Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ существующих методов и средств диагностирования дизельных двигателей... 13
1.1 Этапы развития технической диагностики .13
1.2 Классификация методов и средств диагностирования основных параметров двигателей .17
1.3 Методики и средства диагностирования технического состояния
цилиндропоршневой группы и систем топливо- и воздухоподачи .21
1.3.1 Проверка технического состояния турбокомпрессора 22
1.3.2 Проверка эффективной мощности двигателя
1.3.2.1 Диагностирование энергетических параметров тормозными установками .23
1.3.2.2 Диагностирование мощности дизелей методом
Н.С Ждановского 25
1.3.2.3 Диагностирование мощности дизелей по эффективному расходу топлива 26
1.3.2.4 Диагностирование мощности дизелей методом СибИМЭ 29
1.3.2.5 Диагностирование энергетических параметров методом, разработанным в АЧГАА 30
1.3.3 Проверка технического состояния агрегатов системы питания
индивидуальными средствами диагностики .34
1.3.3.1 Проверка технического состояния форсунок 34
1.3.3.2 Проверка технического состояния плунжерных пар и нагнетательных клапанов ТНВД 38
1.3.3.3 Проверка угла опережения подачи топлива 39
1.3.3.4 Проверка технического состояния автоматической муфты опережения впрыскивания топлива 40
1.3.4 Проверка технического состояния агрегатов системы питания на стендах для регулировки и диагностики дизельной топливной аппаратуры .42
1.4 Определение основных параметров двигателей диагностическими комплексами .44
1.5 Выводы, задачи исследований 48
2. Теоретические и методические аспекты диагностирования дизельных двигателей 50
2.1 Программа теоретических исследований .50
2.2 Принципы проектирования технологии диагностирования 50
2.3 Последовательность технологии диагностирования 52
2.4 Диагностический комплекс 55
2.5 Методика комплексной диагностики дизельных двигателей
2.5.1 Установление зависимости изменения давления наддува 60
2.5.2 Выявление зависимости изменения энергетических параметров двигателя 63
2.5.3 Исследование неравномерности работы цилиндров двигателя 66
2.5.4 Выявление зависимости изменения давления в топливопроводах системы питания 69
2.5.5 Определение угла опережения подачи топлива 74
2.5.6 Методика диагностирования работы муфты опережения впрыскивания топлива 77
2.6 Выводы 78
3. Программа и методика экспериментальных исследований 79
3.1 Программа экспериментальных исследований 79
3.2 Методика диагностирование основных показателей двигателей
3.2.1 Объект исследований .79
3.2.2 Определение повторности опытов 80
3.2.3 Диагностирование основных показателей двигателей по стандартным методикам 80
3.2.3.1 Диагностирование энергетических и топливно-экономических показателей двигателей
3.2.3.2 Диагностирование топливной аппаратуры .82
3.2.4 Диагностирование основных показателей двигателей по предлагаемой методике 84
3.2.4.1 Подготовка диагностического комплекса и исследуемого двигателя .85
3.2.4.2 Диагностирование исследуемого двигателя .89
3.3 Определение погрешности измерений основных параметров двигателей .90
3.3.1 Определение погрешности измерений серийными средствами диагностики 90
3.3.2 Определение погрешности измерений предлагаемым диагностическим комплексом 91
3.4 Сравнительный анализ результатов .92
3.4.1 Оценка адекватности результатов, полученных по стандартным и предлагаемой методикам, по критерию Фишера 92
3.4.2 Оценка адекватности результатов, полученных по стандартной и предлагаемой методикам, по критерию Стьюдента 93
4. Результаты экспериментальных исследований .94
4.1 Результаты диагностирования параметров исследуемых двигателей по стандартным методикам 94
4.2 Результаты диагностирования параметров исследуемых двигателей по предлагаемой методике .98
4.3 Результаты хронометража операций комплексного диагностирования двигателей по стандартным и предлагаемой методикам .115
4.4 Определение адекватности результатов диагностирования
параметров двигателей по стандартной и предлагаемой методикам .118
4.5 Выводы 119
5. Определение технико-экономической эффективности применения разработанной методики и диагностического комплекса 121
