Методика оценки рабочего процесса дизеля по изменению температуры трубопроводов насоса высокого давления

4. Иванов А. И., Мишин В. А. Снегоочистители отбрасывающего действия. - М.: Машиностроение, 1981. - 159 с.: ил.

5. Кирничный В. Ю. Национальная транспортная система: тенденции и факторы развития в современных условиях // Вестник СибАДИ. 2012. - № 2 (24). С. 102 - 106.

6. Научные труды молодых ученых, аспирантов и студентов [Текст]: межвузовский сборник: материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной Дню российской науки (с международным участием) / СибАДИ; ред. В. Ю. Кирничный [и др.]. - Омск: СибАДИ, Вып. 9. 2012. -331 с. / К вопросу движения снежной стружки под действием винтовой лопасти питателя в зоне резания / Н. Ю. Урусова. - С .273-276.

7. Перспективы развития роторных снегоочистителей на базе трактора ЗТМ-60 (ЗТМ-82) [Текст] / Д. С. Алешков // Современные проблемы транспортного строительства, автомобилизации и высокоинтеллектуальные научно-педагогические технологии : тез. докл. на Междунар. науч. конф., по-свящ. 70-летию образования СибАДИ / СибАДИ. -Омск, 2000. - Т. 3: Машины и процессы в строительстве / отв. ред. В. Б. Пермяков. - С. 19-20.

INFLUENCE KINEMATICS CHARACTERISTIC'S OF AUGER AND BASE

MACHINE OF SNOW BLOWER IN PROCESS IS CUTTING OF SNOW CHIP

D. S. Aleshkov, N. Y. Urusova

The question of auger interaction with cutting snow layer is investigated. Present equations trajectory of moving point auger in vertical plane and condition is defining character interaction auger with snow chip in dependency angle speed of auger and moving speed of base machine.

Алешков Денис Сергеевич - канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой «Техносферная безопасность» факультета «Экономика и управление» Сибирской автомобильно-дорожной академии. Основные направления научных исследований: подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины. Общее количество опубликованных работ: 15. E-mail: kaf_bzhd@sibadi.org

Урусова Наталья Юрьевна - учебный мастер кафедры «Техносферная безопасность» факультета «Экономика и управление» Сибирской автомобильно-дорожной академии. Основные направления научных исследований: подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины. Общее количество опубликованных работ: 2. E-mail: urusova_n@mail.ru

УДК 629.424.3:621.436

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЯ ПО ИЗМЕНЕНИЮ ТЕМПЕРАТУРЫ ТРУБОПРОВОДОВ НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Д. В. Балагин

Аннотация. В статье приводятся методика и результаты экспериментальных исследований тепловых процессов в трубопроводах высокого давления топливной аппаратуры дизелей.

Ключевые слова: топливная аппаратура, дизель, тепловизионный контроль, трубопровод высокого давления, топливный насос высокого давления, форсунка, цилиндр, пирометр, тепловизор, термограмма.

В настоящее время на кафедре «Локомотивы» Омского государственного университета путей сообщения ведется разработка технологии тепловизионного контроля топливной аппаратуры (ТА) дизелей на основе визуализации температурных полей нагнетательных трубопроводов.

На нагрев узлов и элементов топливной системы высокого давления дизеля влияет множество факторов:

- температура в цилиндре дизеля, которая в свою очередь определяется состоянием ци-линдропоршневой группы (компрессионные и маслосъемные кольца), характеристиками топливной аппаратуры (угол опережения подачи топлива, давление и продолжительность впрыска), температурой охлаждающей воды;

- излучение деталей дизеля имеющих высокую температуру поверхности (блок дизеля, выхлопной коллектор);

- техническое состояние и качество работы отдельных элементов топливной аппаратуры (нагнетательный клапан и плунжерная пара топливного насоса высокого давления (ТНВД), сопловой наконечник форсунки) [1-3].

Рассмотреть всю совокупность факторов на данном этапе исследований без каких-либо ограничений не представляется возможным.

