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 контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей

На правах рукописи

БАЛАГИН Дмитрий Владимирович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ ТЕПЛОВОЗНЫХ ДИЗЕЛЕЙ Специальность 05.22.07 – «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ОМСК 2013 1

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образова тельном учреждении высшего профессионального образования «Омский госу дарственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ))».

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор ВОЛОДИН Александр Иванович.

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор ЧЕТВЕРГОВ Виталий Алексеевич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор АВИЛОВ Валерий Дмитриевич – профессор кафедры «Электрические машины и общая электротехника», ОмГУПС;

кандидат технических наук, профессор МАКУШЕВ Юрий Петрович – доцент кафедры «Тепловые двигатели и автотракторное электрооборудование» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии.

Ведущая организация:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный уни верситет путей сообщения (СамГУПС)».

Защита диссертации состоится 27 июня 2013 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 218.007.01 при федеральном государственном бюд жетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ))» по адресу: 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35, ауд. 219.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государст венного университета путей сообщения.

Автореферат разослан 25 мая 2013 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печа тью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета Д 218.007.01.

Тел./факс: (3812) 31-13-44;

e-mail: nauka@omgups.ru

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор О. А. Сидоров.

С Омский гос. университет путей сообщения,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Согласно целевой программе «Страте гия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 го да», утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации № 877 р от 17 июня 2008 г., одним из восьми основных направлений научно технического развития ОАО «Российские железные дороги» является повышение надежности работы и увеличение эксплуатационного ресурса технических средств.

Решение этой проблемы может быть обеспечено комплексными меро приятиями, включающими в себя широкий круг вопросов, связанных с обеспе чением устойчивой работы тепловозов и их систем. Эксплуатация тепловозов во многом зависит от надежности и эффективности работы топливной аппара туры высокого давления (ТА), которая определяется качеством технического обслуживания и ремонта. Количество отказов тепловозов по сети железных до рог по причине выхода из строя дизельной установки достигают 41% от общего числа отказов основных узлов тепловозов, в том числе 12 – 13 % от общего числа отказов по дизелю тепловоза по причине выхода из строя топливной ап паратуры. Подобное состояние тепловозного парка и топливной аппаратуры тепловозных дизелей обусловливается ненадлежащим качеством текущих ре монтов и неэффективным диагностированием, что свидетельствует о недоста точной степени разработанности исследуемой темы.

Увеличение эксплуатационного ресурса топливной аппаратуры теплово зов может быть достигнуто в результате внедрения – методов безразборного и бесконтактного диагностирования и своевре менного выявления неисправностей ТА;

– автоматизации технологических процессов технического обслуживания и ремонта, контроля качества ремонта.

Поэтому разработка технологии контроля технического состояния топ ливной аппаратуры тепловозных дизелей является важной составляющей технических мероприятий, направленных на повышение эффективности экс плуатации тепловозов.

Цель диссертационной работы заключается в совершенствовании тех нологии контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей для повышения эксплуатационной надежности тепловозов.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе решались сле дующие задачи:

1) оценить возможность использования тепловизионного метода для кон троля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей;

2) разработать математическую модель процесса нагрева топливного тру бопровода высокого давления ТА тепловоза, позволяющую исследовать техни ческое состояние топливной аппаратуры по температуре внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления;

3) определить зависимость температуры внешней поверхности топлив ных трубопроводов высокого давления от технического состояния топливной аппаратуры (топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунка) и темпе ратуры окружающего воздуха;

4) предложить технологию контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей с применением портативного компьютерного термографа;

5) провести апробацию разработанной технологии контроля в эксплуа тации.





Методы исследования. При решении поставленных задач использова лись методы математической статистики, математического моделирования уравнений теплового баланса, термодинамики, теплопередачи и гидравлики.

Для расчета и анализа математических зависимостей применялись электронные таблицы Microsoft Excel 2007 и математическое программное обеспечение MathLab 7.0. Разработка программного продукта производилась на языке про граммирования Delphi 7. Экспериментальные исследования проводились на ла бораторных стендовых установках кафедры «Локомотивы» и тепловозах локо мотивного депо Московка Западно-Сибирской дирекции по ремонту тягового подвижного состава на станции реостатных испытаний.

Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в следующем:

1) разработана математическая модель, позволяющая выполнять оценку технического состояния топливной аппаратуры тепловозного дизеля по темпе ратуре внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления;

2) обосновано использование температуры внешней поверхности топлив ных трубопроводов высокого давления в качестве диагностического параметра для оценки технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей;

3) определен ряд критических значений температуры внешней поверхно сти топливных трубопроводов высокого давления, определяющих техническое состояние топливной аппаратуры тепловозов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) математическая модель процесса нагрева топливного трубопровода высокого давления ТА тепловоза, позволяющая исследовать техническое со стояние топливной аппаратуры по температуре внешней поверхности топлив ных трубопроводов высокого давления;

2) ряд критических значений температуры внешней поверхности топлив ных трубопроводов высокого давления, при которых дальнейшая эксплуатация тепловозного дизеля может привести к ухудшению его мощностных, экономи ческих и экологических характеристик, к возможному отказу в пути следования и к необходимому неплановому ремонту тепловоза.

3) технология контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей с применением портативного компьютерного термографа.

Степень достоверности результатов работы. Создание на основе разра ботанных теоретических положений математической модели процесса нагрева топливного трубопровода высокого давления топливной аппаратуры тепловоз ных дизелей, позволяющей исследовать техническое состояние топливной ап паратуры по изменению температуры внешней поверхности топливных трубо проводов высокого давления, стало возможным благодаря комплексному ис пользованию теоретических и экспериментальных методов исследования, кор ректного применения известных достижений научных дисциплин: теории теп лообмена, механики жидкости и газа, базируется на строго доказанных выводах фундаментальных и прикладных наук, таких как математический анализ и ма тематическая статистика.

Экспериментальные исследования и опытная апробация результатов ра боты проведены на реальных объектах с использованием сертифицированных и поверенных средств контроля и оборудования.

Достоверность теоретических исследований на предложенной математи ческой модели подтверждена массивом экспериментальных данных, получен ных в локомотивных депо сети железных дорог ОАО «РЖД». Расхождение ре зультатов математического моделирования и экспериментальных данных не превышает 4 %.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

1) решение задачи моделирования работы топливной аппаратуры позво ляет сократить объем экспериментальных исследований и количество технологи ческих операций для выявления неисправностей тепловозных дизелей;

2) разработанная технология контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей с применением портативного компьютерного термографа позволяет повысить эксплуатационную надежность тепловозов.

Реализация результатов работы. Разработанная технология контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей прошла эксплуатационные испытания и принята к внедрению в ремонтном локомотивном депо Московка Западно-Сибирской дирекции по ремонту тягового подвижного состава.

Личный вклад соискателя состоит:

1) в обосновании использования тепловизионного метода для контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей;

2) разработке математической модели процесса нагрева топливного тру бопровода высокого давления топливной аппаратуры тепловозных дизелей, по зволяющей производить оценку технического состояния топливной аппаратуры по изменению температуры внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления;

3) определении ряда критических значений температуры внешней по верхности топливных трубопроводов высокого давления, при которых даль нейшая эксплуатация тепловозного дизеля может привести к ухудшению его мощностных, экономических и экологических характеристик, возможному отказу в пути следования и неплановому ремонту тепловоза;

4) разработке технологии контроля технического состояния топливной ап паратуры тепловозных дизелей, позволяющей повысить эксплуатационную на дежность тепловозов;

5) проведении эксплуатационных испытаний разработанной технологии контроля на базе ремонтного локомотивного депо Московка Западно Сибирской дирекции по ремонту тягового подвижного состава и оценке эффек тивности ее внедрения.

