Введение к работе
Актуальность темы. Дизели являются энергетическими установками большинства мобильных машин аграрно-промышленного комплекса страны. Ресурс новых и отремонтированных дизелей во многом зависит от качества их обкатки перед вводом в эксплуатацию. Технологическая обкатка выполняется на моторных заводах и ремонтных предприятиях и включает этапы холодной обкатки, горячей обкатки на холостом ходу и под нагрузкой, а также испытания ДВС. Наиболее важным является этап обкатки под нагрузкой, но для его реализации по типовым технологиям необходимы специальные тормозные стенды большой мощности и стоимости. В качестве альтернативной в настоящее время используется технология бестормозной обкатки ДВС с динамическим нагружением (ДН), обладающая существенными преимуществами по сравнению с тормозной. К недостаткам горячей обкатки с ДН следует отнести сравнительно малое (25-30%) время действия динамической нагрузки (только на тактах разгона) в общем времени цикла динамического нагружения (ЦДН) и этапа в целом, а также пониженное среднее значение угловой скорости коленчатого вала (УСКВ), что снижает эффективность приработочных процессов. Устранение указанных недостатков обкатки с ДН путем совершенствования структуры и нагрузочно-скоростных режимов ЦДН, разработки новых средств и технологий на его основе представляет собой актуальную задачу, имеющую важное народнохозяйственное значение.
Работа выполнена по планам НИОКР ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» на 2005-2010 гг. и 2011-2015 гг. по теме № 30 «Улучшение технико-экономических показателей мобильных машин и технологического оборудования АПК» и ГНУ ГОСНИТИ по теме № 09.03.02.14 «Провести исследования процессов динамического нагружения и разработать технологию и стенд для обкатки и испытаний ДВС методом динамического нагружения» на 2009 г.
Цель исследования. Повышение эффективности приработки дизелей совершенствованием технологии и средств обкатки с динамическим нагружением.
Объект исследования. Процесс горячей обкатки с динамическим нагружением дизеля Д-144-32 после текущего ремонта.
Предмет исследований. Закономерности изменения нагрузочно-скоростных режимов обкатки и управляющих воздействий, тягово-скоростные, энергетические и электрические характеристики средств для реализации обкатки с динамическим нагружением, а также показатели приработки сопряжений дизеля Д-144-32 после текущего ремонта.
Методика исследований. Теоретические исследования выполнялись с использованием основных положений классической механики, теории ДВС, электропривода и математики. Экспериментальные исследования проводились в соответствии со стандартными и разработанными частными методиками. Обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась на ПЭВМ с использованием стандартных программ ADCLab (осциллограф-спектроанализатор), Excel, MathCAD.
Научную новизну работы представляют:
способ повышения эффективности обкаточных ЦДН исключением такта стабилизации УСКВ на нижнем пределе и повышением его значения;
нагрузочная, скоростная и управляющая математические модели усовершенствованного обкаточного ЦДН;
алгоритм работы и конструкция автоматизированной системы управления обкаткой ДВС с динамическим нагружением (АСУ-ДН).
Практическая значимость работы. Разработанные технология и автоматизированная система управления динамическим нагружением позволяют увеличить средний скоростной режим до 10%, время действия динамической нагрузки до 35-45%, а работу ДВС по преодолению механических потерь в режиме динамического нагружения на 57% по сравнению с существующей (базовой) технологией обкатки с ДН, что, при одинаковом времени обкатки под нагрузкой, обеспечивает улучшение показателей качества приработки сопряжений.
Реализация результатов исследований. Автоматизированная система управления обкаткой ДВС с динамическим нагружением исследована в лаборатории испытаний автотракторных двигателей ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» и прошла производственную проверку в ОАО «Завод коммунальной энергетики» г. Пензы при проведении технологических обкаток дизелей отечественного и импортного производства. Данная система используется в указанном предприятии в составе разработанного с участием автора стенда КИ-28263 ГОСНИТИ. Один экземпляр АСУ-ДН передан лаборатории №4 «Ремонт ДВС» ГНУ ГОСНИТИ.
Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований доложены и одобрены на научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2009-2011 гг.); международных научно-технических конференциях ГОУ ВПО «Пензенский ГУАС» (2010 г.), ГНУ ГОСНИТИ г. Москва (2010 г.), ФГОУ ВПО «Волгоградская ГСХА» (2011 г.), ГОУ ВПО «Пензенский ГУ» (2011 г.); представлялись на втором туре Всероссийского конкурса научных работ аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений МСХ РФ Приволжского федерального округа по номинации «Технические науки» в ФГОУ ВПО «Башкирский ГА У» (третье место в 2010 г. и первое место в 2011 г.), а также на третьем туре Всероссийского конкурса научных работ аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений МСХ РФ в ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ» в 2010-2011 гг.
Результаты исследований представлялись на научно-инновационном конкурсе «У.М.Н.И.К.» фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно технической сфере (г. Пенза 2011 г.), в результате которого получено право на заключение государственного контракта на выполнение НИОКР по теме диссертационной работы.
Опытный образец АСУ-ДН и информационно-иллюстративные материалы по стенду КИ-28263 ГОСНИТИ экспонировались на международных выставках «АГРОСАЛОН» и «ЗОЛОТАЯ ОСЕНЬ» г. Москва (2009 г.), на региональной выставке «Пенза - Агро» Пензенский ЦНТИ (2009 г.).
Публикации результатов исследований. По результатам исследований опубликовано 15 научных работ, в т.ч. 3 статьи в изданиях, указанных в «Перечне. ..ВАК», получено положительное решение о выдаче патента РФ на полезную модель. Две статьи опубликованы без соавторов. Общий объем публикаций составляет 3,54 п.л., из них 1,2 п.л. принадлежит автору.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести разделов, общих выводов, списка используемой литературы из 124 наименования и приложения на 22 с. Работа изложена на 135 с, содержит 51 рис. и 6 табл.
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту: структура усовершенствованного обкаточного цикла динамического нагружения без такта стабилизации, с периодом остановки рычага регулятора частоты вращения в конце такта разгона и повышенным значением нижнего предела угловой скорости коленчатого вала, его нагрузочная, скоростная и управляющая математические модели;
алгоритм работы и конструкция автоматизированной системы управления обкаткой с динамическим нагружением, а также технология обкатки дизеля после текущего ремонта с динамическим нагружением;
параметры и характеристики исполнительного механизма и блока управления автоматизированной системы управления обкаткой с динамическим нагружением, а также показатели приработки сопряжений и закономерности изменения момента прокрутки при экспериментальных обкатках дизеля Д-144-32 после текущего ремонта.
