Главная » 2014»Август»6 » Скачать Оценка состояния цилиндро-поршневой группы тепловозного дизеля в эксплуатации. Ахмедов, Бахтиер Шамуратович бесплатно
10:22 PM
Скачать Оценка состояния цилиндро-поршневой группы тепловозного дизеля в эксплуатации. Ахмедов, Бахтиер Шамуратович бесплатно
Оценка состояния цилиндро-поршневой группы тепловозного дизеля в эксплуатации
Диссертация
Автор: Ахмедов, Бахтиер Шамуратович
Название: Оценка состояния цилиндро-поршневой группы тепловозного дизеля в эксплуатации
Справка: Ахмедов, Бахтиер Шамуратович. Оценка состояния цилиндро-поршневой группы тепловозного дизеля в эксплуатации : диссертация кандидата технических наук : 05.22.07 Москва, 1983 179 c. : 61 85-5/1183
Объем: 179 стр.
Информация: Москва, 1983
Содержание:
Стр, ВВЕЩЕНИЕ НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ И МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ ЦШШДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Особенности работы тепловозов на Среднеазиатской железной дороге Система сбора и обработки статистической и н формации по надежности работы Классификация отказов и повреждений цилиндропоршневой группы двигателей ЮДЮО Втулки цилиндров
132 Поршни
14 Оценка показателей надежности работы поршней и втулок цилиндров двигателей Ю Д Ю О
15 Методы диагностики цилиндро-поршневой группы дBC Цели и задачи исследования ШИЯНИЕ УТЕЧЕК ГАЗА ИЗ ЦИЛИНДРА НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ КОМБИНИРОВАННОГО ДВИГАТЕЛЯ Физическая модель процесса утечек газа
22 Математическая модель рабочего процесса
23 Численное моделирование рабочего процесса
24 Расход газа через систему вентиляции картера
25 Выбор параметров для диагностики ВЛИЯНИЕ УМЕНЬШЕНИЯ СЕЧЕНИЙ ВЫПУСКНЫХ ОКОН НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДВУХТАКТНОГО КОМБИНИРОВАННОГО ДВИГАТЕЛЯ Физическая модель процессов газообмена в ц и линдре
32 Математическая модель процессов газообмена
33 Чиоленное моделирование рабочего процесса
34 Излучение отработавших газов
35 Выбор параметров для диагностики ЮО
4 РАЗРАБОТКА И ЭЕСПЕРЙГЛЕНТАИЬНАЯ ПРОВЕРКА СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ
41 Измерение расхода газов через систему вентиляции картера ЮЗ
42 Измерение разрежения в картере ПО
43 Измерение температуры газов
44 Измерение излучения отработавших газов
45 Экспериментальная проверка средств диагностики,,
46 Обработка результатов эксперимента
47 Анализ результатов экспериментальных исследований
5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СРБДСТВ ДИАГНОСТЙЕИ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение:
В решениях ХХУ1 съезда КПСС придается большое значение развитию железнодорожного транспорта, повышению эффективности его работы с целью более полного удовлетворения потребностей народного хозяйства в перевозках. В локомотивном хозяйстве наиболее важной задачей в XI пятилетке является повышение производительности труда, что достигается повышением надежности работы локомотивов, сокращением затрат на их ремонт и обслуживание. На отечественных железных дорогах большая доля грузовых и пассажирских перевозок, а также маневровой работы осуществляется тепловозами. Наиболее напряженным узлом тепловозных двигателей внутреннего сгорания (д.в.с.) является цилиццро-поршневая группа (ц.п.г.). Надежность и долговечность работы этого узла определяет в значительной мере число порчь в пути следования и неплановых ремонтов тепловозов, а также их пробеги меаду текущими и заводскими ремонтами. Целью настоящей работы является разработка методов оценки состояния ц.п.г. в эксплуатации, которые позволяли бы без разборки двигателя определять возникновение наиболее типичных неисправностей этого узла на тепловозах. Такие методы диагностики получили достаточно широкое распространение в смежных областях эксплуатации техники авиации, автотранспорте, тракторах и т.д. Они позволяют предупреадать отказы в работе машин и сокращать время на поиск и устранение неисправностей. Многие методы диагностики, разработанные в этих областях, могут быть применены и для тепловозов. Однако тепловозные д.в.с. имеют специфичные особенности в своем устройстве и принципах работы. Наиболее распространены на отечественных железных дорогах двухтактные двигатели с противоположно движущимися поршнями типа Д Ю О Все д.в.с. магистральных тепловозов являются комбинированными, т.е. имеют газотурбинный наддув и повышенную форсировку. Вследствие этого возникавэт особенности в их методах диагностики и в характере типичных неисправностей. Поэтому некоторые известные методы не могут быть применены для тепловозных д.