Например, неизвестно в какой степени на нагрев форсунки и нагнетательного трубопровода влияет температура в цилиндре дизеля. Очевидно, предположить, что форсунка (охлаждаемая водой и циркулирующим топливом), находясь в плотном контакте с цилиндровой крышкой, воспринимает значительное количество теплоты. Кроме того, обладая определенной массой и толщиной стенок, является инерционной в скорости изменения температуры. Следовательно, контроль температуры нагрева форсунки не даст однозначной оценки, что является причиной отклонения температуры поверхности от нормы (состояние поршневых колец или изменение характеристик топливо-подачи по причине ухудшения состояния отдельных элементов форсунки).

Нагнетательный трубопровод находится в плотном соединении с форсункой. Очевидно, что он также воспринимает какую-то долю теплоты от цилиндровой крышки (через форсунку) и подвержен воздействию теплового излучения блока дизеля. Топливные системы высокого давления дизелей с ТНВД блочного типа (ПД1М, K6S310DR и т. д.) имеют нагнетательные трубопроводы длиной до 1,5 м [4].

Дизель 6ЧН16/22,5 - четырехтактный, с газотурбинным наддувом, номинальная мощность - 147 кВт, при частоте вращения коленчатого вала 750 мин-1. В топливной системе высокого

Поэтому, можно предположить, что температура в средней части трубопровода (и далее к ТНВД) в значительной степени будет определяться техническим состоянием соплового наконечника форсунки, нагнетательного клапана и плунжерной пары ТНВД и параметрами самой топливной аппаратуры (цикловая подача топлива). Главными параметрами топливоподачи, определяющими температуру поверхности (нагрева) нагнетательного трубопровода являются давление, температура и расход циркулирующего топлива. В свою очередь они зависят от множества других факторов (техническое состояние элементов топливной аппаратуры, температура окружающей среды, плотность топлива). Кроме того, давление в нагнетательном трубопроводе за цикл изменяется в значительных пределах (от 20 до 70 МПа) по сложному закону и зависит от режима работы силовой установки тепловоза (режим холостого хода, частичной нагрузки или номинальной мощности) [5].

Для подтверждения предположения о различной степени нагрева нагнетательных трубопроводов в зависимости от технического состояния топливной аппаратуры (форсунка, ТНВД) и предварительной оценки о возможности проведения теплового (тепловизионного, пирометрического) контроля их работоспособности проведен ряд экспериментов на дизеле 6ЧН16/22,5 фирмы Skoda кафедры «Локомотивы» (рисунок. 1).

I

давления используются ТНВД блочного типа. Технические характеристики двигателя приведены в таблица 1.

Рис. 1. Дизель 6ЧН16/22,5, тепловизор ИРТИС 2000 и пирометр Raytek MiniTemp

Таблица 1 - Технические характеристики дизеля 6ЧН16-22,5

Номинальная мощность, кВт 147

Номинальная частота вращения коленчатого вала, пд, мин.-1 750

Число цилиндров, Z 6

Диаметр цилиндров, D, м 0,160

Ход поршня, S, м 0,225

Рабочий объем цилиндра, Vh, м3 0,004524

Степень сжатия, £ 13,4-13,5

Порядок работы цилиндров 1-5-3-6-2-4

Удельный эффективный расход топлива, де, кг/(кВтч) 0,241

Удельный расход масла, дм, кг/(кВтч) 0,00545

Среднее эффективное давление Ре, МПа 0,84

Давление надувочного воздуха Рк, МПа 0,126-0,130

Максимальное давление сгорания Р^ МПа 7,1-7,5

Давление в конце сжатия Рс, МПа 3,8-4,2

Давление открытия иглы форсунки Рф, МПа 25,0 ± 0,5

Для проведения бесконтактного теплового контроля использовались пирометр Raytek М^Тетр и портативный компьютерный термограф (тепловизор) ИРТИС 2000, состоящий из: ИК-приемной камеры, компьютера

типа «NOTEBOOK», и специального программного обеспечения (рисунок 1). Технические характеристики приборов приведены в таблицы 2, 3.

