Диплом (1219254), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Рисунок 2.3 – Топливомер для контроля производительности топливных насосов без снятия их с дизеля: 1, 13 – корпусы; 2 – трубки высокого давления; 3 – датчик давления впрыска топлива; 4 – эталонная форсунка; 5 – усилительный блок сигналов; 6 – формирователь сигналов; 7 – реле управления электромагнитом; 8 – блок управления; 9 – счетчик числа ходов плунжера; 10 – задающий блок числа ходов; 11 – электромагнит; 12 – измерительная емкость; 14 – сливная патрубок; 15 – возвращающая пружина; 16 – гибкий патрубок; 17 – пеногаситель

Для управления работой топливомера в автоматическом режиме предусматриваются блоки в виде: усилительного блока сигналов 5, формирователя сигналов 6, счетчика числа ходов плунжера 9, задающего блока числа ходов 10, блока управления 8 и реле управления электромагнитом 7.

Производительность топливных насосов измеряют при работе дизеля в холостом режиме. Для этого отключают один из топливных насосов, отсоединяют штатную трубку высокого давления, подключают испытываемый насос к эталонной форсунке, а систему управления топливомером – к бортовой сети тепловоза.

После перечисленных подготовительных операций задающим блоком числа ходов плунжера устанавливают контрольное число ходов плунжера (200, 400 или 800), переводят рейку испытываемого топливного насоса в необходимое положение и на нулевой или на номинальной позиции контроллера машиниста кнопкой блока управления 8 включают топливомер в режим измерения производительности испытываемого насоса. С этого момента гибкий рукав из положения I переместится в положение II, и топливо через эталонную форсунку за 200, 400 или 800 ходов плунжера будет сливаться в измерительную емкость 12. После отключения электромагнита 11 гибкий патрубок 16 переместится в первоначальное положение I, при котором топливо через сливной патрубок 14 будет отводиться в переносную емкость или непосредственно в топливный бак тепловоза. Точность определения производительности в основном зависит от точности измерения объема топлива в измерительной емкости 12. Для этого необходимо контролировать объем при горизонтальном положении емкости.

По производительности топливного насоса оценивают не только качество работы насоса, но и возможные неисправности, связанные с приводом плунжерной пары насоса, что повышает глубину поиска дефектов. После выполнения текущих ремонтов (ТР-2 или ТР-3), средних и капитальных ремонтов целесообразно контролировать качество выполненных ремонтов по удельному расходу топлива в целом по дизелю и также по относительным расходам между цилиндрами дизеля. Только при таком подходе значительно повышается эффективность диагностирования транспортных двигателей внутреннего сгорания. В частности, по удельному расходу топлива более объективно оценивается качество ремонта цилиндро-поршневой группы и топливной аппаратуры.

Из числа различных вариантов измерительных устройств для определения удельного расхода топлива наиболее совершенным является автоматизированный вариант с использованием электронных весов и измерительной системы, состоящей из датчиков тока и напряжения в силовой цепи тягового генератора и персонального компьютера. В комплект топливоизмерительного устройства входят следующие основные элементы и узлы (рисунок 2.4): электронные весы 20 типа SK-10K с дискретностью от 0,5 до 20 г, топливомерная емкость 17, золотниковый распределитель 13, редукционный воздушный клапан 15, вентили 14, 18, гибкие маслостойкие рукава 8, 9, 19 и заглушки 10, 11. Принципиальная схема автоматизированной системы для определения удельного расхода топлива, приведенная на рисунке 2.4, включает следующие блоки и измерительные элементы: блок управления 24, реле управления 26, реле времени 21, цифровой таймер 23, задающий блок времени 25, датчик тока 2 и датчик напряжения 1, устанавливаемые в силовой цепи нагрузки тягового генератора. Поступление информации от топливоизмерительного устройства и от датчиков, характеризующих нагрузку дизель-генераторной установки, предусматривается в персональный компьютер 5 через аналого-цифровые преобразователи 3, 7 и преобразователи интерфейса 4, 6, 22.

Реле времени 21, установленное в цепи подключения компьютера 5, обеспечивает функционирование его после выдержки 2–3 мин. Такое условие необходимо для стабилизации процесса измерения расхода топлива дизелем из измерительной емкости устройства [3].

При наличии данных часового расхода топлива и значений тока, и напряжения в цепи нагрузки дизель-генератора удельный расход топлива дизеля в аналитическом виде определяется по формуле

, (2.1)

где – часовой расход топлива, г/ч;

– мощность генератора, кВт;

– КПД генератора.

Рисунок 2.4 – Схема подключения топливоизмерительного устройства и автоматизированной системы для определения удельного расхода топлив: 1 – датчик напряжения; 2 – датчик тока; 3, 7 – аналого-цифровые преобразователи; 4, 6, 22 – преобразователи интерфейса; 5 – персональный компьютер; 8, 9, 19 – гибкие маслостойкие рукава; 10, 11 – заглушки; 13 – золотниковый распределитель; 14, 18 – вентили; 15 – редукционный воздушный клапан; 17 – топливомерная емкость; 20 – электронные весы; 21 – реле времени; 23 – цифровой таймер;

24 – блок управления; 25 – задающий блок времени; 26 – реле управления

Подключение топливоизмерительного устройства к топливному коллектору дизеля состоит из операций:

- разборки переходного патрубка между фильтром тонкой очистки и топливным коллектором дизеля;

- подключения вместо переходного патрубка гибких рукавов золотникового распределителя;

- разборки отводящего трубопровода после штатного перепускного клапана и установки заглушек;

- подключения топливомерной емкости к золотниковому распределителю и воздушной магистрали локомотива;

- установки датчиков тока и напряжения в цепи нагрузки тягового генератора и подключения их к ПЭВМ.