5.1 Методика экономической оценки диагностирования двигателя 121
5.2 Определение чистого дисконтированного дохода 121
5.3 Расчёт капиталовложений 124
5.4 Расчёт затрат труда 125
5.5 Расчет эксплуатационных затрат 126
5.6 Определение показателей эффективности .129
5.7 Выводы .132
Заключение 133
Список использованной литературы
- Классификация методов и средств диагностирования основных параметров двигателей
- Последовательность технологии диагностирования
- Диагностирование основных показателей двигателей по стандартным методикам
- Расчёт капиталовложений
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Эффективная работа тракторов, автомобилей, комбайнов и самоходных сельскохозяйственных машин в значительной степени определяется техническим состоянием двигателя. На его долю приходится по отдельным типам машин до 50% основных неисправностей и отказов, а трудоемкость их устранения может достигать 40% общего времени устранения отказов и неисправностей машин. В самом двигателе наименее надежными являются: системы топливоподачи – до 45% отказов; цилиндропоршневая группа (ЦПГ) – до 20%; охлаждения и смазывания – до 10%; газораспределительный механизм – до 15%.
Таким образом, своевременное и качественное диагностирование технического состояния ЦПГ и систем топливо- и воздухоподачи позволит обеспечить высокую техническую готовность техники и выполнение технологических процессов в заданные сроки, сократить эксплуатационные затраты, повысить эффективность деятельности сельскохозяйственных предприятий.
Степень разработанности темы. Наибольший вклад в разработку методов и средств ТО и диагностирования дизельных двигателей внесли сотрудники Всероссийского научно-исследовательского технологического института ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка (ГОСНИТИ) Иофи-нов С. А., Бельских В.И., Ждановский Н.С., Аллилуев В.А., Вельских В. И. и др. Помимо ГОСНИТИ, вопросами диагностирования занимались (ЛСХИ, БИМСХ, НАТИ, ГрузНИИМЭСХ, ВИМ, ВНИПТИМЭСХ, СибИМЭ) Шхвацабая Г.Я., Райхлин Х.М., Коробочкин И.В., Змановский В.А., Лившиц В.М., Чувиков И.А., Рехтин А.С., также работы в данном направлении велись в АЧГАА Поповым И.Е., Щетининым Н.В., Арженовским А.Г., Никитченко С.Л., Казаковым Д.В. и Асатуряном С.В.
Цель работы – совершенствование методики и средств диагностирования цилиндропоршневой группы и систем топливо- и воздухоподачи дизельных двигателей.
Для достижения поставленной цели требуется решение следующих задач исследований:
-
Выявить основные недостатки применяемых методик и технических средств диагностирования и наметить пути их совершенствования;
-
Усовершенствовать методику диагностирования технического состояния дизельных двигателей, основанную на оценке их динамических качеств и обосновать структуру диагностического комплекса;
-
Обосновать параметры технических средств диагностирования и выполнить их производственную проверку;
-
Обосновать экономическую эффективность применения предлагаемой методики и реализующего ее диагностического комплекса.
Объект исследования – процесс диагностирования дизельного двигателя с газотурбинным нагнетателем (ГТН) и средства для определения технического состояния его систем.
Предмет исследования – зависимости, позволяющие диагностировать топливную аппаратуру высокого давления, а также оценивать состояние ЦПГ
и газотурбинного нагнетателя дизельного двигателя в целом на основе его динамических показателей.
Научную новизну представляют:
теоретические предпосылки уменьшения трудоемкости комплексного диагностирования дизельных двигателей с ГТН;
аналитические зависимости, характеризующие техническое состояние ЦПГ, ГТН и топливной аппаратуры высокого давления от ускорения коленчатого вала двигателя на переходных режимах, давления наддува, давления в топливопроводах системы питания и угла опережения подачи топлива;
методика выполнения операций комплексного диагностирования в соответствии с принципами проектирования технологии диагностирования, позволяющая снижать трудоемкость работ.
