Влияние качества дизельного топлива на технико-экономические показатели работы дизельного двигателя

Засорение топливопроводов и фильтров в магистрали низкого давления. О степени засорения судят по снижению давления топлива на входе в насос высокого давления. Определяют величину давления по контрольному манометру, который подсоединяют к отверстию под пробку для выпуска воздуха на фильтре тонкой очистки. Если давление ниже допустимого предела при герметичных соединениях, то заменяют фильтрующие элементы и проверяют работу подкачивающего насоса низкого давления.

Неисправности насоса низкого давления. Неисправности насоса низкого давления вызывают падение его производительности и сказываются на пуске и работе двигателя. Прежде всего, затрудняется запуск двигателя, так как на малой частоте вращения коленчатого вала насос будет подавать меньше топлива и при более низком давлении. В случае возрастания нагрузки и при малой подаче топлива насосом наблюдается перебои в работе двигателя, и он не сможет воспринимать нагрузку. Основными причинами неисправностей и нарушений в работе насосов низкого давления являются: попадание под клапаны соринок, износ стержня толкателя. При повышенном износе основных рабочих поверхностей насоса (поршня и цилиндра) снижается его производительность и падает давление в магистрали. Снижение производительности может произойти также при уменьшении упругости рабочей пружины.

Неисправности насоса высокого давления и форсунок. Неисправности насоса высокого давления и форсунок при эксплуатации можно обнаружить лишь частично, большинство их определяют только при проверке с помощью специального оборудования. Ниже приведены основные признаки и характер неисправности насосов высокого давления и форсунок.

Затрудненный пуск двигателя происходит вследствие износа плунжеров, гильз и нагнетательных секций насоса, поломки пружин плунжеров, нагнетательных клапанов, понижения давления впрыска форсунками в результате потери упругости пружин штоков, работки сопловых отверстий форсунок и нарушения оптимальной регулировки насоса. Перебои и неравномерность в работе цилиндров двигателя связаны с нарушением равномерности подачи нагнетательными секциями насоса, отклонениями в регулировке форсунок, зависанием нагнетательных клапанов, ослаблением соединений трубопроводов высокого давления, неисправностями всережимного регулятора частоты вращения коленчатого вала. Потеря мощности двигателя зависит от величины подачи топлива в цилиндры двигателя и протекания процессов воспламенения и сгорания. Недостаточная подача вызывается неисправностями приборов магистрали низкого давления, а также неправильной регулировкой насоса высокого давления и регулятора. Повышенная дымность наблюдается при излишней подаче топлива секциями насоса высокого давления, нарушении угла опережения впрыска, снижении давления открытия форсунок, заедании иглы и увеличении отверстий распылителя форсунок. При этих неисправностях отработавшие газы имеют черный цвет. Угол опережения впрыска влияет на начало подачи топлива в цилиндры двигателя и на состав смеси. Изменение угла опережения впрыска в сторону опережения или запаздывания от оптимального положения приводит к увеличению дымления двигателя. Как видно из кривой 1, изменение угла на 4 - 6° вызывает увеличение дымности на 25 - 30%. Такое изменение угла опережения впрыска наблюдается практически у 50% дизельных автомобилей находящихся в эксплуатации.

Начало впрыска форсункой, определяемое степенью затяжки пружины, влияет на распыление топлива и на момент воспламенения. С уменьшением затяжки пружины форсунки, а, следовательно, и изменением давления впрыска (кривая 2) ухудшается качество распыливания и возрастает дымление двигателя и падение мощности на 20%.

Зависимость изменения дымления двигателя от нагрузки (кривая 3) показывает, что даже при нормальном техническом состоянии приборов системы питания дымление двигателя возрастает в 4 - 5 раз при увеличении нагрузки двигателя от 25 до 100%.

2.3 Влияние состояния ЦПГ и ГРМ на мощность двигателя

Как известно износ цилиндропоршневой группы вызывает снижение величины компрессии до 20-25%. Предельный износ ЦПГ у восьмицилиндровых двигателей ухудшает их мощностные качества на 8-10% и увеличивает на 3-5% угар моторного масла, а также приводит к увеличению выброса с продуктами сгорания канцерогенных веществ. Предельная величина износа цилиндров достигает 400 мкм. При этом доля пусковых взносов составляет около 25%.Угар моторного масла и дымление двигателя являются определяющим фактором для сдачи его на капитальный ремонт. При износе цилиндров, поршней и колец зазоры между ними увеличиваются. Ухудшается компрессия, воздух и отработавшие газы прорываются из цилиндра в картер, а масло из картера проникает в камеру сгорания. Такие ненормальные явления, в свою очередь, вызывают снижение мощности, увеличение дымности, повышенный расход масла и топлива, интенсивное нагарообразование в камере сгорания, а иногда пригорание поршневых колец.

2.4 Газораспределительный механизм (ГРМ)

Эксплуатационные дефекты ГРМ связаны преимущественно с не плотностью прилегания клапанов и нарушением регулировочных зазоров в клапанном механизме. Увеличение зазора у впускных клапанов на 0,1 мм (между штангой и коромыслом) вызывает нарушение фаз газораспределения. Нарушение (сдвиг) фаз газораспределения приводит к уменьшению коэффициента наполнения и увеличению коэффициента остаточных газов. Отмеченные явления вызывают ухудшение мощности двигателя до 3--4% и увеличение расхода топлива на 5--7%. Характерными дефектами деталей ГРМ являются: износ и выгорание фасок клапана и его седла, износ стержня клапана по диаметру, износ бойка коромысла, потеря упругости и уменьшение длины пружины клапана, износ кулачков и шеек распределительного вала и т.д. Перечисленные дефекты сопровождаются уменьшением мощности и экономичности двигателя, подсасыванием воздуха и обеднением смеси, прорывом отработанных газов.

Все характерные неисправности дизельного двигателя, а так же методы их устранения приведены в таблице.

