Введение
Раздел 1. Аналитическая часть
1.1. Виды турбокомпрессоров
1.2. Надежность турбокомпрессора ТКР-7С и причины потери его
работоспособности
1.3. Методы диагностирования подшипников турбокомпрессора
1.4. Постановка задачи
Раздел 2. Теоретическая часть
2.1. Классификация способов контроля технического состояния
2.2. Виброакустическая диагностика
Раздел 3. Конструкторская часть
3.1. Элементы турбокомпрессора ТКР-7С, определяющие надежность
3.2. Определение оценочных характеристик технического
состояния подшипников турбокомпрессора ТКР-7С на двигателе
Раздел 4. Технологическая часть
Введение
4.1 Аппаратура для виброакустической диагностики подшипников
турбокомпрессора
4.2 Измерение вибрации опор ротора турбокомпрессора
4.3 Обработка результатов измерения вибрации опор ротора
турбокомпрессора
4.4. Общая характеристика процесса диагностирования подшипников
турбокомпрессора ТКР-7С без снятия с двигателя
Раздел 5. Безопасность жизнедеятельности
5.1. Анализ опасных и вредных производственных факторов
5.2. Нормативные значения вредных и опасных производственных
факторов
5.3. Мероприятия по защите от опасных и вредных производственных
факторов
5.4. Эргономические требования к рабочему месту
5.5. Инструкция по охране труда
Раздел 6. Экономическая часть
6.1. Исходные данные проекта
6.2. Определение инвестиций на разработку проекта
6.3. Экономический эффект от внедрения технологии
диагностирования
Заключение
Список используемой литературы
Увеличение мощности атмосферного двигателя может быть достигнуто путем увеличения либо его рабочего объема, либо оборотов. Увеличение рабочего объема, сразу же увеличивает вес, размеры двигателя и, в конечном итоге, его стоимость. Увеличение оборотов проблематично из-за возникающих при этом технических проблем, особенно в случае двигателя со значительным рабочим объемом.
Технически приемлемым решением проблемы увеличения мощности, является использование нагнетателя (компрессора). Это означает, что подающийся в двигатель воздух сжимают перед его впуском в камеру сгорания.
Другими словами, компрессор обеспечивает подачу необходимого количества воздуха, достаточного для полного сгорания увеличенной дозы топлива. Следовательно, при прежнем рабочем объеме и тех же оборотах мы получаем большую мощность.
В принципе, любой турбокомпрессор состоит из центробежного воздушного насоса и турбины, связанных при помощи общей жесткой оси между собой. Оба эти элемента вращаются в одном направлении и с одинаковой скоростью. Энергия потоков отработавших газов преобразуется в крутящий момент, приводящий в действие компрессор. Происходит это так: выходящие из цилиндров двигателя отработавшие газы имеют высокую температуру и давление. Они разгоняются до большой скорости и вступают в контакт с лопатками турбины, которая и преобразует их кинетическую энергию в механическую энергию вращения (крутящий момент).
Это преобразование энергии сопровождается снижением температуры газов и их давления. Компрессор засасывает воздух через воздушный фильтр, сжимает его и подает в цилиндры двигателя. Количество топлива, которое можно смешать с воздухом, при этом можно увеличить, что позволяет двигателю развивать большую мощность. Кроме того, улучшается процесс сгорания, что позволяет увеличить характеристики двигателя в широком диапазоне чисел оборотов.
Между двигателем и турбокомпрессором существует связь только через поток отработавших газов. Частота вращения турбокомпрессора напрямую не зависит от числа оборотов двигателя и характеризуется некоторой инерционностью, т.е. сначала увеличивается подача топлива, увеличивается энергия потоков отработавших газов, а затем уже увеличиваются обороты турбины и давление нагнетания и в цилиндры двигателя поступает еще больше воздуха, что дает возможность увеличить подачу топлива.
Подача и давление воздуха в турбокомпрессоре без регулирования давления наддува, прямо пропорциональны энергии отработавших газов, т.е. числу оборотов турбины.
Для двигателей, работающих в широком диапазоне оборотов (например, в легковом автомобиле), высокое давление наддува желательно даже на низких оборотах. Именно поэтому будущее принадлежит турбокомпрессорам с регулируемым давлением. Небольшой диаметр современных турбин и специальные сечения газовых каналов способствуют уменьшению инерционности, т.е. турбина очень быстро разгоняется и давление воздуха очень быстро достигает требуемого значения. Регулировочный клапан следит за тем, чтобы давление наддува не возрастало выше определенного значения, при превышении которого двигатель может быть поврежден.
Существует два основных типа выпускных систем с турбокомпрессором с постоянным давлением на входе в турбину и с импульсным давлением на входе в турбину.
Применяются оба типа, иногда в комбинированных вариантах. Выбор определяется типом двигателя, количеством цилиндров, спецификой использования и множеством других факторов.
В выпускных системах с постоянным давлением на входе в турбину отработавшие газы от всех цилиндров собираются в общем выпускном коллекторе и затем, при почти постоянном давлении, направляются к турбокомпрессору.
В выпускных системах с импульсным давлением на входе в турбину используется выпускной коллектор типа "спагетти", в этом случае, отработавшие газы подводятся к турбокомпрессору по отдельным патрубкам, идущим от каждого цилиндра, что позволяет использовать резонансные явления в выпускном коллекторе и добиться максимальной производительности от турбокомпрессора в узком диапазоне чисел оборотов.