Основные положения и результаты, представленные в диссертации, полу чены автором самостоятельно.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции «Инновации для транспорта» (Омск, 2010);

научно-практической конференции «Инновационные проекты и новые технологии для транспортного комплекса» (Омск, 2011);

всероссийской научно-технической конференции с ме ждународным участием «Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава» (Омск, 2011);

на учно-практической конференции «Инновационные проекты и новые технологии в образовании, промышленности и на транспорте» (Омск, 2012);

всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Эксплуатацион ная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов» (Омск, 2012);

международной научно-практической конференции «Инновацион ные факторы развития Транссиба на современном этапе» (Новосибирск 2013).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано одиннадцать печатных работ, в том числе четыре – в изданиях, определенных перечнем ВАК Министерства образования и науки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 112 литературных источников и приложения. Общий объем диссертации составляет 132 страницы, включая рисунков, 12 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении описано состояние проблемы надежности топливной аппа ратуры тепловозных дизелей, обоснованы актуальность проводимых исследо ваний, научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе рассматриваются условия работы тепловозов и эксплуа тационные факторы, влияющие на надежность и техническое состояние топ ливной аппаратуры.

Анализ отчетных данных ОАО «РЖД» показал, что отказы тепловозов на сети железных дорог по причине выхода из строя топливной аппаратуры сос тавляют 12 – 13 % от общего числа отказов по дизелю. К основным неисправ ностям топливных насосов высокого давления относятся износ трущихся по верхностей плунжерных пар и заклинивание плунжеров во втулках – 17 %;

ка витационно-эрозионное разрушение деталей плунжерных пар, нагнетательного клапана – 8 %. Основными неисправностями форсунок являются: нарушение герметичности запирающего конуса распылителя – 25 %;

зависание иглы и из нос распылителей – 13 %. Контроль технического состояния ТА позволяет сни зить количество неплановых ремонтов и отказов в пути следования.

Значительный вклад в решение проблемы повышения надежности работы топливной аппаратуры тепловозных дизелей внесли А. И. Володин, В. А. Чет вергов, П. Н. Блинов, В. И. Киселев, В. Н. Балабин, Н. А. Фуфрянский, С. С. Ушаков, Т. Ф. Кузнецов, Н. Г. Лугинин, К. А. Бернгард, А. Д. Каретников, А. П. Третьяков, В. В. Мережко и др.

Выполненный обзор методов и средств контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозов позволяет считать, что есть необходимость разработки и внедрения новых перспективных методов и средств диагностиро вания. Наиболее перспективным в системе диагностирования следует считать тепловизионный контроль, получивший широкое распространение на транс порте, в энергетике, строительстве, медицине и т. д.

На основе анализа современного состояния вопроса сформулированы цель и задачи настоящего исследования.

Во второй главе дана предварительная экспериментальная оценка воз можности использования тепловизионного контроля для определения техниче ского состояния топливной аппаратуры дизелей. Предложена методика прове дения экспериментальных исследований технического состояния топливной аппаратуры дизелей в лабораторных условиях на примере дизеля 6ЧН16/22,5.

Анализ результатов эксперимента показал, что температура поверхности нагне тательного трубопровода зависит от технического состояния ТА. Правомер ность принятого заключения подтверждается изменением температуры после переустановки форсунок по цилиндрам и контролем максимального давления сгорания и давления сжатия.

В третьей главе представлена разработанная математическая модель процесса нагрева топливного трубопровода высокого давления ТА тепловозных дизелей и приводятся результаты моделирования влияния технического состояния топливной аппаратуры на температуру внешней поверхности топливных трубопроводов.

Для разработки математической модели процесса нагрева топливного трубопровода высокого давления ТА тепловозного дизеля предложена расчет ная схема топливной системы непосредственного действия с механическим при водом и нагнетательным трубопроводом (рис. 1).

На первом этапе моделирования осуществлялся расчет процесса впрыска с pн';

Vн' определением характера изменения давле ния топлива за цикл при различном техни ческом состоянии топливной аппаратуры pн;

Vн (ТНВД, форсунка).

Изменение условия протекания про цесса подачи во входном и выходном сече pф;

Vф ниях нагнетательного клапана и иглы фор pф' сунки, а также закрытия и открытия плунже ром всасывающих и отсечных окон втулки вызывает необходимость разделять процесс Рис. 1. Расчетная схема топливной системы на этапы, число которых определяется кон струкцией системы «ТНВД-трубопровод-форсунка» и соотношением размеров между ее элементами.

