CC BY
6УДК 623.437.42
Шекихачев Ю. А., Карданов Х. Б., Батыров В. И.
Shekikhachev Yu. A., Cardanov H. B., Batyrov V. I.
ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАСПЫЛИТЕЛЯ ФОРСУНКИ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ
INFLUENCE OF CHANGES IN SPRAYER PARAMETERS SPRAYERS ON DYNAMIC INDICATORS OF TRACTOR DIESELS
В настоящее время сельскохозяйственные предприятия не выполняют сельскохозяйственные работы в сроки, предусмотренные агротехническими требованиями, так как техническое состояние используемой техники и качество их технического обслуживания и ремонта находятся на низком уровне. Анализируя использование сменного времени, можно заключить, что только его 60% тратится на основную работу, а остальное время приходится на выполнение вспомогательных работ.
Эффективная, экономичная, надежная работа тракторных дизелей, в основном, обеспечивается качественными показателями функционирования топливной системы.
Топливная аппаратура - важнейшая и наиболее сложная составная часть тракторных дизелей, обуславливающая его мощность, экономичность и экологичность. Узлы и детали топливной аппаратуры дизелей являются менее надежными и более трудоемкими в техническом обслуживании в сравнении с другими механизмами.
Таким образом, повышение стабильности параметров распылителей форсунок тракторных дизелей сельскохозяйственного назначения имеет важное значение для их эффективного использования.
В связи с этим в статье представлены методы комплектования форсунок тракторных дизелей с топливной системой высокого давления, приведены результаты экспериментальных исследований, которые предполагали безмоторные, моторные и эксплуатационные испытания распылителей тракторных дизелей. Полученные результаты показали незначительность остаточного ресурса распылителей форсунок после наработки 4000 моточасов вследствие того, что динамические показатели дизеля снижаются до предельного значения (7%).
Ключевые слова: дизель, распылитель, форсунка, испытание, мощность, момент, ресурс.
Currently, agricultural enterprises do not perform agricultural work in the time provided for by agrotechnical requirements, since the technical condition of the equipment used and the quality of their maintenance and repair are at a low level. Analyzing the use of shift time, we can conclude that only its 60% is spent on the main work, and the rest of the time is spent on the performance of auxiliary works.
Efficient, economical, reliable operation of tractor diesel engines is mainly ensured by qualitative indicators of the functioning of the fuel system.
Fuel equipment is the most important and most complex component of tractor diesel engines, determining its power, efficiency and environmental friendliness. Components and parts of the fuel equipment of diesel engines are less reliable and more time-consuming in maintenance compared with other mechanisms.
Thus, increasing the stability of the parameters of sprayers for tractor nozzles for agricultural use is important for their effective use.
In this regard, the article presents methods for completing tractor diesel injectors with a high-pressure fuel system, and presents the results of experimental studies that suggested motorless, motor, and operational tests of tractor diesel engines. The obtained results showed the insignificance of the residual life of the nozzles dispensers after operating 4000 hours because the dynamic diesel performance is reduced to the limit value (7%).
Key words: diesel, spray, nozzle, test, power, moment, resource.
Шекихачев Юрий Ахметханович -
доктор технических наук, профессор кафедры теоретической механики и физики, ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ, Нальчик Тел.: 8 928 077 33 77 E-mail: shek-fmep@mail.ru
Батыров Владимир Исмелович -
кандидат технических наук, доцент кафедры технологии обслуживания и ремонта машин в АПК, ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ, Нальчик
Карданов Хусейн Беканович -
кандидат технических наук, доцент кафедры технологии обслуживания и ремонта машин в АПК, ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ, Нальчик
Введение. Распылитель форсунки является наиболее слабым звеном дизельной топливной аппаратуры (ДТА), определяющим процесс смесеобразования в цилиндрах дизеля. Недостаточно изученными остаются вопросы комплексного изменения всех эксплуатационных и конструктивных параметров распылителей и их влияние на показатели работы дизелей сельскохозяйственного назначения.
Методы проведения исследований. Экспериментальные исследования предусматривали проведение безмоторных, стендовых моторных и эксплуатационных испытаний распылителей с использованием следующего оборудования: регулировочные стенды, контрольный дизель (Д-240) и 5 дизелей, которые установлены на МТЗ 80/82.
