ВКР (1229279), страница 11

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

Текст из файла (страница 11)

Комплексная система контроля и диагностики позволяет осуществить оценку технического состояния и эффективности работы локомотивных дизелей по показателям рабочего процесса, параметрам топливоподачи и фаз газораспределения, что способствует снижению числа отказов элементов топливной аппаратуры и механизма газораспределения в 1,5 – 2 раза, уменьшению эксплуатационного расхода топлива тепловозными дизелями на 3 – 5 %.

4.3 Обоснование и основные технические требования на ремонт топливной аппаратуры

Техническое состояние топливной аппаратуры во многом определяет экономичность и эксплуатационную надежность дизелей. Характерная особенность работы тепловозных дизелей, особенно маневренных тепловозов – наличие резко переменных режимов и длительного времени работы на холостом ходу. Работа на холостом ходу сопровождается неравномерностью подачи топлива, плохим распылом, что приводит к разжижению масла, закоксовыванию поршневых колец, клапанов и распылителей. Поэтому к топливной аппаратуре дизелей маневровых тепловозов должны предъявляться повышенные требования по стабильности подачи топлива на малых нагрузках и режиме холостого хода.

При существующей в депо технологии ремонта и регулировки топливной аппаратуры неравномерность подачи топлива по цилиндрам на номинальном режиме в условиях эксплуатации может достигать 24 % при допустимой величине 4 %, а на режиме холостого хода до 90 % вместо допускаемых 60 %. Это приводит к перераспределению нагрузок, значительно ухудшает показатели рабочего процесса, снижает надежность и работоспособность дизеля.

Стендовые испытания дизеля М756, выполненные Пролетарским машиностроительным заводом, показали, что отключение одного цилиндра в 3,6 раза увеличивает динамический угол закрутки эластичной диафрагменной муфты по сравнению с нормальными условиями. Увеличение угла закрутки происходит и при менее резких перераспределениях нагрузок, что может привести к излому коленчатого вала, запас прочности которого находится на нижнем пределе. Результаты эксплуатации дизелей М756 в депо Ленинград-Витебский показывают обоснованность таких предположений. У 422 дизелей, находившихся под наблюдением было зарегистрировано 54 отказа коленчатых валов, в том числе на двух коленчатых валах трещины обнаружены через 3067 и 2063 часов работы от постройки, а излом одного из коленчатых валов произошел через 290часов работы.

Неравномерность подачи топлива по цилиндрам приводит к снижению экономичности дизелей, к повышению температуры отдельных поршней, что вызывается уменьшением коэффициента избытка воздуха по отдельным цилиндрам при увеличении цикловой передачи. При неравномерности подачи топлива по цилиндрам до 24 %, индикаторное КПД по отдельным цилиндрам ухудшается до 10 % по сравнению с исходным вариантом (рисунок 4.4).

Рисунок 4.4 – Универсальный график изменения относительного индикаторного К.П.Д. от относительного изменения коэффициента избытка воздуха α

Тепловозной лабораторией Уральского отделения ЦНИИ МПС исследовано влияние на характеристики подачи топлива отдельных элементов топливной аппаратуры, в результате чего обоснованы технологические допуски на ремонт и даны рекомендации по комплектованию, испытанию и регулировке, а также модернизации типовых и созданию новых стендов для испытания и регулировки топливной аппаратуры дизелей М753, М756 в условиях депо.

Обоснование выполнено по результатам анализа интенсивности износа деталей топливной аппаратуры и экспериментального исследования влияния износов на основные характеристики и закон топливоподачи. Исследование проводилось на стенде тепловозной лаборатории, модернизированном и оборудованном устройствами, обеспечивающими измерение определяемых величин без их искажения.

Изменение гидравлической плотности плунжерной пары в большей степени сказывается на величине цикловой подачи режима холостого хода, что объясняется ростом весовой скорости истечения топлива через зазор плунжерной пары при уменьшении активного хода плунжера. Утечка топлива в картер топливного насоса через зазор между втулкой и плунжером практически исключается, так как длина уплотнительной части плунжерной пары около 42 мм. Утечка происходит в перепускные отверстия втулки, так что эксплуатация плунжерных пар с малой гидравлической плотностью не приводит к разжижению смазочного масла. Таким образом, результаты испытаний с учетом интенсивности износа плунжерных пар показывают, что при ремонте можно устанавливать плунжерные пары с плотностью не менее 2 секунд. При установке плунжерных пар с плотностью более 6 секунд разность плотности двух любых плунжерных пар комплекта не должна превышать 3 сек, а менее 6 секунд – 1 секунда.

