CC BY
1DOI 10.53980/24131997_2022_2_3 6
А.И. Аносова, канд. техн. наук, e-mail: [email protected] П.И. Ильин, канд. техн. наук, e-mail: [email protected] С.Н. Шуханов, д-р техн. наук, e-mail: [email protected] Иркутский государственный аграрный университет им. А.А. Ежевского, г. Иркутск
УДК 631. 3. 004
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДЕКОМПРЕССИРОВАНИЯ ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ НА МОМЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ СЖАТИЮ
Главным фактором поддержания техники в работоспособном состоянии является своевременная техническая диагностика. Диагностирование технического состояния элементов машин является необходимой составляющей производственного процесса автотранспортного предприятия [3]. Исследования [3, 4, 6] показывают, что на предприятиях, где применяется диагностика, повышается мощность двигателя и увеличивается ресурс техники. Для диагностирования разработано большое количество приборов.
В данной статье рассмотрено декомпрессирующее устройство, с помощью которого проводились экспериментальные исследования, позволяющие установить зависимость показателей сопротивления сжатию от параметров декомпрессирования. В работе представлены аппроксимирующие функции давления конца сжатия, а также зависимости корреляции значений давления конца сжатия от высоты подъема клапана и площади сечения клапана декомпрессиметра.
Полученные результаты и их анализ позволяют диагностировать проверяемый двигатель и своевременно выявить неисправность.
Ключевые слова: декомпрессиметр, параметры декомпрессирования, проходное сечение, аппроксимирующая функция, цилиндр, коленчатый вал, двигатель внутреннего сгорания, свечи зажигания.
A.N. Anosova, Cand. Sc. Engineering P.I. Ilyin, Cand. Sc. Engineering S.N. Shukhanov, Dr Sc. Engineering, Assoc. Prof.
EFFECT OF CYLINDER DECOMPRESSION PARAMETERS OF THE ENGINE AT THE MOMENT OF COMPRESSION RESISTANCE
Timely technical diagnostics is the main factor in maintaining equipment in working condition. Diagnosing the technical condition of machine elements is a necessary component of the production process of a motor transport enterprise [3]. Studies [3, 4, 6] show that in enterprises where diagnostics are used, engine power increases and the resource of equipment increases. A large number of devices have been developedfor diagnosing.
This article discusses a decompressing device, with the help of which experimental studies were carried out, which made it possible to establish the dependence of the compression resistance indicators on the decompression parameters. The paper also presents the dependences of the correlation of the pressure values of the end of compression on the height of the valve lift and the cross-sectional area of the decompressimeter valve.
The obtained results and their analysis allow diagnosing the tested engine and identifying a timely malfunction.
Key words: decompression meter, decompression parameters, flow area, approximating function, cylinder, crankshaft, internal combustion engine, spark plugs.
Введение
В связи с нестабильным ростом развития отрасли сельхозмашиностроения одним из важнейших направлений является укрепление материально-технической базы сельского хозяйства. Пополнение парка техники в хозяйства региона практически прекращена. Для сохранения имеющегося машинно-тракторного парка (МТП) необходимо проводить техническое обслуживание и диагностирование. Техническая эксплуатация сельскохозяйственной техники представляет собой множество задач, связанных с обеспечением работоспособности, т. е. совокупность организационных, технических, технологических и других мероприятий по поддержанию машин в работоспособном состоянии и предупреждению снижения надежности в течение срока эксплуатации. Показатели качества машин и орудий АПК, в частности почвообрабатывающих, регламентированные Стандартом ISO 8402-99 (назначения, надежности, технологичности, безопасности и др.), должны быть конструктивно и технологически обеспечены при производстве, ремонте и эксплуатации [7].
Технически исправному состоянию автотракторной техники сельскохозяйственного назначения во многом способствует поддержка со стороны аграрной науки. Корректная работа машин способствует сокращению сроков осуществления производственных процессов, а также повышению их качественных показателей. Агроинженерные системы и машины, включая машинно-тракторные агрегаты, способны длительное время функционировать с хорошими качественными показателями при условии своевременного и качественного проведения технического обслуживания и оптимальной эксплуатации.
В последнее время разработано большое количество измерительных приборов, предназначенных для оценки технического состояния техники, с помощью которых можно определять отклонения значений ряда диагностических параметров от номинальных [1, 2, 4, 5, 6]. Однако широкого распространения они не получили в силу их дороговизны и невозможности использования в полевых условиях.
При этом указывается, что основными требованиями безразборных методов являются прежде всего простота, надежность, точность и минимальные затраты и ресурсы на приобретение, монтаж, демонтаж оборудования.
Диагностические приборы не могут быть использованы для лучшего понимания методики терминологии МТА, а компании-производители не могут разрабатывать методы и инструменты для комплексных и качественных проверок.
Цель работы - создание диагностического прибора для оценки технического состояния техники, позволяющего установить зависимость показателей сопротивления сжатию от параметров декомпрессирования, для постановки точного диагноза эксплуатируемого двигателя.
