CC BY
50
жить хромирование до требуемой толщины слоя хрома.
По окончании хромирования вынуть детали из ванны, промыть в горячей воде и просушить на воздухе.
Вращение детали при хромировании позволяет повысить производительность процесса в 1,5 раза, рассеивающую способность электролита в 3 раза и выход по току до 20.. .28 %, а также устранить неравномерность отложения хрома до 80 %.
При осаждении хрома на восстанавливаемую деталь без вращения требуемый припуск на обра-
ботку составляет 0,08...0,1 мм, а при вращении детали в электролите — 0,02 мм. При этом механическую обработку желательно выполнять шлифованием, а при малом припуске — притиркой пастой ГОИ.
Восстановление деталей хромированием наиболее целесообразно проводить при концентрации хромового ангидрида в электролите 150.250 г/л,
серной кислоты 1,5_2,5 г/л, температуре 55.60 °С,
плотности тока 45.. .80 А/дм2. Из этого электролита можно получить покрытия микротвердостью 50.. .100 HRC.
УДК 631.3:621.43
С.А. Зыков, канд. техн. наук, доцент
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
Э.И. Удлер, доктор техн. наук, профессор
А.В. Исаенко, канд. техн. наук, доцент
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Томский государственный архитектурно-строительный университет»
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТОПЛИВНЫХ СИСТЕМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН
Наличие в дизельном топливе мобильных машин различного назначения абразивных частиц и воды, в количестве, превышающем допускаемое ГОСТ 305-85, приводит к преждевременному интенсивному изнашиванию деталей топливных систем (ТС). Это вызывает резкое снижение надежности дизеля в целом в условиях реальной эксплуатации.
К сожалению, существующие штатные схемы защиты топливной аппаратуры сельскохозяйственных и дорожно-строительных машин не обеспечивают заданную чистоту топлива как при хранении в топливных баках, так и при подготовке и подаче его в камеру сгорания.
В связи с этим авторами настоящей статьи предложена усовершенствованная топливная схема (УТС; рис. 1), включающая в себя масляный пылеуловитель (МПУ; рис. 2), установленный на магистрали «дыхания» топливного бака машины, и двухступенчатый топливный фильтр-сепаратор (ТФС; рис. 3) вместо штатного фильтра грубой очистки топлива.
Масляный пылеуловитель (рис. 2) выполнен в цилиндрическом корпусе с герметичной крышкой, в центре которой предусмотрено входное окно. В нижней части корпуса образована масляная ванна, на боковой поверхности которой размещен выходной патрубок. В состав масляного пылеуловителя входят также центральная трубка с отверстиями и очиститель воздуха, представляющий со-
Рис. 1. Схема усовершенствованной топливной системы машины:
1 — масляный пылеуловитель (МПУ); 2 — топливный бак;
3 — двухступенчатый топливный фильтр-сепаратор (ФС); 4 — топливоподкачивающий насос; 5 — фильтр тонкой очистки (ФТО); 6 — манометр; 7 — форсунки; 8 — ТНВД; 9 — перепускной клапан; 10 — редукционный клапан; 11 — фильтр грубой очистки (ФГО)
Вход
В-В
Рис. 2. Масляный пылеуловитель (патент 2257487 РФ):
а — сборочный чертеж; б — устройство архимедовой спирали;
1 — корпус; 2 — выходной патрубок; 3 — масляная ванна; 4 — сливная пробка; 5 — крышка; 6 — опорный поясок; 7 — центральная трубка;
8 — отверстия; 9 — металлическая лента-спираль; 10 — опорная шайба; 11 — стопорное кольцо
бой архимедову спираль, уложенную в пространстве между трубкой и корпусом. Верхние торцы спирали входят в канавки опорной шайбы, а нижние частично затоплены в масле ванны.
Пылеуловитель действует следующим образом. Во время работы машины воздух из атмосферы через входной патрубок поступает в центральную трубку. При выходе через отверстия трубки частицы пыли вместе с воздухом проходят по винтовому каналу спирали. Закручиваясь и ударяясь о металлические стенки спирали, частицы, имеющие определенную массу, постепенно теряют кинетическую энергию и, как следствие, входную скорость, осаждаясь на поверхности масла в ванне. Очищенный от частиц загрязнений атмосферный воздух поступает через входной патрубок в топливный бак, крышка заливной горловины которого герметично закрыта.
