CC BY
45
МОТОРНЫЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД КАК ИСТОЧНИК ФАКТОРОВ ОПАСНОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
С.А. Вамболь, заведующий кафедрой, д.т.н., профессор,
А.Н. Кондратенко, доцент, к.т.н., Н.В. Дейнеко, доцент, к.т.н., Национальный университет гражданской защиты Украины,
г. Харьков, Украина
Как известно, целью любых научных исследований является создание нового интеллектуального продукта фундаментального или прикладного характера, отличающегося научной новизной и практической ценностью. При этом этот продукт на пути от начальной идеи и до ее воплощения в виде внедренного в серийное производство конкурентоспособного продукта определенного наименования обязательно проходит стадию экспериментальных исследований его рабочих характеристик. Последнее обстоятельство обуславливает потребность в разработке соответствующих программ и методик, проектировании и изготовлении экспериментальных образцов и создания и совершенствовании соответствующей материальной базы - стендов, установок, средств измерительной техники (СИТ) и т.д. Однако, любые экспериментальные исследования объектов, имеющих отношение к энергетическим установкам, кроме так называемого мысленного эксперимента, характеризуются теми или иными факторами опасности. Поэтому работы, направленные на выявление, анализ и максимальное снижение или полное исключение факторов опасности, источниками которых являются экспериментальные установки и стенды, актуальны, поскольку здоровье и жизнь исследователя - это ценности гораздо белее высокого порядка, чем любые новые научные знания.
Анализ последних исследований и публикаций. В отделе поршневых энергоустановок (ПЭУ) Института проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного НАН Украины (ИПМаш НАНУ) разработан модульный фильтр твердых частиц (ФТЧ) дизеля новой нетрадиционной конструкции с насыпкой из природного цеолита в сетчатых кассетах. Несколько вариантов его конструкции воплощены в виде действующих макетов фильтрующего элемента (ФЕ) ФТЧ ИПМаш. Их рабочие характеристики в реальных условиях эксплуатации исследованы экспериментально на моторном испытательном стенде (МИС) отдела ПЭУ [1]. Схема МИС приведена на рисунке 2, его внешний вид показан на рисунке 1.
Целью исследования является описание устройства МИС для дальнейшего выявления и анализа факторов производственной, экологической, пожарной и взрывной безопасности проведения экспериментальных моторных исследований на МИС.
Постановка задачи и ее решение. МИС представляет собой сложную
систему взаимосвязанных энергетических установок.
1) МИС содержит электрическую нагрузочную машину фирмы УБЕТШ с динамометром постоянного тока типа DS 742/4-Ы, в составе которого имеется шкаф управления типа УН 136, двухмашинный агрегат (мотор-генератор) типа ГОР 942-1 и пульт управления [2].
2) На МИС установлен автотракторный дизель 2410,5/12 [3] в качестве объекта исследования.
3) Система СИТ стенда, содержащая датчики, приборы и информационные каналы, которые измеряют и контролируют регулировочные, режимные и другие параметры работы дизеля, нагрузочного устройства и других агрегатов стенда [4].
4) Дизель и нагрузочная машина установлены на сварной стальной фундаментной раме, опирающейся на бетонное основание.
5) Трансмиссия стенда, соединяющая шлицевым валом с карданными шарнирами маховик дизеля и фланец мотор-генератора, закрытый защитным кожухом.
а в
Рис. 1. Моторный испытательный стенд: а - общий вид стенда; б - пульт управления стендом; в - нагрузочная машина с динамометром
Все перечисленные структурные составляющие МИС характеризуются определенным набором факторов производственной, экологической, пожарной и взрывной опасности. Испытания проводятся в соответствии с программами и методиками отдела ПЭУ, а также положениями ГОСТ 18509-88 и ГОСТ 1484687 [5, 6]. Программы исследований построены на основе стандартизованных испытательных 13-ти и 8-ми режимных стационарных циклов, представляющих собой модели эксплуатации автомобильных и тракторных дизелей соответственно и описаны в Правилах ЕЭК ООН № 49 и № 96. Их адаптировали к возможностям материальной базы лаборатории отдела ПЭУ, особенности адаптации описаны в [1]. Для проведения стендовых моторных исследований ФТЧ ИПМаш выпускную систему МИС модернизировали путем дополнения ее местом установки экспериментальных образцов
(макетоудерживающую вставку (МВ)), новыми системами отбора проб ОГ на токсичность и дымность и измерения газодинамических параметров потока ОГ. Схема модернизированной выпускной системы МИС приведена в [1, 4]. Факторы опасности исследований на МИС целесообразно рассмотреть для агрегатов МИС в отдельности, что и будет предметом дальнейших исследований [7]. Так, факторы опасности, источником которых выступает трансмиссия стенда, описаны и проанализированы в исследовании [8]. Также стенд, как уникальное изделие, является достаточно сложным объектом метрологических исследований. В исследовании [9] проанализированы эти его особенности.
