Исследование баланса энергий при изменении технического состояния топливного насоса машин сельскохозяйственного назначения при использовании тестового диагностирования

Abstract

В связи с интенсификацией использования сельскохозяйственной техники возникают множественные отказы узлов и систем силовых агрегатов. Установлено, что наиболее уязвимой системой является система топливоподачи. В частности, доминирующее число отказов приходится на форсунки и топливный насос (в сумме до 35 % от всех отказов ДВС). В тот же момент система топливоподачи является одной из наиболее сложно диагностируемых систем. Неопределенность и неоднозначность выявления отказов системы топливоподачи связана с наличием электронных, гидравлических, механических элементов. Комбинация изменений параметров этих сложных элементов создает сочетания, которые не определяются современными диагностическими средствами. Для раскрытия неопределенности сочетаний неисправностей предлагается использование тестового метода на основе контроля электрических и временных параметров процесса подачи топлива топливным насосом. В теоретической части статьи раскрыт энергетический баланс и представлены отдельные составляющие, которые оказывают существенное влияние на процесс топливоподачи. Установлено, что электрические и гидравлические потери энергии могут привести к полному отказу всей топливной системы. Выразив значение силы тока, установлена модель для контроля технического состояния топливного насоса с учетом многочисленных факторов. Рассчитаны составляющие потерь и проведен их анализ. В методической части статьи подготовлена исследовательская установка, средства контроля, датчики. Основным датчиком является датчик тока CTi с пределами измерения пульсаций тока 20…50 А. В качестве осциллографического средства выбран цифровой осциллограф USB-Autoscope IV с приложением «Oscilloscope». Для имитации изменения гидравлического сопротивления системы топливоподачи подготовлены жиклеры номиналом 0,4, 1,8, 3,2, 4,6, 6,0 мм и проведена их проливка. Основой анализа являются осциллограммы тока питания топливного насоса. На полученных осциллограммах выбраны четыре диагностических параметра: t0, с (временной интервал от момента подачи питания на клемму топливного насоса до стабилизации величины тока); n, мин–1 (частота вращения вала ротора топливного насоса); Imax, А (максимальное изменение тока питания); Imin, А (минимальное изменение тока питания). Проведен однофакторный эксперимент и получены графики зависимостей. Корреляционный анализ установил высокую тесноту связи всех четырех диагностических параметров с изменением гидравлического сопротивления линии топливоподачи. Коэффициенты корреляции превысили значение 0,87. Их разброс составил 0,879…0,983. Проведенный регрессионный анализ позволил установить четыре уравнения регрессии с высокой достоверностью (R2 не менее 0,92) для оценки выходных параметров топливного насоса. Пересчет уравнений регрессии относительно величины диаметра жиклера dж позволил установить конечные уравнения регрессии, используя которые в эксплуатации, с высокой точностью определяется рост гидравлического сопротивления в системе топливоподачи. Представленные материалы рекомендуются машиностроительным, эксплуатирующим, учебным организациям для изучения и контроля правильности процесса топливоподачи.