Исследование предельного состояния распылителя форсунок автотракторных дизелей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование предельного состояния распылителя форсунок автотракторных дизелей

Шекихачев Ю.А., Батыров В.И., Карданов Х.Б.

Кабардино-Балкарский государственный

аграрный университет им. В.М. Кокова

Аннотация

В статье приводятся результаты математического моделирования предельного состояния распылителя форсунок автотракторных дизелей в зависимости от изменения его параметров. Выявлены основные параметры, определяющие исчерпание ресурса распылителя.

Ключевые слова: РАСПЫЛИТЕЛЬ, ФОРСУНКА, ИСЧЕРПАНИЕ РЕСУРСА, ДИЗЕЛЬ

Ресурс отечественной топливной аппаратуры высокого давления обычно составляет 6…8 тыс. моточасов, максимальный - 10…12 тыс. моточасов. Анализ статистических данных показывает, что в практике эксплуатации дизелей объем ремонтных работ топливной аппаратуры весьма значителен, что обусловливает перерасход запасных частей из-за низкого уровня технического обслуживания и эксплуатации в целом, а также недостаточной надежности деталей топливной аппаратуры по отдельным параметрам.

Одним из путей повышения работоспособности существующего парка автомобилей и тракторов, укомплектованных форсированными двигателями, которые более требовательны к стабильности регулировок, сохранению геометрических и эксплуатационных показателей в условиях реальной эксплуатации, является обоснование и определение значений предельного состояния параметров топливной аппаратуры [1].

Наиболее слабым звеном топливной аппаратуры высокого давления автотракторных дизелей является распылитель форсунки, который работает в наиболее тяжелых условиях воздействия высокотемпературных цилиндрических газов. От работоспособности распылителя форсунки зависят качество распыливания топлива, точность его дозирования, мощность, экономичность, надежность, дымность и токсичность дизеля [2].

Основной причиной отклонений технико-экономических показателей дизеля от заданных техническими условиями является изменение параметров распылителей форсунок дизелей в эксплуатации [2, 3].

Комплексное исследование изменений параметров распылителей форсунок в эксплуатации, установление причин отказов с целью повышения научного обоснования критериев и методы определения предельного состояния деталей сопряжений ее элементов, в первую очередь, прецизионных деталей, имеют важное значение для повышения эффективности использования автотракторных дизелей.

Для рядной дизельной топливной аппаратуры рассмотрим систему, состоящую из одной насосной секции контрольного насоса (), корпуса контрольной форсунки () с испытуемым распылителем (), установленным в цилиндр контрольного дизеля () (рис. 1).

Рис.1. Схема испытания системы «Распылитель»

Указанную схему испытаний можно представить в виде двух систем, представленных на рис. 2.

Рис. 2. Схема испытаний распылителя форсунки

Здесь система - испытуемый распылитель в корпусе контрольной форсунки, система - цилиндр контрольного двигателя.

При подключении системы к системе входные переменные, определяемые для каждого контрольного этапа вектором столбцов состояний

(1)

предельный распылитель форсунка дизель

преобразуются системой (; ) в выходной сигнал c помощью некоторого неизвестного оператора . Система (; ) характеризует совместную работу систем дизеля и топливного насоса высокого давления (ТНВД). То есть существует такой оператор , что

(2)

Для оценки значимости параметров, влияющих на предельное состояние распылителя, преобразуем параметры , которые выражаются количественно, в параметры, выражающиеся в двоичной системе счисления (0 или 1). Тогда для любого параметра системы , выражаемого количественно, можно получить следующее его «двоичное представление»:

(3)

где - область брака по параметру , определяемая по нормативной документации;

- область годных по параметру , определяемая по нормативной документации;

- область возможных состояний параметра .

Области возможных состояний параметра схематично представлены на рис. 3.

Рис. 3. Области возможных состояний параметра

В соответствии с тем, что падение мощности цилиндра двигателя на номинальном режиме можно принять за критерий предельного состояния [2], существует некий отклик системы на подключение системы , выражающийся двоично в виде выходного сигнала , такого, что:

(4)

Здесь (5)

где - область состояния системы ;

(6)

(7)

Для оценки чувствительности параметров распылителей к падению мощности в цилиндре введем следующие обозначения:

- испытуемые распылители:

(8)

где - число испытуемых распылителей;

- цилиндр контрольного двигателя с распылителями :

(9)

Тогда для каждой-ой межконтрольной наработки имеем матриц состояний параметров распылителей и «вектор-строк» состояний цилиндра двигателя.

При установке испытуемых распылителей в цилиндр контрольного дизеля матрица состояний их параметров будет иметь вид:

Причем:

(10)

Объединим «вектор-строки» состояний цилиндров по всем контрольным наработкам в матрицу состояний цилиндра контрольного дизеля с испытуемыми распылителями :

Здесь определяется из условия (10).

Вероятность годных распылителей по параметру при наработке рассчитывается по зависимости:

(11)

где - число годных по параметру .

Выражение (11) определяет вероятность (эмпирическую частоту) события, заключающегося в том, что так называемый «обобщенный» (усредненный) распылитель годен при наработке по исследуемому параметру (распылитель находится в области ).

С учетом выражения (11) для каждого параметра и для каждой контрольной наработки составим матрицу состояний обобщенного распылителя с элементами:

(12)

которые определяются по формуле (11):

Вероятность события, заключающегося в том, что при наработке мощность в цилиндре двигателя упадет менее чем на 7% от исходной величины, оцениваем по формуле:

(13)

где определяется из выражения (10).

Для выявления основных параметров, определяющих исчерпание ресурса, используется «вектор-строка» состояния «обобщенного цилиндра»:

Определяя номера соответствующих наработок, по «вектор-строке» состояний «обобщенного цилиндра» можно оценить вероятность того, что мощность в цилиндре упадет меньше предельно допустимого значения, равного 7%.

Список использованных источников

1. Хаширов Ю.М., Карданов Х.Б., Батыров В.И. Корреляционный анализ неранжированных качественных результатов экспериментальных испытаний форсунок ФД-22 / Сборник научных трудов международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей». - С.-Петербург: СПГАУ. - 2003. - С. 67-70.

2. Батыров В.И., Нагоев В.Н., Болотоков А.Л. Метод комплектования топливной системы высокого давления при выполнении ремонтно-обслуживающих работ / Сборник завершенных научных работ в области АПК, рекомендуемых для внедрения в производство. - Нальчик: КБГСХА. - 2006. - С. 91-96.

3. Батыров В.И., Болотоков А.Л. Повышение надежности работы распылителя форсунки дизелей / Техника в сельском хозяйстве. - 2012, №3. - С. 12-15.

Размещено на Allbest.ru