Карьерные самосвалы: нагрузки на топливную аппаратуру

Карьерный самосвал работает по жёсткому циклу: погрузка, подъём из забоя с полным кузовом по серпантину, разгрузка на отвале, спуск порожняком, ожидание под экскаватором. И так десятки раз за смену. Каждый подъём — минуты работы на полной мощности с максимальной цикловой подачей. Каждый спуск — торможение двигателем или ретардером при нулевой подаче. Каждое ожидание под погрузкой — холостой ход. Для топливной аппаратуры это один из самых тяжёлых режимов, которые только бывают. Расскажем, как он сказывается на форсунках и насосе.

Какие машины и двигатели

Под карьерными самосвалами мы понимаем широкий круг техники: от шарнирно-сочленённых самосвалов (Volvo, Caterpillar, Bell, Komatsu) и жёсткорамных машин средней грузоподъёмности до тяжёлых карьерных самосвалов с дизелями большого объёма. На машинах грузоподъёмностью несколько десятков тонн — двигатели Caterpillar C13, C15, C18, C27, Cummins QSX15, QSK19, Volvo. Многие из них с насос-форсунками с механическим приводом (MEUI) или Common Rail. Также в карьерах работают тяжёлые самосвалы на шасси грузовиков — Scania, Volvo, MAN, отечественные, а в небольших карьерах — магистральные тягачи американского производства с самосвальными прицепами.

Самые крупные машины с дизелями в десятки литров рабочего объёма и электромеханической трансмиссией — отдельная категория, их аппаратура обслуживается в специализированных сервисах производителя. Но большинство машин, которые возят горную массу в карьерах и на рудниках, имеют аппаратуру, вполне ремонтопригодную в независимой мастерской.

Цикл работы и что он делает с форсунками

Подъём с грузом

Самая тяжёлая часть цикла. Двигатель работает на номинальной мощности, а часто — в зоне максимального крутящего момента на пониженных оборотах. Давление впрыска максимальное, распылитель нагрет до предела. Если охлаждение двигателя не идеально — радиатор забит пылью, вентилятор работает не на полную — носик форсунки перегревается. Перегрев сокращает ресурс иглы и седла и ускоряет закоксовку отверстий.

Спуск

Двигатель тормозит машину, подачи нет. Форсунка остывает, затем снова нагревается на следующем подъёме. Многократные тепловые циклы — дополнительная нагрузка на распылитель и уплотнения.

Ожидание

Самосвал стоит под экскаватором или в очереди на погрузку. Холостой ход, малая подача, низкая температура в цилиндре. Здесь растёт нагар — особенно если очереди долгие.

Всё вместе

Получается сочетание худших условий из всех режимов: перегрев на подъёме, тепловые циклы, нагар на холостых, и всё это в облаке пыли. Неудивительно, что ресурс форсунок на карьерных машинах, если считать по моточасам, ниже, чем на дорожной технике.

Пыль карьера

Пыль в карьере — это не просто грязь. В зависимости от породы она может быть очень абразивной: кварц, гранит, руды. Частицы размером в единицы микрон проходят через неисправные уплотнения горловины бака, оседают в баке, и, если фильтрация не идеальна, доходят до форсунок.

Что мы видим на форсунках с карьерных машин, работавших с загрязнённым топливом:

• матовые полосы на запорном конусе иглы и на седле распылителя — абразивный износ;
• разбитые, «овальные» сопловые отверстия — следствие эрозии абразивом под высоким давлением;
• задиры на плунжерной паре насос-форсунок;
• повреждённое седло управляющего клапана у Common Rail, рост обратного слива.

Признаки износа, которые видны в работе

Водитель карьерного самосвала изо дня в день проходит один и тот же маршрут, и он первым заметит, что машина стала работать иначе. Признаки:

1. Скорость на подъёме упала. Самосвал идёт с грузом на передачу ниже или медленнее на той же передаче. Это одно из самых ранних проявлений износа форсунок.
2. Чёрный дым на подъёме стал гуще и не проходит.
3. Расход топлива на рейс вырос. Если в карьере есть учёт по рейсам или по моточасам, это хорошо видно.
4. Тяжёлый пуск, особенно горячий.
5. Неровная работа на холостом под погрузкой.
6. Ошибки по форсункам, балансу цилиндров, давлению в рампе.
7. Уровень масла растёт.

Если самосвал в парке не один, удобно сравнивать машины между собой: время рейса, расход на рейс, температуры. Машина, которая выбивается из среднего, — первый кандидат на проверку топливной аппаратуры.

Насос высокого давления: связь с форсунками

На двигателях Common Rail форсунки и насос высокого давления образуют единую систему. Абразив, который изнашивает форсунки, изнашивает и насос. А изношенный насос, в свою очередь, сам может стать источником металлических частиц. Поэтому при ремонте форсунок на Common Rail, особенно если найден абразивный износ, мы рекомендуем проверить и насос.