За исходное уравнение для расчета баланса расхода топлива принято выражение:

fп Z(ну) + Zфу) ( jк jгн гн jгн t t гн t t гн dp dt. (1) V 2t г fп где fп – площадь поперечного сечения плунжера, м2;

– коэффициент сжи маемости топлива, м2/Н;

V – объем топливной системы высокого давления, м;

гн – скорость, соответствующая геометрическому началу подачи, т. е. времени tгн, м/с;

jгн – ускорение начала геометрической подачи топлива;

t – текущее зна чение времени, с;

tгн – геометрическая продолжительность подачи топлива, с;

jк – ускорение в конце участка геометрической подачи с продолжительностью tг;

Z(ну), Zфу) – утечки топлива через ТНВД и форсунку соответственно, м/с.

( При моделировании не учитываются упругие колебания в нагнетательном топливопроводе, а давление по всей линии высокого давления в период проте кания процесса считаем одинаковым и меняющимся только во времени.

Воспользовавшись уравнением для определения неразрывности расхода через посадочный конус иглы форсунки и через сопловые отверстия:

2 pф pф cf c pф p ц, иf и (2) где µиfи – эффективное проходное сечение под иглой форсунки;

µсfс – эффек тивное сечение сопловых отверстий форсунки;

pф – давление топлива в камере форсунки, Па;

pф – давление перед сопловыми отверстиями форсунки, Па;

рц – среднее давление в камере сгорания дизеля во время впрыска топлива, Па;

– плотность топлива, кг/м3.

Получили основное уравнение процесса впрыска топлива:

2 kи dp f п V cf c pц + (Zну) + Zфу) ), ( pф - С ( (3) kи 1 dt где – скорость подачи топ лива, т. е. соответствующая времени t м/с;

МПа f kи и и.

f с с На рис. 2 представлен пример зависимости расчет- рm ного давления топлива в топ липроводе тепловозного ди зеля типа ПД1М от угла. град 8 15 22 29 36 Для определения рас хода топлива Q через каж Рис. 2. Давление топлива в дый элемент системы топ топливопроводе дизеля типа ПД1М ливная система высокого давления рассмотрена как состоящая из трех узловых объектов: ТНВД, нагне тательного трубопровода и форсунки (рис. 3).

В итоге получено основное уравнение расхода топлива:

2Р н Р ц Q. (4) 1 1 f тр 2 f ф f кл где Рн – давление топлива в надплунжерной полости ТНВД, Па;

Рц – давление газов в цилиндре дизеля, Па;

fкл, fтр, fф – эффективное проходное сечение на гнетательного клапана ТНВД, нагнетательного трубопровода, форсунки.

fтр fф fкл Рц ИДТ ТНВД ФОРСУНКА НАГНЕТАТЕЛЬНЫЙ ТРУБОПРОВОД Pшт() hп() Qн Qтр Qф gц Рис. 3. Схема топливной системы высокого давления дизеля Моделирование характерных неисправностей осуществлялось заданием различных значений площади поперечного сечения плунжера (fп), поперечного сечения нагнетательного клапана по разгружающему пояску (fк), проходного сечения под конусом иглы форсунки (fu1), суммарной проходной площади сопло вых отверстий распылителя (fc), коэффициента расхода проходного сечения под конусом клапана (к), коэффициента расхода проходного сечения под конусом иглы, (и), коэффициента расхода сопловых отверстий распылителя, (с).

На втором этапе исследования результаты моделирования позволили ввес ти параметр для оценки технического состояния топливной аппаратуры тепло возных дизелей – температуру внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления, оС:

Q R (5) t (тт) t т т, вп F где tт – температура топлива в трубопроводе высокого давления (после сжа тия в надплунжерном пространстве), °С;

Qт – количество передаваемого от топ лива к воздуху теплоты, Вт;

R – термическое сопротивление стенки, м2К/Вт;

F – площадь внешней поверхности топливного трубопровода, м2.

Для автоматизации и повышения оперативности выполняемых расчетов разработана программа на языке программирования Delphi 7.

В итоге получены значения температуры на внешней поверхности топ ливных трубопроводов высокого давления в зависимости от технического со стояния топливной аппаратуры и температуры окружающего воздуха (от 0 оС до 30 оС) и ряд критических значений t (тт), при которых дальнейшая эксплуата вп ция тепловозного дизеля приводит к ухудшению его мощностных, экономиче ских и экологических характеристик, к возможному отказу в пути следования и к необходимому неплановому ремонту тепловоза.