Испытания нагнетательных клапанов с разными зазорами по разгружающему пояску показали, что на номинальном и близких к номинальному режимах увеличение зазора приводит к незначительному росту цикловой подачи, а на режиме холостого хода – к значительному увеличению подачи, что объясняется уменьшением разгружающего действия клапана. Измерение износов нагнетательных клапанов, отработавших 9000 часов, показало, что замена клапанов в условиях депо не требуется. Однако в случае замены на топливный насос должны устанавливаться нагнетательные клапаны одной сортировочной группы.

Допустимый разброс величины эффективного проходного сечения распылителей µ₀f₀ для комплекта форсунок, устанавливаемых на один дизель, определяли на стенде, обеспечивающем турбулентное истечение топлива. При уменьшении эффективного проходного сечения µ₀f₀ величина цикловой подачи на номинальном режиме уменьшилась, что объясняется уменьшением объемной скорости истечения. Уменьшение µ₀f₀ сопровождалось появлением и ростом остаточного давления, большими колебаниями давления в системе после посадки иглы. При µ₀f₀≤0,46 мм² появляются «подвпрыски», растущие с уменьшением µ₀f₀. На режиме холостого хода с уменьшением эффективного проходного сечения цикловая подача увеличивалась, что объясняется повышением ее стабильности.

Эффективное проходное сечение распылителей или пропускная способность форсунок в условиях депо не определяется из-за отсутствия стендов. Проверка на лабораторном стенде эффективного проходного сечения распылителей, взятых в депо Ленинград-Витебский, на очередных БПР показала, что величины µ₀f₀ лежат в пределах 0,384-0,592 мм². Установка форсунок с распылителями, имеющими такой разброс µ₀f₀, может привести к неравномерности подачи топлива по цилиндрам на номинальном режиме до 17 %. Отсюда очевидна необходимость определения при ремонте µ₀f₀ распылителей или пропускной способности форсунок, причем µ₀f₀ распылителей комплекта форсунок, устанавливаемых на дизель, не должны отличаться более чем на 10 %.

В ряде депо при восстановлении распылителей применяют приспособление для проверки конуса иглы с последующей притиркой в корпусе. Высота подъема иглы h_и после каждого такого восстановления увеличивается. Измерения распылителей, бывших в эксплуатации, показали, что h_и лежит в пределах 0,6-1,6 мм. Оценка влияния величины подъема иглы форсунки на характеристики подачи в диапазоне высоты подъема иглы от 0,3 до 1,45 мм показала, что цикловая подача при работе на номинальном режиме повышается на 7-8 % при увеличении подъема иглы от 0,3 до 0,5 мм. Объясняется это уменьшением дросселирования топлива в проходном сечении под иглой.

При увеличении подъема иглы с 0,5 до 1,45 мм цикловая подача на номинальном режиме увеличивается еще на 6-7 % в основном за счет повышения продолжительности подачи топлива и незначительно за счет дальнейшего уменьшения дросселирования топлива в проходной сечении под иглой. Продолжительность подачи при прочих равных условиях зависит от времени движения иглы от начала и до полной посадки ее на запорный конус. При h_и, равной 1,45 и ,62 мм, время движения иглы на номинальном режиме от начала посадки до полного запирания соответственно составляет 7,68·10^-4 и 5,7·10^-4 сек. Скорость посадки иглы в первом случае примерно на 80 % выше, что увеличивает интенсивность наноса конуса иглы и седла распылителя. Таким образом, высоту подъема иглы при выпуске из МПР и внеплановых ремонтов необходимо ограничить величиной 0,75 мм. При работе на режиме холостого хода величина установленного хода иглы не влияет на стабильность и величину цикловой подачи, поскольку высота подъема иглы на этом режиме не превышает 0,1-0,2 мм.

При ремонте форсунок проверяют плотность распылителей, характеризующую износ прецизионной уплотнительной части. Для оценки минимально допустимой в эксплуатации величины плотности испытывали распылители, плотность которых изменяли от 11 до 0,6 сек. Испытания показали, что потеря плотности до 0,6 сек в связи с износом прецизионной уплотнительной части не изменяет величину цикловой подачи. Проверка бывших в эксплуатации распылителей, имеющих высоту подъема иглы 0,8 мм, показала, что их плотность больше 4 сек. Отсюда следует, что износы прецизионной уплотнительной части сроки службы распылителей не лимитируют.

