Материал: 1892

аномальных переходных процессов, вызывающих увеличение интенсивности отказов изделий.

Опыт эксплуатации, например, в условиях Крайнего Севера показывает, что для повышения надежности работы машин необходимо применять модернизированные или новые изделия электрооборудования, а именно:

– генераторные установки увеличенной мощности, обеспечивающие положительный баланс электроэнергии при постоянной работе стеклообогревателей, устройств обогрева сидений и АБ;

–электрические стартеры большей мощности с приводами улучшенной конструкции;

–электрофакельные устройства (ЭФУ), предпусковые подогреватели, системы автоматического регулирования температуры электролита АБ;

–противотуманные фары с галогенными источниками света, фарыпрожекторы для обеспечения безопасности движения при снегопадах и тумане;

–изделия электрооборудования в северном исполнении, в которых комплектующие изделия и материалы, например резинотехнические, масла

ипластмассы, изделия электронных систем, могут надежно работать при температурах до минус 60 °С и ниже.

2.3.Обеспечение работоспособности гидроагрегатов, двигателей силовой установки, аккумуляторных батарей, приборов

электрооборудования машин в зимних условиях эксплуатации

Анализ мероприятий по трудоемкости подготовки машин к использованию, а также по поддержанию их надежной работы в зимних условиях показывает, что наиболее эффективными являются:

–предпусковой разогрев силовых установок в короткие сроки, что позволяет решать одновременно две задачи – снижение момента сопротивления проворачиванию коленчатого вала двигателя и улучшение условий самовоспламенения дизельного топлива;

–обеспечение работоспособности установленных на машинах средств пуска ДВС, в том числе аккумуляторных батарей;

–применение других дополнительных мероприятий, предназначенных главном образом для обеспечения надежного пуска двигателей и подготовки рабочего оборудования машины к использованию.

Длительная практика эксплуатации машин при отрицательных температурах окружающего воздуха позволила установить, что для этих условий характерными являются:

34

–отказы в работе подогревателей и двигателей вследствие прекращения подачи топлива;

–повреждения подшипников коленчатого вала ДВС;

–повышенный износ гильз цилиндров и поршневых колец (ЦПГ) двигателей.

Несмотря на требования о соблюдении определенных правил эксплуатации машин, не исключается вероятность попадания воды в топливо при его транспортировке и заправке. В летних условиях никаких видимых изменений в эксплуатации двигателей из-за этого не происходит

иэтим объясняется невнимательность машинистов к указанным выше требованиям. Однако с наступлением холодов результаты пренебрежения такими требованиями проявляются довольно часто. Практика показывает, что в зимних условиях имеют место отказы подогревателей вследствие образования ледяных пробок в топливных трубопроводах. Происходят отказы двигателей по тем же самым причинам или вследствие образования льда в фильтрах грубой очистки.

Основное влияние на величину момента сопротивления проворачиванию коленчатого вала оказывает вязкость моторного масла. Известно, что при охлаждении двигателя от 20 до минус 20 °С момент

сопротивления проворачиванию коленчатого вала может увеличиться в три раза при частоте вращения 120 мин-1. То есть может превышать максимальный крутящий момент, развиваемый двигателем на эксплуатационном режиме. На увеличение момента сопротивления проворачиванию коленчатого вала оказывает основное влияние густое моторное масло в его опорах и в меньшей степени – густое масло между поршневыми кольцами и стенками гильз цилиндров. При понижении температуры до минус 20 °С составляющая сопротивления в опорах коленчатого вала от величины общего сопротивления может возрастать до 60 % [16]. Это объясняется уменьшением и искажением формы рабочих зазоров между шейками коленчатого вала и их опорами из-за разности коэффициентов линейного расширения материалов этих деталей двигателя.

На некоторых машинах суммарный момент сопротивления проворачиванию коленчатого вала увеличивается также за счет неотключаемых элементов трансмиссий или передач на рабочее оборудование.

Как известно, уменьшение момента сопротивления проворачиванию коленчатого вала возможно двумя способами:

–предпусковым разогревом двигателя и, таким образом, уменьшением вязкости моторного масла до величины, достаточной для обеспечения его прокачиваемости (беспрепятственного поступления к узлам трения);

35

– путем использования маловязких масел с хорошими вязкостнотемпературными характеристиками (ВТХ).

Для дизельных двигателей выполненными исследованиями установлена предельная величина вязкости моторного масла, при которой обеспечивается необходимая для пуска частота вращения коленчатого вала. Исходя из этого, при использовании минеральных моторных масел летних сортов возможен пуск двигателя без предпускового разогрева при температурах окружающего воздуха не ниже минус 10 °С, а при применении маловязких моторных масел зимних сортов или всесезонных сортов – вплоть до минус 20 °С или даже минус 25 °С.

Если учесть требования к обеспечению надежной подачи моторного масла в узлы трения двигателя, то указанные предельные температуры лежат несколько выше. Практически это означает, что при использовании моторных масел летних сортов пуск двигателя с учетом обеспечения надежного поступления его ко всем трущимся деталям, особенно к подшипникам КШМ, возможен до 0 °С, а при применении минеральных масел зимних сортов до минус 20 °С без предварительного предпускового разогрева.

Вследствие ухудшения подачи к подшипникам коленчатого вала двигателя моторного масла происходят их повреждения – выплавление вкладышей подшипников. Так, например, при температуре минус 3 оС вязкое моторное масло практически не подается в узлы трения двигателя. Прокачиваемость маловязких загущенных, полусинтетических и синтетических масел прекращается при более низких температурах.

Обеспечение работоспособности средств пуска – важное условие надежной эксплуатации СДКМ в зимних условиях. Частота вращения коленчатого вала, необходимая для уверенного пуска ДВС, уменьшается не только из-за увеличения момента сопротивления проворачиванию, но и вследствие неисправностей непосредственно пускового двигателя или понижения работоспособности источников электрической энергии для средств пуска с использованием электрического стартера. Особенно это касается состояния аккумуляторных батарей.

При понижении температуры воздуха уменьшается емкость и быстро снижается напряжение АБ под нагрузкой. В результате стартер не обеспечивает необходимого крутящего момента и частоты вращения. Как было указано выше, предельной температурой, при которой аккумуляторные батареи практически перестают быть работоспособными, является температура минус 30 °С.

Основными мероприятиями по обеспечению работоспособности аккумуляторных батарей при понижении температуры воздуха являются их утепление, специальный обогрев или их содержание в отапливаемых помещениях. Последнее мероприятие значительно увеличивает время

36

до наступления необходимого (равновесного) теплового состоя-ния составляет от 40 до 60 мин. Исключением являются гидравли-ческие системы автогрейдеров, у которых стабильное тепловое состояние устанавливается более чем через 100 мин по причине большой протяженности трубопроводов гидравлической системы и поверхности их охлаждения (рис. 2.6) [16].

Экспериментальными исследованиями установлены пределы работоспособного состояния насосов в зависимости от температуры, на основании которых приведены рекомендации по применению гидравлических масел (табл. 2.2) [16].

Таблица 2.2

Температурные границы работоспособного состояния насосов

В интервале наиболее низких температур (от минус 55 до минус 40 °С) резко снижается объемный КПД насосов по причинам, что их рабочий объем не заполнен рабочей жидкостью из-за чрезмерно высокого гидравлического сопротивления потоку на коротком участке всасывающей

38