Вопрос 5. Допустимые отклонения мощности двигателя в эксплуатации

Исследованием установлено [10], что при эксплуатации машин двигатели нередко работают как с неполным исполь­зованием мощности вследствие заниженной подачи топлива, так и в форсированных режимах при завышенной подаче топлива по отношению к установленной заводом-изготови­телем.

Отклонение топливоподачи от установленных значений приводит к изменению показателей рабочего цикла и мощнос­ти двигателя. Снижение мощности двигателя при эксплуатации может быть обусловлено и другими причинами: состоянием механизма газораспределения, системы воздухоподачи и др.

Как при завышении, так и при занижении мощности зна­чительно возрастают условная удельная скорость изнашивания двигателя о_уд, т. е. скорость его изнашивания, отнесенная к N_e, а также удельный расход топлива. Причем при откло­нении мощности двигателя от номинального значения в сто­рону увеличения относительная условная удельная скорость изнашивания возрастает более резко, чем удельный относи­тельный расход топлива. Так, при повышении мощности на 10 % выше номинальной относительная удельная скорость изнашивания у_уд/у_Уд.н, по данным Н. С. Ждановского, воз­растает на 35 %, а относительный удельный расход топлива gjgea — на 8 %. Но поскольку интенсивность изнашивания находится всегда в скрытой форме, то этот фактор в эксплуата­ционных условиях, как правило, не учитывается. Поэтому следует помнить, что при форсированном изнашивании ресурс двигателей до первого капитального ремонта значительно сокращается, а расходы на поддержание его в работоспособном состоянии возрастают почти вдвое по сравнению с эксплуа­тацией двигателя в нормальных условиях.

В литературе приводятся различные допустимые отклонения мощности двигателя, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения от номинального значения, однако эти отклонения, как правило, не имеют экономического обосно­вания. Так, в технологии технического обслуживания тракторов указывается, что фактическая мощность двигателей не должна быть ниже номинальной или превышать ее более чем на 8 %.

В работе [10] предельно допустимое снижение мощности рекомендуется устанавливать по минимально допустимому снижению производительности машины, а точнее — в зави­симости от обобщенных приведенных затрат W_oe = С_Об/С_Об.н, где Соб и Соб.н — фактические и номинальные приведенные обобщенные затраты.

Приведенные затраты включают расходы на эксплуатаци­онные материалы и запасные части, заработную плату, а также амортизационные отчисления. При этом безразмерный коэффициент Wo6 рассматривается как функциональная за­висимость относительной эффективной мощности П₁ = N_е /N_ен и относительной условной скорости изнашивания П₂ = υ_уд /υ_уд.н

W_o6 = f(П_tП₂). (4.3)

Предложенная математическая модель (рис. 4.1) оценки приведенных затрат с учетом фактора износа позволяет опре­делить предельное состояние двигателя по допустимым от­клонениям мощности от номинального значения.

Анализ графика W_oб показывает, что он имеет минимум в диапазоне 0,9 П₁. При одинаковом отклонении мощности от номинального значения (в сторону увеличения и в сторону уменьшения) повышение приведенных затрат по отношению к их минимальному значению AW_oc, = W_oe—WWmin будет разным. Более резкое возрастание W₀б наблюдается при отклонении мощности от номинального значения в сторону увеличения. При этом повышение мощности ведет к резкому увеличению приведенных затрат, что недопустимо.

С уменьшением мощности приведенные затраты сначала уменьшаются, а затем резко возрастают. Предел понижения мощности следует ограничивать условием равенства приведен­ных затрат в номинальном режиме и в режиме пониженной мощности. Исходя из этого, допустимое снижение мощности дизеля без наддува считается равным 10 %, а с наддувом — 18 %. Для учета влияния на приведенные затраты износа, вызванного другими факторами (отклонениями регулировок топливной аппаратуры — угла опережения подачи топлива, давления затяжки пружины форсунки и др.), при установле­нии нижнего допустимого предела мощности вводится по­правочный коэффициент, равный 0,7. Тогда снижение мощ­ности будет для дизелей без наддува 7 %, с наддувом — 13 %. Таким образом, уменьшением мощности до 93 % для дви­гателей без наддува и до 87 % и ниже для двигателей с над­дувом, а также увеличение мощности на 3—5 % выше номи­нального значения с учетом заводских допусков на настройку следует рассматривать как отказ дизеля.