Совершенствование технологии обкаточных испытаний тепловозных дизелей после капитального ремонта тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат технических наук Соколов, Борис Петрович

• Соколов, Борис Петрович
• кандидат технических наук
• 1983

Оглавление диссертации кандидат технических наук Соколов, Борис Петрович

ВВЕДЕНИЕ . ('

1. АНАЛИЗ РЕЖИМОВ ОБКАТОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Механизм приработки трущихся пар и влияние обкатки на эксплуатационный период работы двигателя.

1.2. Требования к режимам обкатки двигателей.

1.3. Влияние нагрузки и частоты вращения на приработку пар трения.

1.3Л. Способы приложения нагрузки и изменения частоты вращения в период ойсатки двигателей

1.4. Критерии приработки и методы их определения.

1.5. Расчет режимов обкатки двигателей'.

1.6. Обоснование необходимости совершенствования обкаточных испытаний двигателей и задачи исследования

2. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕИТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ СТЕНДОВОЙ ОБКАТКИ ТЕПЛОВОЗНЫХ ДИЗЕЛЕЙ И ИХ АНАЛИЗ.

2.1. Применение метода спектрального анализа масла при обкатке дизелей

2.2. Методика определения механических потерь двигателя в процессе обкатки.

2.2.1. Обоснование метода выбега.

2.3. Определение удельных давлений основных трущихся пар дизеля

2.4. Экспериментальные методики исследования эффективности различных программ обкатки тепловозных двигателей

2.4.1. Исследование поверхностей трения и поверхностных слоев

4,2, Сравнение программ обкаток по технико-экономическим показателям тепловозных дизелей. ^:

Выв о д ы

3. ИССЛЕДОВАНИЕ И ВЫБОР РШШВ ОБКАТОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ

ДртЗЕЛЯ 2Д100 НА СТЕНДАХ ПОЛТАВСКОГО ТЕПЛОВО30РЕМОНТНОГО

ЗАВОДА.

3.1. Программа и условия обкаточных испытаний на стендах завода

3.1.1. Описание испытательного стенда.

3.1.2. Измерительные приборы,применяемые при испытаниях.

3.2. Определение времени выбега.

3.3. Индицирование дизеля.

3.4. Отбор проб для спектрального анализа и замер уровня масла в картере при обкатке дизеля на стенде.

3.5. Измерение частоты вращения коленчатого вала при постоянной подаче топлива в цилиндр дизеля.

3.6. Измерение расхода топлива.

3.7. Исследование изменения свойств и структуры поверхностных слоев втулок щлиндров и поршневых колец в период приработки и в эксплуатации.

3.7.1. Определение микрогеометрии прирабатываемой поверхности.

3.7.2. Исследование микрогвердосги поверхностей трения и поверхностных слоев

3.7.3. Определение приработки поршневых колец, площади контакта и имитация работы пары "кольцо-втулка" на машине трения.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СЕРИЙНОЙ И РАЗРАБОТАННОЙ ПРОГРАММ ОБКАТИТ ДИЗЕЛЯ ЭДЮО

4.1. Исследование режимов серийной обкатки дизеля 2ДЮО по результатам спектрального анализа масла.

4.2. Результаты определения времени выбега при обкатке дизеля 2Д100 по режимам серийной программы.

4.3. Анализ расчетных характеристик нагружения дизеля 2ДЮ0 в период стендовой обкатки.

4.4. Исследование приращения нагрузки и тормозного момента на режимах обкаточных испытаний дизеля

4.5. Обоснование режимов разработанной программы обкатки дизеля 2Д

4.6. Исследование приработки поверхностей на матине трения

4.?. Результаты исследования поверхностей трения на натурных образцах.

4.8. Исследование износа основных трущихся пар дизеля 2ДЮ0 в начальный период эксплуатации.

4.8.1. Статистическая оценка износа деталей дизеля в эксплуатации.

4.8.2. Оценка технического состояния опытных и серийных дизелей эксщу атируемых на ода ом тепловозе.

4.9. Расчетно-экспериментальная методика назначения режимов стендовой обкапси среднеоборотных гепловозных дизелей после заводского ремонта . '

4.9.1. Спектральный анализ картерного масла. /•':■'

4.9.2. Контроль механических потерь методом выбега

4.9.3. Мэтодика упрошенного расчета режимов обкатки среднеоборотных тепловозных дизелей.