После выполнения перечисленных операций включают топливоподкачивающий насос дизеля и посредством штатного клапана максимального давления регулируют давление топлива в коллекторе дизеля в пределах 1,5–2 кгс/см².

После заполнения топливомерной емкости посредством редукционного клапана 15 также регулируют давление воздуха в топливомерной емкости в пределах 1,5–2 кгс/см².

Удельный расход топлива при любых режимах работы дизеля определяют в следующем порядке. После прогрева систем дизеля и обмоток тягового генератора задающим блоком 25 устанавливают время измерения расхода топлива; после включения кнопки «Пуск» блока управления 24 включается электромагнит золотникового распределителя 13, и с этого момента топливо из емкости 17 поступает в топливный коллектор дизеля. После стабилизации режима топли-воподачи подключается компьютер и по выражению (2.1) окончательно устанавливается удельный расход топлива. Кроме удельного расхода топлива, в протоколе результатов измерения предусмотрена регистрация эффективной мощности дизеля, частоты вращения коленчатого вала, позиции контроллера машиниста и часового расхода топлива в i-м режиме работы дизеля.

В процессе диагностирования путем сравнения фактического удельного расхода топлива с паспортным значением характеризуют качество настройки и ремонта дизеля. Если такой анализ показывает отрицательный результат, то также по удельному расходу топлива устанавливают неисправный цилиндр дизеля. Для этого в порядке работы цилиндров дизеля отключают рейкой насоса подачу топлива в один из цилиндров и определяют расход топлива. При этом неисправным цилиндром считается тот, при отключении которого наблюдается относительно резкое снижение удельного расхода топлива. В аналитическом виде такая оценка выполняется путем сравнения удельных расходов топлива при работе всех цилиндров и при работе дизеля с одним отключенным цилиндром определяется по формуле

, (2.2)

где – удельный расход топлива при выключенном цилиндре;

– удельный расход топлива при работе всех цилиндров дизеля;

– количество цилиндров.

Во избежание перегрузки цилиндров выявление неисправных по изменению удельного расхода топлива следует производить на частичных нагрузках на 20–30 % ниже номинальной.

3 Экспериментальные исследования влияния износа нагнетательного клапана и высоты пружины на рабочий процесс в цилиндре по результатам работ ВНИИЖТ

3.1 Экспериментальные исследования и теоретическое обоснование влияния износа нагнетательного клапана

Главное назначение клапана разгрузить давление в области нагнетания при окончании впрыска топлива. Чем выше объём разгрузки, тем работоспособность клапана выше. В работе [6] смоделированы факторы влияющие на разгружающую способность клапана для этого рассматривалась давление в надплунжерном пространстве и давление в линии нагнетания .

Исследования начинались с моделирования факторов действующих на снижение остаточного давления . Поскольку клапан работает как отсасывающий насос, то остаточное давление будет равно

, (3.1)

где – снижение давления за счёт разгрузки линии нагнетания, МПа.

Засасывающий объем определяется по формуле

, (3.2)

где – диаметр разгрузочного пояска клапана, мм;

– коэффициент зазора в соединении «отверстие – поясок клапана».

Таким образом, при эксплуатации дизелей в результате изнашивания соединения «отверстие – поясок клапана» увеличивается зазор, и объём разгрузки будет снижаться.

Однако, как показывает анализ полученной формулы, объём разгрузки будет зависеть и от хода разгрузки. Ход разгрузки клапана также при эксплуатации будет изменяться в результате изнашивания посадочного пояска клапана.

После определённой наработки дизеля ход разгрузки увеличивается в результате изнашивания посадочного пояска, он «просаживается» в посадочное отверстие и тем самым увеличивается ход и, следовательно, .

На основании полученной формулы представлены теоретические зависимости объёма разгрузки клапана и остаточного давления в зоне нагнетания от степени износов соединений «отверстие – поясок клапана» и «седло клапана – посадочный поясок» представленные на рисунках 3.1 и 3.2.

Рисунок 3.1 – Теоретическая зависимость объёма разгрузки клапана и остаточного давления от износа соединения «отверстие – разгружающий поясок»

Рисунок 3.2 – Теоретическая зависимость объёма разгрузки клапана и остаточного давления от износа соединения «седло клапана – посадочный поясок»

Таким образом, теоретически обосновано, что критерии оценки нагнетательного клапана является вытесненный объём жидкости, на который влияют не только изменение зазора в соединении, но и изменение хода разгрузки клапана.

3.2 Экспериментальные исследования и теоретическое обоснование влияния жесткости пружины на работоспособность нагнетательного клапана

Теоретические обоснование влияния жесткости пружины на работоспособность нагнетательного клапана рассматривалась на нагнетательном клапане игольчатого типа с полууголом запорного конуса седла представленном на рисунке 3.3. Из-за наличия запорного конуса седла движение клапана разделяется на три периода [6]. Вначале, пока запорный конус седла не вышел из канала гнезда, давление действует на всю площадь поперечного сечения клапана по запорному конусу седла. Противодействуют этой силе сила давления начальной затяжки пружины клапана и давление , действующее на ту же площадь.

Рисунок 3.3 – Схема работы нагнетательного клапана

Топливо из объема в объем не перетекает, в результате чего при выходе седла из канала гнезда клапан приобретает большое ускорение. Это ускорение подбрасывает клапан на высоту, значительно превышающую величину подъема, соответствующую равновесному состоянию сил давления топлива и сил жесткости пружины, вследствие чего перепад уменьшается до десятых долей атмосферы. Движение клапана, во время которого запорный конус седла находится в объеме является вторым периодом, продолжающимся от момента выхода седла из канала гнезда до момента входа его в этот канал в конце процесса впрыска.

Характеристики

Список файлов ВКР