авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Совершенствование технологии и технических средств диагностирования центробежных фильтров очистки масла автотракторных двигателей

На правах рукописи

Мерзликин Михаил Александрович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ФИЛЬТРОВ ОЧИСТКИ МАСЛА АВТОТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Специальность 05.20.03 – «Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград – 2007 2 Диссертация выполнена на кафедре «Эксплуатация машинно-тракторного парка» ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» Научный руководитель – доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ряднов Алексей Иванович Официальные оппоненты – доктор технических наук, профессор Славуцкий Виктор Михайлович ФГОУ ВПО «Волгоградский государ ственный технический университет» кандидат технических наук, доцент Жидков Георгий Иванович ФГОУ ВПО «Волгоградская государ ственная сельскохозяйственная ака демия» Комитет по сельскому хозяйству и Ведущее предприятие – продовольствию Администрации Волгоградской области

Защита состоится «14» ноября 2007 года в 10 ч. на заседании диссертационного совета Д220.008.02 при ФГОУ ВПО «Волгоградская сельскохозяйственная академия» по адресу 400002, г.Волгоград, пр.

Университетский, 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «ВГСХА» Автореферат разослан «12» октября 2007 г. и размещен на сайте http://www.vgsha.ru

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор А.И. Ряднов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Опыт эксплуатации машинно-тракторного парка показывает, что большое число техники эксплуатируется с неисправностями и значительными отклонениями регулировочных параметров технического состояния агрегатов от оптимальных. Важнейшим средством повышения эффективности использования машин, является техническая диагностика.

Наиболее важной с точки зрения ресурса двигателя, является система смазки. От чистоты смазочного масла зависит интенсивность износа любой рабочей поверхности. Центробежные фильтры очистки масла в системе смазки используются более 50 лет, а методы их диагностики с тех пор мало изменились.

Низкая точность этих методов не позволяет комплексно диагностировать работоспособность центробежного масляного фильтра. Это приводит к неверным выводам, а значит, снижается чистота смазочного масла в двигателе и, как следствие, – снижение ресурса двигателя.

Предварительный анализ проблемы показывает, что разработать эффективную и экономически доступную технологию контроля за состоянием центробежного масляного фильтра возможно на основе изучения влияния степени загрязнения фильтра на частоту вращения ротора центрифуги.

Существующие методы определения частоты вращения ротора центробежного масляного фильтра обладают очень низкой точностью.

Поэтому разработка и создание компактного, доступного устройства для оперативного контроля частоты вращения ротора центробежного масляного фильтра является в настоящее время актуальной и важной проблемой.

Цель работы – повышение точности диагностирования центробежных фильтров очистки масла автотракторных двигателей.

Объект исследований – центробежные фильтры очистки масла двигателей Д-243, Д-245, ЗИЛ-508.10.

Предмет исследований – параметры диагностирования технического состояния центробежного фильтра очистки масла, закономерности изменения и их связи с техническим состоянием центробежного фильтра очистки масла.

Научная новизна состоит:

в полученных аналитических зависимостях, позволяющих определять частоту вращения ротора центробежного фильтра очистки масла от степени его загрязненности;

в усовершенствованной технологии диагностировании центробежного фильтра очистки масла по частоте вращения его ротора;

в полученной регрессионной модели, устанавливающей связь точности определения частоты вращения ротора центробежного фильтра очистки масла с конструктивными параметрами и условиями работы измерительного устройства.

Практическая ценность работы. Разработана конструкция измерительного устройства частоты вращения ротора центробежного фильтра очистки масла (Патент РФ на полезную модель №52728), позволяющая с высокой точностью диагностировать работоспособность масляного фильтра, предложены рекомендации по ее использованию.

Реализация результатов исследований. Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены в ФГУСП «Племзавод «Кузмичевский»», в ГУП ВОАТП «Ленинское», а также в учебном процессе на кафедре «Эксплуатация машинно-тракторного парка» ФГОУ ВПО «Волгоградская сельскохозяйственная академия».