Фильтр-сепаратор (рис. 3) состоит из корпуса, с тремя патрубками, колонки, отражателя, отстойника и кронштейна. Колонка с перегородкой разделяет корпус на рабочую зону и отстойник, а рабочую зону — на внешнюю и внутреннюю секции, полости которых заполняют пористым коагулирующим материалом, служащим фильтроэлементом. Колонка выполнена в виде неперфорированного усеченного конуса с закрепленными перфорированными пластинами 6 и 9. Пластины 7 и 8 можно свободно вставлять и фиксировать внутри колонки, полость которой сообщается с отстойником. Они служат для сжатия фильтрующего материала.
Фильтр-сепаратор работает следующим образом. В процессе работы машины топливо из бака поступает в рабочую зону фильтра и последовательно проходит через фильтрующий материал вначале внешней, а затем внутренней полостей. Поскольку степень сжатия, а следовательно, и пористость фильтрующего материала, уменьшается в направлении движения потока топлива, происходит равномерное заполнение механическими примесями всего объема порового пространства. Так как фильтрующий материал обладает водокоагулирующими свойствами, при попадании воды в топливо ее микрокапли по мере движения потока постепенно увеличиваются в размерах и массе и при выходе из нижней части внутренней полости колонки выпадают в отстойную зону корпуса фильтра. При обслуживании фильтра накопившуюся воду удаляют через дренажный патрубок. Лабораторные испыта-
Рис. 3. Двухсекционный топливный фильтр-сепаратор (а.с. 203625 СССР):
1 — корпус; 2 — посадочное кольцо; 3 — кронштейн; 4 — уплотнитель; 5 — кольцо крепления; 6, 7, 8, 9 — перфорированные пластины; 10 — рабочая зона;
11 — входной патрубок; 12 — опорное кольцо;
13 — отражатель; 14 — дренажный патрубок;
15 — отстойник; 16 — выходной патрубок;
17 — перегородка; 18 — внешняя полость;
19 — колонка; 20 — внутренняя полость
117
ния работоспособности МПУ и ТФС дали положительные результаты.
На основании лабораторных испытаний проведены сравнительные эксплуатационные испытания эффективности усовершенствованной ТС колесных тракторов МТЗ-82, автопогрузчиков ТО-18А и автогрейдеров ДЗ-122, выполняющих свойственную им работу.
Экспериментальная выборка и анализ проб дизельного топлива из элементов системы позволили получить результаты исследований с 95 %-й доверительной вероятностью, что обеспечило их достоверность. Оценка эффективности системы выполнена путем сравнения показателей, характеризующих физическую чистоту топлива. Использованы стандартные и специально разработанные методики оценки. В частности, для определения счетной концентрации частиц загрязнения применен анализатор механических примесей ФС-112/3, предназначенный для автоматического подсчета в пробах жидких сред количества взвешенных частиц и их классификации по размерам в диапазоне 5.500 мкм с относительной погрешностью ±5 %.
Сравнительный анализ результатов исследований показал, что количество и крупность частиц, а также длительность их пребывания в баке в «плавающем» состоянии зависят от характера выполняемой машиной работы и содержания воды в топливе. У более динамичных машин эти показатели на 12.17 % выше.
В некоторых случаях загрязненность дизельного топлива в баках машин может достигать 0,5.0,7 % (масс.) при математическом ожидании 0,052 % (масс.). Загрязненност. топлива в баках машин с серийной системой (СТС) в среднем составляет 0,0072 % (масс.), тогда как в машинах с усовершенствованной топливной системой (УТС) — в 2,9 раза ниже. При этом суммарное содержание «плавающих» частиц размером до 40 мкм в баках машин с СТС достигает в среднем 31 075 ед./мл, а у машин с УТС — 12 100 ед./мл (табл. 1).
Также установлено, что к фильтру грубой очистки (ФГО) серийной и снабженной ТФС системы топливо поступает практически той же загрязненности, что и в самом баке. В среднем счетная концентрация частиц загрязнения составляет (27.28) ■ 103 ед./мл и (10.12)103 ед./мл топлива соответственно (частицы размером 5.25 мкм). При работе машины в резкодинамичном режиме общее количество загрязнений на входе в фильтр может возрасти на 15.20 %, а крупность частиц в СТС — увеличиться до 50 мкм. В УТС частицы таких размеров отсутствуют.
Приведенные в табл. 1 результаты свидетельствуют о достаточно высокой эффективности МПУ, снижающего счетную и массовую концентрацию загрязнений в топливе в 2,4.. .2,9 раза только за счет защиты топливного бака от попадания в него атмосферной пыли.