Новизна технических решений защищена патентом Российской Федерации на изобретение №2361187 «Способ определения мощности двигателя внутреннего сгорания» и свидетельством о государственной регистрации программ для ЭВМ №2009615659 «Программа для определения энергетических показателей дизельных двигателей на переходных режимах».
Теоретическая и практическая значимость работы заключаются в усовершенствовании методики и средств диагностирования дизельных двигателей, основанных на оценке их динамических характеристик с учетом зависимостей, характеризующих состояние цилиндропоршневой группы, газотурбинного нагнетателя и топливной аппаратуры высокого давления.
Применение разработанной методики и диагностического комплекса позволяет осуществлять своевременное диагностирование дизельного двигателя, что обеспечивает:
возможность оценивать общее техническое состояние дизельных двигателей и принимать решения о целесообразности их дальнейшего использования в условиях эксплуатации;
снижение трудоемкости диагностирования основных показателей двигателя на 62%;
экономический эффект при диагностике одного двигателя в размере 19315 рублей.
Методология и методы исследования. Проведенные исследования основаны на анализе научно-технической литературы: патентов, научных статей отечественных и зарубежных авторов, книг научной и производственной тематики. Теоретические исследования выполнялись с использованием законов математики, физики и теоретической механики. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и полевых условиях с использованием стандартных и частных методик диагностирования дизельных двигателей. Расчты, а также обработка данных по результатам экспериментальных исследований выполнялась на ЭВМ.
На защиту выносятся следующие научные результаты:
-
Теоретические предпосылки уменьшения трудоемкости комплексного диагностирования дизельных двигателей с ГТН.
-
Теоретические предпосылки диагностирования дизельных двигателей по ускорению коленчатого вала, давлению наддува, давлению в топливопроводах системы питания и углу опережения подачи топлива.
-
Методика и технические средства для оценки технического состояния турбокомпрессора, цилиндропоршневой группы и топливной аппаратуры, позволяющие осуществлять комплексную диагностику дизельных двигателей с ГТН.
-
Результаты сравнительного диагностирования дизельных двигателей с ГТН по усовершенствованной и стандартным методикам.
Достоверность основных положений подтверждается полевыми и лабораторными экспериментальными исследованиями.
Апробация. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на международных заочных научно-практических конференциях (г. Тамбов 2011-2012г.г.), а также на научно-практических конференциях ФГБОУ ВО «Орловский ГАУ» в 2012 году и АЧИИ ФГБОУ ВО «Донской ГАУ» в 2010-2016 гг.
Публикации. Результаты работы опубликованы в 10 работах, в том числе 2 публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, патенте на изобретение и свидетельстве на программу для ЭВМ. Общий объем публикаций составляет 2,61 печатных листа, из них личный вклад автора – 0,94 печатных листа.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 128 наименований и приложений. Работа выполнена на 148 страницах, содержит 76 рисунок и 14 таблиц.
Классификация методов и средств диагностирования основных параметров двигателей
Первый этап создания и массового производства средств диагностирования приходится на 1970-1971 гг. Были разработаны, поставлены на серийное производство и получили широкое распространение передвижные установки: диагностическая установка КИ-4270, ремонтно-диагностическая мастерская МПР 817Д, стационарные диагностические комплекты КИ-5308А со стендами КИ-4935. Значительное участие в создании этих средств приняли В. И. Вельских, Н.Т. Иванов, В.И. Свентицкий, К.Ю. Скибневский, В.Г. Фомин и др. [40, 61].
Широкое использование средств технического диагностирования позволило увеличить ресурс контролируемых деталей систем тракторов и комбайнов, а так же сократить эксплуатационные затраты в среднем на 30%.
Практически одновременно были разработаны и апробированы способы технического диагностирования тракторов и комбайнов по контролируемым диагностическим показателям и качественным признакам.
В 1975 г. была разработана и освоена в серийном производстве система диагностических средств для тракторов, включающая переносные (базовая: конструкция КИ-13901), передвижные и стационарные комплексы для всех уровней сельскохозяйственного производства и различных видов ремонтно-обслуживающих воздействий.