Таблица 2.1

Возможные причины неисправностей дизельного двигателя

Признак неисправности	Возможная причина	Способ устранения
1	2	3	4
Проверка 1	Черный или серый дым под нагрузкой, более заметный на высоких оборотах	Забивание системы подачи воздуха	Удалите забивание
Проверка 2	Черный или серый дым под нагрузкой, более заметный при высоких и средних оборотах. Двигатель может терять мощность	Загрязнены, изношены или несоответствующие форсунки	Очистите или замените форсунки
Проверка3	Черный или серый дым под нагрузкой, более заметный при низких и средних оборотах. Двигатель работает тише обычного.	Запаздывает момент впрыска ТНВД	Установите момент впрыска. Отремонтируйте или замените ТНВД, если его состояние вызывает сомнения
Проверка 4	Черный или серый дым под нагрузкой, более заметный при низких и средних оборотах. Двигатель работает шумнее обычного	Слишком ранний момент впрыска ТНВД	Установите момент впрыска. Отремонтируйте или замените ТНВД, если его состояние вызывает сомнения
Проверка 5	Черные или серый дым под нагрузкой, более заметный при низких и средних оборотах. Затруднен запуск	Низкая компрессия в цилиндрах	Отремонтируйте двигатель
Проверка6	Случайные выбросы белого или серого дыма. Может сопровождаться пропусками "зажигания" или детонацией	Заедает форсунка	Отремонтируйте или замените форсунку
Проверка 7	Черный или серый дым на всех оборотах. Заметная потеря мощности	Низкое давление наддува (двигатели с турбонаддувом)	Отремонтируйте систему управления наддувом
Проверка 8	Черный или серый дым, более заметный на низких и средних оборотах. Двигатель может пропускать "зажигание"	Неправильные клапанные зазоры	Отрегулируйте клапанные зазоры
Проверка 9	Черный или серый дым на всех оборотах. Двигатель также может пропускать "зажигание" или детонировать	Неправильный тип или качество топлива	Слейте топливо и залейте новое
Проверка 10	Черный или серый дым на всех оборотах на теплом двигателе. Более заметен на низких и средних оборотах	Неисправно пусковое устройство (работающее на топливе)	Отремонтируйте или замените пусковое устройство
Проверка 11	Беловатый дым при высоких оборотах двигателя и при небольших нагрузках. Возможен необычный запах выхлопных газов	Двигатель работает непрогретым	Устраните или замените неисправный термостат
Проверка 12	Беловатый дым при высоких оборотах двигателя и при небольших нагрузках. Более заметен на холодном двигателе. Цвет дыма изменяется на черный при повышении температуры.	Поздний момент впрыска ТНВД	Установите момент впрыска. Отремонтируйте или замените ТНВД, если его состояние вызывает сомнения
Проверка 13	Беловатый дым при небольших нагрузках и нормальной температуре двигателя. Может сопровождаться детонацией	Утечка в одной или нескольких форсунках	Отремонтируйте или замените подозреваемые форсунки
Проверка 14	Голубой дым при разгоне или работе двигателя на холостом ходу	Утечка в сальниках клапанов или износ направляющих втулок или стержней клапанов	Замените сальники или отремонтируйте головку блока цилиндров
Проверка 15	Голубой дым при всех оборотах, нагрузках и температурах	Изношены поршневые кольца или отверстия цилиндров	Отремонтируй те двигатель
Проверка 16	Голубой дым при высоких оборотах, снижается при средних оборотах при всех нагрузках	Утечка в сальниках турбокомпрессора	Отремонтируйте турбокомпрессор
Проверка 17	Голубой дым при высоких температурах и при всех оборотах и нагрузках	Моторное масло слишком жидкое	Слейте старое масло и залейте масло нужного сорта
Проверка 18	Голубой или серо-голубой дым из выхлопного отверстия системы вентиляции картера	Изношены поршневые кольца или отверстия цилиндров	Отремонтируйте двигатель
Проверка 19	Избыточные масляные пары или капельки из выходного отверстия системы вентиляции картера	Неисправен вакуумный насос (если он установлен)	Отремонтируйте вакуумную систему

Как было сказано в данной главе неисправности системы питания и неудовлетворительное состояние ЦПГ и ГРМ ведут к снижению мощности двигателя, увеличению расхода топлива и масел.

3. Методика проведения экспериментальных исследований по оценке состава ОГ при различных видах топлива

3.1 Анализ испытания дизельных топлив

На сегодняшний день согласно техническим условиям выпускается дизельное топливо трех марок. В зависимости от условий применения утверждены следующие марки дизельного топлива: Л -- летнее предназначенное для применения от 0°С и выше, 3 - зимнее применяемое от -20°С до 0°С, и А - арктическое применяемое от -50°С до -20°С. Принято следующее условное обозначение дизельного топлива. Например: Л-0,2-40 - здесь Л - летнее, 0,2 - содержание серы 0,2%, 40 - температура вспышки °С; З-0,2-35 - здесь З - зимнее, 0,2 - содержание серы 0,2%, 35 -температура застывания -35°С; у арктического топлива отражается только содержание серы А-0,4 - А - арктическое, 0,4 - содержание серы в %.

Таблица 3.1

Результаты проверки дизельного топлива марки Л-0.5-65

Показатели	Требования ГОСТ 305-73	Результат анализа
Цетановое число	45 (не менее)	-
Фракционный состав: перегоняется при t, С0: 50%	280 (не выше)	276
90%	360	355
Вязкость при 20 С", сСт	3,0-6.0	4,2
Температура, Си:
помутнения	-5 (не выше)	-7
Застывания	-10	-11
Вспышки	65 (не ниже)	56
Содержание серы, %	0,5 (не более)	0,47
Содержание фактических смол мг/100 мл (не более)	40	52
Кислотность, мг/100 мл	5	4,0
Коксуемость 10%-ного остатка, %	0,3	0,29
Испытание на медной пластинке	Выдерживает
Содержание водорастворимых кислот и щелочей	Отсутствуют
Содержание воды	Отсутствует	0,040
Содержание механических примесей, %	Отсутствует	0,065

В процессе проведения лабораторных исследований был проведен анализ дизельных топлив марок Л-0,2-40 и 3-0,2-35.