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были доложены, обсуждены и одобрены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов ФГОУ ВПО «Волгоградская сельскохозяйственная академия» в 2006 и 2007 годах, на X Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области в 2005 г. и на теоретическом семинаре факультета механизации сельского хозяйства ФГОУ ВПО «Волгоградская сельскохозяйственная академия» в 2007 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе статья в издании, рекомендованном ВАК, и патент РФ на полезную модель №52728. Общий объем публикаций составляет 1,3 п. л., из них 0,9 п. л.



принадлежит автору.

На защиту выносятся следующие положения диссертации:

аналитическая зависимость определения частоты вращения ротора центробежного фильтра очистки масла от степени его загрязненности;

конструкция измерительного устройства частоты вращения ротора центробежного фильтра очистки масла и элементы технологии его диагностирования;

регрессионная модель, устанавливающая связь точности определения частоты вращения ротора центробежного фильтра очистки масла с конструктивными параметрами и условиями работы измерительного устройства;

результаты экспериментальных исследований измерительного устройства;

технико-экономические показатели измерительного устройства.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка используемой литературы и приложений. Общий объем работы составляет 133 страницы компьютерного текста, включая 6 таблиц и 31 иллюстрацию. Список используемой литературы состоит из 119 наименований, из них 5 – на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, ее практическая значимость, определены объект и предмет исследования, цель и задачи, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» приведен обзор и анализ работ, посвященных анализу параметров, характеризующих эффективность функционирования маслоочистительных агрегатов в системах смазки автотракторных двигателей, влиянию системы очистки масла на уровень загрязнения масла и деталей двигателя.

Рассмотрены работы отечественных и зарубежных ученых в области очистки масла в двигателях внутреннего сгорания, таких как Г.А. Смирнов, Ю.А.

Микутенок, В.А. Ануфриев, В.А. Родичев, В.А.Артемьев, Ш.Т. Раззаков и др.

Неорганические примеси, имеющие размеры частиц более минимальной толщины рабочей масляной пленки, оказывают наиболее вредное влияние на работу двигателя. Поэтому при очистке масла их необходимо удалять в первую очередь, допуская в загрязняющих примесях большую долю органических примесей. Для обеспечения безотказной работы двигателя надо ограничивать и количество органических примесей в масле. Следует иметь в виду, что чем лучше очищено масло от продуктов его старения (загрязнения), тем значительнее можно увеличить срок службы масла в двигателе. Тщательная очистка циркулирующего масла необходима не только для снижения износа, но и для повышения общей безотказности работы двигателя, увеличения срока службы масла до замены и тем самым для снижения расходования масла двигателем.





Так как основная масса частиц загрязнений в масле имеет размеры частиц до 2 мкм, то для эффективного выделения их из масла средняя тонкость отсева фильтра должна быть близкой к размеру таких частиц. Однако это возможно осуществить только в частично-поточных фильтрах, а также в центрифугах. Как правило, при одинаковых номинальных тонкостях отсева центрифуга по сравнению с фильтром имеет меньшую среднюю тонкость отсева, а отсюда и большие коэффициенты отсева частиц относительно малых размеров. В центрифугах постоянно из проходящего через ротор потока масла некоторое количество частиц, даже самых малых размеров, осаждается на ложе ротора из близлежащего к нему слоя масла. Чем выше интенсивность очистки масла, тем меньше в нем уровень загрязняющих примесей, что уменьшает расход присадки на диспергирование загрязняющих примесей и выделение их на деталях цилиндропоршневой группы, на сетках маслоприемников насосов и каналах смазочной системы (например, в полостях шатунных шеек – центробежных ловушках коленчатого вала). Все это способствует сохранению эксплуатационных свойств масла и повышению его срока службы;

до замены.

Преимуществом центрифуги по сравнению с фильтрами является высокая ее работоспособность при использовании масел с пониженными диспергирующими свойствами, а также при обводнении масел;

применение центрифуги обеспечивает эффективное выделение воды из масла. Центрифуга обладает высокой информативностью об эффективности своей работы (например, о скорости вращения ротора и продолжительности вращения ротора по инерции после прекращения подачи к нему масла под давлением при остановке двигателя, об интенсивности накопления в роторе отложений и др.). С помощью центрифуги по интенсивности накопления в роторе отложений можно контролировать технические показатели работающего двигателя и качество применяемого масла.

