль и значение профессионализма и разработки мероприятий по взаимной приспособленности оператора и человека, т.е. оценка К .
ут
2. Разработка методики оценки и реализации коэффициента потенциальных возможностей К и его составных показателей.
п
3. Разработка технологии установления коэффициента потенциальных возможностей использования машин и условий труда оператора-человека.
Библиографический список
1. Дац, Ф.А. Анализ эффективности использования зарубежной техники / Ф.А. Дац, А.С. Сухарев, П.А. Михалин // Международный симпозиум «Надежность и качество». - Пенза: ПГУ, 2007. -Т. 2. - С. 61-63.
2. Назаренко, А.С. Теоретические предпосылки управления техническим состоянием лесных машин и агрегатов / А.С. Назаренко, В.В. Быков // Лесная промышленность. - 2004. - № 2. - С. 15-17.
3. Назаренко, А.С. Модель управления эффективностью использования технической готовности и состоянием транспортных и технологических машин лесного комплекса / А.С. Назаренко // Международный симпозиум «Надежность и качество». - Пенза: ПГУ, 2007. - Т. 1. - С. 227-230.
РЕМОНТ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ МАШИН ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ
В.Ю. ПРОХОРОВ, доц. каф. технологии машиностроения и ремонта МГУЛ, канд. техн. наук, П.А. МИХАЛИН, асп. каф. технологии машиностроения и ремонта МГУЛ
В двигателях лесных машин большое внимание уделяется повышению мощности двигателя при меньших затратах. Этого можно достигнуть несколькими способами. Можно увеличить обороты двигателя, но в современных условиях они практически приведены к максимуму и находятся в пределах от 1700 до 2200 мин-1. Имеет место увеличение объема двигателя, но это приводит к повышенному расходу топлива, что нецелесообразно с экономической точки зрения. Остается единственный способ - установка на двигатель турбокомпрессора. Турбокомпрессор, который работает на отработанных газах, не отбирает мощность у двигателя в отличие от механического турбонагнетателя, который
приводится в действие от привода коленчатого вала двигателя.
Турбокомпрессоры, применяемые в дизельных двигателях в технологических и транспортных машинах лесного комплекса, приведены в табл. 1.
Принцип работы турбокомпрессора состоит в следующем. Отработавшие газы, вытесняемые из цилиндров поршнями, через выпускной коллектор попадают с большой скоростью под давлением в корпус турбинного колеса («горячая улитка»), приводя во вращение последнее. На вал турбинного колеса жестко установлено компрессорное колесо. Оно прокачивает воздух через систему очистки и направляет его через корпус компрессор-
54
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2008
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
ного колеса, где воздух сжимается и подается во впускной коллектор двигателя. Количество сжатого воздуха и его давление определяется конструкцией конкретного турбокомпрессора и режимом работы двигателя. Использование турбонаддува позволяет значительно повысить коэффициент наполнения nv. У двигателей без наддува он составляет 0,75-0,85, а с наддувом - 0,90-0,98. Коэффициент наполнения при работе с наддувом повышается вследствие лучшей очистки камеры сжатия в результате продувки. Повышение плотности воздуха и, в значительной мере, коэффициента наполнения дает соответствующее повышение мощности двигателя. Использование наддува и систем промежуточного охлаждения воздуха позволяет повысить мощность дизелей на 15-30 % и более.
Турбокомпрессор работает в тяжелых условиях: высокая температура отработавших газов (до 1050 °С) и большая частота вращения вала (до 280 000 мин-1). Масло,
подаваемое в турбокомпрессор для смазки и охлаждения, поступает из системы смазки двигателя. Необходимо, чтобы оно было всегда чистым и соответствовало требованиям, предъявляемым изготовителем двигателя. После запуска необходимо дать двигателю поработать в режиме холостых оборотов примерно 1 минуту. Это необходимо для того, чтобы давление масла в системе смазки поднялось до рабочего и масло попало в подшипники турбокомпрессора. Перед выключением двигателя также следует дать ему поработать несколько минут (1-3) в режиме холостых оборотов для того, чтобы дать возможность деталям турбокомпрессора остыть.
Основные виды отказов турбокомпрессоров показаны в табл. 2.
Слабые звенья турбокомпрессора - пары трения «вал ротора турбины - подшипник» и «средний корпус - подшипник». Вероятность отказа деталей по критерию прочности ниже 5 %.
Т а б л и ц а 1
Турбокомпрессоры, применяемые в лесном комплексе
Модель турбокомпрессора Марка двигателя Транспортное средство Цена нового ТКР, руб. Стоимость ремонта, руб.
