Введение к работе
Актуальность темы. В связи с широким применением дизелей в сельскохозяйственном производстве большое практическое значение имеет обеспечение высокой эффективности их работы.
Эффективность работы дизелей определяется их техническим состоянием. В соответствии с ГОСТом 23435-79 техническое состояние дизелей в целом оценивается следующими диагностическими параметрами - эффективной мощностью и удельным расходом топлива, давлением масла в главной масляной магистрали, содержанием окиси углерода в отработавших газах и дымностью отработавших газов.
Оптимальные значения этих параметров при их производстве обеспечиваются соответствующими их проектированием и доводкой рабочего процесса и регулированием их механизмов и агрегатов.
По мере эксплуатации дизелей изнашиваются детали их трущихся пар и нарушаются их регулировочные параметры. Это ухудшает техническое состояние дизелей и существенно снижает эффективность их работы. Своевременные техническое обслуживание, предусмотренное в соответствующих технических уходах, а при необходимости качественный их ремонт позволяют восстановить первоначальное техническое состояние дизелей.
Необходимость ремонта определяют диагностированием дизелей. ГОСТ 18523-79 предусматривает проведение диагностирования с использованием кроме указанных выше диагностических параметров и механических потерь энергии (механического к.п.д.), определяемых проворачиванием коленчатого вала электродвигателем.
В принципе в эксплуатации эффективные показатели работы дизеля можно было бы определять и по его индикаторным показателям, в частности эффективную мощность – умножив индикаторную мощность на механический к.п.д., а удельный расход топлива – разделив индикаторную ее величину на этот же к.п.д. Однако в настоящее время так не делают из-за недостаточной точности определения, на наш взгляд, этого к.п.д. и сложности применяемого при этом оборудования.
Механический к.п.д. дизелей определяют при их диагностировании методами одинарного выбега коленчатого вала, используя серийно выпускаемый индикатор мощности ИМД-ЦМ, универсальные мотор-тестеры, например Белорусской фирмы ТИРОИД (работа этих устройств основана на оценке механических потерь по угловому замедлению коленчатого вала) или определяя обороты двигателя при работе дизеля на одном цилиндре по предварительно построенным номограммам (метод Ждановского). В двигателях с искровым зажиганием и электронным управлением его определяют, используя различные диагностические программы (например «Мотор-Тестер», г. Самара).
Известные методы определения механических потерь энергии требуют использования сложного оборудования и отличаются большой энерго – и трудоемкостью и не всегда обеспечивают необходимую точность. Из-за этого, по данным Ждановского Н.С. и Мишина И.А., не всегда своевременно обнаруживается снижение номинальной мощности даже на 15-20%, и перерасход топлива на 15% и выше.
В этой связи большое практическое значение приобретает совершенствование средств и методов оценки механических потерь энергии в дизелях.
Работа выполнялась по договору с АН РБ в соответствии с республиканской программой «Государственная научно-техническая программа Республики Башкортостан на 2011-2012 годы» (утвержденной Постановлением Правительства Республики Башкортостан от 12 ноября 2012 г. №424) на кафедре «Теплотехника и энергообеспечение предприятий» ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ.
Степень разработанности. Литературные данные по известным методам определения механического к.п.д. двигателей существенно отличаются. Это свидетельствует о недостаточной объективности имеющихся данных и во многом объясняется тем, что исследования проводились с использованием различных стендов и двигателей. Отсутствие объективных сравнительных данных существенно затрудняет выбор оптимальных методов определения механических потерь энергии, а также выявление возможных направлений их совершенствования.
Цель работы. Повышение точности и снижение энергозатрат и трудоемкости определения механических потерь энергии автотракторных дизелей при их диагностировании.
Объект исследований. Технологии и средства определения механических потерь энергии в дизелях.
Предмет исследований. Методы определения механических потерь энергии в дизелях.
Научная новизна работы:
- впервые по единой методике с использованием одних и тех же технических средств и одного и того же двигателя проведены сравнительные испытания известных методов определения механических потерь энергии в дизелях и на основе их результатов получены сравнительные данные по их преимуществам и недостаткам;
- разработан метод определения механического к.п.д., основанный на пропуске рабочих ходов поршней на холостом ходу дизелей, позволяющий повысить точность и снизить энергозатраты и трудоемкость его определения;
- получено аналитическое выражение для определения механического к.п.д. в зависимости от часовых расходов топлива, режимов работы и характеристик топливоподачи, отличающееся тем, что определяется лишь один показатель (число пропущенных рабочих ходов поршней).
Личный вклад автора:
- выполнен сравнительный экспериментально-теоретический анализ известных средств и методов определения механического к.п.д. дизелей;
- теоретически обоснована возможность определения механического к.п.д. методом пропуска рабочих ходов поршней;
- разработаны технические средства для реализации предложенного метода;
- предложена методика определения механического к.п.д. дизелей предложенным методом.
Теоретическая и практическая значимость. Разработан новый метод определения механического к.п.д. дизеля, основанный на пропуске рабочих ходов поршней, отличающийся высокой точностью и простотой применяемого испытательного оборудования, и предложены техническое устройство и методика его реализации.
Методология и методы исследования. Теоретические исследования базировались на положениях и методах классической механики и математики. Экспериментальные исследования выполнялись с использованием стандартных и частных методик их проведения. Полученные экспериментальные данные обрабатывались методами математической статистики на ЭВМ.
Реализация и внедрение результатов работы. Разработанные метод и устройство для диагностирования приняты для внедрения ОАО «Уфимский ТРЗ» и ОАО «487 Центральный авторемонтный завод» и используются в учебном процессе и научно-исследовательской работе Башкирского ГАУ.
Степень достоверности и апробация работы. Основные ее положения обсуждались на научно-технической конференции «Ремонт. Восстановление. Реновация» в рамках III Всероссийской научно - практической конференции (г.Уфа, 2012 г.), Всероссийской научно-методической конференции с международным участием «Инновационные методы преподавания в высшей школе» (г.Уфа, 2012 г.), Всероссийской конференции, посвященной 80 – летию со дня рождения профессора А.П.Иофинова «Роль науки в инновационном развитии АПК» (г.Уфа, 2012 г.) и Всероссийской научно-практической конференции «Фундаментальные основы научно-технической и технологической модернизации АПК» (г. Уфа, 2013).
Публикации. Результаты исследований опубликованы в 9 работах, в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и 1 монографии, получено свидетельство на регистрацию программы для ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Состоит из введения, 5 глав, общих выводов и рекомендаций, библиографического списка из 117 наименований, изложена на 111 страницах, содержит 48 рисунков, 23 таблицы и 2 приложения.