Но для того, чтобы на практике воспользоваться информативностью центрифуги, необходимо устройство для точного определения частоты вращения ротора центробежного масляного фильтра.

По результатам анализа предшествующих исследований сформулированы следующие задачи:

провести анализ существующих систем смазки автотракторных двигателей и методов их диагностики с целью определения влияния методов диагностирования на оценку работоспособности центробежных фильтров очистки масла;

разработать математическую модель зависимости частоты вращения ротора центробежного фильтра очистки масла от степени его загрязненности;

определить оптимальные параметры измерительного устройства частоты вращения ротора центробежного фильтра очистки масла;

оценить экономическую эффективность использования измерительного устройства частоты вращения ротора центробежного фильтра очистки масла.

Во второй главе «Теоретические предпосылки совершенствования диагностирования центробежных фильтров очистки масла» проведен анализ существующих систем смазки и очистки, описано влияние загрязнения масла на надежность работы двигателя, а также изложены исходные предпосылки диагностирования центробежных фильтров очистки масла. Дано обоснование, математическое и графическое описание диагностирования по частоте вращения ротора центробежного фильтра очистки масла.

Смазочная система является одной из важнейших систем дизеля, определяющих его надежную и экономичную работу.

Надежная работа двигателя и длительный срок службы масла невозможны без применения эффективных систем очистки масла, что в значительной степени может быть достигнуто при использовании полнопоточной и особенно комбинированной систем тонкой очистки масла. Для полнопоточной тонкой очистки масла используют, как правило, фильтры с бумажными фильтрующими элементами и центрифуги с гидравлическим приводом.

Наиболее широко используют на российских автотракторных двигателях масляные центрифуги с установленными в них сетчатыми фильтрующими элементами. Это обусловлено высокой ее работоспособность при использовании масел с пониженными диспергирующими свойствами, неизменностью ее пропускной способности, информативностью об эффективности своей работы.

Пусть в некотором замкнутом резервуаре содержится жидкость плотностью. В резервуаре поддерживается давление р. На расстоянии h от поверхности имеется отверстие радиуса r, из которого жидкость может свободно вытекать в среду с давлением П. Тогда скорость истечения можно определить по формуле Бернулли П p + g h = +. (1) Отсюда pП = 2 + 2 g h. (2) Если давление p велико по сравнению с П (атмосферное), то пренебрегая П и h, получим p = 2. (3) Если S – площадь поперечного сечения отверстия радиуса r, то объем жидкости, вытекающий в единицу времени будет равен p V = S = r 2 = r 2 2. (4) Если коэффициент сжатия струи, то расход равен p V = r 2 2. (5) Если расстояние от оси вращения равно R, то момент количества движения вытекающего объема жидкости, создающего вращение центрифуги будет равен M = R V ( n R ), (6) где n – частота вращения ротора центрифуги.

Используя соотношение (6), можно записать дифференциальное уравнение движения центрифуги = R V ( n R ), dn J (7) dt где J – момент инерции ротора центрифуги относительно оси вращения.

Подставив в (7) значения V и из (5) и (3), получим p dn p = R r 2 2 2 n R.

J (8) dt Когда давление р, а следовательно, и скорость постоянны, решение уравнения выписывается в явном виде 1 r R t n = ( R n0 ) e. (9) J R На самом деле при вращении ротора действует момент сопротивления МС.

Этот момент зависит от трения в подшипниках и от скорости вращения ротора.

При расчетах принимается M C = a + b n, (10) где а – момент сопротивления в начале вращения ротора;

b – скорость нарастания момента сопротивления.

В этом случае дифференциальное уравнение движения ротора будет иметь вид = R r 2 ( n R ) (a + b n ).

dn J (11) dt Отсюда dn dt =.

( )( ) (12) R r a R r + b n J 2 2 2 Решение будет иметь вид r )( ) R t R r 2 2 a C e.

n= ( (13) J R r 2 + b При t=0, n=n0 и C = (R r 2 2 a ) (R 2 r 2 + b ) n0 решение примет вид (R r a ) (R r a ) n r R 2 2 2 t n= 0 e (R r + b ) (R r + b). (14) J 2 2 2 В пределе получим угловую скорость установившегося движения (R r a ).

