Определение факторов, влияющих на работоспособность АМОВТ
На основе анализа документации на АМОВТ [Т.1], карт микрометража сопряжений выявлены те, которые изменяются во времени:
1. износ сопряжения 1 (Ведущая полумуфта (палец) – проставка)
2. износ сопряжения 2 (Проставка – поверхность скольжения груза)
3. износ сопряжения 3 (Груз – ведомая полумуфта (палец))
4. износ сопряжения 4 (Втулка ведущей полумуфты – ось ведомой полумуфты)
5. изменение жесткости пружины
6. разность массы грузов
7. наличие смазки (масло)
8. величина цикловой подачи топлива
Величины допустимых и действительных (максимальных) значений размеров деталей определены из [Т.1] и микрометража деталей АМОВТ. Их значения приведены в табл.1
Таблица 1
Величины допустимых и действительных значений размеров деталей АМОВТ
№ п/п | Наименование | Номинальный размер, мм | Допустимый размер, мм | Размер максимально изношенной части, мм |
1 | Ведущая полумуфта (палец) | 20 (-0,014) | 19,95 | 19,91 |
2 | Проставка (отверстие под палец ведущей полумуфты) | |||
3 | Груз (отверстие под палец) | 20 (+0,080; +0,040) | 20,10 | 20,11 |
4 | Ведомая полумуфта (палец) | 20 (-0,014) | 19,95 | 19,95 |
5 | Втулка ведущей полумуфты | 32 | 32,05 | |
6 | Ось ведомой полумуфты | 32 | 31,88 | |
Для того, чтобы определить факторы, которые наиболее существенным образом влияют на работоспособность АМОВТ (на изменение угла в процессе работы), составлена модель ее работы. Основаниями для построения модели послужили работы [П.1, Л.2].
Модель работы составлена в приложении Excel. Работа модели основана на балансе моментов, приложенных к грузу АМОВТ. На груз действуют силы: центробежная сила грузов; момент, передаваемый муфтой; сила сжатия пружины. В результате баланса этих сил груз находится в некотором равновесном состоянии.
Центробежная сила изменяется с изменением частоты вращения, а также с изменением положения груза, так как радиус вращения увеличивается.
Момент, передаваемый муфтой, считаем постоянным.
Сила пружины увеличивается по мере сжатия пружины, т. е. с увеличением угла опережения сила пружины возрастает. Кроме того, меняется и угол приложения силы пружины. В результате угол, который обеспечивает наибольшее значение силы, образуется при максимальном угле опережения. Т. е. когда грузы разведены на максимальное значение. В результате чего момент, воздействующий на груз со стороны пружины, будет возрастать не пропорционально углу разворота полумуфт.
Модель позволяет получать характеристики угла разворота полумуфт (угла опережения впрыскивания) в зависимости от частоты вращения не только для муфт, у которых детали номинального размера, но и для тех, которые изношены.. С помощью модели выявлено влияние факторов, изменяющихся во времени, на характер изменения угла опережения.
В табл.2 представлены зависимости изменения угла опережения от влияния анализируемых факторов.
Таблица 2
Характеристики зависимости угла опережения впрыска для различных факторов
№ п/п | Частота вращения, об/мин | Базовое значение угла, ° | Жесткость пружины 66 Н/мм | Жесткость пружины 97 н/мм | ОО3 увеличено на 1 мм (42 мм) | ОО2 увеличено на 1 мм (46 мм) | Преднатяг 0мм. | Преднатяг минус 1мм, т. е. зазор 1 мм | Тоже самое, но с учетом изменения длины звеньев | Подача 100 мм³/цикл | Проба, момент изменяется |
1 | 100 | 0,04 | 0,04 | 0,03 | 0,04 | 0,04 | 0,05 | 0,06 | 0,06 | 0,05 | 0,03 |
2 | 200 | 0,15 | 0,16 | 0,14 | 0,15 | 0,15 | 0,18 | 0,23 | 0,22 | 0,19 | 0,1 |
3 | 300 | 0,34 | 0,35 | 0,31 | 0,34 | 0,33 | 0,41 | 0,52 | 0,50 | 0,42 | 0,23 |
4 | 400 | 0,60 | 0,62 | 0,55 | 0,61 | 0,59 | 0,73 | 0,93 | 0,90 | 0,75 | 0,4 |
5 | 500 | 0,94 | 0,97 | 0,87 | 0,95 | 0,93 | 1,13 | 1,39 | 1,34 | 1,17 | 0,63 |
6 | 600 | 1,38 | 1,43 | 1,24 | 1,39 | 1,35 | 1,63 | 2,00 | 1,93 | 1,68 | 1,53 |
7 | 700 | 1,87 | 1,95 | 1,69 | 1,89 | 1,84 | 2,24 | 2,67 | 2,59 | 2,31 | 1,8 |
8 | 800 | 2,52 | 2,63 | 2,24 | 2,53 | 2,47 | 2,92 | 3,50 | 3,40 | 3,09 | 2,42 |
9 | 900 | 3,30 | 3,46 | 2,84 | 3,31 | 3,24 | 3,78 | 4,50 | 4,38 | 3,91 | 3,18 |
10 | 1000 | 4,25 | 4,48 | 3,59 | 4,26 | 4,17 | 4,82 | 5,72 | 5,58 | 4,97 | 4,25 |
11 | 1100 | 5,40 | 5,72 | 4,48 | 5,41 | 5,29 | 6,07 | 6,92 | 6,75 | 6,25 | 5,4 |
№ на диаграмме | 7 | 5 | 9 | 6 | 8 | 4 | 1 | 2 | 3 | - |
Исходя из табл.2 тяжело сделать вывод о том, на сколько отклоняется та или иная характеристика от базовой. Необходимы данные о величине отклонения угла от базового, а также их минимальные и максимальные отклонения. Эти данные представлены в табл.3.