в.с, а для оценки некоторых неисправностей таких двигателей отсутствуют разработки способов диагностики, С учетом этих обстоятельств в работе основное внимание уделено вопросам оценки газоплотности рабочего объема цилиндра, системе вентиляции картера и уменьшению сечения выпускных окон цилиндра, вследствие отложения на них нагаров. Результаты выполненных исследований, относящиеся к первым двум вопросам, могут быть применимы к двухтактным и четырехтактным комбинированным двигателям. Уменьшение сечения выпускных окон характерно только для двухтактных двигателей типа Д Ю О Решению поставленных задач предшествовала оценка показателей надежности работы поршней и втулок цилиндров дизелей Ю Д Ю О в условиях эксплуатации тепловозов на Среднеазиатской Ж.Д., анализ типичных неисправностей ц.п.г. и обзор существующих методов диагностики этого узла. Это позволило сформулировать цели и задачи исследования. Для обнаружения, принятых в исследовании типичных неисправностей ц.п.г., преаде всего необходимо было выбрать приемлемые параметры. В качестве инструмента для выбора таких параметров, служила математическая модель рабочего процесса комбинированного двигателя. Она позволяла исследовать влияние неисправностей на параметры и показатели работы двигателя. При разработке средств диагностики была поставлена задача, чтобы они позволяли непрерывно или периодически контролировать выбранные параметры. Кроме этого, выходная величина измеряемых параметров должна соответствовать требованиям бортовой диагностики, разрабатываемой ВНШШ, т.е. сигнал должен быть напряжением постоянного тока. Диссертационная работа выполнена во Всесоюзном заочном институте инженеров железнодорожного транспорта.Характеристики климатических условий в пунктах Среднеазиатской железной дороги /ОмесйЦЫ Ташкент; Рис. I.I Бухара средняя концентрация пыли в воздухе Таблица I.I Концентрация пыли на высоте 2 м 0,6 1,0 1,1 1,5 4 м 0,6 0,8 0,5 1,1 Пункты Ташкент Бухара-1 В состав атмосферной пыли I входят частицы различных минералов и пород. Такие минералы, как кварц и полевые шпаты, входят в состав почвообразующих пород и являются основными компонентами пыли почти во всех районах дороги. Размерность фракций пыли находится в пределах 1 40 мкм, Содержащаяся в воздухе пыль загрязняет фильтры воздуха и попадает в цилиццры двигателя и систему смазки, вызывая износ трущихся деталей. Наиболее опасными для трущихся узлов и подшипников скольжения дизеля являются частицы кварца. Основным видом разрушения деталей под воздействием частиц кварца является абразивный износ; поверхности трения покрываются явно выраженными рисками, расположение которых совпадает с направлением относительного движения трущихся деталей. Эксплуатационными наблвдениями за большим опытным парком тепловозов 2ТЭ10Л установлено, что к различным условиям эксплуатации наиболее чувствительны детали циливдро-поршневой группы дизеля 10Д100, в особенности нижние поршни. 1,2. Система сбора и обработки статистической информации по надежности работы Отказы деталей и узлов дизелей в эксплуатации возникают при различной наработке. Это объясняется разными условиями II эксплуатации тепловозов на тяговых участках обращения и неоднородностью качества и надежности дизелей при выпуске их с завода-изготовителя, Объектом наблвдений выбраны дизели 10Д100, установленные на магистральных грузовых тепловозах 2ТЭ101. Выборочная совокупность состояла из 26 дизелей выпуска 1968 1969 годов. Они не имели существенных конструктивных различий и были изготовлены по единой технологии. Тепловозы состояли в приписных парках локомотивных депо Хавает, Бухара-1 и Ашхабад. Сбор статистической информации проводила научно-исследовательская лаборатория надежности тепловозов ТашИИТа с участием автора. Информация собиралась по отказам дизелей и основных их узлов и деталей втулки цилиндра, верхние и нижние поршни и др. Период наблвдений продолжался от начала эксплуатации до заводского ремонта тепловоза. Количественный анализ отказов основных деталей и узлов тепловозных дизелей осуществлялся с помощью методов теории вероятностей и математической статистики. Эти методы основаны на рассмотрении множества данных о наработке, как случайных событиях в их статистической совокупности, характеризующей реальные условия эксплуатации и выборочного парка тепловозов 2ТЭ10Л. В настоящее время разработаны стандартизованные методы выявления показателей надежности машин крупносерийного и массового производства. Государственные стандарты /2 7/ устанавливают терминологию, систему сбора и обработки информации, планирование наблюдений, определение количественных показателей надежноети, а также требования к содержанию форм учета результатов наблвдений, Одной из важнейших задач исследований выборочного парка тепловозов для оценки надежности основных узлов и деталей дизелей является планирование наблвдений. При планировании эксплуатационных наблвдений предусмотрен сбор статистических данных, содержащихся в эксплуатационной ремонтной и другой технической документации тепловозных депо и локомотивной службы Среднеазиатской ж.