Условия и методы
Одним из основных средств повышения эффективности использования техники является диагностика цилиндров. Существует большое количество методов и способов диагностирования, в данной работе рассмотрен метод декомпрессирования параметров цилиндров [3, 6]. Экспериментальные исследования выполнялись на двигателе ЗМЗ-402.
Результаты и обсуждение
Для декомпрессирования проверяемых цилиндров было изготовлено специальное декомпрессирующее устройство - декомпрессиметр (рис. 1). Конструкция этого прибора включает в себя манометр 1 с адаптированным приспособлением 2 для крепления в отверстие свечи зажигания и клапаном 3 для выпуска. Отличается разработанное специальное декомпрессирующее устройство -декомпрессиметр - от всех существующих тем, что с целью понижения давления в конце такта сжатия во время прокручивания коленчатого вала поршневого двигателя внутреннего сгорания установлено адаптированное приспособление 2 для крепления де-компрессиметра в отверстие свечи зажигания. С помощью этого технического устройства были осуществлены экспериментальные исследования. Полученные результаты и их анализ
37
позволили установить зависимость показателей сопротивления сжатию от параметров декомпрессирования.
Рисунок 1 - Специальное декомпрессирующее техническое устройство: 1 - манометр; 2 - адаптированное приспособление; 3 - клапан
Результаты экспериментальных исследований в зависимости от параметров конструкции декомпрессиметра и значения размеров проходного сечения приспособления отражены в таблице.
Таблица - Значения параметров декомпрессирования в зависимости от давления конца сжатия
Р (мПа) И (мм) а (мм) Ь (мм) с (мм) Бт (а) г (мм) 8 (мм)
0,18 0 0 0 0 0 0 0
0,178 0,45 3,45 4,472 0,072 0,656 2,953 1,344
0,175 0,65 3,65 4,725 0,225 0,635 2,857 4,132
0,17 1,0 4,0 5,0 0,5 0,6 2,7 8,948
0,165 1,35 4,35 5,284 0,784 0,568 2,555 13,68
0,16 1,5 4,5 5,408 0,908 0,555 2,496 15,67
0,14 1,7 4,7 5,576 1,076 0,538 2,421 18,31
0,12 1,75 4,75 5,618 1,118 0,534 2,403 18,97
0,1 1,83 4,83 5,686 1,186 0,528 2,374 20,01
0,08 1,89 4,89 5,737 1,237 0,523 2,353 20,79
0,06 1,94 4,94 5,78 1,28 0,519 2,336 21,44
0,04 2,01 5,01 5,84 1,34 0,514 2,312 22,34
0,02 2,1 5,1 5,917 1,417 0,507 2,282 23,5
Аппроксимирующие функции давления конца сжатия и графические иллюстрации зависимости исследуемого цилиндра от параметров декомпрессирования представлены на рисунках 2 и 3.
0,25
н 0,2
£ о
03
я 0,15 §
<и «
И
0,1
0,05
у = -0,0133х - р2 = ПО/ 0,1823 /3
Л---- к
— ^
у = - ,0246х4 - 0,0 367x3 + 0,001 \ у= 5x2 \ 0,3043х + 0,6 р2 = 0,9943
- 0,0186х Р2 = П - 0,1807 О87О н
1 к,
546
0,5
1,5 2 2,5
Высота подъема клапана, мм
Рисунок 2 - Корреляция значения давления конца сжатия Рс с высотой подъема клапана декомпрессиметра, к
0
0
1
« 0,25
Й 0,2
о л
5 0,15
0 '
и
<и «
1 0,1
0,05
у = -0,0012х Р2 - 0 08 + 0,18 66
"г Л V у = - 0,0235х + 0,56 р2 - 0,9947
--
У = -0,0246х4 + 0, )367х3 + 0,001 Г? 5х2 \
- 0,0186х Р2 - 0 + 0,1807 ,9879 \
И
72
10
15 20 25
Площадь сечения клапана, мм
Рисунок 3 - Корреляция значения давления конца сжатия Рсс с площадью сечения клапана декомпрессиметра,
Анализ результатов исследований, полученных экспериментальным путем, получивших свое отражение в таблице и графических иллюстрациях на рисунках 2 и 3, а также аппроксимирующих функций давления конца сжатия дает основания полагать, что эти значения коррелируют со значениями параметров декомпрессирования цилиндра.
Изучение зависимостей на рисунках 2 и 3 ставит задачу определения точки изгиба Рсскр двух линейных, являющейся критической точкой для значения давления сжатия при определенной высоте подъема клапана, Икр.
Выполненная обработка материала, полученного опытным путем, привела к следующим результатам. Две прямые зависимости Рсс = / (И) отражены на рисунке 2, и Рсс = / (5) -на рисунке 3.
Точки Рсс находят свою обоснованность с требуемой достоверностью и точностью. Это демонстрируют коэффициенты достоверности аппроксимации Я2.