Рис. 2. Схема моторного испытательного стенда: 1 - дизель Д-21А1 (2410,5/12); 2 - нагрузочная машина (мотор-генератор ГОР 924-4); 3 - пульт управления; 4 - карданный вал с защитным кожухом; 5 - фундаментная рама; 6 -вытяжная вентиляция; 7 - динамометр DS 742-4/К; 8 - топливный насос высокого давления; 9 - всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала; 10 - муфта изменения угла опережения впрыскивания; 11 - бак топливный; 12 - указатель уровня топлива в баке; 13 -электрогидравлический автоматический клапан толива топлива; 14 - весы лабораторные 2 кл. ВЛР-200; 15 - оптический датчик; 16 - расходная емкость измерителя расхода топлива; 17 - навеска (эталонный вес); 18 - щуп-масломер или датчик температуры масла в поддоне
дизеля; 19 - датчик температуры масла в поддоне дизеля ТМ100В; 20 - выпускной коллектор; 21 - впускной ресивер; 22 - счетчик газа ротационный РГ-100; 23, 40 - ртутный термометр ТЛ-4 №2 (0-50 °С); 24 - психрометр; 25 - дросселирующая шайба измерителя расхода воздуха на впуске; 26, 34 - дифференциальный и-образный манометр ДМ; 27 -вентилятор системы охлаждения дизеля; 28 - выпускной коллектор; 29 - глушитель шума
ОГ; 30 - отборник проб ОГ на токсичность; 31 - держатель фильтра для определения дымности ОГ; 32 - газоанализатор пятикомпонентный Автотест-02.03П; 33 - выпускной тракт; 35 - отсоединительная муфта нагрузочной машины; 36, 37 - ручка и тросик управления; 38 - барометр-анероид БАММ-1М; 39 - таймер; 41 - прибор А-565; 42, 43, 45 -частотомер-хронометр Ф-5040 или Ф-5041; 44 - прибор А-566; 46 - отметчик ВМТ; 47 -термометр сопротивления ТСМ; 48 - датчик давления масла; 49 - манометр МО
Выводы. В данном исследовании рассмотрено устройство, состав и особенности моторного испытательного стенда отдела ПЭУ ИПМаш НАН Украины как источника факторов производственной, экологической, пожарной и взрывной опасности. В дальнейших исследованиях будут выявлены и проанализированы вышеуказанные факторы опасности для отдельных агрегатов МИС: нагрузочной машины, трансмиссии, дизеля Д21А1 (2410,5/12), средств измерительной техники и экспериментальных образцов ФТЧ ИПМаш. Также будет приведен перечень мер по обеспечению производственной, экологической, пожарной и взрывной безопасности исследований на МИС.
Список использованной литературы
1. Вамболь С.О. Стендовi випробування автотракторного дизеля 2410,5/12 за стандартизованими циклами для визначення ефективност роботи ФТЧ [Текст] / С.О. Вамболь, О.П. Строков, О.М. Кондратенко // Вюник Нащонального техшчного ушверситету "ХШ". Серiя: Автомобше- та тракторобудування. - Х.: НТУ «ХП1», 2014. - № 10 (1053). - С. 11-18.
2. Измерительный комплекс IDS-742 4/N. Руководство по эксплуатации РР 478 и РР 932. - 20 с.
3. Дизели с воздушным охлаждением Владимирского тракторного завода [Текст] / В.В. Эфрос [и др.]. - М.: Машиностроение, 1976. - 277 с.
4. Разработка малозатратной технологии и автоматизированной системы очистки отработавших газов дизеля от твердых частиц. Отчет о НИР (заключительный) [Текст] / ИПМаш НАНУ; рук. А.П. Строков. - № ГР 0111U001762. - Х.: ИПМаш НАНУ, 2011 - 2012. - 131 с.
5. ГОСТ 18509-88. Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний [Текст]. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 78 с.
6. ГОСТ 14846-87. Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний [Текст]. - М.: Изд-во стандартов, 1987. - 42 с.
7. Грибан В.Г. Охорона пращ: навч. пошбник [для студ. вищ. навч. закл.] [Текст] / В.Г. Грибан, О.В. Негодченко - К.: Центр учбово!' лггератури, 2009. -280 с.
8. Строков О.П. Система вщбору проб вщпрацьованих газiв дизеля моторного випробувального стенду як об'ект метролопчних до^джень [Текст] / О.П. Строков, 1.В. Мщенко, О.М. Кондратенко, О.А. Бурменко // Вюник Вшницького полггехшчного шституту. - Вшниця: ВНТУ, 2015. - № 4. - С. 113117.
9. Кондратенко А.Н. Факторы опасности экспериментальных исследований на моторном испытательном стенде. Часть 1 [Электронный ресурс] / А.Н. Кондратенко, С.А. Вамболь, А.С. Стельмах // Технологии техносферной безопасности: Интернет-журнал. - М.: АГПС МЧС РФ, 2015 -Вып. 2 (60). - C. 01-06. - Режим доступа: http://agps-2006.narod.ru/ttb/ 2015-2709-02-15.ttb.pdf.