В ы в о д н

ОЕПИЕ Я[)!В07ТЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии обкаточных испытаний тепловозных дизелей после капитального ремонта»

Успешное выполнение задач, поставленных XI пятилеткой перед железнодорожным транспортом, требует четкой и слаженной работы всех его звеньев U'^/-5 J .Особое место в эффективности работы железнодорожного транспорта отводится локомотивам, их техническому состоянию и надежности Б эксплуатации, Ь'амым сложным и наиболее изнашиваемым агрегатом тепловоза является его силовая установка (двигатель), безотказность работы которого существенно зависит от проведения важнейшей технологической операции - обкатки.Правильная обкатка создает необходимые свойства поверхностям трения для восприятия номинальных нагрузок, обеспечивает опти мальный начальный износ, способствует общему уменьшению износа в эксплуатации и минимальна по времени.Режимы обкатки тепловозных дизелей в настоящее время недостаточно изучены и научно не обоснованы по нагрузке, частоте вращения и времени. Подтверждением этому могут служить программы обкаточных испытаний значительно отличающиеся для идентичных дизелей, изготавливаемых или ремонтируемых на предприятиях различных министерств и фирм.Основной причиной такого положения является отсутствие единой научно обоснованной методики экспериментального определения оптимальных режимов и оценочных показателей приработки двигателей из-за сложности исследований многочисленных и еще недостаточно изученных факторов, влияюшдх на ее процесс и результаты.Настоящая работа посвящена выбору и обоснованию обкаточных режимов тепловозных дизелей, которые обеспечивают качественное состояние поверхностям трения, необходимое для восприятия эксплуатационных нагрузок при минимальном времени проведения обкатки.Необходимость выполнения исследовательских работ по совершенствованию процесса обкагки дизелей после заводского ремонта обусловлено приказами М1Ш № 34Ц от SI.Ii^.vA г, № 38Ц от 31.12.76 г. № Ь7Ц от 30.12.77 г, № 49Ц от 29.12.79 г, № 39Ц от 26.12.81 г.Исследование проводилось в следующих направлениях :

Заключение диссертации по теме «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация», Соколов, Борис Петрович

Выводы

I. Предложенная расчетно-экспериментальная методика назначения программы стендовой обкатки обеспечивает выбор более эффективных нагрузочно-скоростных режимов и их продолжительности, что приводит к экономии топливно-энергетических ресурсов, увеличению пропускной способности испытательных стендов и уменьшению износа деталей дизеля в эксплуатации.

2. Использованная в работе методика расчета удельных давлений на основные трущиеся пары дизеля дает возможность теоретического обоснования моментов окончания приработки деталей дизеля в период обкатки.

3. Серийная программа обкаточных испытаний имеет ряд существенных недостатков снижающих эффективность приработки трущихся пар дизеля и необоснованно удлиняющих приработку ( стабилизация механических потерь и скорости изнашивания на отдельных режимах, нерациональное распределение прироста тормозной нагрузки, крутящего момента и др.)

Разработанные режимы стендовой обкатки не имеют недостатков серийной программы и отличаются, прежде всего, более высокой интенсивностью роста нагрузки и частоты вращения. Это позволяет значительно сократить период приработки, экономить дизельное топливо, масло и увеличить производительность стендов.

5. Анализ режимов серийной и разработанной программ произведенный на машине трения, а так же на натурных образцах после обкаток и в эксплуатации свидетельствует о преимуществах разработанной программы ( стабилизация коэффициента трения, площадь фактического контакта, глубина упрочненного поверхностного слоя и др.). б. Внешние параметры работы дизелей, обкатанных по различным программам, практически не отличаются и находятся в допусках, предусмотренных действующими инструкциями на испытание дизелей.

0Б1ЙЕ В Ч В О Л Н

1. Технология проведения обкаточных испытаний тепловозных дизелей после капитального ремонта несовершенна и требует обоснованной корректировки режимов.

2. Предложенная расчетно-экспериментальная методика назначения программы стендовой обкатки, основанная на использовании конкретных параметров работы дизелей, обеспечивает выбор более эффективных нагрузочно-скоростных режимов и их продолжительности. Штодика птэоста в расчетах, опробирована на дизелях 2ДЮО, ТОЛЮО, 1№0, ПТ145 и может быть использована для назначения режимов обкатки других среднеоборотных дизелей, испытуемых как на заводских обкаточных стендах, так и на тепловозах в локомотивных депо.

3. Использованная методика расчета удельных давлений на основные трущиеся пары дает возможность теоретического обоснования моментов окончания приработки деталей дизеля в период обкатки.

Серийная программа обкаточных испытаний дизеля 2Д100 имеет ряд недостатков, снижающих эффективность приработки трущихся пар и необоснованно удлиняющих приработку С продолжение обкатки на режимах при стабилизации механических потерь и скррости изнашивания, нерациональное распределение тормозной нагрузки или крутящего момента и т.д.).