Часть результатов моделирования представлена в табл. 1.

Таблица Результаты моделирования температуры внешней поверхности топливного трубопровода высокого давления Темпера- t р j(н) t р j(на) Температура внешней t р j(н) t р j(ф) поверхности трубопровода, °С =,% тура,% t р jн jн окр. воз- tр tр j(н) tр j(на) tр j(ф) духа, °С, t окр 51,6 45,9 47,1 11,0 8, 26 52,7 47,1 48,8 10,6 7, 27 53,9 47,8 49,8 11,3 7, 28 55,2 48,9 52,0 11,4 5, 29 56,9 51,0 52,6 7, 10, 30 58,1 51,9 54,3 10,7 6, В табл. 1 обозначено tрj(н) – расчетное нормативное значение темпера туры поверхности трубопровода исправной топливной системы при j-й тем пературе;

tр j(на) – расчетное значение температуры поверхности трубопровода топливной системы при неисправном ТНВД при j-й температуре;

tр j(ф) – расчет ное значение температуры поверхности трубопровода топливной системы при неисправной форсунке при j-й температуре.

В результате обработки результатов моделирования в качестве граничных значений отклонения температуры трубопровода топливной системы с неис правным ТНВД приняты – 10 %, с неисправной форсункой – 5 %.

Для проверки достоверности результатов моделирования проведен ряд экспериментов в локомотивном депо Омск Западно-Сибирской железной доро ги – филиале ОАО «РЖД». Сопоставление результатов обработки термограмм (рис. 4) и результатов теоретических исследований подтверждает достаточную точность разработанной математической модели. Расхождение опытных и тео ретических данных не превышает 4 % (табл. 2).

3 цилиндр +36, +36, +36, 2 цилиндр 1 цилиндр +33,4 +33, а б Рис. 4. Нагнетательные трубопроводы 1–3-го цилиндров дизеля тепловоза ТЭМ-2 № 6158: а) – термограмма;

б) – фотография Таблица Сравнительный анализ результатов моделирования и термографирования Температура нагнетательного трубопровода дизеля ПД1М тепловоза ТЭМ-2 № 6158, tокр = 4 С Опыт №1 Опыт №2 Опыт № Неисправна форсунка № цилиндра Неисправен ТНВД (нарушение герметичности запи ТА в «норме» (износ плунжерной пары) рающего конуса распылителя) Эксперементальное Расчетное Ошибка Эксперементальное Расчетное Ошибка Эксперементальное Расчетное Ошибка, %, %, % значение значение значение значение значение значение 36,0 4,0 36,2 37,5 3,5 2, 1 33,4** 32, 36,7 2,1 2,0 36,6 37,5 2, 2 31,1* 30, 36,2 3,5 36,4 37,5 2,9 36,3 37,5 3, 37, 37,0 1,3 36,9 37,5 1,6 37,2 37,5 0, 36,1 3,7 36,5 37,5 2,7 36,8 37,5 1, 38,0 1,3 37,6 37,5 0,3 37,1 37,5 1, Примечание: * неисправен ТНВД цилиндра № 2;

** неисправна форсунка цилиндра № 1.

В четвертой главе представлена разработанная технология контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей с при менением портативного компьютерного термографа и приведены результаты ее эксплуатационных испытаний.

Для математической обработки результатов измерения разработано спе циальное программное обеспечение.

Алгоритм обработки результатов термографирования приведен на рис. 5.

Обработка результатов контроля производится в следующей последова тельности.

1. Каждая термограмма обрабатывается в режиме термопрофиля и опреде ляется температура поверхности топливного трубопровода высокого давления t iэj.

2. Вычисляется отклонение температуры t i j каждого трубопровода ди зеля и формируется их база данных.

3. Согласно установленному диапазону отклонения значений температуры поверхности топливных трубопроводов делается заключение о техническом сос тоянии топливной аппаратуры. Начало Контроль технического состояния ТА Определение t iэj топливного рекомендуется производить до (потребность трубопровода высокого давления в демонтаже ТА) и после (качество ремонта) каждого планового технического обслужи t jн t j Нет вания и ремонта тепловоза. Весь процесс р jн iэ 100 5% tр контроля занимает не более 10 мин.