Начало второго этапа развития технической диагностики пришлось на 1980г. Этот этап характерен применением в диагностических средствах электронных устройств, разработкой автоматизированных процессов диагностирования.
Первые автоматизированные установки «Урожай» были созданы под руководством В. И. Кирсы в сотрудничестве с авиаконструкторской организацией. В 1983 г. в результате активной деятельности А.В. Колчина, В.И. Соловьева, П.М. Черейского, В.И. Беляева, А. В. Дунаева в содружестве с Ленинградским сельскохозяйственным институтом (ЛСХИ), Сибирским научно-исследовательским институтом механизации и электрификации сельского хозяйства (СибИМЭ) и заводом «Точэлектроприбор» (г. Киев) была поставлена на производство электронная автоматизированная диагностическая установка КИ-13940. Установка оснащалась значительным числом накладных датчиков, включая виброакустические, которые обеспечивали диагностирование тракторов и других машин с повышенной в 2-3 раза производительностью. Из числа удачных электронных диагностических средств следует отметить прибор ИМД-Ц, созданный СибИМЭ под руководством В. М. Лифшица, а также прибор ЭМДП, разработанный ЛСХИ и Выборгским приборостроительным заводом [40, 61, 100].
Учёными ГОСНИТИ проведены теоретические и экспериментальные исследования характеризующие параметры технического состояния узлов и агрегатов автотракторной техники, их допускаемые и предельные значения. Вместе с этим разработаны и изданы руководства для тракторов и комбайнов по эксплуатационному и ресурсному диагностированию при ремонте.
Использование на практике разработанных методов и средств диагностирования сельскохозяйственной техники значительно повысило эффективность её эксплуатации. Опыт передовых хозяйств, по внедрению технического диагностирования тракторов, позволил снизить число капитальных ремонтов (КР) в 1,3-1,5 раза, а простои машинно-тракторных агрегатов по техническим причинам сократить в 2раза. Переход к рыночной экономике в стране привёл к третьему этапу развития технической диагностики. Острый недостаток финансовых средств у сельхозпроизводителей и предприятий технического сервиса потребовало разработки и внедрения относительно недорогих методов и средств технического диагностирования сельскохозяйственной техники. Примерами таких средств являются механотестер оценки технического состояния форсунок, нагнетательных клапанов, плунжерных пар топливного насоса и анализатор герметичности цилиндров двигателей, разработанные В. А. Чечетом [61]. Сотрудниками ГОСНИТИ создан пакет компьютерных программ для диагностирования и управления техническим состоянием машин, направленный на решение трех проблем: создание универсальных алгоритмов технического диагностирования машин; определение остаточного ресурса узлов и агрегатов; поиск неисправностей машин по качественным признакам.
В настоящее время в ГОСНИТИ организовано мелкосерийное производство новых модернизированных передвижных, переносных и стационарных диагностических средств. Сертификации подвергаются все выпускаемые средства. Одновременно с производством налажена публикация технологий технического диагностирования всего спектра техники использующейся в сельском хозяйстве. Интенсивно ведутся разработка и изготовление средств технической и экологической безопасности техники.
Наряду с этим, в последние годы, ведутся разработки по совершенствованию известных методик и средств диагностирования тракторных дизелей и в других институтах.
В результате активной работы сотрудников ФГОУ ВПО АЧГАА: Щетинина Н.В., Арженовского А.Г., Никитченко С.Л., Казакова Д.В., Асатуряна С.В. разработаны методика и средства, реализующие возможность определять значения углового ускорения коленчатого вала через определенные циклы работы двигателя (промежутки времени) на всем диапазоне частот вращения коленчатого вала. Полученные таким образом данные являются основанием для построения регуляторной характеристики (без топливных показателей) испытуемого двигателя. Так же был создан измерительно-вычислительный комплекс для определения мощности дизельных двигателей с ГТН, разработана методика и средства для определения действительного приведенного момента инерции двигателя [13, 14, 123].
