Современные научные исследования в дорожном и строительном производс

Для оценки точности показаний прибора и возможности исследования его работы был создан стенд (рис. 2) в лаборатории диагностики привода СДМ.

Рис. 2. Экспериментальная установка и ее схема: 1 – бак; 2 – кран напора; 3 – трубопровод; 4 – фильтр; 5 – расходомер типа СГВ-15 ГОСТ Р 50601; 6 – кран слива; 7 – сливная труба; 8 – сливной бак

Режим работы расходомера был принят при малом объеме пропускаемой жидкости (1 литр). За эталон показаний была взята мерная емкость. Есть предположение, что расходомер будет вести себя иначе при среднем и большем расходе, но ввиду недостаточности средств для проведения подобного опыта это не было рассмотрено.

Для оценки точности прибора разработана математическая модель, которая включает в себя ряд параметров (табл. 1).

Математическая модель разрабатывалась на основе существующих методик оценки расхода для приборов с аксиальной турбинкой. Поскольку на стенде используется расходомер с тангенциальной турбинкой (рис. 3), данный набор параметров необходимо было скорректировать путем ввода дополнительных коэффициентов, позволяющих получить необходимое соотношение величин используемых в расчетах и получаемых в эксперименте.

Основная формула: n = Q (1− S )ϕ ϕ k, где Q – может быть как

SH K Q V

расход (мм3 /с), так и объем воды (мм3 ); остальные параметры формулы пред-

ставлены в табл. 1.

В первом случае получаем обороты (об/с) счетчика при данном расходе, во втором – непосредственные показания (обороты) при пропуске воды соответствующего объема.

211

Принято атмосферное давление и вязкость воды при температуре 20 ºС, 1 сСт (мм2 /с). Исходя из этих данных, был произведен расчет в Excel с использованием необходимых формул и начальных значений.

Результаты расчетов сводятся к показаниям счетчика в радианах. К примеру, если пропустить 1 л через расходомер, счетный механизм повернется на 0,628 рад (36º).

Некоторые результаты исследования математической модели расходомера с учетом эксперимента сводятся к следующему.

Во всех примерах берется объем воды, пропущенный через расходомер, равный одному литру, изменяется один из основных параметров расходомера, далее считается расход, выраженный в углах поворота счетного механизма «n». Показатель «n» поворот счетчика прибора, на котором нанесены цифры (рис. 4).

1 л соответствует n = 0,628 рад.

Рис. 4. Результаты расчета показаний прибора при номинальных значениях параметров

При отклонении параметров прибора расчетом по математической модели получены данные, приведенные в табл. 2.

Таблица 2

Результаты расчетов при задании отклонений параметров прибора

213

На рис. 5 приведены результаты расчетов расхода с учетом ранжирования уровня отклонений от номинальных значений.

Рис. 5. Диаграмма изменения расхода в зависимости от вида отклонений параметров прибора

Представлены семь возможных дефектов прибора, которые могут приводить к неточности показаний. Расчеты показывают, что при изменении какоголибо параметра наблюдается отклонение показаний в большую или меньшую сторону. Из рис. 5 видно, что наиболее «опасен» тот дефект, который вызывает отклонение от эталонных показаний больше.

При проведении эксперимента в качестве эталона была взята мерная емкость объемом 1 л. Естественно, существует ошибка опыта. Но сам разброс данных мал. Для более точного оценивания разбросов расхода необходимо применять взвешивание (рис. 6, 7).

В дальнейшем необходимо проанализировать работу расходомера при давлении выше атмосферного путем создания давления в емкости.

Среднеквадратичная погрешность процесса оценки качества диагностирования расходомера определяется соотношением [2]:

∆Ср = ∆Меры 2 + ∆Приб. 2 ,

где ∆Меры – погрешность мерной емкости; ∆Приб. – погрешность снятия показаний

с расходомера.

Объем водного диска, который создает абсолютную погрешность измерения, составляет порядка 10 мл.

Погрешность опыта составляет 32 мл.