Таблица 3.2

Результаты проверки дизельного топлива марки 3-0,2-25

Показатели	Требования ГОСТ 305-73	Результат анализа
Цетановое число	45 (не менее)	-
Фракционный состав: перегоняется при t, С°: 50%	250 (не выше)	246
90%	340	345
Вязкость при 20 Си, сСт	2,0	2,3
Температура, Си:
помутнения	-20 (не выше)	-18
Застывания	-25	-21
Вспышки	35 (не ниже)	36
Содержание серы, %	0,3 (не более)	0.33
Содержание фактических смол мг/100 мл (не более)	30	52
Кислотность, мг/100 мл	5	5
Коксуемость 10%-ного остатка, %	0,3	0.29
Испытание на медной пластинке	Выдерживает
Содержание водорастворимых кислот и щелочей	Отсутствуют
Содержание воды	Отсутствует	0,040
Содержание механических примесей, %	Отсутствует	0.065

Механические примеси в дизельных топливах недопустимы, а согласно проведенному анализу они присутствуют.

Механические примеси в дизельных топливах появляются в результате небрежной транспортировке.

Для улучшения качества дизельных топлив на нефтеперерабатывающих заводах применяют присадки: изопропилнитрат и циклогексилнитрат - для повышения цетанового числа, присадка ПДП - для улучшения низкотемпературных свойств. Товарные топлива для быстроходных дизелей получают путем смешения керосиногазойлевых фракций прямой перегонки нефти до гидроочистки, и после гидроочистки в таком соотношении, чтобы обеспечить требования ГОСТ 305-82 по содержанию серы.

3.2 Выбор оборудования для исследований

Лабораторные исследования включали в себя стендовые испытания топливной системы с помощью тормозного стенда двигателей. Для проведения этих исследований и оценки диагностических параметров на основе теоретического анализа качества смесеобразования и литературных источников был разработан исследовательский комплекс, который включал в себя дизельный компрессометр с пределом измерения 10-60 кг/см', стенд для проверки дизельных форсунок КИ 15706 -- производства ОАО "Мопаз" (г. Малоярославец), стенд для регулировки топливных насосов высокого давления КИ-921 МТ, мотортестер М2-2 белорусского производства (г. Минск). Этот прибор позволяет помимо частоты вращения и угла опережения впрыска контролировать еще 9 параметров двигателя, включая мощностные, а также наблюдать осциллограммы впрыска по цилиндрам на встроенном осциллоскопе. Для измерения давления здесь используется устанавливаемый в разрыв топливопровода датчик, очень точный и никогда не дающий сбоев. Он универсален и позволяет, в отличие от накладных импортных тензодатчиков, работать с любыми топливопроводами от 4,5 мм (Merceries) до 10 мм (тяжелая техника). Недостатком этого датчика являются большие габариты и необходимость разъединения топливопровода. При проведении экспериментальных исследований для получения достоверной оценки технического состояния ЦПГ, ГРМ и СЗ использовались дополнительные диагностические средства и приборы. Для оценки ЦПГ и ГРМ использовались пневмотестер К-272, вакууманализатор КИ-5315, индикатор расхода газов КИ-13671 и прибор для измерения давления в конце такта сжатия отдельных цилиндров двигателя КИ-861. Кроме указанных приборов и диагностических средств, использовался мерительный инструмент (нутромер, микрометр, набор щупов и индикатор часового типа ИЧ-10), с помощью которого измерялись геометрические размеры элементов ЦПГ и ГРМ на разобранном двигателе.

Определение состава ОГ проводилось дымомером "Мета-01 МП".

3.3 Методика проведения эксплуатационных испытаний

В процессе эксперимента проводилось измерение мощностных параметров. Испытание метода проводилось на автомобилях, пришедших на пост диагностики в связи с неисправностями, которые водители не смогли выявить своими силами.

Неисправности испытуемых автомобилей выявлялись с помощью стандартных средств диагностики, остальная часть - с использованием мотортестер М2-2.

Достоверность полученных результатов диагностирования проверялась всей совокупностью стандартных средств, имеющихся на посту диагностики, а также частичной и полной разборкой составных частей двигателя (ЦПГ, ГРМ и т.д.).

Технологические воздействия по устранению и обнаружению неисправностей осуществлялись по предложенному нами алгоритму. При проведении испытаний не выявленное количество неисправностей, возникших в СК и двигателя, составило около 7%, причем около 5% из них не выявлено из-за ошибок оператора-диагноста.

Для получения достоверной и точной информации в процессе экспериментальных исследований нами было найдено количество автомобилей, необходимых для проведения испытаний, которое определялось исходя из принятой в практике доверительной вероятности Р = 95% с погрешностью измерений 5%.

Для расчета необходимого количества испытуемых объектов достаточно использовать шесть измерений. Результаты проведенных измерений представлены в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Значение параметра СО на различных режимах работы двигателя

№ автомобиля	Режимы проверки и значение параметра сажи, в %
	n = об/мин	Свободное ускорение
1	15	40
2	14,2	39,6
3	14	41
4	15,5	38,5
5	15	39,2
6	14,3	40

Затем находим интервалы варьирования W, определяемые как положительная разность между соседними значениями для указанных в табл.3.7 режимов:

W1 = 15-14,2=0,8;

W2= 15,5-14=1,5;

W3 = 15-14,3=0,7;

W4 = 40-39,6=0,4;

W5 =41-38,5=2,5;

W6 = 40-39,2=0,8.

Разбив шесть значений полученных интервалов варьирования на 3 группы по 2 объекта (автомобиля), получим:

W1, W2 - 1 -ая группа;

W3, W4 - 2-ая группа;

W5, W6 - 3-ая группа.

По указанным выше данным определяем размах варьирования Wn:

Wn = У Wn /f,

где f- число степеней свободы,

f = 1 (n-1),

где 1 - количество повторных определений, проведенных в одинаковых условиях;

n - число автомобилей при проверке.

(3.1.)

Тогда зная Wn, можно определить максимальное допустимое отклонение среднего значения от истинного Jp:

где - ошибка среднего значения;

tp(n-1) - значение коэффициента Стьюдента для вероятности р при числе измерений n;

dn - постоянный коэффициент, который равен dn = 1,693; для принятой вероятности 95% коэффициент Стьюдента

tp95=2,45 · 1=0,9.

Зная найденные показатели, определяем необходимое количество испытуемых автомобилей:

(3.2.)

После выполнения необходимых расчетов n = 30,2, т.е. при заданной доверительной вероятности 95% и погрешности измерений 5% для испытаний требуется 30 автомобилей.