Последовательность технологии диагностирования
Системный подход к разработке технологии диагностирования машин за исходный принцип принимает учет специфики состояния конкретной машины и высокое качество проверки при минимальной трудоемкости. В результате такого системного подхода создается гибкая универсальная технология, отражающая все возможное многообразие ситуаций и учитывающая каждый результат предшествующей операции проверки [79].
Техническое диагностирование организуют так, чтобы с минимальными затратами труда решить следующие задачи [79]: проверить определенную совокупность параметров и качественных признаков технического состояния машины и принять решение о необходимости восстановления до номинального значения тех параметров, которые вышли за допускаемые пределы; при устранении последствий отказа машины проверить правильность функционирования, найти неисправность и принять решение о восстановлении работоспособности машины; после достижения машиной доремонтной или послеремонтной наработки проверить работоспособность и правильность функционирования, получить информацию для прогнозирования остаточного ресурса и при необходимости подготовить (принять) решение по восстановлению ресурса машины или ее составных частей; при ремонте определить необходимость полной разборки и проведения капитального ремонта узлов и агрегатов (предремонтное диагностирование), оценить качество ремонта машин и агрегатов (послеремонтное).
Основными факторами, оказывающими влияние на стоимость диагностирования, являются продолжительность или трудоемкость этого процесса, балансовая стоимость технических средств, а также их годовой фонд рабочего времени [12].
Трудоёмкость диагностирования Вспомогательные Основные операции операции 1 1 1 і Улучшение Применение Автоматизация Контроль контроле- накладных операций динамических пригодности машины датчиков диагностирования параметров Оптимизация последовательности W диагностирования Рис. 2.1. Основные пути сокращения трудоемкости диагностирования. В связи с этим, наши исследования направлены на выполнение условия (2.1) где - трудоемкость диагностирования, чел.-ч; - балансовая стоимость диагностического оборудования, руб. Уменьшать трудоемкость диагностирования, а соответственно повышать производительность диагностических средств можно за счет проведения мероприятий, представленных на рисунке 2.1.
Системный подход подразумевает строгую последовательность в разработке технологии диагностирования. Последовательность операций выбирается из принципа минимума затрат времени на установление причины неисправности. Процесс диагностирования включает в себя три основные этапа [12]: 1. подготовительный ( ); 2. основной ( ); 3. заключительный ( ). Таким образом, трудоемкость диагностирования в общем виде можно определить с учетом ее составляющих по формуле
Работы подготовительного этапа зависят от целей диагностирования. Так, для диагностирования при ТО-3 выполняют полный объем работ и составляют примерный план регламентированных работ. При заявочном диагностировании эти работы касаются только неисправного агрегата.
К подготовительному этапу относятся [94]: получение информации у тракториста о техническом состоянии сборочных единиц, систем и агрегатов; ознакомление с документами о наработке или расходе топлива и т.д.; разработка предварительного плана диагностирования; проведение внешнего осмотра с выявлением подтеков топлива, масла, электролита, охлаждающей и тормозной жидкостей, состояние крепежных деталей и др.; развертывание диагностического оборудования и подключение датчиков; прогрев двигателя. На основном этапе задают требуемые режимы двигателю и другим агрегатам, измеряют согласно предварительному и последовательно уточняемому плану диагностические параметры, анализируют состояние агрегатов и проводят дополнительные углубленные проверки. Последовательно определяют потребность двигателя и других агрегатов в ремонте, устранении неисправностей, сложных регулировках и других предупредительных операциях.
К основному этапу относятся: вывод двигателя на требуемые режимы; оценка качественных признаков неисправностей в процессе работы трактора: вибрация, биение вращающихся деталей, нагрев корпусных деталей, шум, специфический запах и пр.; инструментальное диагностирование по обобщенным параметрам технического состояния агрегатов; инструментальное диагностирование по частным параметрам технического состояния агрегатов в целях выявления неисправностей.