Таблица 1
Характеристика загрязнений дизельного топлива дорожных машин по усредненным показателям
Серийная система ТП Усовершенствованная система ТП
Показатель В топливном баке (рабочий режим) На входе в топливоподкачивающий насос В топливном баке (рабочий режим) На входе в топливоподкачивающий насос
Среднесезонное загрязнение, % (масс.) 0,00720 0,00556 0,00250 0,00115
Размерная группа Содержание частиц Содержание частиц Содержание частиц Содержание частиц
частиц, мкм в группе в группе в группе в группе
ед./мл % ед./мл % ед./мл % ед./мл %
1...5 11883 40,94 10769 49,82 8454 70,22 3661 70,75
6...10 8162 28,12 5842 27,04 2213 18,37 1049 20,27
11.15 4227 14,56 2633 12,19 782 6,49 319 6,17
6 2 О 2259 7,79 1435 6,64 316 2,26 83 1,61
5 1327 4,57 777 3,60 152 1,26 47 0,91
2 0\ 3 о 663 2,29 102 0,47 92 0,76 12 0,23
5 т т 302 1,04 43 0,20 31 0,26 3 0,06
3 0\ 4 о 129 0,44 8 0,04 5 0,04 - -
5 48 0,17 1 0,00 - - - -
4 0\ 5 о 18 0,06 - - - - - -
Свыше 50 5 0,02 - - - - - -
Всего 29023 100 21605 100 12045 100 5174 100
Содержание воды, % 0,0184 0,0178 0,0185 0,0046
Коэффициент фильтрации 7,4 5,0 3,3 2,2
Применение в УТС машин фильтра-сепаратора дополнительно обеспечило снижение загрязнений в топливе на входе в топливоподкачивающий насос еще в 4,1.4,8 раза. Из данных табл. 1 следует, что в этом случае суммарное количество частиц на 1 мл топлива составляет 5170 ед. при максимальной крупности 25.30 мкм. Обращает на себя внимание и тот факт, что счетная концентрация частиц загрязнения по всем размерным группам, в том числе и наиболее опасных с точки зрения влияния на изнашивание трущихся пар топливной аппаратуры размером 6.15 мкм по сравнению с СТС, также снижается в 5.7 раз.
Распределение дисперсного состава показывает, что в топливе УТС на входе в ФТО 95 % частиц имеют размер 5.15 мкм, тогда как в СТС — 5.25 мкм. В масляной отстойной зоне МПУ частиц
размером 5.20 мкм содержится до 10 %. Практически все частицы размером 40 мкм и выше задерживаются пылеуловителем. Наличие воды в топливе, поступающем в ФТО дизелей с УТС, сокращается по сравнению с СТС в 2-3 раза, чему также способствует применение ТФС. Даже в зимний период содержание воды в топливе как конденсата колеблется в пределах 0,016.0,0045 % (масс.).
Из этого следует, что в отличие от серийной усовершенствованная топливная система дорожной машины не только удовлетворяет предъявляемым требованиям по ГОСТ 17216-71, обеспечивая чистоту топлива до 6 класса, но и способна снять нагрузку с ФТО и тем самым повысить их ресурс.
За период испытаний, проведенных в рамках настоящей работы, общая наработка машин с СТС
Таблица 2
Распределение частоты отказов серийной и усовершенствованной топливной системы
дизелей дорожных машин
Характерные отказы элементов топливной системы дизелей Причины и следствия отказов Частота отказов X, отказ/100 маш.-дн. Кратность снижения отказов
СТС УТС
Засорен топливозабор-ник в топливном баке Попадание в трубопровод топливозаборника и в трубопровод низкого давления загрязнений в виде шламов, состоящих из механических частиц, смолистых соединений, воды 0,308 0,133 2,31
Отказ ФТОТ при давлении в магистрали ТНВД менее 0,05 МПа Загрязнение фильтроэлементов продуктами загрязнений органического и неорганического происхождения 1,003 0,266 3,77
Полный отказ ФТОТ. Давление топлива отсутствует Высокая концентрация свободной воды в топливе в межсезонный период эксплуатации машин 0,385 0,20 1,92
Нарушена работоспособность топливоподкачивающего насоса при подаче топлива менее 1,5 л/мин Ослабление пружины Зависание поршня насоса Зависание клапанов в открытой фазе по причине попадания частиц загрязнения между клапаном и седлом Износ сопряжений трущихся пар насоса: корпус-поршень, втулка-шток, корпус-толкатель, цилиндр-поршень ручной подкачки 0,231 0,463 0,463 0,067 0,133 0,267 3,48 1,73
Нарушена работоспособность ТНВД Зависание перепускного клапана из-за попадания загрязнений между седлом и клапаном Износ нагнетательного клапана и седла Износ плунжерных пар по причине попадания механических частиц загрязнения во всасывающее окно втулки плунжера Коррозия плунжерных пар из-за обводненности топлива 2,932 1,389 2,315 0,385 0,867 0,40 0,533 0,266 3,38 3,48 4,34 1,45