Двигатель, оснащенный турбокомпрессором, обладает техническими и экономическими преимуществами по сравнению с атмосферным (безнаддувным) давлением.
• Соотношение масса/мощность у двигателя с турбокомпрессором выше, чем у атмосферного двигателя
• Двигатель с турбокомпрессором менее громоздок, чем атмосферный двигатель той же мощности.
• Кривая крутящего момента двигателя с турбокомпрессором может быть лучше адаптирована к специфическим условиям эксплуатации. При этом, например, водитель тяжелого грузовика должен намного реже переключать передачи на горной дороге и само вождение будет более " мягким"
Еще более ощутимы преимущества двигателя с турбокомпрессором на высоте. Атмосферный двигатель теряет мощность из-за разряжения воздуха, а турбокомпрессор, обеспечивая повышенную подачу воздуха, компенсирует снижение атмосферного давления, почти не ухудшая характеристики двигателя. Количество нагнетаемого воздуха станет лишь немного меньше, чем на более низкой высоте, то есть двигатель практически сохраняет свою обычную мощность.
Кроме того:
• Двигатель с турбокомпрессором обеспечивает лучшее сгорание топлива. Подтверждением тому служит уменьшение потребления топлива грузовыми автомобилями на больших пробегах.
• Поскольку турбокомпрессор улучшает сгорание, он также
способствует уменьшению токсичности отработавших газов.
• Двигатель, оснащенный турбокомпрессором, работает более
стабильно, чем его атмосферный аналог той же мощности, а будучи меньшим по размеру, он производит, соответственно, меньше шума. Кроме того, турбокомпрессор играет роль своеобразного глушителя в системе выпуска.
Турбокомпрессором может быть оснащен любой двигатель внутреннего сгорания, дизельный, бензиновый или работающий на газе, имеющий жидкостное или воздушное охлаждение. Турбокомпрессоры используются на двигателях как с большим рабочим объемом (судовых, тепловозных и стационарных), так и на двигателях грузовых и легковых автомобилей. Также не имеет никакого значения, идет ли речь о 2-тактном или о 4-тактном двигателе.
В настоящее время доля производимых ДВС с наддувом от общего объема выпускаемых двигателей составляет от 50 до 90%.
Турбокомпрессор является одним из наиболее эффективных средств улучшения технико-экономических показателей дизелей. Использование турбонаддува дает возможность значительно увеличить литровую мощность, уменьшить удельный вес и повысить топливную экономичность дизельных двигателей [1].
Вместе с тем этот агрегат имеет сложную конструкцию и высокую стоимость. Это, а также массовость применения турбокомпрессоров обуславливает необходимость разработки эффективных систем безразборного контроля параметров технического состояния для повышения качества, надежности и экономической эффективности использования автотракторной техники.
Для обеспечения процедур эффективного контроля фактического состояния турбокомпрессоров и прогнозирования его изменения со временем наработки, значительного снижения материальных и трудовых затрат на техническое обслуживание и ремонт, обеспечения безаварийной эксплуатации необходимо использование средств диагностики, а также разработка технологии диагностирования.
В ходе выполнения дипломной работы рассмотрена зависимость влияния зазоров в подшипниках и дисбаланса ротора на колебания корпуса турбокомпрессора ТКР-7С с плавающими вращающимися втулками, установленного на двигателе КамАЗ-740.13-260, на режимах максимального крутящего момента и максимальной мощности. При этом были учтены внешние нагрузки, возникающие в процессе работы двигателя и воздействующие на турбокомпрессор. Были проведены соответствующие расчетные исследования.
Анализ расчетных данных дал возможность определить диагностические параметры и выбрать информативные характеристики вибросигнала для оценки технического состояния подшипников ротора турбокомпрессора, установленного на двигателе. Удалось найти однозначные и информативные диагностические признаки, по которым можно определять техническое состояние подшипников турбокомпрессора ТКР-7С без демонтажа с ДВС.
Было установлено, что при уменьшении дисбаланса ротора турбокомпрессора амплитуда спектра уменьшается. Также было установлено, что диагностирование необходимо проводить по сигналу, полученному вдоль горизонтальной плоскости, так как он более информативен, чем сигнал полученный в вертикальном направлении. При этом диагностировать техническое состояние подшипников турбокомпрессора ТКР-7С можно, как на режиме максимального крутящего момента, так и на режиме максимальной мощности. Но предпочтителен последний режим, так как позволяет определять параметры более точно.
На основании проведенного в дипломной работе исследования, изучения результатов и анализа полученных данных, а также учета существующих методов и средств контроля технического состояния была разработана технология диагностирования подшипников турбокомпрессора ТКР-7С без снятия с двигателя. Замена математической обработки результатов испытаний готовыми зависимостями информативных характеристик от величин параметров технического состояния позволяет значительно сократить случайные ошибки оператора, сократить объем и время расчетов.
Внедрение данной технологии даст возможность уменьшить число ремонтов турбокомпрессоров по замене подшипников за период времени, а также избежать внезапных отказов и вторичных поломок по их вине. Позволит снизить количество простоев техники.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
