CC BY
23
Анотацн:
У статп розглядаеться можливiсть впровадження гiбридного маневрового тепловоза ТЕМ9Н SinaraHybrid та ЧМЕ3 з дво- та тридизельною силовими установками зашсть локомотивiв сери ЧМЕ3, якими в основному представлено маневровий тепловозний парк Укрзалiзницi. Наведено результата розрахунку вартосп життевого циклу цих локомотивiв в порiвняннi iз базовим ЧМЕ3, а також ефективнiсть вщ впровадження цих тепловозiв. Розрахунки наведено для двох режимiв роботи локомотивiв: легко! маневрово! i важко! вишзно!. Також виконано тяговi розрахунки, як1 доводять ефективнiсть рiшення, що пропонуеться.
Ключов1 слова: маневровий тепловоз, пбридний тепловоз, модернiзацiя, життевий цикл, тяговi розрахунки, економiя палива.
В статье рассматривается возможность внедрения гибридного маневрового тепловоза ТЕМ9Н SinaraHybrid и ЧМЭ3 с двух- и трехдизельной силовыми установками вместо локомотивов серии ЧМЭ3, которыми в основном представлен маневровый тепловозный парк Укрзализныци. Приведены результаты расчета стоимости жизненного цикла этих локомотивов по
сравнению с базовым ЧМЭ3, а также эффективность от внедрения этих тепловозов. Расчеты приведены для двух режимов работы локомотивов: легкой маневровой и тяжелой вывозной работы локомотивов. Также выполнены тяговые расчеты, доказывающие эффективность предлагаемого решения.
Ключевые слова: маневровый тепловоз, гибридный тепловоз, модернизация, жизненный цикл, тяговые расчеты, экономия топлива.
The article discusses the possibility of introducing a hybrid shunting locomotive TEM9N Sinara Hybrid and CHME3 with two- and three diesel power plants instead of locomotives CHME3, which mainly includes shunting diesel Ukrzaliznytsyapark. The results of the calculation of the life cycle cost of these locomotives compared to the base CHME3, as well as the effectiveness of the implementation of these locomotives. Calculations are shown for the two modes of operation of locomotives: light and heavy shunting locomotives export operation. Also made traction calculations demonstrating the efficiency of the proposed solution.
Keywords: shunting locomotive, diesel hybrid, modernization, life cycle, traction calculations, fuel economy.
УДК 629.424.1:621.319.4
ПРИЛЕПСКИЙ Ю.В., к.т.н., доцент (ДонИЖТ)
Определение качества работы цилиндров ДВС по сигналу вибродатчика
Prylepskyi J.V., Ph.D., docent (DonIRT)
Determination of the quality of the cylinder engine vibration sensor signal
Актуальность
Своевременная оценка качества работы двигателя внутреннего сгорания транспортного средства является условием надежной, бесперебойной его работы. В полной мере это относится к железнодорожному транспорту, где задержка в движении магистрального или маневрового тепловоза приводит к сбою графика движения и к значительным экономическим по-
терям. Все это вызывает необходимость оснащения диагностическими системами бортового типа с возможностью постоянного мониторинга технического состояния и прогнозированием качества работы ДВС на последующие периоды. Кроме того, оснащение ДВС подобными системами дает возможность осуществлять ремонты узлов и агрегатов по их техническому состоянию, что дает экономию средств по сравнению с планово-предупредительными ремонтами.
В настоящее время на кафедре «Подвижной состав железных дорог» Донецкого института железнодорожного транспорта проводятся исследования по использованию вибродиагностики, как относительно недорогого метода, для оценки качества работы двигателей внутреннего сгорания подвижного состава железных дорог.
Цель работы
В настоящей работе исследовалась возможность использования вибродиагностики для сравнительной оценки качества работы цилиндров многоцилиндрового дизельного двигателя внутреннего сгорания.
тоты вращения коленчатого вала 1000 об/мин. (16,67 об/с) представлен на рисунке 1.