д,, Главного управления локомотивного хозяйства МПС и заводов-изготовителей. Наряду с официальной деповской документацией для получения полной, достоверной и непрерывной инфоряации были разработаны дополнительные учетные документы (карта-накопитель наработок, повреадений, отказов и т.д.), Используемая эксплуатационная, ремонтная и другая нормативно-техническая документация относится к первичшш формам учета, формам-накопителям и формам записи результатов и анализов надежности и полностью соответствуют требованиям ГОСТ /6/. В работе по исследованию надежности из пяти планов проведения статистических наблвдений выбран план ,U Т который трактуется следующим образом: а) под статистическое наблвдение поставлено V деталей, узлов или дизелей; б) наблвдения ведутся в течение установленной наработки Т до заводского ремонта; в) отказавшие детали или узлы не заменяются новыми (могут заменяться, но данные об их отказах после восстановления не рассматриваются). Первым шагом в обработке статистического материала по наблвдениям за моментами отказов, является построение таблиц интервальных вариационных рядов, которые позволяют выявлять закономерности распределения наработок к моменту возникновения отказа деталей и узлов по интервалам, Для построения интервального вариационного ряца по каждой детали или узлу необходимо определить величину интервала h установить полную шкалу интервалов и в соответствие с ней сгруппировать результаты наблвдений. Для определения оптимальной величины интервала, при котором построенный интервальный ряд не был бы слишком громоздким и, в то же время, позволял выявить характерные черты рассматриваемого явления можно использовать форлулу Стерджеса 8 i-h3,322ed (I.I) Tji,Q){mc}X и Afnin соответственно максимальная и минимальная наработки к моменту возникновения отказов рассматриваемого узла или детали; d количество отказов за время наблвдения Т ДО заводского ремонта. Разность меящу величинамиХ/лсх иХ/т?//? называется размахом варьирования Re, и является нриблилюннш показателем вариации. Знаменатель форщлн. есть число интервалов определяемое при заданном числе отказов с/ за период наблюдения Т В табл. 1.2 приведены результаты выполненного расчета по определению оптимальной величины интервала/? для втулок цилиндров, верхних и нижних поршней.Зависимости ?п для втулки цилиндра 100 200 300 900 500 )(,тыс.КМ QH ON. -0.8 -1,г -1.S о\ -г.о гн «5 о статистические данные; по уравнению 3,89 10"" Х. Рис. 1,2 Зависшлость для втулки цилиндра 0,2 О -0,2 в,2 г, о/ 2,6 в,7 Здх -0,6 -0,8 -1.0 о -1,2 Ey-7,f f2,7&eg:x, -ье -го о Рис. 1.3 Показатели распределения отказов втулок цилиндров 73 т 2f2 г33 355 25 93 ?65 ?35 703 %,тыс.НМ 1 гистограмма распределения; 2 дифференциальная функция теоретического законаpacпpeдeлeния; 3 кривая накопленных вероятностей; 4 интегральная функция теоретического закона распределения. Рис. 1,4 Показатели распределения отказов верхних поршней 27 317 387 S7 527597)>тыс.км 1 гистограшла распределения j 2 дифференциальная функция теоретического закона распределения; 3 кривая накопленных вероятностей; 4 интегральная функция теоретического закона распределения. Рис. 1.5 Показатели распределения отказов нижних поршней 78 т 218 2В8 358 Ш Ш 568 658 Х.ть/с.км 1 гистограмма распределения; 2 дифференциальная функция теоретического закона распределения; 3 кривая накопленных вероятностей; 4 интегральная функция теоретического закона распределения. Рис. 1.6