С помощью созданного программ- Да ного комплекса проведен контроль тех t jн t j нического состояния топливной аппара- = 110 р jн iэ 100 5% Да tр туры дизелей тепловозов ТЭМ 2 эксплуа Нет тационного парка локомотивного депо Неисправна Омск. В целом экспериментальная про- Неисправен форсунка ТНВД верка разработанной технологии контроля ТА и тепловизора для регистрации выбранно- в норме го параметра показала их работоспособ- Конец ность и эффективность обнаружения не- Рис. 5. Алгоритм обработки исправной топливной аппаратуры дизелей. результатов термографирования На тепловозе ТЭМ 2 № 6124 был выявлен ТА дизеля неисправный ТНВД шестого цилиндра дизеля (рис. 6), температура поверхности 14 топливного топливного трубопровода высокого давления которого составила 41,5 °С. По сле обработки результатов термографирования с помощью созданного про граммного комплекса установлено, что расхождение между минимальным зна чением температуры поверхности топливного трубопровода высокого давления при 20 оС составляет 12,1 %.

200 С ( н ) шестого цилиндра и расчетным значением t р Согласно разработанной технологии контроля технического состояния топ ливной аппаратуры тепловозных дизелей ТНВД шестого цилиндра находится в неисправном состоянии – не обеспечивает необходимого давления подачи топлива.

Тепловоз ТЭМ-2 № Номер +46, цилиндра, % 0 С(н) t iэ 20 С t р +41, +46,5 1 45,9 2, +47, 2 46,7 1, 3 46,2 2, 47, 4 46,4 1, 5 47,0 0, 6 41,5* 12, +41, а б Рис. 6. Нагнетательные трубопроводы цилиндров дизеля тепловоза ТЭМ-2 № 6124: а – термограмма;

б – результаты контроля ТА Результаты контроля технического состояния топливной аппаратуры теп ловозных дизелей подтверждены соответствующими актами испытаний и вне дрения разработанной технологии контроля.

В пятой главе проведена оценка экономической эффективности вне дрения разработанной технологии контроля в систему технического обслужи вания и ремонта тепловозов локомотивного депо, выполняющего их обслу живание и ремонт, которая достигается за счет снижения количества непла новых ремонтов. Ожидаемый годовой эффект составляет 263 892 р., индекс доходности – 78,4 %.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы по дис сертационной работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ На основе комплекса выполненных теоретических и экспериментальных исследований научно обоснована, испытана и внедрена в ремонтные локомо тивные депо разработанная технология контроля технического состояния топ ливной аппаратуры тепловозных дизелей, которая обеспечивает повышение на дежности работы тепловозов в эксплуатации. В целом по работе можно сделать следующие выводы.

1. Выполнена оценка возможности использования тепловизионного метода для контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей на лабораторной стендовой установке.

2. Разработана математическая модель процесса нагрева топливного тру бопровода высокого давления топливной аппаратуры тепловоза, позволяющая исследовать техническое состояние топливной аппаратуры по изменению тем пературы внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления.

Расхождение результатов расчета с использованием разработанной модели и экспериментальных данных не превышает 4 %.

3. В результате моделирования установлена зависимость температуры внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления от техниче ского состояния топливной аппаратуры (топливный насос высокого давления, форсунка) и температуры окружающего воздуха.

4. Предложен диагностический параметр для контроля технического сос тояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей – температура внешней по верхности топливных трубопроводов высокого давления.

5. Определен ряд критических значений температуры внешней поверхно сти топливных трубопроводов высокого давления, при которых дальнейшая эксплуатация тепловозного дизеля приводит к ухудшению его мощностных, экономических и экологических характеристик, к возможному отказу в пути следования и к необходимому неплановому ремонту тепловоза.