Как видно из графической зависимости, с удаленностью цилиндра от вибродатчика, уровень вибросигнала монотонно снижается, что не позволяет осуществить прямую сравнительную оценку качества работы цилиндров. Поэтому, в качестве показателя работы цилиндра использовали относительное изменение ЭДС вибродатчика по сравнению с аналитически полученным значением:
8 = ЭС .Ю0% = ЭД^ - ЭДС* .100%, (1)
ЭДС1 ЭДС1
Основной материал
Исследования проводили на дизель-генераторной установке ДГМА-75М1, оснащенной шестицилиндровым дизельным двигателем внутреннего сгорания К461М1 (6ЧН12/14).
Для восприятия упругих колебаний использовали датчик-акселерометр
Д14.507, установленный параллельно оси цилиндров на головке цилиндров у первого цилиндра. Наблюдение и запись сигнала вибродатчика осуществляли с помощью двухканального USB осциллографа «DiSco-2». Второй канал осциллографа использовали для синхронной записи сигнала датчика оптического типа положения поршня первого цилиндра в верхней мертвой точке в начале рабочего такта. Порядок работы цилиндров двигателя К461М1: 1-5-3-6-2-4.
Для визуального восприятия процесса и записи информации использовали ПЭВМ (Netbook) моделi „Acer" / 1 /.
В качестве параметра сравнительной оценки качества работы цилиндров, использовали величину амплитуды вибросигнала датчика. Амплитуду сигнала для каждого цилиндра измеряли по осциллограмме для пяти последовательных циклов на прогретом двигателе и определяли средние значения. График изменения амплитуды вибросигнала по цилиндрам ДВС для час-
где ЭДСТМ - аналитическое значение амплитуды вибросигнала для №го цилшдра;
ЭДСЫ - экспериментальное значение амплитуды вибросигнала для №го цилшдра.
Для получения аналитической зависимости ЭДС вибродатчика от удаленности цилиндра использовали алгебраическую аппроксимацию экспериментальной зависимости ЭДС от удаленности вибродатчика и цилиндра. По характеру изменения кривой (см. рис. 1) анализировали полиномиальную и логарифмическую зависимости. С учетом коэффициента детерминации модели
2 —
R2 = 1 - —
(2)
где ст2 - дисперсия случайной ошибки модели, была выбрана логарифмическая модель, как более адекватная. В натуральных координатах принятая аналитическая модель имеет вид:
ЭДС = -0,36 • ln N +1,0069,
(3)
где N - порядковый номер цилиндра.
1,2
0,8
0,6
0,4
0,2
1
2
у = -0,361п(х) R2 = 0,9 + 1,0069 104
у = 0,0275х2 - 0,31 R2 = 0,90 33х + 1,291 38
5
3 4
Номер цилиндра
Рис. 8. Влияние удаления цилиндра от вибродатчика на амплитуду вибросигнала
1
6
Для проверки возможности использования относительного изменения амплитуды для оценки качества работы цилиндров, осуществляли сравнение данного показателя для 4-го цилиндра (где наблюдается существенное снижение амплитуды вибросигнала) с замерами давления в 4-м и 1-м цилиндрах. Первый цилиндр в данном случае берется за эталон, поскольку измеренное и аналитическое значения ЭДС вибросигнала совпадают по величине.
В результате замеров при помощи максиметра давления при частоте вращения коленчатого вала 1000 об/мин. были получены следующие результаты: для первого цилиндра давление составило 160 кгс/см2 (15,7 МПа), для четвертого - 123 кгс/см2 (12,1 МПа). В процентном отношении такое снижение составляет 23,1 %.
При расчете по формуле (1) снижение измеренной амплитуды вибросигнала составило 22,8 %, что свидетельствует о приемлемости метода вибродиагностики для сравнительной оценки качества работы цилиндров двигателей внутреннего сгорания.
Поскольку представленные результаты были получены для одной частоты вращения коленчатого вала 1000 об/мин.,
аналогичные эксперименты были проведены для частот 400 и 1500 об/мин. Методика анализа оставалась неизменной. В результате расчетов по формуле (1) для частоты вращения коленчатого вала 400 об/мин. было получено снижение амплитуды вибросигнала 23,0 %, а для частоты 1500 об/мин. - 22,7 %, что практически повторяет ранее полученный результат.
С учетом иных параметров вибросигнала / 1, 2 / можно с высокой степенью достоверности выявить причину конкретного дефекта в работе цилиндра.