Принятые диагностические параметры - частота вращения коленчатого вала двигателя, содержание сажи в отработавших газах - оценивались по стабильности и информативности с помощью следующих формул:

(3.3)

где - среднеквадратическое отклонение - стабильность параметра;

X - среднеарифметическое значение диагностического параметра;

X - текущее значение диагностического параметра;

n - число проверок.

где J(П) - информативность диагностического параметра;

П1, П2 - среднее арифметическое значение диагностический параметров, соответствующие исправному и неисправному состоянию рассматриваемого объекта (ЦПГ, ГРМ);

уl, у2 - среднеквадратические отклонения параметров распределений, соответствующих исправному и неисправному состоянию рассматриваемого объекта.

Таким образом, диагностическими параметрами является содержание сажи в %, обороты коленчатого вала двигателя - n об/мин.

3.4 Методика построения экспериментальных зависимостей

Построение зависимостей проводилось по полученным экспериментальным точкам.

Так при построении мощностных характеристик устанавливались заданные обороты двигателя, на которых измерялся мощность двигателя. Затем обороты увеличивались на 500 об/мин-1 и вновь после стабилизации показаний мотортестера, измерялась мощность двигателя. После проведения данной операции в отдельную тару (бутылку) заливалось дизельное топливо другой марки, и вновь измерялся мощность двигателя, по вышеуказанной методике. Полученные кривые обрабатывались с помощью ЭВМ по методу наименьших квадратов. Для получения более точных данных дизельное топливо проверяемой марки использовалось до конца. Следует указать, что неисправности в системах и механизмах двигателя в частности ЦПГ, ГРМ отсутствовали, что позволило получить более точные и достоверные результаты.

При проведении эксплуатационных испытаний, дизельное топливо, аналогично вышеуказанному случаю, дожигалось до конца и заливалось испытуемое.

При достижении определенной скорости движении, на бутылке ставилась метка, и после определенного пробега определялся расход топлива. Затем оставшееся топливо дожигалось, вновь заливалось другое топливо, и при определенной скорости замерялся расход топлива.

Предложенная выше методика построения полученных зависимостей и проведения эксплуатационных испытаний дает погрешность измерения не более 5-7%.

Вывод.

На основании выше изложенного можно заключить, что для получения точных и достоверных результатов необходимо использовать количество автомобилей равных 30.

4. Результаты экспериментальных исследований

4.1 Влияние дизельного топлива марки Л-0,5-62 на мощностные показатели двигателя

Анализ проведенных экспериментальных исследований на тормозном стенде, по определению мощности и удельного расхода топлива показал, что при использовании эталонного топлива мощность двигателя ЗМЗ-5143.10 автомобиля УАЗ "Патриот", составляет 72 кВт при 3500 об/мин, а удельный расход топлива составляет 245 г/кВт*час.

Ниже приведены диаграммы испытания образцов топлива взятых на АЗС г. Костанай.

Рисунок 4.1 Результаты испытания на топливе марки Л-0,5-65 где:

линия 1 -результаты испытания на эталонном топливе

линия 2-резульгаты испытания на образце топлива №1

линия 3-результаты испытания на образце топлива №2

При использовании образца №1 мощность двигателя снизилась на 7%, удельный расход топлива повысился на 9%. При использовании образца №2 мощность снизилась на 10%, удельный расход топлива повысился на 12%. Это происходит из-за механических и прочих примесей присутствующих в топливе, которые повышают вязкость топлива. Эти примеси появляются в результате небрежной транспортировке и хранении топлива. Так, например в одном из образцов топлива были явные следы моторного масла и воды. Из-за этого ухудшается качество распыла, качество сгорания топлива, вследствие чего растет удельный расход топлива и падает мощность двигателя.

4.2 Влияние качества дизельного топлива марки З-0,2-35 на мощностные показатели двигателя

Ниже приведены диаграммы испытания образцов топлива взятых на АЗС г. Костанай.

Рисунок 4.2 Диаграмма испытания на топливе З-0,2-35

где: линия 1 -результаты испытания на эталонном топливе

линия 2-результаты испытания на образце топлива №1

линия 3-результаты испытания на образце топлива №2

При использовании образца №1 мощность двигателя увеличилась на 5%, удельный расход топлива снизился на 2%.

При использовании образца №2 мощность повысилась на 5%, удельный расход топлива снизился на 3%.

Увеличение мощности и снижение удельного расхода топлива происходит за счет того, что дизельное топливо марки 3-0,2-25 имеет меньшую вязкость, а следовательно улучшается качество распыла и сгорания топлива.

Вывод

При работе дизельного двигателя на форсунках и в камере сгорания образуются отложения, нарушающие подачу топлива и нормальное протекание рабочего процесса. В результате снижается мощность и экономичность двигателя, увеличиваются дымность и токсичность отработавших газов.

Применение дизельных топлив не соответствующего качества негативно сказывается на работе двигателя и его эксплуатационных и топливо - экономических характеристиках. В связи с этим появляется необходимость в частом проведении ТО топливной аппаратуры, частой смене топливных фильтрующих элементов.

Применение дизельных топлив соответствующего качества позволяет экономить на затратах на топливе, т.к. идет снижение расхода топлива, позволяет реже проводить ТО и замену фильтрующих элементов.

5. Конструкторская разработка прибора для проверки герметичности топливной системы

5.1 Обоснование целесообразности разработки прибора для проверки герметичности топливной системы низкого давления

Как было сказано выше неудовлетворительное состояние топливной магистрали низкого давления сильно влияет на работу двигателя, его мощность, расход топлива и дымность отработавших газов. Из-за нарушения герметичности магистрали низкого давления подача топлива уменьшиться, двигатель работает неустойчиво на малой частоте вращения коленчатого вала и останавливается при увеличении нагрузки. При сборке магистрали добиваются полной герметичности, особенно у соединений с топливным баком, фильтром грубой очистки и насосом низкого давления.

В настоящее время данная процедура проводиться водителями. Данная операция очень трудоемка и не редко водители сами не могут выявить неисправность или выявляют ее с ошибкой, а это неизбежно ведет к дополнительным потерям топлива, увеличивает простои на автомобиля на ремонте.

