Процессы и машины агроинженерных систем
Технологии и средства технического обслуживания
в сельском хозяйстве
Тойгамбаев С.К., кандидат технических наук, профессор Российского государственного аграрного университета -МСХА им. К.А. Тимирязева
ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ НА СПЕЦИАЛЬНЫХ СТЕНДАХ
Существуют различные стенды для испытания двигателей, недостатком большинства является их узкоспециализированность, на конкретные модели двигателей. Здесь же предлагается совершенствование рамы для установки двигателя на испытательном стенде, что дает возможность испытания на таком стенде различных моделей двигателей.
Ключевые слова: Стенд; испытание; надежность; двигатель.
Первое время работы новой или отремонтированной машины связано с форсированной взаимной приработкой деталей. В течение этой приработки стираются отдельные выступающие неровности, после чего поверхности приобретают нормальное состояние, характеризуемое повышенным устойчивым коэффициентом полезного действия данного механизма. Процесс приработки деталей связан с усиленным износом, а значит, и нагревом деталей, поэтому требует вполне определённого режима. В противном случае может произойти заедание поверхностей и повреждения механизма. Дефекты сборки (перекосы, неправильные зазоры, ненадёжные крепления) особенно легко обнаруживаются именно во время приработки - по ненормальному перегреву отдельных сочленений, стукам, течи и т.д. Таким образом, обкатка, с одной стороны, позволяет проверить качество ремонта и сборки механизмов и, с другой стороны, является важнейшим этапом в подготовке механизмов к нормальной работе.
Исследованиями установлено, что основная приработка деталей двигателей происходит в первые 2...3 часа и полностью завершается через 50...60 часов. Поэтому обкатку проводят в два этапа. Первые, наиболее ответственные, часы приработки проводят на стендах по специальному режиму, установленному техническими условиями для двигателей каждой марки.
Рис. 1. Тормозная установка Т-4 с
гидравлическим тормозом. 1 - шкив; 2 - рычаг; 3 - рычаг кулачковой муфты; 4 - маховик регулировки поступления воды; 5 - воронка; 6-тормозной барабан; 7-тру-бопровод; 8 -кран; 9 -рейка; 10 - маятник; 11 - стойка; 12-редуктор; 13-кронштейн; 4-кулачковая муфта.
Последующую обкатку двигатель проходит в условиях эксплуатации с пониженной нагрузкой и также по специальному режиму, определённому для каждой машины.Для испытания двигателей применяют специальные установки: механические, гидравлические и электрические. В ремонтных предприятиях широко распространена гидравлическая тормозная установка Т-4. рисунок 1.
На основании анализа существующих конструкций и имеющихся в наличии узлов от данных стендов принято решение о разработке более универсального основания к стенду для обкатки двигателей, представленной рисунке 2. Таким образом, стенд предлагаемого варианта не обладает сложной конструкцией, он прост в изготовлении, но в тоже время стенд имеет высокую надежность и хороший доступ к ремонтируемому объекту, что является основными показателями при выборе варианта необходимого стенда. По сравнению с аналогами стенд имеет следующие преимущества: 1. Простота конструкции;2. Высокая надежность; 3. Установка двигателей различных марок; 4. Доступность к узлам; 5. Удобное управление механизмами;6. Легко устанавливать ремонтируемый объект; 7. Возможность изготовления в ремонтной мастерской.
Описание конструкции и принципа работы: Стенд состоит из основания 1, стоек для крепления двигателя подлежащего испытанию 2, стоек для крепления двигатель-тормоза 6, карданного вала 3 и защиты карданного для вала 4.
Рис. 2.Универсальный стенд для обкатки ДВС. 1 -основание; 2 - стойка; 3-карданный вал; 4-защита;
5-опора двигатель-тормоза;
6-двигатель-тормоз; 7 - стакан; 8 - подушка.
Работа стенда происходит следующим образом: На раму обкаточного стенда 1 через эластичные подушки 8 устанавливается двигатель-тормоз 6. С помощью болтового соединения к двигатель-тормозу через защиту 4 подсоединяется карданный вал 3. Двигатель, подлежащий обкатке устанавливается на стойки 2 и с помощью винтов установленных в стойках выставляется соосно с двигатель-тормозом 6. С помощью карданного вала 3 двигатель и двигатель-тормоз соединяются вместе. После фиксации защитного устройства 4 карданного вала 3 стенд готов к работе. При испытании и обкатке следующего двигателя достаточно только установить двигатель, выставить соосность и присоединить карданный вал. Двигатели крепится на стенд к подвижным стойкам, в которые вкручиваются шпильки крепления двигателя рис.3.
Прочностной расчет конструктивных элементов
Определение основных параметров производится прочностным расчетом наиболее загруженных деталей стенда с целью надежной работы.
Произведём прочностной расчёт механизма подъёма стенда на основе расчёта грузовых винтов из условий: - максимальный поднимаемый вес^ = 1250 кг (вес двигателя А-41); -диаметр подъёмного винта^=40 мм; - длинна рукоятки/ = 100 мм; - винт изготовлен из стали 45, гайка из стали 3.
