1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
Карьерный автомобильный транспорт эксплуатируется в сложных нагрузочных режимах и природных условиях. К двигателям карьерных автосамосвалов предъявляются высокие требования по обеспечению надежности [1]. Для перевозки полезных ископаемых, железорудного сырья и вскрышных пород требуется обеспечение эффективности безотказной работы карьерных самосвалов. Поэтому необходимо вести контроль за техническим состоянием карьерных автомобилей и предотвращать возникновение сложных ремонтов, сопровождающихся длительными простоями транспорта в ремонте, т.к. это влечет значительные материальные и временные потери в производственном процессе горно-обогатительных комбинатов [2].
Эксплуатация карьерных автомобилей сопровождается частыми отказами и неисправностями двигателя из-за увеличенного нагрузочного режима, разных условий эксплуатации, углубления самих карьеров, уменьшения рабочих площадок, частого маневрирования, запыленности и загазованности вследствие работы горного оборудования и взрывных работ и т.д. [3]. Для восстановления работоспособного состояния двигателя проводят планово-предупредительный, текущий и капитальный ремонты. После проведения капительного ремонта двигателей карьерного автомобильного транспорта необходимо проводить его обкатку [4]. Обкатка двигателя большегрузной техники проводится для притирания поверхностей деталей. Необходимость в обкаточных испытаниях подтверждается занятием правильного положения движущихся деталей с равномерным распределением нагрузки относительно друг друга. Это позволит принять деталям нужную форму и уменьшит действующие силы на них.
В процессе работы двигателя происходит стирание микроскопических неровностей и шероховатости на поверхностях деталей вследствие действия высоких температур и сил трения [5, 6]. Попадание мельчайших частиц металла в масло снижают работоспособность двигателя и могут привести к его полному отказу. Проведение обкатки двигателя после ремонта позволяет обеспечить притирку стенок цилиндров и поршневых колец, микрорельеф поверхности которых принимает более обтекаемую форму. В том числе следует учесть, что обкатка позволяет снизить нагрузку на карьерный автомобиль в целом и обеспечить его работоспособность и долговечность [7].
2 Материалы и методы
Обкатку можно произвести несколькими способами обкаточно-тормозным, бестормозным и при помощи буксировки [8]. Обкаточно-тормозной способ нагружения требует применение стенда определенной мощности в зависимости от технических характеристик самого двигателя.
Бестормозной способ нагружения предполагает применение устройства для бестормозной обкатки, позволяющего ограничивать подачу топлива в цилиндры двигателя. В качестве нагрузки на испытуемый двигатель служит собственное сопротивление в сочетании с выключением части цилиндров.
Обкатка при помощи буксировки подразумевает обкатку неработающего двигателя автомобиля, сцепленного с помощью буксировочного троса с буксировщиком. От вращения колес нагрузка передается на узлы и детали автомобиля. В результате передачи усилия происходит притирка сопрягаемых поверхностей [9].
Наибольшее применение для обкатки карьерного автомобильного транспорта находит обкаточно-тормозной и бестормозной способы нагружения.
3 Результаты исследований
Эффективность обкатки двигателя с помощью стенда и бестормозной обкаткой определяется путем сравнительного анализа параметров рассматриваемых способов нагружения. Режимы обкаточно-тормозного и бестормозного способов нагружения отличаются между собой по стадиям, частоте вращения коленчатого вала и прилагаемым нагрузкам. Для определения эффективного способа обкатки рассматривались двигатели MTU DD16V4000 карьерного самосвала БЕЛАЗ-75309, которые подвергались капитальному ремонту по причине возникновения неисправностей гильзо-поршневой группы.
Карьерные самосвалы БЕЛАЗ-75309, грузоподъемностью 220 тонн, предназначены для перевозки горной массы в сложных горнотехнических условиях глубоких карьеров, на открытых разработках месторождений полезных ископаемых по технологическим дорогам в различных климатических условиях эксплуатации [10]. Данные автосамосвалы используются для перевозки железорудного сырья от временного пункта хранения до перегрузочной площадки, т.е. до места загрузки железнодорожных составов [11].
К параметрам обкаточно-тормозного и бестормозного способов нагружения относят максимальную частоту вращения коленчатого вала двигателя, мин-1, степень приработки двигателей, равномерность и устойчивость работы цилиндров, мин-1, уплотняющую способность гильзо-поршневой группы, %, крутящий момент для проворачивания коленчатого вала двигателя в сборе перед процессом его обкатки и после, Нм.
Оцениваемый параметр способов нагружения «частота вращения коленчатого вала», мин-1, определяется при работе одной половины цилиндров двигателя. Частота вращения коленчатого вала определяется по показаниям диагностического прибора, подключаемого к ЭБУ ДВС. Погрешность измерения частоты вращения коленчатого вала определена особенностью устройства задающего реперного диска коленчатого вала, с которого происходит считывание сигналов датчиком коленвала [12]. Реперный диск коленчатого вала имеет 64 зубца. Таким образом, относительная погрешность, при измерении положения реперного диска относительно датчика коленвала, определяется по формуле, %:
