Анализ средств диагностирования гидронасосов системы смазки ДВС

В настоящее время в различных отраслях экономики Республики Мордовия и Российской Федерации в целом широко применяют энергонасыщенную и высокопроизводительную технику отечественного и зарубежного производства, в конструктивное исполнение которой входят сложные и дорогостоящие агрегаты, в том числе гидронасосы системы смазки двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Данная система обеспечивает циркуляцию масла внутри ДВС с целью отвода тепла от движущих элементов, защиты от коррозии и удаления продуктов износа, поэтому от технического состояния гидронасоса во многом зависят надежность и эксплуатационные показатели ДВС.

Заводы-изготовители: Kolbenschmidt, Hans Pries (Германия); Freccia , (Италия); LUZAR (Китай); AISIN (Япония); ЗАО « Тольяттинский завод автоагрегатов», PEKAR (Россия) при приемо-сдаточных испытаниях контроль технического состояния (техническое диагностирование) гидронасосов системы смазки ДВС осуществляют по собственным методикам на специализированных стендах.

В условиях ремонтных предприятий и сервисных центров практически отсутствуют стенды для реализации методик заводов-изготовителей гидронасосов системы смазки ДВС. Большинство ремонтных предприятий вынуждены испытывать гидронасосы по соб- ственным методикам диагностирования (без привязки к техническим требованиям заводов-изготовителей), что дает косвенную оценку технического состояния испытуемого гидронасоса, по которой невозможно достоверно определить наиболее важный параметр диагностирования - объемный КПД. Поэтому актуальной задачей является разработка устройства (стенда) для контроля технического состояния гидронасосов системы смазки ДВС отечественной и зарубежной техники, способного реализовать методики испытаний заводов-изготовителей в условиях ремонтных предприятий и сервисных центров.

Проведенный ранее анализ основных технических характеристик гидронасосов системы ДВС современных транспортнотехнологических машин [1], позволил установить диапазоны контролируемых параметров (параметров диагностирования) в соответствии с требованиями заводов-изготовителей и предъявить требования к средствам для контроля их технического состояния. Поэтому анализировать средства для диагностирования наиболее распространенных гидронасосов системы смазки ДВС будем исходя из их технических характеристик.

Заводы-изготовители гидронасосов системы смазки ДВС отечественного и зарубежного производства для достоверного диагностирования рекомендуют, определять следующие технические характеристики: подачу рабочей жидкости; частоту вращения приводного вала; мощность и развиваемый приводной крутящий момент при номинальном давлении и постоянной температуре рабочей жидкости, коэффициент полезного действия гидропривода (КПД).

В настоящее время для контроля технического состояния гидронасосов системы смазки ДВС используются переносные и стационарные средства (см. рис. 1).

Ремонтные предприятия и сервисные центры для определения величины развиваемого давления в системе смазки ДВС на самой транспортно-технологической машине используют переносные средства диагностирования. К ним относят: испытательные наборы РТ100 и РТ200 (см. рис. 1а и 1б).

Испытательный набор РТ100 (см. рис. 1а) и РТ200 (см. рис. 1б) предназначены для настройки и проверки работоспособности гидронасоса системы смазки ДВС путем измерения развиваемого давления (максимальный диапазон давления до 40 МПа) [2]. Испытательный набор РТ100 имеет стальной корпус, в котором размещены четыре вибро-устойчивых манометра, набор переходников и гидропроводов для соединения с контроль- ными точками системы смазки. Испытательный набор РТ200 имеет пластиковый корпус, в котором находятся восемь виброустойчивых манометров, набор переходников и гидропроводов для соединения с контрольными точками системы смазки.

Достоинствами испытательных наборов РТ100 и РТ200 являются: простота подключения; возможность проверки большой номенклатуры гидронасосов системы смазки ДВС; невысокая стоимость. Недостатки: не предоставляется возможность определения важных параметров диагностирования – подачи и температуры рабочей жидкости, приводного крутящего момента и КПД гидронасоса системы смазки ДВС.