В ходе экспериментальных исследований осуществлено последовательное проведение следующих этапов: контрольных этапов с использованием регулировочных стендов; контрольных этапов с использованием контрольного дизеля; рабочих этапов с использованием тракторов МТЗ-80/82.
Продолжительность рабочих этапов составляла 480 моточасов. Исследования заканчивались после наработки не менее 4000 моточасов контрольным этапом.
Всего проведено 8 контрольных этапов. Каждый контрольный этап предварялся проверкой показателей контрольного насоса,
Shekikhachev Yuriy Ahmthanovich -
Doctor of Technical Sciences, Professor of Department of Theoretical Mechanics and Physics, FSBEI HE Kabardino-Balkarian SAU, Nalchik Tel.: 8 928 077 33 77 E-mail: shek-fmep@mail.ru
Batyrov Vladimir Ismelovich -
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Technology of Machine Maintenance and Repair in the Agricultural Sector, FSBEI HE Kabardino-Balkarian SAU, Nalchik
Kardanov Husejn Bekanovich -
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Technology of Machine Maintenance and Repair in the Agricultural Sector, FSBEI HE Kabardino-Balkarian SAU, Nalchik
имеющего контрольный комплект форсунок и топливопроводы высокого давления (ТВД).
Каждый контрольный этап предполагал решение в лаборатории кафедры «Технология обслуживания и ремонта машин в АПК» ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ следующих задач [1, 2]:
- определить давление начала впрыска форсунки;
- выявить распылители, у которых распы-ливающие отверстия закоксованы;
- разобрать форсунки и удалить нагар;
- визуально проконтролировать распылители для того, чтобы выявить возможные мелкие повреждения;
- определить ход иглы;
- определить эффективное проходное сечение распылителя;
- установить распылители в корпус форсунки;
- определить гидравлическую плотность распылителя;
- определить герметичность по запирающему конусу;
- отрегулировать форсунки на давление начала впрыскивания 17,8 МПа (178 кг/см2);
- определить качество распыливания топлива;
- определить подвижность иглы распылителей.
Основными параметрами, определяющими состояние распылителя, принимаются значения:
- герметичности по запирающему конусу;
- подвижности иглы;
- гидроплотности распылителя;
- качества распыливания;
- пропускной способности распылителей.
За значение параметра, определяющего
предельное состояние распылителя, принимается такое количественное значение, при достижении которого не эффективна эксплуатация распылителей по критерию падения мощности дизеля N в случае номинального режима на 7% [3, 4].
Исследования проводились с использованием:
Результаты определения параметров и безмоторных испытаний распылителей.
Исходный этап характеризовался глухим
- форсунок ФД-22 с распылителями РД 4x0,32 (30 шт., из которых 26 оснащены распылителями [5]);
- топливных насосов УТН-5 (2 шт.);
- ТВД (10 шт.);
- стенда КИ-921М;
- тормозного стенда с дизелем Д-240;
- прибора КИ-3333;
- диагностического прибора ПУФ-3;
- комплекта оснастки КИ-15713 к стенду КИ-921М;
- тракторов МТЗ-80/82 (5 шт.). Параметры отобранных распылителей и
ТВД приведены в таблицах 1 -3.
впрыском у трех распылителей. В дальнейшем большинство распылителей характеризовалось изменением впрыска со звонкого на
Таблица 1 - Параметры образцовых (эталонных) распылителей и ТВД
Наименование параметров Распылители Топливопроводы
образцовый (эталонный) дублер образцовый (эталонный) дублер
Распылители и ТВД №4 №14 №14 №3
Эффективное проходное сечение, мм2 0,193 0,192 0,84 0,84
Герметичность по запирающему конусу гермет. гермет. - -
Гидроплотность, с 21,4 12,3 - -
Качество распыливания хор. хор. - -
Подвижность иглы (звонкость) зв. зв. - -
Таблица 2 - Параметры контрольного комплекта ТВД
Для безмоторных и моторных испытаний № секции насоса
№ ТВД / f, мм2
8 0,820 1
10 0,820 2
19 0,820 3
5 0,830 4
Таблица 3 - Параметры контрольного комплекта распылителей
№ распылителя № секции насоса Эффективное проходное 2 сечение, мм Герметичность по запирающему конусу Гидроплотность, с Качество распыливания
1 1 0,219 герм. 11,0 хор.
16 2 0,224 герм. 8,6 хор.