Приемник InSb, охлаждение жидким азотом

Спектральный диапазон 3 - 5 мкм

Пространственное разрешение <2mrad

Поле зрения камеры 25x20 град

Время сканирования кадра 1,5 с

Чувствительность к перепаду температуры на уровне 30° 0,05°

Диапазон измерения температуры От минус 20 до плюс 200 °С

Точность измерения + 1 %

Время автономного режима работы 5 ч

Масса прибора 1,8 кг

Таблица 2 - Технические характеристики тепловизора ИРТИС-2000

Таблица 3 - Технические характеристики пирометра Raytek MiniTemp

Диапазон измерений -18 ... 275°С

Точность (при температуре окружающей среды 23±С) ±2%, но не меньше ±2°C в диапазоне -1 ° 275°C; ±3°C в диапазоне -18 ± -1°C

Воспроизводимость ±2% от ИВ, но не меньше ±2°C

Время отклика; спектральный отклик 500 мсек. (95% от ИВ); 7 ... 18 м

Коэффициент излучения фиксированный 0.95

Рабочая температура 0 ... 50°С

Вес / Габариты 227 гр./152 х 101 х 38 мм

Лазер (Класс II) Laser Point6

На первом этапе, для общей оценки технического состояния цилиндропоршневой группы, топливной аппаратуры и качества протекания рабочего процесса были определены (при помощи максиметра (рисунок 2) давление сжатия (Рс) и максимальное давление сгорания (Р^ по цилиндрам. Газы из ци-

линдра двигателя поступали к манометру, проходя через невозвратный клапан. При включенных топливных насосах манометр показывал давление сгорания, а при выключенной подаче топлива - давление в конце сжатия. Ошибка измерений не превышала 0,03 МПа и является незначительной.

Рис. 2. Максиметр, дизель 6ЧН16/22,5

Установлено, что в I, II и III цилиндрах не создается необходимое давление сгорания. Очевидно, что при удовлетворительном техническом состоянии цилиндропоршневой группы причина заключается в качестве работе топливной аппаратуры.

Эксперимент по контролю температуры нагрева нагнетательных трубопроводов проводился в следующей последовательности:

- подготовка к работе тепловизора и пирометра;

- запуск дизеля; прогрев дизеля при частоте вращения 450 мин-1 в течение 10 мин.;

- включение нагрузочного реостата;

- вывод дизеля на вторую ступень нагрузки;

- работа дизеля на второй ступени нагрузки в течение 20 мин;

- проведение пирометрического и тепло-визионного контроля температуры поверхности нагнетательных трубопроводов;

- переустановка форсунок по цилиндрам и повторение вышеперечисленных операций;

- анализ полученных результатов.

Результаты пирометрического контроля

представлены в таблица 4, в которой приведены для различных цилиндров дизеля дав-

ления воздуха в конце процесса сжатия (Рс), максимальная величина давления сгорания топлива (Р^ и температура на поверхности трубопроводов (^р). Исследования проведены

для режимов работы дизеля на малых нагрузках. Температура на поверхности трубопровода определялась на расстоянии 40 см от ТНВД.

Таблица 4 - Влияние процессов происходящих в цилиндрах дизеля на температуру нагнетательных трубопроводов ТА

Режим малых нагрузок Параметр Цилиндр

1 2 3 4 5 6

N3 - 22,7 кВт е 1 п - 450 мин Рс, МПа 2,4 2,4 2,3 2,3 2,4 2,5

Р* МПа 2,6 3,5 3,2 4,85 4,9 5,1

V оС (40см) 33,3 34,2 32,9 39,2 39,8 41,5

Опыт № 2 после смены положения форсунок Замена форсунок

4 5 6 1 2 3

N3 - 24 кВт е 1 п - 450 мин Рс, МПа 2,3 2,4 2,5 2,4 2,4 2,3

Рz, МПа 5,2 4,95 5,0 2,8 3,2 3,1

V оС (40см) 41,2 40,1 39,4 35,3 35,2 34,9

Одновременно с пирометрическим кон- расположении форсунок по цилиндрам (рису-тролем проводилось термографирование топ- нок 3). ливной аппаратуры дизеля, при первоначальном

Рис. 3. Термограммы трубопроводов высокого давления после 20 мин работы дизеля под нагрузкой

Эксперимент проводился на дизеле, имеющем удовлетворительное состояние цилиндро-поршневой группы, следовательно, возможное влияние поршневых колец на давление и температуру в цилиндре было исключено.