6. Предложена технология контроля технического состояния топливной ап паратуры тепловозных дизелей, состоящая из операций подготовки и прогрева тепловозного дизеля на номинальной позиции контроллера машиниста до стабилизации его теплового состояния;

безразборного оперативного измерения температурных полей на поверх ности топливных трубопроводов высокого давления с помощью портативного термографа;

математической обработки результатов измерения с помощью созданного программного обеспечения;

формирования заключения о техническом состоянии топливной аппара туры.

7. Эксплуатационные испытания разработанной технологии контроля по казали работоспособность и высокую эффективность обнаружения неисправных топливных насосов высокого давления и форсунок. Проведена оценка эффектив ности внедрения портативного компьютерного термографа. Ожидаемый эконо мический эффект от внедрения разработанной технологии контроля техническо го состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей составляет 263 892 р.

в год на эксплуатационный парк тепловозов ремонтного локомотивного депо Московка Западно-Сибирской дирекции по ремонту тягового подвижного состава Список работ, опубликованных по теме диссертации 1. Володин А. И. Теплоэнергетическая визуализация технических объ ектов как способ оценки качества их функционирования / А. И. Володин, Д. В.

Ба ла гин // Инновации для транспорта: Сб. науч. статей с междунар. участием/ Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. Ч. 2. С. 14 – 17.

2. Тепловой контроль работоспособности топливной аппаратуры тепло возных дизелей / О. В. Балагин, Д. В. Балагин и др. // Повышение эффек тивности использования и совершенствование технического обслуживания и ремонта локомотивов: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. ун-т путей со общения. Омск, 2010. С. 47 – 50.

3. Во лодин А. И. Термодинамическая визуализация тепловозного ди зеля как способ оценки качества его функционирования / А. И. Во лодин, Д. В. Ба ла гин, А. Я. Яс кин // Инновационные проекты и новые техноло гии в образовании, промышленности и на транспорте: Материалы науч.-практ.

конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2011. С. 72 – 78.

4. В о л о д и н А. И. Тепловизионный контроль технического состояния элементов подвижного состава / А. И. Володин, Д. В. Балагин // Техноло гическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железно дорожного подвижного состава: Материалы всерос. науч.-техн. конф. с меж дунар. участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2011. С. 172 – 176.

5. Володин А.И. Исследование процессов теплопередачи в тепловозном дизеле / А. И. В олодин, Д. В. Балагин, Ю. С. Комкова // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2011. № 4(4). С. 6 – 10.

6. Володин А.И. Теплоэнергетическая визуализация топливной аппара туры тепловозных дизелей как способ оценки качества ее функционирования / А. И. Володин, Д. В. Балагин // Инновационные проекты и новые техноло гии в образовании, промышленности и на транспорте: Материалы науч.- практ.

конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2012. С. 110 – 115.

7. Б а л а г и н Д. В. Исследование надежности работы и средств диагности рования технического состояния топливной аппаратуры дизелей / Д. В. Бала гин // Известия Транссиба. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2012.

№ 3(11). С. 7 – 14.

8. Б а л а г и н Д. В. Экспериментальные исследования тепловых процес сов в трубопроводах высокого давления топливной аппаратуры дизелей / Д. В. Ба ла гин // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и техно логии. Омск, 2012. № 3(113), C.142 – 146.

9. Б а л а г и н Д. В. Методика оценки рабочего процесса дизеля по изме нению температуры трубопроводов насоса высокого давления / Д. В. Ба л а г ин // Вестник СибАДИ. Сер. Транспорт. Транспортные и технологические машины. Омск, 2012. Вып. 5 (27). С. 10 – 15.

10. Б а л а г и н О. В. Результаты тепловизионного контроля техническо го состояния топливной аппаратуры дизелей тепловозов ТЭМ-2 / О. В. Ба л а г ин, Д. В. Ба ла гин // Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов: Материалы всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2012. С. 71 – 77.

11. Балагин Д. В. Термодинамическая визуализация работающего дизе ля / Д. В. Балагин // Инновационные факторы развития Транссиба на совре менном этапе: Мат-лы Междунар. науч.-практ. конф. Сибирского гос. ун-та пу тей сообщения / Ч. 2 – Новосибирск, 2013. С. 30 – 35.

_ Типография ОмГУПСа. 2013. Тираж 100 экз. Заказ.

644046, г. Омск, пр. Маркса,

 


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.