5. Разработанная новая программа стендовых испытаний дизеля 2Д100 не имеет недостатков серийных режимов обкатки.

Кроме того, обобщение материалов по исследованию серийной программы обкатки выявило возможность ее корректировки по времени. Время обкатки дизелей по новой программе, разработанной на оснований этих исследований, на 36% меньше чем по серийной, пропускная способность стендов завода увеличена на 30,5 соответственно экономится дизельное топливо и масло.

6. Анализ эффективности обкаточных режимов по качеству поверхностей трения, произведенный на натурных образцах ЦПГ после обкаток и в эксплуатации, а также на машине трения, свидетельствует о целесообразности применения разработанной программы обкатки.

7. Статистическая обработка данных по износу дизелей 2Д100 в начальный период эксплуатации показала, что режимы сравниваемых программ не оказывают существенного влияния на износ деталей за исключением цилиндровых втулок, износ которых при обкатке по разработанной программе на 3,3 % меньше, чем по серийной.

8. Общий годовой экономический эффект от внедрения новой технологии обкаточных испытаний на 1000 дизелей 2Д100 составляет 114980 руб.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Соколов, Борис Петрович, 1983 год

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. М., Политиздат, 1981, 223 с.

2. Материалы Пленума Центрального Комитета КПСС 22 ноября 1982 г. М., Политиздат, 1982, 30 с.

3. Об улучшении планирования и усилении воздействия хозяйственного механизма на повышение эффективности производства и качества работы. Постановление ЦК КПСС и Совета Министров от 12 июля 1979 г. м., Политиздат, 1979, 57 с.

4. Хрущов М.М. Исследование приработки подшипниковых сплавов ицапф М.-Л., Издательство АН СССР, 1946.

5. Кислин В.А. Износ деталей паровозов. IVi.,Транспорт, 1948.

6. Дьяченко U.E.,Слинко Б.Л. Влияние микрогеометрии поверхностей цапф на работу подшипников из свинцовистой бронзы в кн.: Трение и износ в машинах. М., Издательство АН СССР, 1973.

7. Семенов B.C., Трофимов П.С. Долговечность цилиндро-поршневой группы судовых дизелей, ivi.,Транспорт, 1969.

8. Фофанов Г.А. Прочность масляной пленки между поршневым кольцом и гильзой цилиндра дизеля 2ДЮ0. М., Вестник ВНИИ1Т, №1, 1968, с тр.28-31.

9. Мухин й.м.,Столяров И.И.Обкатка V-образных автомобильных двигателей при капитальном ремонте, т.,Транспорт, 1974,102 с.

10. Ю.Гаенко Л.М. Методика расчета и определения оптимального режима приработки автомобильных дизельных двигателей после капитального ремонта, м., Транспорт, 1967, 68 с.

11. Шаронов Г.П. Применение присадок к маслам для ускорения приработки двигателей. ivi.-Л., Химия, 1965, 223 с.

12. Малоземов H.A., Белобров H.A. Продолжительность обкаточных испытаний тепловозных двигателей можно уменьшить.Труды РИИЖТа, выпуск 77, 1968, стр.210-218.

13. Владимиров В.А., Гриншпун А.К. Обкатка судовых малооборотных дизелей, м., Транспорт, 1970.

14. Руководство на общую разборку, сборку и испытание дизелей типа Д50 при среднем и капитальном ремонтах 105.80.800.2.149-78. MIC, ПКТБ по локомотивам.

15. Руководство на обкатку дизель-генераторной установки и регулировку мощности при реостатных испытаниях тепловоза 4МЭЗ при заводском ремонте PP-I66-74. мПС, ПКТБ по ремонту тепловозов.

16. Гаенко Л.М. Приработка и испытание автомобильных двигателей. М., Транспорт, 1966, 108 с.

17. Крагельский И.В.,Добычин м.Н., комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ, ivi., машиностроение, 1977, 526 с.

18. Фофанов Г.А., Ремпель А.И. Износ цилиндровых втулок в эксплуатации. Тр.ЦНИИ МПС, 1974, вып. 312. с.35-37.

19. Чанкинг В.В., Пахомов Э.А. Динамика изменения концентрации примесей в дизельном масле, вестник Всесоюзного научно-исследовательского института ж.д.транспорта, 1964, №6, стр.31-34.

20. Чанкин В.В. Спектральный анализ масел в транспортных двигателях. М.,Транспорт, 1967, 84 с.