1,3. Классификация отказов и повреждений цилиндропоршневой группы двигателей 10Д1СЮ Рассмотрим основные неисправности узлов цилиндро-поршневой группы, лимитирующие эксплуатационную надежность дизелей Ю Д Ю О 1.3.I. Втулки цилиндров Трещины по адаптерным отверстиям для форсунок и индикаторного крана в теле втулки приводят, как правило, к неплановому ремонту тепловоза из-за выброса охлалщащей воды из системы, С введением втулок 52-го варианта резко сократились случаи отказа дизеля из-за этих трещин, Трещины в рубашке ранее также приводили к отказу дизеля в эксплуатации, С введением и освоением технологии устранения течи воды в районе адаптерного отверстия также сократились случаи непланового ремонта тепловозов из-за трещин в рубашке. Эта технология позволяет исклниить необходимость разборки дизеля для замены дефектной гильзы до очередного крупного ремонта (ТР-2 или ТР-3), Устранение течи воды по трещине в рубашке можно осуществить за I 1,5 часа в пунктах технического осмотра (без захода тепловоза в депо). На крупных ремонтах цилиндровые гильзы с указанными выше дефектами заменяются. Зациры зеркала втулки или чрезмерный износ в поясе выпускных окон являются невосстанавливаемыми повреадениями и требуют замены втулки. За последние годы в результате внедрения комплекса мероприятий, эти отказы в процессе эксплуатации практически не наблвдаются. Процент сменяемости цилиндровых втулок на плановых ремонтах из-за указанного отказа незначителен, Предельный износ в поясе остановки первых колец ушготнительных возникает после значительной наработки и, как правило, не лимитирует надежность работы дизеля. Выявляется износ обычно на ремонтах 2ТР-2, 2ТР-3, ЗТР-2. Течи воды по резиновому уплотнению мезду рубашкой и втулкой являются восстанавливаемыми неисправностями и возникают главным образом при нарушениях условий эксплуатации тепловозов (перегрев охлаждающей воды в системе или выброс её из расширительного бака), а также использования некачественных уплотнительных колец, Наиболее распространенной теплотехнической неисправностью на дизеле Ю Д Ю О является отложение нагаров на выпускных окнах втулки цилиндра (рис. 1,7). Хотя эта неисправность не вызывает отказы в работе дизеля, но оказывает существенное влияние на мощность, экономичность и тепловую напряженность работы цилиндро-поршневой группы. Средний процент потери живого сечения выпускных окон втулок на освидетельствованных 53-х дизелях Ю Д Ю О грузовых и пассажирских тепловозов составил 23 24 Отложение нагара происходит по периметру окон с образованием слоя толщиной 2 3 Елм на Ю м цилиндре и с постепенным увеличением толщины нагара, закрыващим у 1-го цилшщра до 60 площади сечения окон. На отдельных цилиндрах в начале ряца имеются выпускные окна, полностью закрытые отложениями нагара. В связи со значительным влиянием нагарообразования на показатели работы дизеля Ю Д Ю О на Среднеазиатской дороге очистка выпускных окон производится на каждом техническом обслуживании ТО-3 через пробег 8 тыс. км.Отложение нагаров на выпускных окнах втулки цили Рис. 1.7 .3.2. Поршни Прогар головки является невосстанавливаемым повреждением (рис. 1.8). Поршень требует замены во всех случаях обнаружения оплавления, сквозной или несквозной термической трещины (радиальной или серповидной). Обычно из-за сквозного прогара головки поршня тепловоз заходит в депо на неплановый ремонт. Часто при неисправности системы защиты прогар головки поршня сопровоадается аварийным выходом из строя дизеля из-за разрушения деталей цилиндро-поршневой группы. Незначительные разгарные сетки (еле заметные невооруженным глазом) часто относят к неисправности. После зачистки таких разгарных сеток и восстановления хромового покрытия (с удалением старого слоя) поршни можно повторно использовать. Задир боковой поверхности происходит на тронковой части поршйя у четвертого уплотнительного кольца. При задире износ тронковой части поршня в указанном поясе обычно значителен и достигает 0,05 0,15 мм. Такие поршни считают отказавшими и подлежат замене во всех случаях выявления дефекта. Поршни с задиром меньших размеров являются восстанавливаемыми и считают отказавшими, если дефект выявлен на крупном ремонте* Появление трещин в ручьях или бонках, как правило, требует замены поршней. Ослабление шпилек крепления к вставке поршня часто является следствием образования трещин в бонке. Увеличение зазора меаду вставкой и стопорнвш кольцом (у бесшпилечных поршней) приводит к увеличению ударной нагрузки поршня о вставку при перекладке поршня и способствуют появлению трещин по ручью (рис. 1.9). Восстанавливаемыми повреждениями являются износ полуды и образование натиров на боковой поверхности поршня. Часто т ш ш е неисправности возникают из-за некачественного восстаПрогар головки поршня А сквозной прогар, Б сквозной прогар с оплавлением Рис. 1.8 Трещины поршней А трещины по первому ручью Б трещина по перемычке между первым и вторым ручьями Рис. 1.9