Выводы
Исследованиями показана возможность использования вибродиагностики для сравнительной оценки качества работы цилиндров многоцилиндрового дизельного двигателя внутреннего сгорания.
Изменение частоты вращения коленчатого вала ДВС практически не влияет на относительное отклонение амплитуды вибросигнала от аналитически установленного уровня для конкретного цилиндра.
Отклонения амплитуды вибросигнала на каком-либо цилиндре от аналитически
установленного для данного типа ДВС уровня может свидетельствовать об изношенности системы поршень-цилиндр или о неисправности в системе смесеобразования. Динамика изменения данного параметра позволит планировать ремонты по техническому состоянию.
Список литературы:
1. Прилепський Ю.В. Визначення впливу режимiв роботи дизельного двигуна внутршнього згоряння на параметри сигналу вiбродатчика / Ю. В. Прилепський, 1.В. Грицук, В.1. Дорошко, К.С. Шаповалов // Збiрник наукових праць. - Донецьк: ДонГЗТ, 2014. - Вип. 38. - С. 148-156.
2. Прилепський Ю.В. Визначення залежносп ампл^уди вiбросигналу вщ режиму роботи двигуна внутршнього згоряння [Текст] / Ю. В. Прилепський, К. С. Шаповалов // Матер. 5-1 мiжвузiвськоi наук.- техн. конф. «Енерго- та ресурсозберiгаючi технологи при експлуатаци машин та устаткування». -Донецьк, ДонГЗТ. - 2013. - С. 91-93.
Spysok literatury:
1. Prylеpskyi J. V. Viznаchеnnja vplivu regimiv rodoty dviguna vnutrishnjogo zgorjannja na parametri signalu vibrodatchika / J.V. Prytepskyi, I.V. Gritsuk, V.I. Doroshko, K.S. Shаpоvаlоv // Zbirnik nfukovih prats. -Dоnеtsk, DоnIZТ. - 2014. - Vip. 38. - S. 148156.
2. Prykpskyi J.V. Viznаchеnnja zаlеgnоsti аmplitudi vibrоsignаlu vid regsmu rоbоti dvigunа vnutrishnjоgо zgоrjannja ^kst] / J.V. Prylеpskyi, K.S. Shаpоvаlоv // Mаtеr. 5-ji migvuzivskоji Muk.- tеchn. kоnf.
«Епе^о- tа rеsursоzbеrigаjuchi tеchnоlоgii рп ekspluаtаtsii mаshin tа ustаtkuvаnnja».-Dоnеtsk, DоnIZТ. - 2013. - Б. 91-93.
Аннотации:
В работе показана возможность использования виброанализа для сравнительной оценки качества работы цилиндров многоцилиндрового дизельного двигателя внутреннего сгорания. Сравнительная оценка относительного изменения амплитуды вибросигнала по сравнению с аналитически установленным уровнем практически совпадает с относительным изменением давления в цилиндре. Частота вращения коленчатого вала не оказывает заметного влияния на величину данного параметра.
Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, датчик вибрационный, амплитуда сигнала, частота вращения, неравномерность давления
У робот показана можливють використання виброанал1зу для пор1вняльно! оцшки якосп роботи цил1ндр1в багатоцил1ндрового дизельного двигуна внутршнього згоряння. Пор1вняльна оцшка вщносно! змши амплиуди в1бросигналу в пор1внянш з аналггачно встановленим р1внем практично збтаеться з ввдносною змшою тиску в цил1ндр1. Частота обертання колшчастого вала не робить помггного впливу на величину даного параметру.
Ключовi слова: двигун внутршнього згоряння, датчик в1брацшний, амплиуда сигналу, частота обертання, нер1вном1ршсть тиску
The paper shows the possibility of using vibroanaliza for comparative evaluation of the performance of a multi-cylinder diesel internal combustion engine. Comparative evaluation of the relative change in the amplitude of the vibration signal in comparison with the analytical set level almost coincides with the relative change in pressure in the cylinder. The engine speed has no appreciable effect on the value of this parameter.
Keywords, an internal combustion engine, the vibrating sensor signal amplitude, speed, pressure unevenness