Для достоверного контроля технического состояния гидронасоса системы смазки ДВС с определением всех параметров диагностирования, рекомендуемых отечественными и зарубежными заводами-изготовителями, применяются стационарные средства. К стационарным средствам относятся испытательные стенды следующих марок: КИ-28097М (см. рис. 1в); КИ-28199 (см. рис. 1г); SIM-STER (см. рис. 1д); и Oil pump performance test rig (см. рис. 1е).

б)

в)

г)

д)

е)

Рис. 1. Переносные и стационарные средства диагностирования гидронасосов системы смазки ДВС:

• а)    испытательный набор РТ100; б) испытательный набор РТ200;

• в)    стенд КИ-28097М; г) стенд КИ-28199; д) стенд SIM-STER;

• е)    Oil pump performance test rig.

Стенд КИ-28097М предназначен для обкатки, испытания и регулировки гидроагрегатов тракторов и самоходных сельскохозяйственных и дорожно-строительных машин (гидронасосов типа НШ, гидрораспределителей, гидроцилиндров, а также для испытания гидрошлангов). Данный стенд в свое конструктивное исполнение включает электродвигатель мощностью 30 кВт обеспечивающий одну частоту (скорость) вращения приводного вала испытуемого гидроагрегата – 1245 об/мин, расходомер с диапазоном измерения 8…250 л/мин, манометры позволяющие контролировать давление в диапазонах от 0 до 35 МПа. Максимальное рабочее давление в гидросистеме стенда ограничено предохранительным клапаном и составляет 35 МПа. Температура рабочей жидкости в гидросистеме стенда поддерживается системой терморегуляции (водяное проточное охлаждение) и составляет 55±5 ºC [3].

Стенд КИ-28097М обладает следующими достоинствами: позволяет измерить давление, подачу и температуру рабочей жидкости при диагностировании гидронасоса; обладает простотой конструктивного исполнения; имеет эргономичную систему управления; прост в техническом обслуживании. В качестве недостатков следует отметить: невозможность регулирования частоты вращения гидронасоса в процессе испытания; ограниченная номенклатура испытуемых агрегатов; высокая погрешность измерений параметров диагностирования (более 2,5%); нет возможности подключения к персональному компьютеру (ПК).

Стенд КИ-28199 предназначен для испытания, обкатки гидронасосов системы смазки ДВС и применяется в условиях ремонтных предприятий и сервисных центров, осуществляющих ремонт, диагностику и обслуживание ДВС современных транспортнотехнологических машин. На стенде могут испытываться разные гидронасосы типа НМШ. Создаваемые с помощью стенда различные режимы испытаний позволяют более качественно и точно контролировать выходные параметры диагностируемого агрегата. Температурный режим рабочей жидкости контролируется автоматически и поддерживается с помощью системы терморегуляции. Данный стенд обеспечивает измерение числа оборотов шпинделя электродвигателя в диапазоне

600…3000 об/мин и в свое конструктивное исполнение включает расходомер с диапазоном измерения 10…130 л/мин и комплект манометров позволяющих контролировать давление в линии нагнетания в диапазонах от 0 до 35 МПа [4].

Стенд КИ-28199 обладает следующими достоинствами: обеспечивает регулировку частоты вращения приводного вала испытуемого гидронасоса; позволяет контролировать давление, подачу и температуру рабочей жидкости испытуемого агрегата; наличие системы терморегуляции рабочей жидкости; позволяет производить обкатку гидронасоса системы смазки ДВС после ремонта; имеет эргономичную систему управления и прост в техническом обслуживании. В качестве недостатков следует отметить: малая мощность приводного электродвигателя; ограниченная номенклатура испытуемых агрегатов (возможно диагностировать только однопоточные гидронасосы мощностью до 2,2 кВт); высокая погрешность измерений параметров диагностирования (более 2,5%); нет возможности подключения к ПК.