Ниже приведены способы проверки магистрали без применения прибора: пускают двигатель и на малой частоте вращения коленчатого вала двигателя отвертывают сливную пробку фильтра тонкой очистки топлива и осматривают струю. При наличии в топливе неоднородностей, пузырьков воздуха можно заключить, что магистраль негерметична. При этом проверяют все соединения на участке от бака до насоса низкого давления и устраняют неплотности подтяжкой резьбы, заменой негодных прокладок, муфт, штуцеров или трубопроводов. Данный способ дает общую оценку состояния топливной магистрали низкого давления, т.е. механик (водитель) не может конкретно знать место разгерметизации т.к. нет явных следов подтекания топлива. При использовании этого метода увеличивается время простоя автомобиля в ремонте, растет себестоимость ремонта.

С целью снижения времени простоя автомобиля, увеличения производительности в данном дипломном проекте предлагается приспособление для проверки герметичности магистрали низкого давления. Данное приспособление способно непосредственно указать место подтекеания топлива, что резко увеличит производительность труда.

5.2 Описание конструкции и принцип действия прибора для проверки герметичности топливной системы

Прибор позволяет выявлять места разгерметизации системы питания по появлению пузырьков воздуха или подтеканию топлива. Кроме того, прибор позволяет быстро заполнить фильтры предварительной очистки при замене элементов фильтров. Устройство прибора показано на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 Прибор для проверки герметичности топливной системы дизельных двигателей.

1- упор; 2- насос; 3- хомут; 4- манометр; 5- кран подачи топлива из бака в магистраль автомобиля; 6- штуцер нагнетательного шланга; 7- плавающий клапан; 8- бак; 9- воздушный кран: 10- глазок для контроля уровня топлива; 11- трубка; 12- заливная горловина; 13- зацепы для укладки шланга; 14- обратный клапан.

Прибор состоит из бака 8, на верхней крышке которого смонтированы: обратный клапан 14 для пропуска воздуха в одном направлении из насоса в бак; манометр 4; заливная горловина 12 с трубой 11, определяющая верхний уровень топлива в баке и обеспечивающая воздушную подушку меду крышкой бака и топливом.

Сжатый воздух обеспечивает подачу топлива под давлением по мере его расходования.

В крышке бака расположен воздушный кран 9 для сброса давления из бака.

На обечайке бака имеются два глазка 10 для контроля уровня топлива, хомут 3 и упор 1 для крепления ручного автомобильного насоса 2. В днище бака вмонтирован запорный клапан 7.

При нормальном уровне топлива плавающий клапан 7 находится в верхнем положении, и топливо проходит через отверстие в седле клапана.

При понижении уровня топлива плавающий клапан перекрывает выходное отверстие, тем самым прекращается поступление топлива в шланг, а топливная магистраль предохраняется от попадания воздуха.

При положении уровня топлива до 1/4 емкости бака, равной 6 л, следует долить топливо через горловину бака.

Перед проверкой необходимо испытать сам прибор. Для этого закрывают двухходовой кран 5 и заливают в бак чистое профильтрованное топливо (5-6 литров). Затем закрывают кран 9, и насосом накачивают в бак воздух до давления 0,3 МПа. Давление контролируют по манометру 4. если давление не снижается в течение 1 мин, то прибор считают годным для работы.

Проверку герметичности магистра низкого давления проводят в следующем порядке. Отсоединяют отводящий топливо провод от топливного бака и устанавливают на него заглушку. Подводящий топливопровод также отсоединяют от бака и соединяют с резиновым шлангом прибора. Затем открывают кран 5, и топливо под давлением воздуха в баке прибора заполняет магистраль низкого давления. Неплотности и места нарушения герметичности обнаруживают по появлению течи топлива или пузырьков воздуха. После устранения неисправностей вновь проверяют герметичность прибором.

5.3 Прочностные расчеты

Произведем проверочный расчет сварного соединения крепления упора к баку.

Упор служит для установки насоса и воспринимает усилие от воздействия рук на рукоятку насоса, для наших расчетов примем значение этой силы F=500 Н. Место установки упора показано на рисунке 5.2. По рисунку видно, что линия действия силы расположена эксцентрично к сварному шву, поэтому расчет произведем на совместное действие среза и изгиба.

Рисунок 5.2 Установка упора на баке прибора.

где - уравнение прочности на срез.

S-площадь среза шва, для бокового шва



b-длина бокового шва у нас конструктивно l=36мм.

-толщина свариваемых деталей =4мм.

где - уравнение прочности на срез.

S-площадь среза шва, для бокового шва

-допускаемое напряжение на срез материала шва:

б1-коэффициент, учитывающий тип сварки, для ручной сварки б1= 0,6

[фСР]=0,6 · 160=96МПа,

уи-напряжение изгиба, возникающее в материале шва:

где Н-Расстояние от основания шва до направления действия силы. Конструктивно у нас получилось Н=58мм

Подставим значения в (5.1 ) и вычислим

МПа

39МПа<[тСР]

Из расчета следует, что прочность сварочного шва обеспечена.

Запас прочности соединения

МПа

6. Охрана труда

6.1 Общее положение по охране труда

Важнейшей целью казахстанского общества является превращение труда в первейшую жизненную потребность человека. Это возможно только в том случае, если труд человека протекает в благоприятных условиях, способствующих развитию всех его способностей и обеспечивающих высокую производительность труда. Кроме того, в процессе труда человек не должен заболеть или получить травму. В то же время ежегодно в мире происходит 50 млн. несчастных случаев (в среднем 160 тыс. случаев в день).

Проблемами, связанными с обеспечением здоровых и безопасных условий труда занимается охрана труда. Сложность стоящих перед охраной труда задач требует использование достижений и выводов многих научных дисциплин, прямо или косвенно связанных с задачами создания здоровых и безопасных условий труда. Прежде всего, это относится к социально-правовым наукам, которые рассматривают правовые гарантии трудящихся, а так же к исследованиям в области научной организации труда, технической эстетики, эргономики, социальной и инженерной психологии.