11 3 0,217 герм. 8,0 хор.
9 4 0,216 герм. 14,9 хор.
глухой и наоборот. Три распылителя не изменили характер впрыска.
Распылители в количестве 13 шт. характеризовались глухим впрыском в ходе второго этапа. На третьем, четвертом и пятом этапах количество подобных распылителей стало 10 шт. На остальных этапах распределение распылителей таково: шестой этап - 7 из 17, восьмой и заключительный - 15 из 20, т.е. 75%.
Второй этап (наработка 1000 моточасов) характеризовался тем, что ухудшили качество распыливания 9 распылителей. Тем не менее, впоследствии у них произошло восстановление качества распыливания.
Оценка герметичности по запирающему конусу. Результаты первого этапа показали нарушение герметичности двумя распылителями, второго - семью. Одновременно ухудшилось качество распыливания.
Результаты шестого этапа (наработка 28003000 моточасов) также показали нарушение герметичности двумя распылителями, седьмого и восьмого этапов (наработки 3500-4000 моточасов) - одиннадцатью. Причина - износ запирающих конусов иглы и корпуса распылителя.
Оценка гидроплотности. Сравнение гидроплотности по результатам первого и второго этапов показало рост этого показателя с 10,5 до 13,9 с.
Наблюдаемая тенденция - снижение гидроплотности, особенно это заметно по результатам последних трех этапов. Исходный этап характеризовался гидроплотностью, не превышающей 5 с, что в пределах допуска.
Пятый и шестой этапы характеризовались тем, что у 5 и 12 шт., или 25 и 60% гидроплотность выходила за пределы допуска, седьмой и восьмой этапы -13 шт., или 65%.
Оценка эффективного проходного сечения. Первый и второй этапы характеризуются тем, что эффективное проходное сечение снизилось, соответственно, на 0,003 и 0,005 мм2 в сравнении с результатами исходного этапа. В дальнейшем отмечено возрастание величины эффективного проходного сечения. Так, восьмой этап характеризуется величиной эффективного проходного сечения 0,255 мм2. Рост 0,031 мм2 в сравнении с результатами исходного этапа и 0,036 мм2 в сравнении с результатами второго этапа.
Оценка хода иглы-распылителя. Результаты исследований показали увеличение величины хода иглы в среднем на 0,06 мм.
Оценка цикловой подачи (номинальный режим). Зафиксировано постоянство этого параметра. Исключение - второй этап. Здесь средняя цикловая подача была ниже на 2,2 мм3/цикл в сравнении с результатами остальных этапов. Причина состоит в том, что снизилось эффективное проходное сечение.
Результаты моторных испытаний. Отмечено систематическое снижение мощности от этапа к этапу. При значении верхнего предела мощности дизеля (номинальный режим) 55,1 кВт для обобщенного цилиндра это значение составит 55,1/4=13,8 кВт, тогда как исходный этап характеризуется значением 13,9 кВт. Таким образом, заметно снижение мощности обобщенного цилиндра до 12,9 кВт.
Расчетное значение среднего квадратичного отклонения составило 0,1-0,05 кВт. Значение удельного расхода топлива увеличилось на 31 г/кВт-ч (на 11,2%).
Отмечено снижение эффективной мощности контрольного дизеля с увеличением наработки. Максимум снижения обеспечили распылители 4-го и 5-го комплектов (значение мощности 51,0 кВт).
Восьмой заключительный этап характеризовался снижением мощности на 3,6 кВт (значение мощности 51,5 кВт), что находится вблизи границы нижнего предела 51,24 кВт.
Отмечено также снижение часового расхода топлива по результатам четвертого этапа (14,0 кг/ч в сравнении с 14,6 кг/ч по результатам исходного этапа). В дальнейшем наблюдается увеличение этого значения. Так, заключительный этап характеризовался значением часового расхода топлива 15,5 кг/ч.
Результаты исследований показали увеличение удельного расхода топлива на 37,0 г/кВт-ч (14,0%). Причина - снижение мощности.
В режиме перегрузки отмечено снижение максимального эффективного момента на 26 Н м (9,8%).
Установлено увеличение удельного расхода топлива на 22 г/кВт-ч (8,1%).
Вывод. В результате моторных испытаний контрольного дизеля с опытными распылителями установлена незначительность остаточного ресурса распылителей после наработки ими 4000 моточасов, так как снижение мощности и крутящего момента дизеля приблизилось к границе допуска 7%.