214

Рис. 6. Шаг шкалы счетного устройства Рис. 7. Шкала мерного устройства

Погрешность снятия показаний с расходомера составляет порядка 30 мл. Разработка поверочных установок расходомеров с развитыми диагности-

и частных лиц. Практика показывает, что нештатные ситуации выхода из строя расходомеров или несоответствие метрологических характеристик установленным нормам всегда вызываются вполне конкретными ошибками и недочетами в проектировании и эксплуатации. В связи с этим исследование и поставка технически совершенного и метрологически обеспеченного измерительного оборудования на базе информационных технологий должны обеспечить достоверность и требуемую точность измерений, контроля и испытаний в области учета ресурсов и энергосбережения.

Список литературы

1.Бирюков Б.В., Данилов М.А., Кивилис С.С. Точные измерения расхода жидкостей. – М.: Машиностроение, 1977. – 144 с.

2.Старинская Н.Б. Элементы теории погрешностей. – М.: МАИ, 1975. –

64 с.

215

ЗАПУСК ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

Д.В. Черников, В.А. Глебов

Пермский военный институт внутренних войск МВД России

Внутренние войска Министерства внутренних дел Российской Федерации – специальные воинские формирования, предназначенные для обеспечения внутренней безопасности государства, общественной безопасности, защиты прав и свобод человека. Одним из важных факторов выполнения этих задач является поддержание военной автомобильной техники в постоянной боевой готовности для обеспечения мобильности и подвижности войск.

Основной проблемой при эксплуатации военной автомобильной техники в зимних условиях является запуск двигателей при низких температурах. Проблема эксплуатации транспортных и специальных машин с ДВС в качестве силовой установки при отрицательных температурах окружающего воздуха является весьма актуальной не только для России, но и для других стран с холодным климатом. Отрицательная температура воздуха резко ухудшает условия запуска двигателя, вызывает его повышенный износ и может привести к аварийной ситуации из-за проворачивания вкладышей коренных подшипников коленчатого вала.

Износ подшипников коленчатого вала на режимах пуска холодного двигателя при отрицательных температурах и износ подшипников коленчатого вала может быть сравним с износом при нормальном пробеге автомобиля от 70 до

700 км.

При температурах окружающего воздуха ниже –30 °С и длительной стоянке машины на открытом воздухе, когда масло застывает полностью в зазорах подшипников коленчатого вала, происходит схватывание подшипников, приводящее к провертыванию вкладышей при пуске двигателя. Эта проблема особенно остро стоит при эксплуатации тяжелых дизелей и специальной техники, состоящих на вооружении внутренних войск, где применяется такой способ пуска двигателя, как пуск воздухом. Он осуществляется за счет сжатого воздуха в баллонах, откуда подается под давлением в гильзу цилиндра двигателя, что позволяет проворачивать коленчатый вал. Этим обеспечивается запуск двигателя.

Предельная температура пуска двигателей при низких температурах воздуха определяется двумя параметрами: минимальной пусковой частотой вращения коленчатого вала и скоростью его вращения при пуске двигателя.

В настоящее время в войсках данная проблема преодолевается довольно успешно различными способами. Наиболее часто применяются три основных

216

способа облегчения запуска двигателя с исправной аккумуляторной батареей и два способа пуска двигателя в случае, если батарея разряжена.

При исправной аккумуляторной батарее используют следующие способы.

1.Применение штатных предпусковых подогревателей, установленных на военной автомобильной технике.

2.Подогревание картера двигателя инфракрасной печью.

3.Прогревание двигателя методом проливки.

К методам пуска двигателя в случае разряженного аккумулятора относят запуск двигателя с помощью буксировки и от внешнего источника.