Охрана труда является органическим элементом процесса производства. Поэтому она имеет как организационно-технические, так и социальные аспекты. Охрана Труда призвана ограждать работников от воздействия опасных и вредных производственных факторов, обеспечивать наиболее благоприятные условия труда, что предотвращает бесполезную затрату сил, содействует повышению производительности труда, всестороннему развитию личности.

Благоприятные условия труда на производстве способствуют активному участию людей в общественно-политической жизни, позволяют шире удовлетворять их культурные запросы.

Современный научно-технический прогресс вносит принципиальные новшества во все сферы материального производства. Атомная энергия, автоматизация и электроника, полимеры и физика твердого тела с ее воздействием на структуру вещества, химизация и микробиология, оптимизация процессов, кибернетика и ЭВМ - все это в корне преобразовывает энергетику, орудия и предметы труда, технологию, методы обработки информации и управления, меняет условия труда.

В большинстве отраслей промышленности научно-технический процесс сопровождается улучшением труда, ликвидацией на многих производствах тяжелого ручного труда, широким внедрением новых эффективных средств обеспечения безопасности. Происходит значительное развитие научно-исследовательских и конструкторских работ в области охраны труда.

Значительный прогресс достигнут в машиностроении. На вновь создаваемых станках механизированы загрузка заготовок и выгрузка деталей, автоматизированы смена режущего инструмента и удаление стружки. Это значительно облегчает обслуживание станков. Полностью освобождает рабочих от тяжелых, вредных и монотонных работ внедрение автоматических механизаторов с программным управлением промышленных роботов. Использование промышленных роботов придает принципиально новые качества комплексно-механизированным и автоматизированным системам как в основных, так и во вспомогательных производствах.

Огромные перемены происходят в сельском хозяйстве, где ручной труд во все большей степени заменяется машинным.

В то же время недостаточное использование возможностей научно-технического прогресса, отсутствие рационального им управления приводят в ряде случаев к ухудшению условий труда.

Рост количества одновременно управляемых объектов влечет за собой увеличение объема информации, значительно усложняет анализ и оценку производственной обстановки, приводит к повышению нервно-психических нагрузок.

Известное положение о том, что механизация и автоматизация трудовых процессов облегчает физическую тяжесть труда, сейчас нуждается в некотором уточнении. Безусловно, если оценивать тяжесть труда только по величине энергозатрат, то труд человека, обслуживающего современные машины, сложные технические комплексы, конвейерные линии, различные виды транспорта, можно считать легким. Но высокомеханизированный труд совершается в условиях ограниченной подвижности, связан с длительным мышечным статическим напряжением, а это является самой утомительной формой мышечной деятельности. Труд человека, протекающий в условиях чрезмерного нервного напряжения и длительной статической нагрузки с ограниченной подвижностью, приводит к возникновению неврозов, нервно-психических и сердечнососудистых заболеваний.

С другой стороны, развитие автоматизации, механизации, дистанционного управления, применение наиболее совершенного оборудования привели к резкому снижению содержания в воздухе рабочих зон химических, металлургических и других цехов вредных веществ. В этих условиях опасность отравления значительно уменьшилась, и на первый план выдвинулись проблемы, связанные с длительным воздействием небольших концентраций вредных веществ, их комбинированным воздействием и влиянием на возможные последствия в отдельные сроки, а также влиянием на общую сопротивляемость организма и его работоспособность.

Увеличение мощностей и скоростей работы оборудования, замена традиционных технологических процессов новыми (электрофизическими, электрохимическими, ультразвуковыми) приводит к возрастанию воздействия на работающих такие неблагоприятные факторы, как шум, вибрация, ультразвук.

Дальнейшее совершенствование охраны труда в условиях научно-технического прогресса требует глубокого и комплексного изучения последствий внедрения его достижений с психофизиологической, экономической, социальной и других точек зрения.

Создание здоровых и безопасных условий труда начинается с правильного выбора территории для размещения предприятия и рационального расположения на ней производственных и вспомогательных зданий и сооружений.

При размещении производственных, вспомогательных зданий и других сооружений на территории предприятия помимо технологических и технико-экономических показателей необходимо учитывать и санитарно-гигиенические требования.

6.2 Инструкции по технике безопасности при работе с прибором для проверки герметичности топливопровода низкого давления дизельного двигателя

Требования производственной санитарии. Культура производства начинается с чистоты и аккуратности рабочего. Беспорядок, грязь на рабочем месте, неаккуратная, плохо подогнанная спецодежда могут привести к травме или заболеванию.

Во избежание простудных заболеваний одежда и обувь должны быть хорошо просушены; следует избегать сквозняков и принимать меры к их устранению.

Рабочее место должно быть хорошо освещено. Необходимо следить за чистотой окон, ламп и плафонов местного освещения.

Для защиты органов дыхания от паров и газов, следует применять респираторы соответствующих марок, фильтрующие или шланговые противогазы.

Для защиты кожи рук, лица, шеи от оставшихся нефтепродуктов на топливопроводах следует применять пасты ХИОТ, ИЭР, биологические перчатки, биокремы, силиконовый крем и другие.

Для защиты от шума следует применять, в зависимости от интенсивности, наушники, шлемы или беруши.

Важной мерой профилактики профессиональных заболеваний являются ежегодные врачебные осмотры и флюорография, которые позволяют своевременно обнаружить ранние формы заболеваний, легко поддающиеся лечению.

Требования электробезопасности. Воздействие электрического тока на организм человека опасно для жизни. Опасным является напряжение свыше 42В, а в сырых помещениях и помещениях с токопроводящими полами - свыше 12 В. Прохождение через тело человека электрического тока свыше 0.1 ампера может привести к смертельному исходу. Исход воздействия электрического тока зависит от электрического сопротивления тела человека. Усталость организма, болезненное состояние, потливость, алкогольное опьянение значительно уменьшают сопротивление электротоку.

Прикасаться к оголенным токоведущим частям, открывать электрошкафы электрооборудования запрещается.

В случае обнаружения нарушения изоляции проводов или нарушения заземления следует немедленно прекратить работу и сообщить об этом своему непосредственному начальнику для устранения неисправности. Производить самостоятельно какой-либо ремонт электрооборудования запрещается. Эту работу может выполнять только электрик, имеющий допуск к обслуживанию электрооборудования.

При перерыве в подаче электроэнергии необходимо выключить пресс.