ТКР-7Н1-СТ 7403.10 (КамАЗ) Автомобили КамАЗ 5 546 3 717
ТКР-8.5Н3 СМД-18НП.01 ЛХТ 100, ТДТ 55М, ТБ1 М, 4 484 2 832
ТКР-9 (12-00) ЯМЗ 238Д Автомобили МАЗ, КрАЗ, Урал 9 676 5 428
ТКР-11Н1 СМД-60/62 МЛ 74, ЛТ 171А, Т 157 6 313 3 776
ТКР-11Н2 СМД-18 СМ 33 6 313 3 776
ТКР-11Н10 СМД-19/20 ТБ 1 - 1М 9 440 4 720
ТКР-11Н3 Д-160/160М (ЧТЗ) Тракторы Т - 130/130Б/170М.01 9 676 4 956
ТКР-11238НБ ЯМЗ 238НД2 МЛ 107, ЛП 19, МЛ 30, МЛ 119 10 856 5 723
Т а б л и ц а 2
Основные виды дефектов турбокомпрессоров
Наименование детали Дефект Коэффициент повторяемости
Износ поверхности вала под подшипник 0,80
Ротор в сборе Износ канавок под уплотнительные кольца Изгиб вала 0,75 0,20
Средний корпус Обломы Износ отверстий под подшипник 0,28 0,51
Корпус компрессора Трещины и обломы Повреждение резьбы 0,20 0,83
Корпус турбины Трещины и обломы Повреждение резьбы 0,30 0,83
Износ отверстий под фиксатор 0,72
Подшипник Износ отверстий под вал ротора 0,72
Износ наружной поверхности 0,50
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2008
55
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
Таблица 3
Ресурс новых и отремонтированных турбокомпрессоров ТКР - 11Н1 и ТКР - 11Н3, моточасы
Марка двигате- ля Новые Отремонтированные
двига- тель турбокомп- рессор двигатель турбокомп- рессор
СМД-60 3 800 3 140 2 200 1 950
ЯМЗ- 238НБ 4 200 3 580 3 400 2 700
На большинстве ремонтных предприятий годовая программа ремонта турбокомпрессоров не превышает 150 шт. в год. Поэтому ремонт проводится, как правило, заменой изношенных деталей, что удорожает стоимость восстановленных агрегатов, а послеремонтный ресурс не превышает 62 % от ресурса нового агрегата (см. табл. 3).
На сегодняшний день наиболее распространенные методы восстановления параметров и свойств изношенных поверхностей деталей турбокомпрессоров - установка ремонтных деталей, использование ремонтных размеров, пластическая деформация. Реже применяется нанесение слоя металла, компенсирующего величину износа (гальваническим, наплавочным, электроконтактным методом и др.), из-за того, что для их реализации необходима большая номенклатура оборудования, в том числе специализированного, и технологической оснастки.
Для восстановления послеремонтного ресурса турбокомпрессора до уровня нового необходимо увеличить износостойкость пары трения «вал ротора турбины - подшипник» в 3,5 раза, а пары трения «средний корпус - подшипник» - в 1,5 раза.
На турбокомпрессорах, которыми оснащаются двигатели лесных машин, применяются подшипники скольжения с вращающимися или качающимися втулками. Плавающие и качающиеся подшипники менее склонны к автоколебаниям, обладают хорошими демпфирующими свойствами, более высокой устойчивостью к вибрациям и несущей способностью.
В настоящее время данные подшипники изготавливаются из бронз: БрОФ10-1, БрОФ7-0,2, БрОС10-10, БрОЦС5-5-5 и других оловянисто-свинцовых бронз. Подшип-
ники, изготовленные из данных материалов, обладают хорошими антифрикционными свойствами, но при масляном голодании или использовании масел с различными присадками возникает коррозия, что существенно сказывается на ресурсе подшипника.
Условия работы подшипникового узла турбокомпрессора обусловлены широким диапазоном режимов работы дизелей:
- при пуске недостаток смазывающего материала;
- при прогреве имеет место низкая температура и высокое давление смазывающего материала;
- в рабочем режиме имеет место резко переменные скоростные параметры.
На подшипник высокоскоростного турбокомпрессора действуют в радиальном направлении вес ротора, сила от давления отработанных газов, переменная по величине и постоянная по направлению и т.д. Это влияет на износостойкость и работоспособность подшипника. Подшипник, который изготовлен из бронзы, сильно подвержен разрушению от вышеперечисленных воздействующих на него факторов.
Исходя из вышеперечисленных проанализированных данных предлагается изготовить подшипник скольжения турбокомпрессора из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ).
Проводимые исследования доказывают, что углерод-углеродный композиционный материал может использоваться при низких удельных давлениях в режимах перепада высоких скоростей и трении без подачи смазывающего материала. Использование УУКМ в качестве пары трения «вал ротора турбины - подшипник», «средний корпус - подшипник» позволяет исключить систему смазки турбокомпрессоров и увеличить срок службы изделия.
Библиографический список
1. Бурумкулов, Ф.Х. Технология ремонта турбокомпрессоров типа ТКР-11 созданием наноструктурированных покрытий на рабочих поверхностях деталей / С.А. Величко, В.В. Власкин // Достижения науки и техники АПК. - 2007. - № 6. - С. 13-15.
2. Быков, В.В. Справочник по технологическим и транспортным машинам лесопромышленных предприятий и техническому сервису / Под общ. ред. В.В. Быкова, А.Ю. Тесовского. - М.: МГУЛ, 2000. - 532 с.
56
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2008