На заключительном этапе снимают с машины диагностические средства, проводят сложные регулировки, по возможности устраняют выявленные неисправности, анализируют состояние машины и дают рекомендации о ремонтно-обслуживающих работах.
К заключительному этапу относятся: свертывание диагностического оборудования и подключенных датчиков; проведение сложных регулировок, по возможности устранение выявленных неисправностей; определение остаточного ресурса составных частей диагностируемых агрегатов; составление рекомендаций о виде и объеме необходимых ремонтно-обслуживающих работ на основе проведенного технического диагностирования; заполнение диагностической карты с рекомендациями по ремонтно-обслуживающим работам, которая в дальнейшем служит основным документом для проведения ремонтно-обслуживающих работ, в том числе выдачи запасных частей и ремонтных материалов. Помимо этого при разработке технологий диагностирования необходимо установить трудоемкости отдельных контрольных работ и полного диагностирования (2.3) где - трудоемкости соответствующих диагностических операций, чел.-ч.
Согласно п. 1.3 исправность дизельного двигателя в большей степени зависит от технического состояния цилиндропоршневой группы (ЦПГ ) и систем топливо-и воздухоподачи. На их долю приходится до 65% отказов и неисправностей. Мы предлагаем методику комплексной диагностики дизелей, заключающуюся в последовательной реализации нижеперечисленных частных методик диагностирования ЦПГ и систем топливо- и воздухопо дачи: 1. Установление зависимости изменения давления наддува (для двигателей с ГТН) от частоты вращения коленчатого вала двигателя [13, 107]. 2. Выявление зависимости изменения энергетических параметров двигателя (M к = f (n) и Ne= f (n)) [14, 106, ПО, 121]. 3. Исследование неравномерности работы цилиндров двигателя (по мощности). 4. Выявление зависимости изменения давления в топливопроводах высокого давления, позволяющих оценить техническое состояние форсунок и ТНВД [109]. 5. Диагностирование угла опережения подачи топлива [108]. 6. Установление зависимости изменения угла опережения впрыскивания топлива от частоты вращения коленчатого вала дизельных двигателей с АМОВТ [111].
Диагностирование основных показателей двигателей по стандартным методикам
Техническое состояние топливной системы, особенно в зоне высокого давления, в значительной степени влияет на показатели эффективности работы дизельных двигателей. Наиболее эффективным является комплексное диагностирование, в результате которого выявляют неисправности конкретных деталей и дают заключение о необходимости проведения работ по регулировке, ремонту или замене отдельных узлов и механизмов системы питания [109, 110].
Если внимательно рассмотреть процесс изменения давления топлива в магистрали высокого давления, то по характерным участкам и по их расположению относительно отметки ВМТ можно обнаружить большинство неисправностей топливной аппаратуры высокого давления.
В общем случае, изменение давления в топливопроводе, между топливным насосом и форсункой, можно представить в виде «теоретической» осциллограммы (рисунок 2.16). Рассмотрим изменение давления на «теоретической» осциллограмме по участкам: участок 1 - постоянное давление свидетельствует об удовлетворительной работе нагнетательного клапана и иглы распылителя; участки 2 и 3 - начало открытия нагнетательного клапана; участок 4 - игла форсунки поднимается и происходит падение давления;
Анализ изменения давления в топливопроводе даёт возможность выявлять и такие неисправности, как неплотность прилегания иглы и распылителя, прихватывание иглы, трещины корпусов форсунок и втулок плунжера, поломки пружин и др.
Оценочной характеристикой состояния секции топливного насоса является максимальное давление в топливной магистрали данной секции, которое зависит от износа плунжерной пары, состояния распылителя, регулировки форсунки и топливного насоса. Повышение давления впрыска вызывается заклиниванием иглы или зажатием её регулировочной пружиной, закоксовыванием распылителя, а также повышением цикловой подачи топлива насосом. Падение максимального давления впрыска вызывают уменьшение затяжки регулировочной пружины, подвисание иглы и обрыв носика распылителя форсунки, а также падение цикловой подачи топлива насосом. На рисунке 2.17 представлена «эталонная» осциллограмма изменения давления в топливопроводе, соответствующая номинальным значениям параметров технического состояния топливного оборудования.