21. Тазьба И.М. Улучшенный метод определения механического КПД двигателя внутреннего сгорания способом выбега. Сборник №36. Методы измерений и исследований в двигателе внутреннего сгорания. ЦНИДИ. Судпромгиз, Л., 1958.

22. Михайлов A.C. Применение электроизмерительной аппаратуры при определении механического КПД двигателей методом выбега. Сборник №105. ЦНИДИ, Судпромгиз, Л.,1964.

23. Дизели. Справочник. Под общей редакцией в.А.Ваншейдта.Н.Н. Иванченко, Л.К.Коллерова. Л., Машиностроение, 1977, 480 с.

24. Правила заводского ремонта тепловозов типа ТЭЗ и ТЭГО. М., Транспорт, 1972, 287 с.

25. Статистические методы обработки эмпирических данных. Рекомендации. М./Издательство стандартов, 1978, 232 с.

26. Болтинский Н.В. Теория, конструкция и расчет тракторных и автомобильных двигателей, м., Сельнозгиз, 1962.

27. Базика В. Проблемы сокращения продолжительности обкатки дизельных двигателей в сб.: "197, 35 с.

28. Авторское свидетельство иССР № 568735 кл.02В 79/иО,1977 г.

29. Гурвич И.Б. Износ и долговечность автомобильных карбюраторных двигателей Д01^31 специальность 05.04.02, 1974.

30. Владимиров В.А. Исследование и оптимизация процесса приработки цилиндро-поршневой группы судовых дизелей. К225797. Специальность ОЬ.08.05,1978.

31. Зелинский В.В. Исследование закономерностей приработки подшипниковых материалов транспортных двигателей. Специальность0502.04. Дис. на соиск. ученой степени канд.техн.наук ВНИИН-МАШ. м., 1979.

32. Глаголев Н.М. и др. Тепловозные двигатели внутреннего сгорания и газовые турбины. М.Дранспорт, 1973, 336 с.

33. Симеон А.Э. и др. Испытания тепловозных и судовых дизелей типа ДЮО, М., Машгиз, 1960, 263 с.

34. Володин А.И., Фофанов Г.А. Топливная экономичность силовых установок тепловозов, м., Транспорт, 1979, 126 с.

35. Воинов Н.П. Повышение долговечности двигателей при помощи обкатки в кн.: Повышение долговечности машин, м., 1956, с.259.

36. Белугин Г.И. Погрешности метода выбега. Л., "Двигателестрое-ние, 1981, №3, с.17 21.

37. Буше H.A. Исследования антифрикционных сплавов подшипников подвижного состава. Тр. БНШЖТ, 1956, вып. 112, с.175.

38. Буше H.A., Копонийко Б.В. Совместимость трущихся поверхностей. ш., Наука, 1981, 126 с.

39. Хрущов М.М., Бабичев IV1.A. Абразивное изнашивание, ш.,Наука, 1970, 252 с.41. лрагельский И.В. Трение и износ, м., машиностроение, 1968, 480 с.

40. Дьячков П.Е. и др. Трение, износ и смазка в машинах, ivi.Издательство АН СССР, 1958, 158 с.

41. Гончаров Б.М.,1Щ)зин Л.Г. Топливо, смазка, вода. М. .Транспорт, 1981, 253 с.

42. КорневН.Н., Фуфрянский H.A. Топливная экономичность тепловоза в эксплуатации, м.»Транспорт, 1974, 54 с.

43. Симеон А.Э., Хомич А.З.,дрощенков С.А. Повышение экономичности дизеля тепловоза ТЭЗ. Тр.ХИИТа, 1972, вып.120, с.17-21.

44. Дьячков А.К. Применение гидродинамической теории смазки к расчету подшипников, м., Машгиз, 1940.

45. Казарцев и.И. К экспериментальной проверке некоторых положений гидродинамической теории смазки, используемых для определения крайних значений зазора в сопряжении "вал подшипник", Л., Записки ЛСХИ, т.ХП, 1956.

46. Величкин й.м., Шаев Й.В., Нисневич А.iL, Пусговалов И.Б. Влияние различных способов форсирования на износ поршневых колец автотракторного дизеля. М.Автом.пром. №4, 1963.

47. Тихонович В.Б., нахомов Б.П. Приработочные износы поршневых колец при различных режимах работы двигателя, материалы второйнаучно-технической конференции "повышение долговечности автотракторных двигателей". НАМИ НАТИ -НТО, М.,шашпром, 1962.

48. Владимиров В.А., Пекарь Л.М. Определение режимов обкатки ци-линдро-поршневых групп малооборогных дизелей. Судостроение, №12, 1973, с.45-47.