Нарушена работоспособность форсунок Закоксовывание отверстий корпуса распылителя нагарами Заедание иглы распылителя Течь топлива по запорному корпусу иглы Низкое давление подъема иглы распылителя 2,083 0,617 0,309 1,080 1,40 0,20 1,067 1,48 3,08 1,01
Затруднено перемещение рейки ТНВД Зависание плунжеров из-за присутствия воды и механических примесей в топливе Попадание грязи между зубьями венца втулки плунжера и рейки насоса 1,389 0,231 0,210 6,61
Прочие отказы Износ эксцентрика привода топливоподкачивающего насоса; разгерметизация системы, приводящая к попаданию воздуха в топливо; загустевание топлива; неправильная установка форсунки; ослабление крепления ТНВД и др. 2,083 1,40 1,48
Таблица 3
Расход запчастей к топливоподающей аппаратуре дизелей дорожных машин
Запасная деталь СТС УТС
Общий расход, ед. % общего расхода Общий расход, ед. % общего расхода
Плунжер в сборе (втулка + плунжер) 59 19,09 27 18,39
Нагнетательный клапан в сборе (седло + клапан) 71 22,98 32 21,72
Распылитель в сборе (игла + корпус распылителя) 52 16,82 26 17,70
Толкатель 42 13,59 18 13,32
Детали топливоподкачивающего насоса 44 14,24 16 10,75
ФТО 41 13,28 27 18,39
Итого 309 100 146 100
составила 1296 машино-дней, за которую произошел 231 отказ деталей ТС, тогда как с УТС — 114 отказов за наработку 1822 машино-дней. Характер отказов, причины и их частота приведены в таблице 2. Из этой таблицы видно, что кратность снижения отказов деталей УТС машин в среднем составляет 2,82 раза.
Статистика отказов показала, что при СТС наработка на первый отказ плунжерной пары составила 1546 ± 200 ч, клапанной пары — 1365 ± 315 ч, распылителя — 1630 ± 160 ч; при УТС — соответственно 2760 ± 79,2816 ± 197,3030 ±115 ч.
Эти результаты подтверждены среднегодовым расходом запасных частей, приобретенных предприятием на восстановление работоспособности топливной системы машин (табл. 3). Двухразовое снижение расхода запчастей для УТС по сравнению с СТС очевидно. Особенно это касается топливоподкачивающего насоса, который первый из агрегатов
подачи топлива принимает на себя абразивную нагрузку загрязнений, содержащихся в топливе.
Таким образом, предлагаемый вариант совершенствования топливной системы сельскохозяйственных машин в 1,5____2,8 раза повышает надеж-
ность ее деталей с одновременным снижением расхода запасных частей, что приводит к повышению эффективности использования машин в эксплуатации.
Список литературы
1. Свиридов, Ю.Б. Топливо и топливоподача автотракторных дизелей / Ю.Б. Свиридов, Л.В. Малявинский, М.М. Викерт. — Л.: Машиностроение, 1979. — 248 с.
2. Удлер, Э.И. Фильтрация углеводородных топлив / Э.И. Удлер. — Томск: Изд-во Томского университета, 1981. — 150 с.
3. Григорьев, М.А. Очистка топлива в двигателях внутреннего сгорания / М.А. Григорьев, Г.В. Борисова. — М.: Машиностроение, 1991. — 208 с.
УДК 631.561.2.033.001.5
С.А. Ищенко, канд. техн. наук, докторант
В.И. Балабанов, доктор техн. наук, профессор
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗН0СН0Г0 СОСТОЯНИЯ ДЕТАЛЕЙ ГУСЕНИЧНОГО ДВИЖИТЕЛЯ РИСОЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ
Анализ современного состояния механизации уборки зерновых культур в России выявляет ее низкую эффективность. Статистические данные свидетельствуют о постоянной тенденции сокращения общего числа комбайнов в парке, роста доли неисправных машин, старения парка, увеличения средней нагрузки на комбайн. По сравнению с 1990 г. годовой выпуск комбайнов уменьшился в 10 раз, а уменьшение их общего парка лишь в 2,5 раза произошло за счет того, что в эксплуатации остаются машины со сред-
ним сроком службы 15 лет и более, из которых исправных машин, постоянно участвующих в уборке, менее 70 %. Рост нагрузки на комбайн приводит к нарушению сроков уборки урожая, значительному увеличению продолжительности уборочного сезона и потерь зерна.
Наблюдается большая продолжительность простоев вследствие недостаточной надежности некоторых сборочных единиц и соединений, особенно из-за низкой износостойкости их деталей, невысо-
