Прокачивающий гидроаккумулятор для предпусковой прокачки масла

Перечень чертежей:

1. Изменение параметров при пуске автотракторных двигателей А1 с обозначением минимального зазора масляного слоя у нижнего вкладыша с прокачкой и без прокачки гидроаккумулятором

2. Гидравлическая схема А1

3. Сборочный чертеж гидроаккумулятора для автотракторных двигателей для предпусковой прокачки масла.

Технические указания:

• Усилие затяжки крепёжных болтов 80 Н*м.
• Покрытие нерабочих поверхностей: краска чёрная ГОСТ 1709-87.
• После сборки опрессовать воздухом под давлением Р = 6 кг/см.
• Электромагнитный клапан затянуть с усилием 110 Н*м.
• Проверить срабатывание клапана напряжением 12 В.

Использование предпусковой прокачки масла увеличивает ресурс подшипников коленчатого вала в 1.5 раза, так как согласно данным многих исследований ресурс работы всего двигателя лимитируется подшипниками коленчатого вала. Вследствие увеличения ресурса подшипников, долговечность двигателя также увеличивается в 1.5 раза.

4. Рабочие чертежи деталей (пружина, кронштейн, корпус, мембрана маслостойкая) с указанием материала изготовления, посдок, допусков и шероховатостей

Дополнительные материалы: Пояснительная записка на 14 стр.

В пояснительной записке была выполнена разработка проекта установки гидроаккумулятора. Описано поступление смазки к подшипникам коленчатого вала.

Для изучений условий работы подшипников в период прокрутки перед запуском двигателя исследовалось изменение давления в магистрали и изменения давления в масляном слое.

По результатам данного исследования можно сделать вывод, что давление масла в каналах уравновешивающего механизма отсутствует даже при положительной температуре +20 °С в течении 9 секунд. Давление в слое смазки в нижней части подшипника близкое к нулю, то есть создается условие для касания вала с подшипником.

Характер изменения кривых Д1 и Д2 показывает что, начальный момент прокрутки давления в нижней части подшипника больше, за счет оставшейся там смазки, а потом по мере раскрутки коленчатого вала давление в верхней части выше, так как начинает подаваться масло из магистрали сверху.

Когда давление в каналах уравновешивающего механизма поднимается до 0,15 МПа, давление в нижней части подшипника снова выше за счет большой несущей способности.

Таким образом, даже при положительной температуре в момент прокрутки перед запуском двигателя возможны нарушения гидродинамического режима трения, что приводит к повышенным износам подшипников коленчатого вала. Один пуск двигателя при масленом голодании подшипников эквивалентен по износам 5-8 часам работы двигателя под нагрузкой.

Улучшить работу подшипников в период запуска возможно предпусковой прокачкой системы смазки двигателя.

Проведен обзор существующих конструкций по предварительной прокачке масла. Были рассмотрены следующие установки:

• Система прокачки масла насосом с электрическим приводом (двигатель ЯМЗ-240);
• Предпусковая подача масла насосом с механическим приводом (двигатель СМД-60);
• Предпусковая подача масла с гидроаккумулятором (двигатель Д-245).

Многочисленными    исследованиями    установлено,    что долговечность  двигателя  во  многом  зависит  от  условий предварительной подготовки его к работе. Запуск отличается от установившегося режима работы двигателя большими нагрузками, действующими на кривошипно-шатунный механизм в период первых вспышек в цилиндре. Вместе с тем пуск происходит при отсутствии или в лучшем случае, при недостаточной смазке деталей двигателя, что еще более усугубляется с понижением температуры окружающего воздуха. Поэтому пусковой период двигателя сопровождается повышенными износами, а иногда и выходами из строя двигателя, по причине задиров вкладышей коренных и шатунных подшипников. Это происходит потому, что период запуска характерен незначительными минимальными зазорами порядка 2-3 мкм. Также минимальные зазоры не смогут обеспечить работу подшипников в режиме жидкостного трения, в связи с этим пусковые периоды сопровождаются частыми выходами из строя подшипников коленчатого вала, особенно при отрицательных температурах [16].