В соответствии с этими результатами система уравнений для Рсс = / (И) принимает вид:
Рсс = 0,0115 И + 0,1816;
Рсс = 0,2528 И + 0,5551, (1)
где Рсс - давление конца сжатия; И - высота подъема клапана.
Или в преобразованном виде:
Р + 0,0115^ - 0,1816 = 0]
сс ' ' |
Р + 0,2528^ - 0,5551 = 0 I
(2)
В заключение система уравнений (2) принимает вид:
Рсс = 0,166 мПа; И = 1,548 мм.
В результате выполнения подобных решений по зависимости Рсс = / (5) получаем:
0,0011^ - Рсс - 0,1797 = 0 ] 0,0194^ - Рсс - 0,4801 = 0/ Рсс = 0,161 мПа; 5 = 16,7 мм2.
(3)
0
0
5
Заключение
Результаты экспериментальных исследований давления в цилиндрах поршневого двигателя внутреннего сгорания за счет разработанного декомпрессиметра показали, что при величине давления конца сжатия в цилиндрах поршневого двигателя внутреннего сгорания ЗМЗ-402 ниже 0,160-0,166 мПа герметичность нарушена, силовой агрегат неисправен и, следовательно, неработоспособен. Таким образом, разработанное специальное декомпрессирующее устройство позволяет диагностировать поршневой двигатель внутреннего сгорания.
Библиография
1. Болоев П.А., Бураев М.К., Шистеев А.В. и др. К вопросу об использовании биотоплива в дизельных двигателях // Вестник ВСГУТУ. - 2018. - № 3 (70). - С. 31-36.
2. Бураев М.К., Шистеев А.В. Обеспечение работоспособности автотракторной техники корректированием расхода запасных частей при техническом сервисе // Вестник ВСГУТУ. - 2019. -№ 3 (74). - С. 69-76.
3. Ильин П.И. К вопросу дифференциального диагностирования цилиндро-поршневой группы двигателя внутреннего сгорания // Эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники в условиях Восточной Сибири: сб. науч. тр. - Иркутск, 1999. - С. 228-232.
4. Кокиева Г.Е., Войнаш С.А. Исследование влияния износа сопряжений регулятора частоты вращения коленчатого вала на его работоспособность // Проблемы машиностроения и автоматизации. - 2020. - № 4. - С. 41-46.
5. Кокиева Г.Е., Друзьянова В.П. Исследование долговечности двигателей // Ларионовские чте-ния-2021: сб. науч.-исслед. работ по итогам науч.-практ. конф. - М., 2021. - С. 199-205.
6. Патент на полезную модель RU 30165 U1. Компьютерный диагностический комплекс для диагностирования двигателей внутреннего сгорания при прокручивании коленчатого вала / Ильин П.И., Терских И.П., Федотов А.И., Мошкин Н.И., Овчинникова Н.И., Матвеев А.Н., Лубса-нов Д.М. - Заяв. № 2002126501 / 20 от 10.10.2002; опубл. 20.06.2003.
7. Черныш А.П. Конструкторско-технологическое обеспечения надежности машин агропромышленного комплекса при ремонте путем формирования технологических ремонтных блоков: монография. - М.: ООО «Редакция журнала "Достижения науки и техники АПК"», 2013. - 320 с.
Bibliography
1. BoloevP.A., BuraevM.K., ShisteevA.V. etal. On the use of biofuels in diesel engines // Bulletin of the ESSTUM. - 2018. -N 3 (70). - P. 31-36.
2. Buraev M.K., Shisteev A. V. Ensuring the operability of automotive equipment by adjusting the consumption of spare parts during technical service // Bulletin of the ESSTUM. - 2019. - N 3 (74). - P. 69-76.
3. Ilyin P.I. On the issue of differential diagnosis of the cylinder - piston group of the internal combustion engine // Maintenance, rehabilitation and repair of agricultural equipment in the conditions of Eastern Siberia. Digest of scientific works. - Irkutsk, 1999.- P. 228-232.
4. Kokieva G.E., Voinash S.A. Study of impact of crankshaft speed regulator coupling wear on crankshaft performance // Engineering And Automation Problems. - 2020. - N 4. - P. 41-46.
5. Kokieva G.E., Druzyanova V.P. Engine life study // In the collection: Larionov's Readings-2021: Digest of research works based on the results of the scientific and practical conference. - М., 2021. -P. 199-205.
6. Computer diagnostic system for diagnostics of internal combustion engines during crankshaft rotation / Ilyin P.I., Terskikh I.P., Fedotov A.I., Moshkin N.I., Ovchinnikova N.I., Matveev A.N., Lubsanov D.M. // Utility model patent RU 30165 U1, 06/20/2003. Application N 2002126501 / 20 dated 10.10.2002.
7. Chernysh A.P. Design and technological provision of reliability of machines of agro-industrial complex at repair by formation of technological repair units: monograph. - M.: OOO «Editorial Board "Achievements of Science and Technology of AIC"», 2013. - 320 p.