Номера, представленные в табл.2 в графе «№ на диаграмме», соответствуют положения кривой относительно базовой кривой. Так номера с 1 по 6 находятся выше базовой кривой, следовательно, на этих кривых нарастание угла происходит более интенсивно. Номер 7 соответствует базовой кривой. Номера 8-9 лежат ниже номера 7, следовательно, для них нарастание угла происходит менее интенсивно.
Таблица 3
Отклонения угла опережения впрыска от базового значения для различных факторов.
№ п/п | Частота вращения, об/мин | Базовое значение угла, ° | Жесткость пружины 66 Н/мм | Жесткость пружины 97 н/мм | ОО3 увеличено на 1 мм (42 мм) | ОО2 увеличено на 1 мм (46 мм) | Преднатяг 0мм. | Преднатяг минус 1мм, т. е. зазор 1 мм | Тоже самое, но с учетом изменения длины звеньев | Подача 100 мм³/цикл |
1 | 100 | 0 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,01 | 0,02 | 0,02 | 0,01 |
2 | 200 | 0 | 0,00 | -0,01 | 0,00 | 0,00 | 0,03 | 0,08 | 0,07 | 0,04 |
3 | 300 | 0 | 0,01 | -0,03 | 0,00 | -0,01 | 0,07 | 0,18 | 0,16 | 0,08 |
4 | 400 | 0 | 0,02 | -0,05 | 0,00 | -0,01 | 0,13 | 0,33 | 0,29 | 0,15 |
5 | 500 | 0 | 0,03 | -0,08 | 0,01 | -0,02 | 0,19 | 0,45 | 0,40 | 0,23 |
6 | 600 | 0 | 0,05 | -0,13 | 0,01 | -0,02 | 0,25 | 0,62 | 0,55 | 0,31 |
7 | 700 | 0 | 0,07 | -0,18 | 0,01 | -0,03 | 0,36 | 0,80 | 0,72 | 0,44 |
8 | 800 | 0 | 0,11 | -0,27 | 0,01 | -0,05 | 0,41 | 0,98 | 0,88 | 0,57 |
9 | 900 | 0 | 0,16 | -0,46 | 0,01 | -0,06 | 0,48 | 1,20 | 1,09 | 0,61 |
10 | 1000 | 0 | 0,23 | -0,67 | 0,01 | -0,09 | 0,57 | 1,47 | 1,32 | 0,72 |
11 | 1100 | 0 | 0,32 | -0,92 | 0,01 | -0,11 | 0,67 | 1,52 | 1,34 | 0,84 |
Минимальное, ° | 0,00 | -0,92 | 0,00 | -0,11 | 0,01 | 0,02 | 0,02 | 0,01 | ||
Максимальное, ° | 0,32 | 0,00 | 0,01 | 0,00 | 0,67 | 1,52 | 1,34 | 0,84 |
Базовое значение соответствует следующим параметрам:
Цикловая подача топлива – 140 мм³/цикл (номинальный режим)
Жесткость пружины – 74 Н/мм (среднее значение по результатам замеров)
Предварительное натяжение пружины 1 мм
Длина звена ОО3 – 41 мм
Длина звена ОО2 – 45 мм
Угол альфа изменяется в пределах от 73° до 67° (угол между звеньями ОО3 и ОО2)
Масса груза 0,69 кг
На основе данных табл.3, а также арифметических преобразований можно сделать выводы о характере и величине влияния факторов на изменение угла опережения.