Данное обстоятельство объясняется тем, что запуск двигателя сопровождается задержкой поступления масла к трущимся поверхностям.

При остановке разогретого двигателя масло стекает в поддон, и к моменту следующего запуска, поверхности подшипников коленчатого вала и детали цилиндропоршневой труппы не имеют необходимого количества смазки.

Предпусковая прокачка масла через сопряжения позволяет снизить их износ в процессе пуска, особенно в холодное время года. Однако устройствами для предпусковой прокачки снабжена только незначительная  часть  автотракторных  двигателей.  Включение гидроаккумулятора в систему помогает решить эту проблему. В процессе экспериментов гидроаккумулятор со специально подобранной пружиной встраивался в схему смазочной системы и включался при пуске двигателя.

Запуски двигателя производились в сопоставимых условиях после того, как двигатель находился в неработающем состоянии в течение суток. Зарядка гидроаккумулятора происходила при работающем двигателе и открытом кране гидроаккумулятора. Длительность зарядки - несколько секунд. После закрытия крана гидроаккумулятор остается заряженным достаточно длительное время без заметных утечек.

При пуске двигателя с гидроаккумулятором открытие крана производилось перед включением муфты пускового редуктора, после чего гидроаккумулятор разряжался, подавая масло к подшипникам. Разрядка при нормальных зазорах пар трения длится до 60 секунд.

На рисунке показано изменение параметров режима при пуске двигателя без предварительной прокачки и с прокачкой гидроаккумулятора. Запуски осуществлялись при температуре окружающего воздуха 20°С.

На основании исследований, проведенных при пусках двигателя, были сделаны следующие выводы:

1. Пуск двигателя без предварительной прокачки даже при температурах окружающей среды не ниже 20 °С проходит при наличии периодов полного отсутствия смазки в подшипниках, когда остатки масла от предыдущей работы уже вытеснены, а от насоса масло еще не поступило.

2. В указанный период происходит работа подшипников в условиях сухого трения, что подтверждается отсутствием давления масла в слое и нахождением поверхности шейки значительную долю времени цикла в критической зоне.

3. В период пуска нагрузки на подшипники превышают нагрузки чему   являются   более   высокие   значения   максимального гидродинамического давления P_ГД^max.

4. При снижении температуры окружающей среды с 20 до 5 °С параметры пуска двигателя без предпусковой прокачки ухудшаются. Так, длительность сближения поверхностей шейки и нижнего вкладыша при отсутствии смазки в слое, увеличились с 11 до 34 оборотов коленчатого вала.

5. Использование гидроаккумулятора для предпусковой прокачки показало, что в этом случае запуск проходит при отсутствии сухого трения. В зазоре подшипника постоянно фиксируется давление, значение зазора h_min всегда выше критического.

6. При прокачке гидроаккумулятора снижение температуры окружающей среды с 20 до 5 °С не вызвало ухудшения параметров пуска двигателя - и задержка в подаче масла и значение зазора h_min остаются примерно на том же уровне, что и при 20 °С.

7. С целью уменьшения пусковых износов необходима предпусковая прокачка масла.

Произведен расчет основных деталей гидроаккумулятора. Полученные значения приведены ниже.

Выполнено определение экономической эффективности проекта. Составлены сметы затрат на приобретение оборудования и на материалы для изготовления деталей. Рассчитана потребность в капитальных вложениях, которая составляет 2050 руб.

Приведен расчет затрат и технико-экономических показателей. Были найдены: затраты на эксплуатацию стандартного двигателя – 12852 руб., ежегодная экономия финансовых ресурсов – 3647 руб., срок окупаемости дополнительных капитальных вложений – 0,56 года.

В данной работе предлагается модернизировать конструкцию двигателя, с установкой на него гидроаккумулятора, с целью повышения технико-экономических показателей системы смазки и повышения эксплуатационных качеств автомобиля.

Дополнительные капиталовложения в модернизацию двигателя составят 2050 руб. Но капитальные вложения оправдывают себя тем, что число автомобилей, поступающих в ремонт из-за неисправности системы смазки, частых выходах из строя подшипников коленчатого вала, задира вкладышей, уменьшится.

Спецификация – 2 листа

В программе: Компас 3D v