На насос-форсунках с механическим приводом своя связь: изношенный распредвал, ролики и коромысла влияют на ход плунжера и, значит, на подачу и момент впрыска. При ремонте насос-форсунок имеет смысл проверить привод.

Сравнение систем по уязвимости в карьере

Охлаждение и форсунки: связь, о которой забывают

Носик распылителя охлаждается в основном через стакан или стенку головки блока, которую омывает охлаждающая жидкость. Если в карьере забиты соты радиатора, проскальзывает ремень вентилятора или отказала вязкостная муфта, температура жидкости растёт, и вместе с ней растёт температура распылителя. На подъёме с грузом это может выйти за пределы, на которые рассчитан металл иглы.

Перегретая форсунка узнаётся по цветам побежалости на носике — от соломенного до синеватого, по отложениям лака на игле, по потере герметичности. Твёрдость запорного конуса падает, и он изнашивается в разы быстрее. Поэтому чистка радиаторов на карьерной технике — это не только защита двигателя от перегрева, но и защита форсунок. Продувка сот сжатым воздухом изнутри наружу, против потока воздуха, должна быть таким же регулярным делом, как замена фильтров.

Ещё один момент — стаканы форсунок. На многих двигателях форсунка стоит в тонкостенном медном или стальном стакане, который отделяет её от рубашки охлаждения. Если стакан разрушился от коррозии или кавитации, антифриз может попасть в топливо или в цилиндр, а газы — в систему охлаждения. Признаки: пузыри в расширительном бачке, уход охлаждающей жидкости без видимых течей, белый сладковатый выхлоп. При снятии форсунок стаканы стоит осматривать всегда.

Ошибки при эксплуатации, которые ускоряют износ

Часть проблем с топливной аппаратурой карьерных самосвалов создают сами люди — без злого умысла, по привычке. Самые частые:

• Заправка «из чего было». Перелив из бочки ведром, канистры без крышек, заправка в пыли рядом с работающим экскаватором.
• Работа с горящей лампой засора фильтра «до конца смены». Насос голодает, кавитирует, на форсунки идёт неустойчивое давление.
• Глушение сразу после подъёма. Турбина и распылители раскалены, циркуляции топлива и масла нет — коксование в турбине и на носиках форсунок. Двигатель должен поработать на холостом пару минут перед остановкой.
• Сомнительные присадки «для очистки форсунок». Часть из них содержит растворители, агрессивные к уплотнениям, а смыв отложений из бака отправляет их прямо в фильтр и дальше.
• Экономия на фильтрах. Разница в цене оригинального и дешёвого фильтра несопоставима со стоимостью комплекта форсунок и насоса.

Межремонтный контроль в карьере

На крупных карьерах обычно есть служба главного механика и система планово-предупредительных ремонтов. Мы предлагаем включить в неё несколько простых проверок, которые позволяют вовремя увидеть износ топливной аппаратуры:

• регулярный анализ моторного масла — содержание топлива и абразивных элементов;
• учёт расхода топлива по каждой машине;
• периодическое считывание коррекций по цилиндрам;
• замер обратного слива на Common Rail при плановом ТО;
• контроль чистоты топлива — анализ проб из заправщика и баков.

Если показатели по какой-либо машине начинают уходить, это повод для внепланового снятия форсунок до того, как одна из них откажет полностью.

Ремонт: что мы делаем

Форсунки карьерных самосвалов приходят к нам с карьеров и рудников из разных регионов — транспортными компаниями. Каждая проходит входной тест на стенде, разборку, ультразвуковую мойку, дефектовку. Мы заменяем распылители, клапаны, плунжерные пары, уплотнения — всё, что изношено. После сборки — регулировка на стенде и итоговый тест с протоколом. Для электронных форсунок — код коррекции.

В отчёте по результатам дефектовки мы пишем не только что заменили, но и что увидели: абразив, перегрев, коррозия, следы воды. Эта информация полезна службе механика: по ней можно понять, что происходит с топливом и двигателем.

Как отправить

Упакуйте каждую форсунку отдельно, защитите распылитель, подпишите номер цилиндра и номер машины. Приложите описание: модель двигателя, наработку, симптомы. Предварительно можно написать на [email protected] — чтобы мы проверили наличие деталей. Мастерская: г. Санкт-Петербург, ул. Салова, д. 61, бокс 7, пн–пт 9:00–19:00, сб 10:00–16:00.

Коротко

Карьерный самосвал — это перегрев на подъёме, нагар на холостых и абразив везде. Форсунки здесь изнашиваются быстрее, чем где бы то ни было. Контроль чистоты топлива, сравнение машин парка между собой, анализ масла и своевременная проверка форсунок на стенде позволяют держать парк в работе без внезапных отказов посреди смены.