Наиболее распространенным способом прогрева двигателя в войсках является применение предпускового подогревателя, предназначенного для обеспечения пуска двигателя в условиях низких температур. Это устройство еще не получило широкого применения в России на гражданских автомобилях, за исключением новых моделей импортного производства, но они широко используются на военной автомобильной и бронетанковой технике, производимой в нашей стране. Предпусковые подогреватели бывают двух видов: масляно-жидкостные и газовые. На военной технике получил широкое распространение масляножидкостный предпусковой подогреватель. Он позволяет разогреть двигатель до

60–70 °C, а салон автомобиля – до комнатной температуры в 20 °C, что обеспечивает легкий пуск двигателя. Использование масляно-жидкостного предпускового подогревателя уменьшает расход горюче-смазочных материалов, а следовательно, и износ двигателя, экономится моторесурс, топливо и продлевается срок службы автомобиля.

Второй способ облегчения запуска двигателя в зимний период – это прогрев картера двигателя инфракрасной печью. Все более широкое распространение получает этот способ разогрева двигателей и других агрегатов машин, в основу которого положен принцип передачи тепловой энергии к нагреваемому телу с помощью инфракрасных лучей. Источником этих лучей является беспламенная газовая горелка.

Этот способ удобен тем, что печь работает от сети, а также от внешних источников энергии, таких как аккумулятор. Следовательно, на его работу не нужно тратить горючие материалы и применять открытое пламя, а значит, наносить вреда картеру двигателя. Инфракрасная печь разогревает двигатель за короткий промежуток времени до 50–60 °C, что также позволяет облегчить его пуск.

Третий способ облегчения запуска двигателя в зимний период – это применение метода проливки. Он основан на использовании горячей воды для нагрева внутренних частей рубашки системы охлаждения при ее сквозном проливе. Однако заливать сразу в холодный двигатель слишком горячую воду, имеющую температуру более 80 °С опасно, так как могут возникнуть трещины в головке блоков или в водяной рубашке.

Сливные краники при проливке должны быть открытыми. Процедуру нужно повторять до тех пор, пока блок двигателя не прогреется до температуры 40–50 °С. После этого в картер двигателя заливают масло, нагретое до темпера-

217

туры 70–80 °С. Затем закрывают на несколько минут сливные краники и плотно укрывают радиатор и двигатель капотом. Дают небольшую выдержку (около 5–6 мин) для нагрева деталей двигателя, а затем сливают 3/4 количества заправленной воды, вновь доливают в радиатор горячую воду до нормы и пускают двигатель в обычном порядке.

Температура воды при разогреве двигателя, как уже отмечалось, должна быть достаточно высокой, не меньше 70–80 °С, в противном случае горячая вода сразу остынет, может замерзнуть в соединительных трубопроводах или в нижней части радиатора. Отметим, что если температура окружающего воздуха ниже – 20 °С, то заливаемая вода в систему охлаждения с термостатом должна быть около 90 °С. Если слив воды из открытых отверстий сливных краников вдруг прекратится, нужно принять необходимые меры для отогрева замерзших мест: обложить холодные части тряпками или ветошью и непрерывно поливать горячей водой до оттаивания.

В случае разряженности аккумуляторной батареи запуск двигателя при низких температурах можно произвести от внешнего источника и с помощью буксировки. Чтобы осуществить пуск первым способом, понадобится другой автомобиль, который должен стоять в непосредственной близости (чтобы кабели могли достать). Во избежание нежелательных замыканий автомобили не должны соприкасаться друг с другом. Необходимо отключить зажигание на каждом автомобиле и подсоединить два кабеля. Сначала подключить один кабель к положительной (+) клемме разряженного аккумулятора, второй конец кабеля – к положительной (+) клемме аккумуляторной батареи другого автомобиля. Затем присоединить один кабель к отрицательной клемме аккумулятора автомобиля-«донора». Второй конец кабеля лучше подключить к блоку цилиндров или кузову автомобиля с разряженным аккумулятором в точке, максимально удаленной от аккумулятора. Для наглядности порядок подключения приведен ниже:

1)(+)аккумулятор автомобиля-«донора»,

2)(+)разряженный аккумулятор,

3)(–) аккумулятор автомобиля-«донора»,

4)(–) блок цилиндров автомобиля с разряженным аккумулятором.