2 n= (R r + b) (15) 2 Это соотношение может быть положено в основу расчета угловой скорости вращения ротора центрифуги при стабильном режиме работы.

С течением времени фильтр засоряется, что приводит к отложению продуктов засорения на стенках центрифуги. Причем толщина отложений весьма значительная. При этом должен меняться момент инерции ротора.

J ротора = J корпуса + J масла + J загрязнений, (16) где J ротора – момент инерции ротора центрифуги;

J корпуса – момент инерции корпуса ротора;

J масла – момент инерции масла в роторе;

J загрязнений – момент инерции слоя загрязнений.

mM RM h ( R ) J масла = = (17), 2 где mM – масса масла в роторе;

RM – радиус масляного слоя;

h – высота ротора;

– толщина слоя отложений.

( ) h З R 4 ( R ) J загрязнений =, (18) где З – плотность загрязнений.

( ) h (R )4 h З R 4 (R ) = J корпуса + +. (19) J ротора 2 Момент инерции корпуса ротора в процессе эксплуатации не меняется.

Влияние толщины слоя отложений на момент инерции ротора представлено на рис 1.

J, кг м 0, 0, 0, 0, 0,, мм 0, 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Рисунок 1. Влияние толщины отложений на момент инерции ротора Как видно из рисунка 1, при предельном загрязнении фильтра, момент инерции ротора увеличивается всего лишь на 30 %.

При установившемся вращении ротора крутящий момент уравновешивается моментом сопротивления. Тогда на основании закона сохранения момента импульса тела относительно оси можно записать:

J Ч Ч = J Г Г, (20) где J Ч, J Г – соответственно момент инерции чистого и загрязненного ротора;

Ч, Г – соответственно угловая скорость вращения чистого и загрязненного ротора.

Отсюда:

J Ч Ч J Ч Ч Г = =.

J Ч + J загрязнений JГ Тогда можно записать:

Ч Ч Г = = (21) 1+ J загрязнений 1+ JЧ J загрязнени й = где – степень загрязненности ротора центробежного JЧ фильтра очистки масла.

Влияние толщины отложений на угловую скорость ротора представлено на рис. 2.

Как следует из рис. 2, уменьшение частоты вращения ротора центрифуги при ее загрязнении до предельного состояния, составляет всего чуть больше 1500мин-1. Поэтому определить степень загрязненности ротора центробежного фильтра очистки масла существующими методами, и в том числе по времени свободного выбега, весьма затруднительно.

n, мин, мм 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Рисунок 2. Влияние толщины отложений на частоту вращения ротора В связи с этим для диагностирования, как общего состояния центрифуги, так и ее загрязненности необходимо точно контролировать частоту вращения ротора центробежного фильтра очистки масла на номинальном режиме работы двигателя с высокой точностью.

В третьей главе описана методика экспериментальных исследований и приведена конструкция измерительного прибора..

В качестве объекта исследования использовались центробежные фильтры очистки масла двигателей Д-243, Д-245, ЗИЛ-508.10. Задачей исследования являлась изготовление и определение оптимальных конструктивных и регулировочных параметров измерительного устройства и условий его работы.

Исследования конструкции прибора проводились в лаборатории методом планирования эксперимента, позволяющего определить оптимальные значения конструктивных параметров, влияющих на работоспособность прибора. В качестве оценочного показателя принята точность показаний устройством частоты вращения ротора центрифуги.

Согласно плану лабораторных испытаний была изготовлена лабораторная установка, позволяющая измерять частоту вращения ротора центробежного фильтра очистки масла, изменять давление и температуру масла на входе в центрифугу, рис 3.

Масло под давлением поступает к центрифуге 5 через подводящий трубопровод 6 от насосов 8 и 9. Контроль давления масла перед центрифугой осуществляется манометром 7. Часть масла, пройдя через жиклеры гидропривода, сливается в раздаточный бак 1 через отводящий трубопровод 4. Другая часть (на двигателе поступает в главную масляную магистраль) сливается в раздаточный бак 1 через отводящий трубопровод 3 с установленным регулировочным вентилем 2.