4.4 Стенд для испытания и регулировки топливной аппаратуры в условиях депо

Стенд для испытания плунжерных пар на плотность. Плотность плунжерных пар в условиях депо определяется на стенде, разработанном ПКБ ЦТ (тип А53). ГОСТ 9927-61, согласно которому производят испытание плунжерных пар на плотность, не регламентирует величину момента затяжки пяты, герметизирующей торцовое отверстие втулки плунжера на стенде. Испытания плунжерных пар дизелей М756 показали существенную зависимость их гидравлической плотности от усилия тяжести (рисунок 4.5). Изменение плотности объясняется деформацией втулки, откуда очевидна необходимость регламентирования усилия затяжки величиной 14-15 кГм в соответствии с техническими условиями (ТУ) на сборку топливных насосов ТН-12М.

Для повышения точности отсчета времени падения груза целесообразно оборудовать стенд устройством, электрическая схема которого показана на рисунке 4.6. Кнопки «пуск 1» и «пуск 2» сблокированы с рычагами сброса груза. В момент падения груза размыкается контакт одного из конечных выключателей КВ. Тумблер выключают на время подъема груза в исходное положение вручную для предотвращения повторного запуска электросекундомера, а перед очередным сбросом груза включают вновь.

На рисунке 4.5 показана зависимость гидравлической плотности плунжерных пар от момента затяжки пяты, герметизирующей отверстие втулки

Рисунок 4.5 – Зависимость гидравлической плотности плунжерных пар от момента затяжки пяты, герметизирующей отверстие втулки

Рисунок 4.6 – Электрическая схема автоматического отсчета плотности плунжерных пар и секций топливных насосов на стенде А53

Стенд для испытания форсунок.

Для испытания и регулировок форсунок в тепловозных депо применяют стенд типа А16, разработанный ПКБ ЦТ. На стенде определяют гидравлическую плотность распылителя форсунки (причем получаемые величины плотности соответствуют величинам, определенным на заводском стенде), герметичность запорного конуса и величину давления начала впрыска.

На осциллограмме процесса опрессовки форсунки видно (рисунок 4.7, а), что при перемещении рычага насоса стенда игла форсунки отрывается от седла только на высоту h_и=0,1-0,15 мм, а продолжительность подачи составляет (4-5)·10^-3 сек. Через (10-16) ·10^-3 сек начинается повторный впрыск с таким же подъемом иглы, затем третий и может быть четвертый. Причина «дробящего» впрыска – малый (24,5 см³ без учета штуцера топливного насоса) объем линии высокого давления стенда.

Рисунок 4.7 – Осциллограммы процесса подачи топлива форсункой при опрессовке на стенде без аккумулятора (а) и с аккумулятором (б) при V_Аи = 105 (1 – нулевая линия; 2 – подъем иглы форсунки; 3 – давление в системе; 4 – отметка времени (1/500сек))

Чтобы при проверке форсунок обеспечить условия, близкие к подаче на номинальном режиме, в систему высокого давления необходимо включить дополнительную аккумулирующую емкость объемом V_ан=150 см³. Причем расположение аккумулятора должно обеспечить выход воздуха со струей топлива при попадании его в аккумулятор. На рисунке 4.7, б приведена осциллограмма, иллюстрирующая процесс подачи топлива форсункой при ее испытании на стенде с дополнительным объемом V_ан=150 см³. При достижении в системе давления топлива р=202 кГ/см² игла отрывается от седла и находится на упоре в течение 31·10^-4 сек. За это время через распылитель проходит такое же количество топлива, как за время положения иглы на упоре при работе на номинальном режиме. Затем игла за 62·10^-4 сек опускается, а остаточное давление составляет 160 кГ/см². Одному движению рычага стенда соответствует один впрыск.

При ремонте форсунок определяют плотность распылителей, оцениваемую временем падения давления в системе от 350 до 300 кГ/см². При определении плотности на стенде с аккумулятором это время увеличивается пропорционально увеличению объема системы.

Учитывая целесообразность сокращения продолжительности определения гидравлической плотности распылителей на стенде с V_ан=150 см³, рекомендуется сократить перепад давления при опрессовке с 50 (от 350 до 300 кГ/см²) до 20 кг/см² (от 350 до 330 кГ/см²). Тарировка стенда осуществляется эталонным распылителем.

Для периодической проверке стенда депо должно иметь два комплекта эталонных распылителей, поставляемых заводом-изготовителем, с временем опрессовки 8 и 15 сек, соответствующим объему стенда завода-изготовителя. Один комплект эталонных распылителей рабочий, а другой контрольный. Корректировку рабочих чертежей стендов А53 и А106 производит ПКБ ЦТ для передачи их заводам изготовителям. Описанную модернизацию стендов, уже установленных в депо, легко произвести силами депо.

Стенд для определения эффективного проходного сечения распылителей.

Характеристики

Список файлов ВКР