Твпр - длительность впрыска топлива; Тпод - длительность подачи топлива насосом. Рис. 2.17. «Эталонная» осциллограмма изменения давления в топливопроводе. На «эталонной» осциллограмме можно выделить три характерных участка: участок I характеризуется увеличением давления топлива в топливопроводе до момента открытия иглы форсунки (соответствует 1-3 участку теоретической осциллограммы (рисунок 2.16)); участок II характеризуется впрыском топлива в цилиндр двигателя (соответствует 4-7 участку теоретической осциллограммы); участок III характеризуется падением давления после закрытия иглы распылителя до момента закрытия нагнетательного клапана насоса (соответствует 8-9 участку теоретической осциллограммы). Для характерных участков «эталонной» осциллограммы, в соответствии с номинальными значениями параметров технического состояния агрегатов системы питания, можно определить частные коэффициенты для различных двигателей, характеризующие зависимость { (2.13) где – частные коэффициенты уравнений регрессии на соответствующих характерных участках, полученные эмпирическим путем для конкретного двигателя; – время, мс. Полученные таким образом уравнения регрессии и частные коэффициенты, соответствующие конкретным двигателям позволят диагностировать техническое состояния ТНВД и форсунок без их снятия с двигателя. Методика диагностирования системы питания дизельных двигателей осуществляется в следующем порядке: 1. Развернуть диагностический комплекс (установить датчик давления на топливопровод высокого давления первого цилиндра (рисунок 2.6). 2. Запустить и прогреть дизель до температуры картерного масла 80-900С. 3. Настроить программу, входящую в комплект поставки АЦП. 4. Установить частоту вращения коленчатого вала соответствующую минимальным оборотам холостого хода. 5. Зафиксировать показания датчиков посредством платы АЦП. 6. По полученным данным построить осциллограмму изменения давления. 7. Сравнить полученную осциллограмму с «эталонной» (рисунок 2.17). 8. Проанализировать состояние данной секции насоса и форсунки. 9. Проделать аналогичные операции на остальных форсунках (если нет возможности одновременно установить датчики давления на каждую форсунку). На рисунках 2.18-2.22 приведены осциллограммы соответствующие некоторым неисправностям топливной аппаратуры.
Расчёт капиталовложений
Методики и средства диагностирования, согласно [15, 28, 63], являются одним из объектов экономической оценки работ по ТО. В связи с этим, был проведен сравнительный экономический анализ стандартной методики диагностирования дизельных двигателей и предлагаемой. При этом базовой считалась стандартная методика, а новой – предлагаемая.
Целью технико-экономического расчета является определение статических и динамических показателей эффективности применения новой методики относительно базовой, в том числе и прибыли.
Определение экономической эффективности применения различных технических решений предполагает использование системы показателей, отражающих стоимостные и натуральные характеристики рассматриваемых вариантов [71,75]. Основными показателями экономической оценки применения разработанной методики являются снижение времени диагностирования, потребление электроэнергии в расчете на единицу диагностирования, а также получаемый на предприятии годовой эффект в виде чистого дисконтированного дохода (ЧДД).