Вентиль 2 позволяет плавно регулировать давление масла в центрифуге и расход масла через жиклеры. При закрытии вентиля 2 все поступающее в центрифугу масло проходит через жиклеры и далее по отводящему трубопроводу 4 сливается в распределительный бак. При открытии вентиля 2 большая часть масла через отводящий трубопровод 3 сливается в распределительный бак, расход масла через жиклеры и давление в центрифуге снижаются.

Дополнительно для исследования температуры масла на работу центрифуги в распределительный бак 1 были установлены нагревательный элемент и термометр.

В качестве датчика использовался датчик положения распределительного вала (датчик фаз) от автомобиля ГАЗ 3110 (406.3748050-01 (г. Зеленоград) или PG 3.1 0232103006 (BOSCH)), в качестве тахометра использовался тахометр «Мультитроникс DV20» Для измерения радиального зазора между осью и остовом ротора применялся индикатор часового типа ИЧ-10.

Надежность опытов принималась = 0,95, предельная ошибка опытов – 5%, повторность – пятикратная.

а б Рисунок 3. Лабораторная установка.

а – фотография, б – гидравлическая схема 1 – раздаточный бак;

2 – вентиль;

3, 4 – отводящие трубопроводы;

5 – центробежный фильтр очистки масла;

6 – подводящий трубопровод;

7 – манометр;

8, 9 – насосы;

10 – термометр;

11 – розетка для подключения нагревательного элемента;

12 – тахометр;

13 – пульт управления масляными насосами;

14 – датчик Холла.

В четвертой главе представлена конструкция предложенного измерительного устройства, реализация плана Рехтшафнера для четырехфакторного эксперимента и приведены результаты экспериментальных исследований.

Используя конструктивные особенности центробежных фильтров очистки масла, нами была разработана конструкция прибора, позволяющего постоянно, с высокой точностью контролировать частоту вращения ротора центробежного фильтра очистки масла на любом режиме работы двигателя.

В основе разработанного прибора для контроля частоты вращения ротора центробежного фильтра очистки масла лежит цифровой тахометр, питающийся от бортовой сети автомобиля или трактора. В корпус фильтра устанавливается доработанный колпак (рис. 4) с закрепленным на нем датчиком.

К верхней части ротора при помощи гайки крепится секторный диск из магнитомягкого материала. Датчик после запуска двигателя регистрирует скоростной режим работы ротора фильтра с точностью до ±10 мин-1.

Рисунок 4. Центробежный фильтр очистки масла с элементами устройства контроля частоты вращения ротора.

С целью обоснования параметров и условий работы измерительного устройства реализован план Рехтшафнера.

В качестве переменных факторов для четырехфакторного эксперимента были приняты:

х1 – расстояние между осями датчика и ротора;

х2 – температура масла;

х3 – зазор между датчиком и пластиной;

х4 – напряжение источника питания.

На основании экспериментальных данных рассчитаны коэффициенты уравнения регрессии y = B0 + Bi xi + Bij xi x j + Bii xi2 (22) Значимость коэффициентов уравнения регрессии оценивалось по критерию Стьюдента. Незначимые коэффициенты удалялись и выполнялся повторный расчет коэффициентов регрессионной модели. В результате расчетов получено уравнение регрессии в кодированном виде y = 0,892 + 0,018 x1 + 0,013 x2 0,115 x3 + 0,135 x4 0,003 x1 x 0,017 x1 x3 0,022 x1 x4 0,015 x2 x3 0,005 x2 x4 (23) 0,082 x3 x4 0,149 x12 0,124 x2 0,107 x3 0,147 x 2 2 Адекватность полученной математической модели проверялась по критерию Фишера.

При исследовании изменения точности показаний получено F=0,0041. Это значение меньше чем F0,05=2,1646 – табличного значения критерия Фишера при уровне значимости 5 %. Таким образом, математическая модель адекватна результатам эксперимента.