6.3 Пожарная безопасность

Руководители и инженерно-технические работники заводов и управлений объединения обязаны руководствоваться инструкцией и не снижать требований специальных правил по обеспечению пожарной безопасности. В соответствии с действующим законодательством ответственность за обеспечение пожарной безопасности заводов и управлений несут руководители этих подразделений. Ответственность за пожарную безопасность отдельных цехов, лаборатории, отделов, складов, мастерских и других участков несут руководители или лица, исполняющие их обязанности.

Начальники цехов, лабораторий, отделов, заведующие складами, мастерскими и другие должностные лица, ответственные за пожарную безопасность, обязаны:

- обеспечить соблюдение на вверенных им участках работы установленного противопожарного режима;

- следить за исправностью приборов отопления, вентиляции, электроустановок, технологического оборудования и принимать немедленные меры к устранению обнаруженных неисправностей, могущих привести к пожару;

следить за тем, чтобы после окончания работы проводилась уборка рабочих мест и помещений, отключалась электросеть, за исключением дежурного освещения и электроустановок, которые по условиям технологического процесса производства работ должны работать круглосуточно. При необходимости помещения запирать на замок:

обеспечить исправное состояние и постоянную готовность к действию имеющихся средств пожаротушения, связи и сигнализации.

Инструкции вывешиваются на планшетах уголков пожарной безопасности или иных видных местах. На пожароопасных участках вывешиваются выписки из инструкций.

Каждый работающий с установкой обязан четко знать и строго выполнять установленные правила пожарной безопасности, не допускать действий, могущих привести к пожару или загоранию. Лица, виновные в нарушении правил пожарной безопасности, в зависимости от характера нарушений и их последствий несут ответственность в дисциплинарном, административном или судебном порядке в соответствии с правилами внутреннего распорядка и действующим законодательством.

При обработке трубок топливопровода металлическую стружку, обтирочный материал необходимо убирать в металлические ящики с закрывающимися крышками и по окончании смены удалять.

Спецодежда должна своевременно стираться и храниться в шкафах. Запрещается стирка ее в ЛВЖ и ГЖ.

Не допускается складировать спецодежду, промасленную ветошь, горючие материалы на нагревательные приборы и трубопроводы отопления.

Для указания местонахождения средств пожаротушения должны применяться указательные знаки по ГОСТ 12.4.020-76., которые размещаются на видных местах на высоте 2-2,5 м как внутри, так и вне помещений.

7. Охрана окружающей среды

Общее ухудшение экологической обстановки, связанное с комплексным влиянием негативных факторов, сопровождающих интенсивное развитие автомобильной промышленности, ежегодно прогрессирующее увеличение численности мирового автомобильного парка, носит в городах катастрофический характер. Это обусловлено высокой плотностью населения, обеспечение жизнедеятельности которого, в свою очередь, требует сосредоточения большого количества транспортных средств (автомобилей) на ограниченной площади, а так же микроклиматических условий техносферы, т.е. характера изменения параметров атмосферного воздуха: температуры, влажности, давления, подвижности (способность воздушных масс к перемещению в условиях городской застройки).

Техносферой принято считать территорию города или промышленной зоны, т.е. окружающую среду человека, созданную преобразованием биосферы в результате техногенной деятельности (с помощью прямого или косвенного воздействия технических средств). В настоящее время в техносфере проживает 75% жителей нашей планеты. Так же существуют тенденции:

- к непрерывному увеличению городского населения, связанному с высокими темпами роста численности населения на Земле и процесса его урбанизации, имеющего во многом объективный характер;

- к увеличению потребности населения в индивидуальных транспортных средствах, обусловленной как экологическими, гак и социальными причинами, приводящей к росту объема годового выпуска автомобилей.

Так, автомобильный парк нашей области, республики и всего мира постоянно увеличивается, соответственно, увеличивается, и объём вредных веществ, выделяющихся при работе автомобилей. Значит поиск путей снижения этих выбросов - актуальнейшая на сегодня проблема.

В процессе работы автомобили с двигателями внутреннего сгорания выбрасывают в окружающую среду отработанные газы, содержащие вредные для здоровья людей, животных, растений компоненты, в том числе угарный газ, чрезмерное содержание которого в атмосфере особенно вредно для всего живого. Кроме того, автомобили в процессе работы создают шум, вибрацию, что вызывает утомляемость людей, ускоренный износ и разрушения самого подвижного состава, а также сооружений, расположенных на дороге и вблизи неё.

7.1 Воздействие отработавших газов на окружающую среду

Загрязнение окружающей среды токсичными компонентами отработавших газов приводит к большим экономическим потерям в хозяйстве, так как токсичные вещества вызывают нарушения в росте растений, что в свою очередь способствует снижению урожаев и потерям в животноводстве. Вредному воздействию особенно подвержено хозяйства, расположенные вблизи крупных городов и транспортных магистралей, кроме того, отработавшие газы способствую ускорению процессов разрушения изделий из пластмассы и резины, а также облицовки и конструкции зданий.

В число токсичных компонентов отработавших газов, оказывающих непосредственное воздействие на окружающую среду, относятся: окись углерода, углеводороды, окислы азота, сажа и соединения свинца.

Воздействие окислов азота нельзя ослабить никакими нейтрализующими средствами. Окислы азота в соединение с водяными парами образуют азотную кислоту, которая разрушает лёгочную ткань, что приводит к хроническим заболеваниям, а также раздражает слизистую оболочку глаз.

Не полностью сгоревшие углеводороды, выбрасываемые с отработавшими газами, представляют собой смесь нескольких сотен химических соединений. Эта смесь, имеющая неприятный запах, является причиной многих хронических заболеваний. Наиболее опасным является бензапирен, который имеет и канцерогенные свойства.

Некоторые ароматические углеводороды обладают сильными отравляющими свойствами. Они воздействуют на процессы кроветворения, центральную нервную систему и мышечную систему. Двуокись серы также оказывает вредное влияние на органы человека, действует раздражающе на кроветворение, костный мозг и селезёнку.

Основная причина загрязнения воздуха заключается в неполном и неравномерном сгорании топлива. В цилиндрах двигателей сгорает топливовоздушная смесь, для приготовления которой применяют весьма сложную аппаратуру.