Определяем КПД подъёмного механизма:
а) Угол подъёма в винтовой линии прямоугольной резьбы
tgв =
P
п • d,
2
d.
d + dл
2
1
2
(1);
(2)
где P-шаг винта, мм ( Р = 6 мм.); d2 - средний диаметр винта,
мм.
d1 - внутренний диаметр винта,
, 40 + 29,5 „„„^ =-= 34,75 мм;
мм.
tgв
6
0,055. или в = 3009'
2 3,14 • 34,75
б) Угол трения р
Если принять коэффициент трения в резьбе f = 0,15 - сталь по стали в состоянии покоя
безналичии смазки, то = 0,15 или р = 8°32 .
В резьбовом соединении должно быть самоторможение винта, т.е. угол подъёма в должен быть меньше угла трения
Р: в Р Р. (3) 3009 Р 8032 - условие выполняется в) Полезная работа подъёма груза АР за один оборот винта, необходимая для подъёма и преодоления силы трения в резьбе:
Ар = Q • п • d2 • tg (в + р). (4)
где Q - грузоподъёмность винта, кг.
АР = 1250- 3,14 • 3,475- /§(3009' + 8032') = 309()94 « 3091кгс см.
г) Работа за один оборот винта АТ, необходимая для преодоления трения на торцевой
части винта:
А
2 • Q • / 33 - d43)
3(2 - d42)
п
(5)
где d3 - внешний диаметр опорной части, см; d4 - внутренний диаметр опорной части,
см.
Ат —
2 •1250 • 0,15 • (63 - 4,54)• 3,14
3(62 - ^3,52)
= 3111,96 « 3112 кгс см.
д) Полезная работа подъёма груза АП :
Ап = Q • P,
А„ = 1250 • 6 = 7500 кгс
см.
КПД. п
Аг
Ар + Ат
(6) (7);
п
7500
• 100 = 120,9 %.
3091+3112
Рис. 3. Схема подвижной стойки.
Были так же проведены расчеты по определению усилия рабочего при подъёме груза. Проверка прочности и высоты гайки. Расчеты по проверке напряжения в винте
Основные требования к изготовлению, сборке, настройке и эксплуатации
Опускание и подъем двигателя до уровня кронштейна производится краном. Необходимо следить за тем, чтобы грузозахватное приспособление надежно удерживалось на крюке запорным замком. Необходимо периодически осматривать состояние подшипников и вала. Особые требования к изготовлению установки не предъявляется. После сборки установки, необходимо выполнить следующие подготовительные работы: 1. Пред установкой установки подготовьте ровную прочную площадку; 2. Осмотрите стенд, проверьте комплектность, отсутствие внешних повреждений или поломок надежность закрепления элементов; 3. Подготовьте инструмент; 4. Перед включением электродвигателя стенда убедиться в надежности защиты электрокоммуникаций; 5. При включенном двигателе стенда запрещается выполнять регулировочные операции;
6. Подвижные элементы должны закрываться защитными кожухами.
Перед пуском стенда рекомендуется провернуть вручную коленчатый вал, чтобы убедиться в исправности двигателя и правильной его установки на стенде.
В процессе холодной обкатки с помощью стетоскопа прослушиваются шумы и стуки распределительных шестерен, шатунных и коренных подшипников, поршневых пальцев и поршней. Перед горячей обкаткой на холостом ходу карбюраторных двигателей необходимо проверить установку зажигания.
Пуск двигателя производят электрической машиной обкаточно-тормозного стенда при включенном зажигании, сообщая коленчатому валу двигателя частоту вращения 400-500 мин"1. После пуска двигателя выводят секторы реостата и рычагом управления дросселем устанавливают минимальную для горячей обкатки на холостом ходу частоту вращения (900 мин"1). помощью стетоскопа прослушивают шумы и стуки распределительных шестерен, поршневых пальцев, проверяют отсутствие течи масла, воды и топлива, пропуска воздуха и отработавших газов в местах соединений.
При переходе на вторую и последующие ступени обкатки нагрузку скоростной режим двигателя изменяют аналогичным образом, соответственно погружая секторы реостата и открывая дроссель рычагом управления.
В процессе обкатки под нагрузкой рекомендуется поддерживать тепловой режим функциональных систем двигателя в пределах, указанных в технологических картах.
При отклонении какого-либо из контролируемых параметров от нормы, двигатель немедленно останавливается для обнаружения и устранения неисправности. После этого обкатка продолжается.
Выводы.
Реконструкция повысит возможности ремонтных мастерских, расширит гамму производимых ремонтных работ с двигателями и улучшит условия труда рабочих. Стенд можно при необходимости использовать и для разбора - сборочных работ. Использование модернизированного стенда для обкатки ДВС, как показывают проведенные экономические расчеты -затраты на изготовления составляют 38500 руб., повышает производительность труда, качество ремонтных работ, снижается трудоёмкость. Возможность изготовление в ремонтной мастерской.
Литература
1. С. К. Тойгамбаев. Стенд для обкатки и испытания двигателей. ж. Актуальные проблемы современной науки. № 5, (78). / М. 2014.
2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х томах. М.: Машиностроение, 2002.
3. Саньков В.М., Евграфов В.А., Юрченко Н.И. Основы эксплуатации транспортных и технологических машин и оборудования. - М.: Колос, 2001.
4. Технологическое оборудование, оснастка, приборы, инструмент для ремонта: Каталог. - М: Информагротех, 1996. -465с.
5. Тойгамбаев С.К. Применение
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.