Для анализа и систематизации результатов полученная математическая модель второго порядка была приведена к типовой канонической форме y 0,98 = 0,145 x12 0,124 x2 0,080 x3 0,178 x 2 2 (24) Для определения оптимальных конструктивных параметров измерительного прибора необходимо решить задачу с помощью двумерных сечений. При этом решалась задача, в которой требовалось найти рациональные значения факторов, дающих наибольшую технологичность изготовления измерительного прибора.

На лабораторной установке с применением изготовленного прибора был проведен ряд экспериментов по исследованию работы центробежного фильтра очистки масла. В опытах оценивалось влияние давления и температуры масла, а также степени изношенности опор ротора на скорость вращения ротора центробежного фильтра очистки масла. Исследованию подвергались четыре центробежных фильтра очистки масла с различными степенями износа рабочей поверхности оси и опор ротора, табл. 1.

Таблица 1 – Характеристика исследуемых центробежных фильтров очистки масла Условное обозначение Зазор между осью и центробежного фильтра Категория эксплуатации ротором, мм очистки масла Ц1 не эксплуатировалась 0, Ц2 бывшая в эксплуатации 0, Ц3 бывшая в эксплуатации 0, отбракованная во время Ц4 0, очередного ТО n, мин- Ц Ц 4000 Ц Ц Т, °С -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Рисунок 5 Зависимость частоты вращения ротора от температуры масла при давлении масла Р=0,7 МПа Как следует из рисунка 5 ротор центробежного фильтра очистки масла начинает вращаться лишь при температуре масла +7…+10 °С, а номинальная частота вращения достигается только при +60…+70 °С. Это обусловлено повышенной вязкостью масла.

n, мин- Ц 4000 Ц Ц Ц 0 Р, МПа 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0, Рисунок 6 Зависимость частоты вращения ротора от давления масла при температуре масла Т=90 °С.

Как следует из рис. 5 и рис. 6, вне зависимости от температуры масла и его давления, происходит снижение частоты вращения ротора центробежного фильтра очистки масла с увеличением зазора между осью и остовом ротора.

Увеличение зазора ведет к увеличению утечек масла и снижению расхода масла через жиклеры. На новом двигателе производительности масляного насоса вполне достаточно чтобы компенсировать эти утечки, но подтекания масла по стыку колпака центрифуги и корпуса центрифуги избежать не удастся. Если же двигатель не новый, то производительности масляного насоса может не хватить, что скажется на снижении давления в главной масляной магистрали.

У новой центрифуги зазор между осью и остовом ротора составляет 0,04...0,05 мм. Как следует из рис.7, при минимальной частоте вращения ротора 4500 мин-1 предельным зазором между осью и остовом ротора следует считать величину 0,12 мм.

n, мин- n = -21962 +, мм 0,04 0,09 0,14 0, Рисунок 7. Зависимость частоты вращения ротора от зазора между остовом и осью ротора при температуре масла Т=90 °С.

Экспериментальными исследованиями определен зазор между остовом и осью ротора на автотракторных двигателях с разной наработкой Т (рис. 8).

Установлено (рис. 8), что замена центробежного фильтра очистки масла в целом или оси и ротора должна осуществляться во время второго капитального ремонта (наработка 16000 моточасов).

Экспериментальными исследованиями определялось влияние типа применяемого масла на работу центробежного фильтра очистки масла (рис. 9).

, мм 0, 0, 0, = 0,0428 +710-6Т – 210-9Т 0, 0, 0, 0, Т, моточасы 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 Рисунок 8 Зависимость зазора между остовом и осью ротора от наработки двигателя.

Предлагаемое нами измерительное устройство позволяет точно определить как загрязненность, так и работоспособность центробежного фильтра очистки масла.

Разработанный алгоритм диагностирования с применением разработанного измерительного устройства частоты вращения ротора центробежного фильтра очистки масла представлен на рис. 9.