7.2 Мероприятия по снижению вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду

Среди мероприятий по экономии топлива важнейшим являются:

рациональная организация дорожного движения;

повышение коэффициента использования грузоподъемности и коэффициента использования пробега автомобиля.

Следует избегать непроизводительной работы двигателя. В холодный период года при безгаражном хранении автомобилей необходимо предусмотреть обогрев автомобилей (двигателя, коробки передач и других агрегатов) от внешнего источника тепла.

Снижению загрязнения атмосферы способствует перевод автомобилей с бензинового (карбюраторного) двигателя на дизельный, в отработавших газах которого содержится значительно меньше окиси углерода и углеводородов. Все больше на дорогах страны появляется газобаллонных автомобилей, в которых используются в качестве топлива сжиженный нефтяной газ (бутан-пропановая смесь) или сжатый природный газ (в основном метан). В отработавших газах газобаллонных автомобилей по сравнению с бензиновыми содержится меньше окиси углерода в 2-4 раза, окислов азота в 1,2-2,0 раза и углеводородов в 1,1-1,5 раза. Новые возможности по повышению экологичности автомобилей открывает внедрение и других видов моторного топлива с менее токсичным составом отработавших газов (синтетические спирты, аммиак, водород и прочие).

Для обезвреживания отработавших газов находят применение различные типы нейтрализаторов. Ведутся работы по усовершенствованию конструкции двигателей (системы питания, зажигания). Идет поиск новых типов силовых установок для автомобилей и их конструктивная доработка (электродвигатели с автономным питанием, роторные двигатели, газовые турбины, инерционные двигатели, двигатели "внешнего" сгорания Стерлинга и др.).

Токсичность отработавших газов двигателей можно уменьшить путем предупреждения образования токсичных компонентов или посредством их нейтрализации.

Устанавливать на двигателе дополнительные устройства для уменьшения токсичности отработавших газов следует при крайней необходимости и только в случае, если исчерпаны все возможности достижения удовлетворительного состава газов путем конструктивных доработок и регулировки двигателя. В настоящее время в большинстве автомобилей применяют различные способы уменьшения концентрации токсичных компонентов перед выбросом отработавших газов из камеры сгорания. С этой целью изменяют конструкцию и регулировку двигателей, что позволяет создать условия, необходимые для полного сгорания смеси в широком диапазоне режимов работы двигателя. Это достигается совершенствованием процессов смесеобразования в системе питания и камере сгорания. Обычно с этой целью для питания двигателей применяют бедные смеси. При этом наблюдается увеличение окислов азота, которое, однако, можно избежать уменьшением угла опережения впрыска. При работе автомобиля на неустановившихся режимах, во время замедления и в период прогрева двигателя после пуска на богатой смеси можно значительно уменьшить выделение углеводородов, применяя дополнительный прогрев всасываемого воздуха горячей охлаждающей жидкостью или отработавшими газами.

Уменьшение содержания окиси азота в отработавших газах достигается путем ограничения максимальных температур сгорания и уменьшения количества подаваемого топлива или одновременным использованием двух этих способов. Подобные результаты можно получить установкой более позднего зажигания, обогащения или значительного обеднения смеси, а также посредством направления части отработавших газов обратно в цилиндр двигателя. Выделение токсичных соединений серы, как отмечалось выше, можно уменьшить только путем ограничения их содержания в топливе или полного их исключения из него.

Чтобы устранить или свести к допустимым пределам все вредные воздействия подвижного состава на окружающую среду, конструкция различных узлов автомобилей, их двигателей должна обеспечивать такой режим работы, который позволял бы не превышать нормы вредных воздействий на окружающую среду, устанавливаемые санитарной службой и правилами охраны труда.

Наиболее перспективными путями по борьбе с вредным воздействием автомобилей на окружающую среду являются создание и широкое применение на подвижном составе электродвигателей (электромобили); производство и установка на подвижном составе так называемых чистых двигателей внутреннего сгорания, обеспечивающих полное сгорание топлива в камере двигателя и тем самым устраняющих выброс в атмосферу вредных остатков процесса сгорания топлива; увеличение парка газобаллонных автомобилей.

Установка на подвижном составе эффективных амортизаторов, надёжных экранов для электрооборудования позволяет снизить шумы, вибрацию и устраняет возникновение радиопомех.

8. Экономическая эффективность конструкторской разработки

Как было отмечено выше, в конструкторской части работы, предлагается прибор для проверки герметичности топливной магистрали низкого давления. Внедрение, которого позволяет сократить затраты труда и время на обслуживание и поиск неисправностей. С целью внедрения его на предприятия необходимо просчитать стоимость изготовления, годовой экономический эффект приносимый приспособлением основываясь на экспериментальных данных, и просчитать срок окупаемости. На основе данных расчетов сделаем необходимые выводы о целесообразности внедрения данного приспособления на предприятия.

8.1 Затраты на изготовление прибора для проверки герметичности топливной магистрали низкого давления

Для того, что бы определить величину экономического эффекта, определяем изготовления прибора по формуле:

СИЗГ = СКД + СПД + СЗ.СБ + СОН (8.1)

где СКД - стоимость материалов корпусных деталей, тг.

СПД - стоимость покупных деталей, тг.

СЗ.СБ - заработная плата рабочих занятых на изготовлении и сборке, тг.

СОН - общенакладные расходы, тг.

Определяем стоимость покупных деталей, основываясь на средние цены магазинов автозапчастей города Костанай.

Перечень покупных деталей и их стоимость приведена в таблице 8.1.

Таблица 8.1

Перечень покупных деталей

Наименование	Примечание	Цена, тг
Насос шинный	1 шт	3000
Шланг резиновый	1 метр	450
Кран двухходовой	1 шт	650
Манометр	1 шт	1500
Метизы		1500
Итого	7100

Определяем стоимость корпусных деталей:

С =Q*СД (8.2)

где: Q - масса материала (по чертежам) (4 кг), кг

Сд - стоимость материала (1200 тг), тг.

С =5*1200=6000 тг

Определяем заработную плату производственных рабочих:

СПР.Н. = СПР+СД+ССОЦ+СПЕН (8.3)

где: СПР - заработная плата производственных рабочих, тг