Предприятия технического сервиса в настоящее время работают в условиях рыночной экономики и инфляции. Чистый дисконтированный доход определяется как сумма текущих эффектов за весь расчетный период, приведенная к начальному шагу (году, кварталу, месяцу), или как превышение интегральных результатов над интегральными затратами [83,89]. 122 Т ЧДД У Иэ К ( ) или ЧДД К Р Иэ Ксд где — результаты, достигаемые на шаге расчета t, руб.; Иэ — эксплуатационные затраты на шаге расчета t без учета капиталовложений, руб.; Т — горизонт расчета, лет; К - сумма дисконтированных капиталовложений, руб.; Ксд- коэффициент суммы дисконтирования, рассчитываемый по формуле Т КУ ( ) где - норма дисконта капитала с поправкой на инфляцию; является реальной процентной ставкой, которая учитывает инфляцию: где г - уровень инфляции, %; Е — процентная ставка банка, %. Сумма дисконтированных капиталовложений рассчитывается по формуле К Y С ) где — капиталовложения на шаге расчета t, руб. При определении коммерческой эффективности используется показатель потока реальных денег, другое название CashFlow. Потоком реальных денег Фt называется разность между притоком (Пt) и оттоком (Оt) денежных средств на каждом шаге расчета. 123 Расчет экономической эффективности применения предлагаемой методики проводился применительно к Кубанской МИС (в соответствии с годовой загрузкой тормозного оборудования), согласно методике определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники [101, 103, 124]. Исходные данные для расчета экономической эффективности разработки приведены в таблице 5.1. Таблица 5.1. Исходные данные для расчета экономической эффективности. Наименование показателя Обозначения Единицы измерения Значения по вариантам Базовый Новый Площадь помещения для диагностирования м2 60 6 Стоимость единицы производственного здания руб/м2 5800 5800 Капитальные вложения в оборудование в т.ч. персональный компьютер 25000 АЦП 11500 плата сопряжений 4000 программное обеспечение 10000 датчики 5000 «маховик» 15000 тормозной стенд в комплекте 785400 Количество диагностируемых двигателей за год Ni шт 10 10 Количество диагностик за год в расчете на один двигатель n шт 2 2 Время диагностирования одного двигателя ч 4 1,5 Количество требуемых работников Л чел 2 2 Время подготовительного этапа подг ч 1,9 0,7 Время основного этапа осн ч 1,8 0,5 Время заключительного этапа закл ч 0,3 0,3 Часовой расход топлива гсм кг/ч 23,4 23,4 диагностируемым двигателем Комплексная цена топлива Цгсм руб/кг 39,27 39,27 Мощность, потребляемая оборудованием q обор кВт 250 0,7
КПД оборудования обор 0,73 Мощность, потребляемая одним светильником qсвет кВт 0,04 Количество светильников псвет шт 18 Мощность, потребляемая электродвигателем вентилятора qвент кВт 0,6 КПД вентилятора вент 0,78 Часовая тарифная ставка инженера Си руб/чел-ч 119 119
Часовая тарифная ставка механизатора См руб/чел-ч 95 95 Годовая норма амортизационных отчислений: по зданию ап % 2,5 2,5 по оборудованию аоб % 14,3 14,3 Годовая норма отчислений на ремонты и ТО: по зданию рп % 5,0 5,0 по оборудованию роб % 12,5 12,5 Стоимость электроэнергии Цэ руб/кВт 5,3 5,3 5.3 Расчёт капиталовложений Капитальные вложения при использовании предлагаемого измерительно-вычислительного комплекса вычисляем по формуле где капитальные вложения в здания для диагностирования (размещения стенда для диагностирования топливного оборудования) и обработки результатов, руб.; капитальные вложения в оборудование, руб. где стоимость 1м2 помещения, руб.; площадь здания, м2. 5.4 Расчёт затрат труда Затраты труда на диагностирование одного двигателя где время диагностирования одного двигателя, ч.; необходимое количество работников, чел. ( ) где подг время подготовительного этапа, ч.; осн время основного этапа, ч.; закл время заключительного этапа, ч.
Время на диагностирование одного двигателя при базовом варианте определялось по данным КубМИС ( подг ч осн ч закл 0,3 ч.). Для определения времени диагностирования одного двигателя предлагаемым измерительно-вычислительным комплексом был проведен хронометраж ( подг ч осн ч; закл 0,3 ч). Для проведения диагностирования, как в базовом, так и в новом вариантах необходим обслуживающий персонал из двух человек: инженер и механизатор. Количество диагностируемых двигателей за год где N1 – количество единиц техники в хозяйстве; n – количество диагностирований за год в расчете на один двигатель. Суммарные годовые затраты труда определяем по следующей формуле где количество диагностируемых двигателей за год, шт. Годовая экономия труда