Начало Замер частоты вращения ротора (n)на режиме холостых оборотов ДВС Не Да n 1500 мин Замер частоты вращения ротора Замер частоты вращения ротора (n)на номинальном режиме ДВС (n)на номинальном режиме ДВС Да Не Не Да n 4500 мин n 4500 мин Нуждается в Не нуждается в Нуждается в Не нуждается в техническом техническом техническом техническом обслуживании обслуживании обслуживании обслуживании Техническое Конец Техническое Конец обслуживание обслуживание Замер частоты вращения ротора (n) на номинальном режиме ДВС Да Не n 4500 мин Возможна дальнейшая Диагностика ДВС эксплуатация Конец Конец Рисунок 9 Алгоритм диагностирования центробежного фильтра очистки масла В пятой главе приведен расчет экономической эффективности исследований. Экономический эффект от внедрения предлагаемого диагностического прибора составляет 2,8 тыс.руб. на один трактор в год.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1. Анализ литературных источников и патентный поиск показали, что центробежные фильтры очистки масла занимают основное место в системе смазки современных автотракторных двигателей. В настоящее время наибольшее распространение получили два способа диагностирования состояния центробежных фильтров очистки масла: по массе ротора и по времени его свободного выбега, используя которые весьма сложно определить с высокой точностью степень загрязнения ротора.

2. Теоретическими исследованиями установлена математическая зависимость частоты вращения ротора центробежного фильтра очистки масла автотракторных двигателей от степени его загрязнения. Определена необходимость повышения точности диагностирования технического состояния центробежных фильтров очистки масла.

3. Предложена технология оценки работоспособности центробежного фильтра очистки масла по частоте вращения ротора и конструкция измерительного устройства, обеспечивающего фиксацию частоты вращения ротора с точностью ±10 мин-1 при изменении температуры масла от +7…+ °С,.

4. Предложена математическая модель устанавливающая связь точности определения частоты вращения ротора центробежного фильтра очистки масла с конструктивными параметрами и условиями работы измерительного устройства.

5. В результате многофакторного экспериментального исследования обоснованы конструктивные параметры и условия работы измерительного устройства частоты вращения ротора центробежного фильтра очистки масла автотракторных двигателей: расстояние между осями датчика и ротора х1 = мм, температура масла х2 = 85 °С, зазор между датчиком и пластиной х3 = 0, мм, напряжение источника питания х4 = 14,2 В.

6. Разработан алгоритм диагностирования с применением разработанного измерительного устройства частоты вращения ротора центробежного фильтра очистки масла. Диагностика производится на двух режимах работы двигателя – на холостом и номинальном.

7. Определено предельное значение радиального зазора между осью и остовом ротора = 0,12 мм, определяющее ресурс центробежного фильтра очистки масла и сроки его замены (Т = 16000 моточасов).

8. Годовой экономический эффект от использования измерительного устройства частоты вращения ротора центробежного фильтра очистки масла составил 2,8 тыс.руб. на один трактор, срок окупаемости – менее 1 года.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ 1. Пат. Россия, МПК В01D 25/00 (2006.01). Устройство для определения степени загрязнения центробежного масляного фильтра / М.А.

Мерзликин, А.И. Ряднов – №52728;

заявл. 2005134113/22 от 03.11.2005.

2. Ряднов, А.И. Методика определения степени загрязненности центробежных фильтров очистки масла / А.И. Ряднов, М.А. Мерзликин // Материалы Х региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области (8 – 11 ноября 2005 г.). – Волгоград, 2005. – С. 35 – 3. Ряднов, А.И. Диагностирование центробежных фильтров очистки масла /Ряднов А.И., Мерзликин М.А.// Сельский механизатор. – 2007, – № 4, – С. 41.

4. Мерзликин М.А. К вопросу о работе центробежных фильтров очистки масла /Мерзликин М.А.// Вестник АПК Волгоградской области, – – № 9, – С. 14-16.

Ряднов, А.И. Математическая модель центробежного фильтра очистки масла /Ряднов А.И., Мерзликин М.А., Безверхов В.А.// Вестник АПК Волгоградской области, – 2007 – № 9, – С. 10-13.

Формат 6084 1/16. Подписано в печать 10.10. Бумага офсетная. Усл.п.л. 1,00. Тираж 100. Заказ Издательско-полиграфический комплекс ВГСХА «Нива» 400002, г.Волгоград, пр. Университетский, 26.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.