Крайне внимательно необходимо следить, чтобы кабели не попадали под лопасти вентилятора или другие движущиеся детали под капотом автомобиля.

Далее заведите автомобиль, с которого будете запускать двигатель, и после этого попробуйте запустить двигатель с разряженной аккумуляторной батареей. Во время этого на работающем автомобиле необходимо «подгазовывать», чтобы обеспечить достаточный уровень энергии для передачи ее другому автомобилю. После того как двигатель автомобиля с разряженным аккумулятором запущен, следует отсоединить кабели в обратном порядке их присоединения.

218

В качестве крайней меры применяют пуск двигателя буксированием, что является вторым способом запуска двигателя при разряженной батарее, т.е. раскручивание коленчатого вала ведущими колесами автомобиля. Такой способ пуска двигателя наиболее гарантированный, но допустим лишь в исключительных случаях, так как при этом ходовая часть, трансмиссия и двигатель испытывают большие ударные нагрузки, которые могут привести к поломкам. Для успешного осуществления запуска двигателя при этом необходимо выполнить следующую подготовительную работу: прикрепить трос и выехать на участок дороги, на котором будете производить запуск. Будет лучше, если этот участок прямой, по возможности с малоинтенсивным движением. Крайне нежелательно заводиться во дворах, так как для запуска необходима скорость порядка 20–30 км/ч. Также необходимо помнить, что в сильные морозы (ниже –35 °C) при данном способе можно повредить двигатель, поэтому лучше зарядить аккумуляторную батарею, чем оплачивать дорогостоящий ремонт. Движение начинают при нейтральном положении рычага коробки переключения передач (КПП). Когда автомобиль наберет достаточную скорость (желательно 15–20 км/ч), водитель включает высшую передачу в КПП и отпускает педаль сцепления. Если двигатель при этом не начал работать, а скорость движения уменьшилась, педаль сцепления вновь выжимают и при наборе нужной скорости движения попытку пуска повторяют. Как только двигатель начнет работать, педаль сцепления быстро выжимают, устанавливают среднюю частоту вращения коленчатого вала, рычаг переключения передач переводят в нейтральное положение и педаль сцепления отпускают. Хотя в инструкции к автомобилю, как правило, стоит запрет на это действие, данный способ применим практически для любого автомобиля с механической коробкой передач.

Кроме того, при включении первой или второй передачи в КПП для проворачивания колес и коленчатого вала буксируемого автомобиля должна быть создана очень большая сила. Преодолеть такую силу не всегда удается и буксировщику. При этом нужна и соответствующая сила сцепления ведущих колес с дорогой, иначе колеса буксируемого автомобиля начинают скользить юзом.

При отсутствии буксировщика пуск двигателя возможен также методом толкания с использованием мускульной силы людей или скатыванием автомобиля на спуске. Порядок работы при этом остается таким же, как и при пуске двигателя буксированием.

Подводя итог, необходимо отметить, что повышение квалификации

ипрактических знаний водителей, глубокое изучение инструкции по эксплуатации машин, умелое применение соответствующих эксплуатационных материалов

идругих средств обеспечения работоспособности машин, тщательное и своевременное проведение технического обслуживания и регламентных работ, подготовка машин к использованию в зимних условиях в строгом соответствии с действующими инструкциями – важнейшие условия обеспечения боевой готовности машин в условиях низких температур.

219

Список литературы

1. Техническое обеспечение подразделений МВД РФ. – Пермь: «Стиль-МГ», 2001. – Ч.2.

2.Подчинок В.М. Эксплуатация военной автомобильной техники: учебник. – Рыбинск: Издание ОАО «РДП», 1997.

3.Эксплуатация армейских автомобилей: учебник / А.Т. Смирнов [и др.]; под общей редакцией А.Т. Смирнова. – М.: Воениздат, 1978.

4.Лудченко А.А. Основы технического обслуживания автомобилей: учебник. – Киев: Высшая школа, 1987.

220