Зарубежный стенд SIM-STER предназначен для испытания, послеремонтной обкатки и регулировки гидронасосов, а также для диагностирования предохранительных клапанов системы смазки ДВС. Данный стенд в свое конструктивное исполнение включает электродвигатель мощностью 4,0 кВт обеспечивающий одну частоту (скорость) вращения приводного вала испытуемого гидроагрегата – 1400 об/мин, расходомер с диапазоном измерения 2…30 л/мин, манометры позволяющие контролировать давление в диапазонах от 0 до 16 МПа [5].

Стенд SIM-STER обладает следующими достоинствами: позволяет контролировать давление и подачу рабочей жидкости при диагностировании гидронасоса системы смазки ДВС; дополнительно позволяет диагностировать предохранительные клапана системы смазки; обладает простотой конструктивного исполнения; имеет небольшие габаритные размеры. В качестве недостатков следует отметить: малую мощность приводного электродвигателя; невозможность регулирования частоты вращения гидронасоса системы смазки ДВС в процессе диагностирования; ограниченная номенклатура испытуемых агрега- тов; отсутствие системы терморегуляции рабочей жидкости; нет возможности подключения к ПК.

Зарубежный стенд Oil pump performance test rig предназначен для контроля технического состояния широкой номенклатуры гидроагрегатов, в том числе и гидронасосов системы смазки ДВС. Также стенд позволяет реализовать обкатку агрегатов после их ремонта и формировать отчёт о результатах диагностирования, есть возможность подключения к ПК, также есть наличие собственного специализированного программного обеспечения (ПО). Данный стенд производится только под заказ в соответствии с техническими требованиями заказчика. Технические параметры стенда можно варьировать исходя из следующих диапазонов: мощность приводного электродвигателя 75…160 кВт, максимальное рабочее давление 35…40 МПа, максимальный расход рабочей жидкости 300…500 л/мин. Ремонтные предприятия и сервисные центры вправе выбирать необходимые технические параметры стенда под номенклатуру диагностируемых агрегатов [6].

Стенд Oil pump performance test rig обладает следующими достоинствами: обеспечивает плавную регулировку частоты вращения приводного вала испытуемого агрегата; возможность выбора технических параметров стенда под необходимую номенклатуру испытуемых агрегатов; позволяет диагностировать все типы гидронасосов системы смазки ДВС; реализовать обкатку гидронасосов после их ремонта; формировать отчет по результатам диагностики; имеется собственное ПО с возможностью дальнейшего обновления. В качестве недостатков следует отметить: большие габаритные размеры стенда; большие энергозатраты на проведение испытаний; сложность настройки и регулировки стенда; высокую стоимость стенда (более 5 млн. руб.); сложность доставки и дальнейшей транспортировки на территории Российской Федерации; отсутствие русифицированной версии ПО.

Проведенный анализ существующих средств контроля технического состояния гидронасосов системы смазки ДВС показал, что:

– для определения причин потери работоспособности системы смазки ДВС в условиях эксплуатирующих организаций экономически целесообразнее использовать переносные средства диагностирования, не требующих демонтажа агрегатов;

– наиболее полный контроль технического состояния гидронасоса системы смазки ДВС с определением всех технических характери- стик установленных заводами-изготовителями можно реализовать только на зарубежном специализированном стенде Oil pump performance test rig, использование которого в условиях ремонтных предприятий и сервисных центров экономически невыгодно;

– преобладающее количество проанализированных переносных и стационарных средств диагностирования гидронасосов системы смазки ДВС зарубежного производ- ства, поэтому в условиях сложившихся санкций по отношению к Российской Федерации с покупкой, доставкой и дальнейшим использованием данных средств в ремонтных пред- приятиях и сервисных центрах возникают сложности.

Таким образом, в настоящее время существует необходимость в разработке нового отечественного оборудования, способного контролировать параметры диагностирования широкой номенклатуры гидронасосов системы смазки ДВС в условиях ремонтных предприятий и сервисных центров.