Анализ результатов эксперимента показал, что температура поверхности нагнета-

тельного трубопровода свидетельствует о неудовлетворительном техническом состоянии топливной аппаратуры (форсунок). Правомерность принятого заключения подтверждается переустановкой форсунок по цилиндрам и определением максимального давления сгорания (таблица 4).

В конце работы можно сделать следующие выводы:

1. Предложена методика оценки рабочего процесса в цилиндрах дизеля по температуре трубопроводов насоса высокого давления.

2. Необходимы дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования влияния температуры трубопровода на оценку состояния топливной аппаратуры и цилиндро-поршневой группы дизеля.

Библиографический список

1. Лышевский А. С. Питание дизелей: учебное пособие / А. С. Лышевский. - Новочеркасск: Типография политехн. института, 1974. - 468 с.

2. Криворудченко В. Ф. Современные методы технической диагностики и неразрушающего контроля деталей и узлов подвижного состава железнодорожного транспорта: учебник для вузов ж.-д. трансп. / Р. А. Ахмеджанов, В. Ф. Криворудченко. -М.: Маршрут, 2005. - 436 с.

3. Гуревич А. Н. Топливная аппаратура тепловозных и судовых двигателей типа Д100 и Д50: учебное пособие / А. Н. Гуревич, З. И. Сурженко, П. Т. Клепач. - М.: Машиностроение, 1968. - 248 с.

4. Локомотивные энергетические установки : учебник для вузов ж.-д. трансп. / А. И. Володин, В. З. Зюбанов, В. Д. Кузьмич и др. ; под. общ. ред. А.

И. Володина. - М.: ИПК «Желдориздат», 2002. -718 с.

5. Блинов П. Н. Совершенствование технического обслуживания и ремонта топливной аппаратуры тепловозных дизелей: дис. ... д-ра техн. наук. Омск, 1986. - 178 с.

TECHNIQUE OF AN ESTIMATION OF WORKING PROCESS DIESEL ENGINE ON CHANGE OF TEMPERATURE PIPELINES OF THE PUMP A HIGH PRESSURE

D. V. Balagin

In the article, the technique and results of experimental research thermal processes in pipelines of a high pressure of fuel equipment of diesel engines are resulted.

Балагин Дмитрий Владимирович - инженер кафедры «Локомотивы» Омского государственного университета путей сообщения (ОмГУПС). Основные направления научной деятельности: Разработка методики теплоэнергетической визуализации двигателей внутреннего сгорания с целью диагностирования их технического состояния. Общее количество опубликованных работ: 10. e-mail: balagin@mail.ru

УДК 656.13.02

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОПЕРАТИВНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ПЕРЕВОЗОК ГРУЗОВ ПОМАШИННЫМИ ОТПРАВКАМИ В ГОРОДАХ

Е. Е. Витвицкий, Т. В. Самусова

Аннотация. Потребность выполнения обязательств по договорам перевозки грузов обуславливает необходимость их выполнения путем учета в оперативном планировании вероятностного характера транспортного процесса.

Ключевые слова: грузовые автомобильные перевозки, оперативное планирование, вероятность, гарантированная перевозка груза.

Введение

Необходимость выполнения на практике взятых на себя обязательств Перевозчиком, по договору перевозки, требует, на стадии планирования, наличия инструмента, позволяющего оценить возможности Перевозчика в конкретных эксплуатационных условиях с учетом вероятного характера транспортного процесса.

Основная часть

Известно, что автомобили не просто перевозят грузы на маршрутах, а выполняют работу в автотранспортных системах перевозок грузов (АТСПГ) [1].

Перевозка грузов осуществляется на основании договора, ему предшествует оперативное планирование, основной задачей которого является определение величин показателей работы, возможных к выполнению, в