49. Wettert J?.T. А Zctnniftej in f-оъdiese/ entftries. „MechanCcat Po*/ /963, />

50. Будзинский ¿5.jb. Испытания крейикопсрных подшипников малогабаритного двигателя. Обзорная информация НИИИНФОРМТЯЖМаШ, вып.21. М., 1973, с.10-19.

51. ЬЗ. Асташкевич Б.М. вопросы повышения износостойкости цилиндровых втулок и поршневых колец транспортных двигателей, вестник машиностроения, 1976, №3, с. 9-12.

52. Семенов B.C., Трофимов 11.С. Долговечность цилиндро-поршневой группы судовых дизелей, м., Транспорт, 1969, 216 с.

53. Старосельский A.A.,Гаркунов Д.Н. Долговечность трущихся деталей машин. М.Машиностроение, 1967, 395 с.

54. Статистические методы обработки электрических данных. Рекомендации. м.йздагельсгво стандартов, 1978, 232 с.

55. Гатаулнн А.М. Методическое пособие по математической статистике. М., Московская С.-х. Академия им.К.А.Тимирязева, 1970,с тр. 170.

56. Румшинский JI.3. Математическая обработка результатов экспериментов. М., "Наука", 1971, 192 с.

57. Солонин И.О. Математическая статистика в технологии-машиностроения. М., "Машиностроение", 1972, 216 с.

58. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализов и обработки наблюдений. М., "Наука", 1968, 288 с.

59. Орлин A.C., Круглов М.Г. Двигатели внутреннего сгорания. М., "Машиностроение", 1980, 288 с.cjuzch Me$sen des eleK^ischan Uiziyanywldetsiaiides ЫЬепъЬп^ unci Ïitindez. bei^n V&S- Veztaq . 1341.

60. Энглиш К. Поршневые кольца. M., Машгиз, 1963.

61. Ромашов В.М., Чертков В.Н. Определение механических потерь двигателя методом выключения цилиндра. Техника в с.х», 1973, J52, с.85-88.

62. Насыров P.A. Повышение надежности работы поршней тепловозных дизелей. М., Транспорт, 1977, 216 с.68. П. „Nevie- -fül \1егёг&п

63. Тарасов A.M., Богаче в В. Г., Соколов Б. П. Сокращенная обкатка дизеля 2Д100 после заводского ремонта. Электрическая и тепловозная тяга, М., Транспорт, J"8, 1977, 26-27 с.

64. Соколов Б.П. Исследование процесса обкатки дизелей 2Д100 после капитального ремонта. М., ИНИИТЭИ МПС, Локомотивы и локомотивное хозяйство, вып.З, 1981, 25-29 с.

65. Хандов З.А. Судовые двигатели внутреннего сгорания, м.»Транспорт, 1969, 304 с.

66. ГОСТ 10448-63. Дизели стационарные, судовые и тепловозные. Методы испытания.

67. Ждановский Н.С. Бестормозные испытания тракторных двигателей. Л., машиностроение, 1966.

68. Научно обоснованные режимы обкатки дизельгенерагоров 14Д40. Отчет по научно-исследовательской работе Харьковского института инженеров железнодорожного транспорта. Г.Р. №80024354, Харьков, 1982, 119 с.

69. Исследование свойств поверхностного слоя основных трущихся пар дизеля при различных вариантах технологии обкатки.Отчет по научно-исследовательской работе Харьковского института инженеров железнодорожного транспорта. Г.Р. №79026742,Харьков, 1979, Ы с.

70. Исследование процесса приработки дизелей 11Д45 и 2ДЮ0 при обкаточных испытаниях после заводского ремонта. Отчет по научно-исследовательской работе Харьковского института инженеров железнодорожного транспорта.Г.Р.№77050943, Харьков, 1977.

71. Научно обоснованные режимы ускоренной обкатки тепловозных дизелей 2Д100 и ПД45. Отчет по научно-исследовательской работе Харьковского института инженеров железнодорожного транспорта. Г.Р. № 77041203, Харьков, 1977, 99 с.

72. Демьянов JI.A., Колобовников Б.А. Изменение твердости поверхности трения цилиндров двигателей в процессе приработки. "Вестник машиностроения" № 12, М. 1955г.

73. Орлин A.C., Эаренбин В.Г. и др. Исследование режимов капитально-отремонтированных двигателей. Известия высших учебных заведений. "Машиностроение" № II, 1977гйзда ние МВТУ им. Еэ ума на.

74. Савченко Н.З. Теоретические и экспериментальные основыпроцесса приработки сопряженных деталей двигателей внутреннего сгорания. Автореф. докт. диссерт. УСХА, Киев, 1971, 56 с.bmhooïhddл ■ :