Литература
1. Батыров В.И., Болотоков А.Л. Исследование изменения параметров технического состояния распылителей форсунок ФД-22 серийного и опытного в эксплуатации // Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 50-летию факультета механизации и энергообеспечения предприятий. Нальчик, 2011. С. 122-126.
2. Нагоев В.Н., Койчев В.С., Батыров В.И., Газизов И.И. Оптимизация регулировочных параметров топливной аппаратуры дизелей при выполнении ремонтно-обслуживающих работ // Материалы III Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы научно-технического прогресса в АПК». Ставрополь: АГРУС, 2008. С. 17-21.
3. Батыров В.И., Койчев В.С., Болу-ров А.Ш. Влияние динамических режимов эксплуатации на регулировочные параметры автомобильных двигателей // Сборник научных статей «Актуальные проблемы научно-технического прогресса в АПК» по материалам III Международной научно-практической конференции в рамках Х Международной агропромышленной выставки «Агроуни-версал - 2008». Ставрополь: АГРУС, 2008. С. 112-116.
4. Батыров В.И., Болотоков А.Л. Повышение надежности работы распылителя форсунки дизелей // Техника в сельском хозяйстве. 2012. №3. С. 12-15.
5. Батыров В.И., Нагоев В.Н., Болото-ков А.Л. Метод комплектования топливной системы высокого давления при выполнении ремонтно-обслуживающих работ // Сборник завершенных научных работ в области АПК, рекомендуемых для внедрения в производство. Нальчик: КБГСХА, 2006. С. 91-96.
6. Батыров В.И., Нагоев В.Н., Кулиев А.К. Стабильность параметров процесса топливо-подачи // Сборник научных трудов международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей». С.-Петербург: С-ПГАУ, 2005. С. 88-92.
References
1. Batyrov V.I., Bolotokov A.L. Issledovanie izmeneniya parametrov tekhnicheskogo sos-toyaniya raspylitelej forsunok FD-22 serijnogo i opytnogo v ekspluatatsii // Materialy Mezhdu-narodnoj nauchno-prakticheskoj konferentsii, posvyaschennoj 50-letiyu fakulteta mekhanizat-sii i energoobespecheniya predpriyatij. Nalchik, 2011. S. 122-126.
2. Nagoev V.N., Kojchev V.S., Batyrov V.I., Gazizov I.I. Optimizatsiya regulirovochnykh parametrov toplivnoj apparatury dizelej pri vy-polnenii remontno-obsluzhivayuschikh rabot // Materialy III Mezhdunarodnoj nauchno-prakti-cheskoj konferentsii «Aktualnye problemy nauchno-tekhnicheskogo progressa v APK». Stavropol: AGRUS, 2008. S. 17-21.
3. Batyrov V.I., Kojchev V.S., Bolurov A.Sh. Vliyanie dinamicheskikh rezhimov ekspluatatsii na regulirovochnye parametry avtomobilnykh dvigatelej // Sbornik nauchnykh statej «Aktualnye problemy nauchno-tekhnicheskogo progressa v APK» po materialam III Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferentsii v ramkakh X Mezhdunarodnoj agropromyshlennoj vystavki «Agrouniversal - 2008». Stavropol: AGRUS, 2008. S. 112-116.
4. Batyrov V.I., Bolotokov A.L. Povyshenie nadezhnosti raboty raspylitelya forsunki dizelej // Tekhnika v selskom khozyajstve. 2012. №3. S. 12-15.
5. Batyrov V.I., Nagoev V.N., Bolotokov A.L. Metod komplektovaniya toplivnoj sistemy vy-sokogo davleniya pri vypolnenii remontno-obsluzhivayuschikh rabot // Sbornik zavershen-nykh nauchnykh rabot v oblasti APK, rekomen-duemykh dlya vnedreniya v proizvodstvo. Nalchik: KBGSKhA, 2006. S. 91-96.
6. Batyrov V.I., Nagoev V.N., Kuliev A.K. Stabilnost parametrov protsessa toplivopodachi // Sbornik nauchnykh trudov mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferentsii «Uluchshe-nie ekspluatatsionnykh pokazatelej dvigatelej, traktorov i avtomobilej». S.-Peterburg: S-PGAU, 2005. S. 88-92.