Кривые №6 и №8. Объединяют несколько сопряжений. Так №6 объединяет сопряжения: втулка ведущей полумуфты – ось ведомой полумуфты и палец ведущей полумуфты – проставка. Суммарное изменение величины данного звена может быть на основе микрометража не более 1мм. В табл.3 приведены данные для изменения звена на 1 мм (увеличение звена). Максимальное значение отклонения от базового значения составляет 0,01°. Что является не значительным. Следовательно, влияние факторов износа этих сопряжений на изменение длины данного звена можно не учитывать.
№8 объединяет сопряжения: втулка ведущей полумуфты – ось ведомой полумуфты и палец ведомой полумуфты – отверстие груза под палец. Изменение величины данного звена может быть не более 0,1 мм. В расчетах принято изменение длины на 1мм. В результате отклонение составляет 0,11 в нижнюю сторону. Т. е. в сторону более полого увеличения угла. Если построить кривую изменения угла впрыска при увеличении данного звена на 0,1 мм, то максимальное отклонение от базового значения составит 0,01°, что также является не существенным.
Факторы №5 и №9 соответственно жесткость 66 Н/мм и 97 Н/мм. Значения минимальное и максимальное, полученные при замерах жесткости опытной партии пружин бывших в эксплуатации. Для того, чтобы определить имеется ли линейная зависимость от величины жесткость и интенсивности изменения угла сравним следующие соотношения:
1. 97-74=23
2. 74-66=8
3. 23/8=2,875
4. 0,92/0,32=2,875
74 Н/мм – базовая жесткость пружины. Для жесткости 66 Н/мм максимальное отклонение угла – 0,32°. Для жесткости 97 Н/мм – 0,92°. Преобразования 1-4 показывают, что имеется линейная зависимость изменения интенсивности изменения угла от изменения жесткости пружины. Следовательно этот фактор можно легко прогнозировать и учитывать, так как изменение жесткости пружины производится достаточно просто.
№№ 4, 1, 2. Эти кривые изображают изменение угла впрыска от изменения звена О2О3. Это звено включает следующие сопряжения: отверстие груза под палец ведомой полумуфы – палец ведомой полумуфты; палец ведомой полумуфты – пружина; пружина – палец ведущей полумуфты; палец ведущей полумуфты – проставка; проставка (поверхность скольжения) – груз (поверхность скольжения).
Изменение величины данного звена возможно на 2 мм в сторону увеличения. Изменение размера звена влечет за собой изменение предварительного натяга пружины. Поэтому в обозначение этого фактора присутствуют слова изменение предварительного натяга. Изменение размера звена О2О3 влечет за собой также изменение размеров других звеньев и углов. Для анализа величины ошибки учета и не учета изменения размеров других звеньев построена кривая № 2.
В результате анализа этих кривых можно сделать вывод: Нет линейной зависимости по изменению предварительного натяга. Так при 0 мм угол =0,67°, а при «-1мм» угол=1,52°, а не 1,34° если бы было линейное изменение. Ошибка при учете и не учете изменения размеров других звеньев составляет 1,52-1,34=0,18°.
В общем влияние размера звена О2О3 оказывает наиболее существенное влияние на характер кривой. Основной износ в этом звене сосредоточен в проставке. Следовательно, необходимо учитывать износ проставки или суммарное изменение величины звеньев.
Для оценки влияния подачи топлива на характер изменения угла опережения впрыска построена кривая №3. Подача уменьшена на 100 мм³/цикл. Расчет показывает, что при уменьшении подачи топлива угол должен вырасти на 0,84° на номинальном режиме работы ТНВД. Следовательно подача топлива оказывает существенное влияние на характеристику изменения угла.
Так как подача топлива в процессе работы ТНВД не остается постоянной, то сделана пробная модель, учитывающая изменения подачи топлива. Взята внешняя скоростная характеристика. Режимы: 0-400 об/мин; 400-600 об/мин; 600-900 об/мин; об/мин. Каждому из режимов соответствует свой крутящий момент, необходимый для привода ТНВД.
Данная кривая по максимальному и минимальному значению незначительно отклоняется от базовой (на +0,15°; -0,31°). Но она имеет несколько перегибов. Т. е. в определенном диапазоне частот угол изменяется более или менее интенсивно.
Вывод:
- при замерах угла опережения необходимо измерять цикловую подачу топлива;
- необходимо замерять жесткость пружины, чтобы прогнозировать ее влияние;
- необходимо контролировать размер звена О2О3.
- из факторов, изменяющихся во времени, необходимо оставить для дальнейшего рассмотрения лишь те, которые влияют на изменение размера звена О2О3. Рассматривать их следует в комплексе, т. е. контролируя изменения размера О2О3.
- изменение массы грузов можно не учитывать, так как при изменении на 15 г. не замечено существенных изменений по углу разворота полумуфт. Тем не менее, массу необходимо контролировать, так как при разной массе грузов влияние ее на работу муфты не изучено (возможно дисбаланс).
