Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Ждановский, Н. С. Надежность и долговечность автотракторных двигателей

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

21.10.2023

Размер:

10.04 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1617 / 2317 18 19 20 21 22 23 > Следующая >>>

н а л ы ю г о значения с учетом		заводских	допусков		на наст
ройку	(выше номинального	значения	— 3—5%)		следует
рассматривать как отказ дизеля .
По	статистическим данным о наработке			дизелей Д-50
па отказ по мощности в условиях их рядовой				эксплуатации

выполнен расчет количественных показателей безотказ ности.

Расчет количественных показателей безотказности ди зеля по мощности выполнен по схеме ремонтируемого изде-

0,8			t
			t
0,6
OA
0,2				\
0,2		Тотк		\|
		Тотк		\|
	0,21-	0,48	072	0,9В	1,2	№	1,68 192
							t, тыс. мото-ч
Рис. 46.	Кривые вероятности безотказной работы дизеля Д-50 по
			мощности.
лия на основе систематизации явных, независимых, еди
ничных	и	систематических		отказов		за период работы
новых дизелей до первого текущего ремонта							(1920 мото-ч).
Однородность выборки обеспечивалась одной модифи
кацией дизеля, одинаковыми назначением, наработкой,
условиями		эксплуатации .
Вероятность безотказной				работы дизеля			определялась
уравнением:			р (г) = е-<о/,
			р (г) = е-<о/,
где: (о — параметр			потока	отказов (1/тыс. ч.);
t — наработка			дизеля	(тыс.	ч).

160

У с л о в ия систематизации отказов дизелей по мощности


позволяют	рассматривать		параметр	потока отказов как
простейший, постоянный во времени.
Кривые вероятности безотказной работы дизеля по
мощности представлены на рис. 46.
Средняя	наработка д и з е л я на отказ по мощности со
ставила Тотк	= 900 ч.
С учетом выборочного среднего квадратичного отклоне
ния среднего параметра потока отказов средняя					наработка
на отказ составила		Т 0 Т К т а х	= 995 ч и Г о х к m i n		=• 823 ч.
Т а к и м образом,		предусмотренная		в существующей тех

нологии технических уходов периодичность проверки через 960 мото-ч мощностных показателей тракторных двига телей является обоснованной только для новых двигателей

в пределах наработки до 2000		мото-ч.
Н а	основе систематизации отказов по мощности		двига
телей,	прошедших капитальный	ремонт (в период	между

ремонтами), получена средняя наработка на отказ при

мерно в 2 раза	ниже, чем для новых двигателей.	В этом
случае проверку двигателей по мощности следует		прово
дить через 480 мото-ч, т. е. при втором техническом		уходе
№ 2.
26.	Р А С П Р Е Д Е Л Е Н И Е Н Е К О Т О Р Ы Х
П О К А З А Т Е Л Е Й Н А Д Е Ж Н О С Т И Д В И Г А Т Е Л Я
Количественная оценка надежности двигателя может
быть сделана на основании статистической обработки ре

зультатов длительных эксплуатационных испытаний. При этом определяется срок службы двигателей до капиталь ного ремонта, устанавливается их гарантийный срок, разрабатываются мероприятия, направленные на повыше ние надежности.

Процесс доводки новых двигателей после получепия основных функциональных показателей сводится к обеспе чению показателей надежности.

По данным кафедры технологии производства и ремонта автомобилей Харьковского автомобильно-дорожного ин ститута и Днепропетровского авторемонтного завода сред

невзвешенная величина		пробега двигателей З И Л - 1 3 0 Я
до первого	капитального	ремонта составила 160 тыс. км,
в то время	ка к дл я двигателей З И Л - 1 5 8 Л — 63 тыс. км.
Среднее	значение наработки на отказ двигателей Я М З -

2 3 8 Н Б тракторов К-700 выпуска 1965 г. выше в 1,85 раза

6 Н. С. Ждановский, А, В. Николаенко

161


по сравнению			с	наработкой		двигателей этих тракторов
выпуска		1964 г.,		а для тракторов выпуска 1966 г.				нара
ботка	на	отказ		выше	в 2,2	раза (исследования	Целин
ного	филиала		Г О С Н И Т И ) .
Повышение			ресурса		двигателей достигнуто		за	счет

введения ряда конструктивных изменений и технологиче

ских	мероприятий .
Кривое рассеивания			ресурсов	двигателей		З И Л - 1 3 0 Я
и З И Л - 1 5 8 Л		приведены	на рис. 47 [36].
32				Анализ		показывает,
				что по мере		форсирова
				ния и	совершенствова
	1>			ния двигателей диапазон
24				рассеивания		их	ресурса
	\ Ь			возрастает.		Так ,		для
				двигателей		З И Л - 1 5 8 Л
J				в период работы до пер
				вого	капитального			ре
				монта	диапазон		рассеи
				вания	ресурса		характе
	1			ризуется пробегом от 10
				до 110 тыс. км, а для
	s7			двигателей З И Л - 1 3 0 Я —
		№ Пробег,		от 60	до 290 тыс. км.
	80
				Первоначальный				про
			тыс. км
Р п с . 47. К р и в ы е р а с с е и в а н и я р е с у р				бег автомобиля			ГАЗ-51
				до выхода из строя				дви
с о в д в и г а т е л е й до к а п и т а л ь н о г о , ре
				гателя находился в пре
	м о н т а :
1 — ЗИЛ-158Л; 2 — ЗИЛ-130Я.				делах 30—120 тыс.км
				[48].
Наработка		на отказ	двигателей Я М З - 2 3 8 Н Б				выпуска

1964 г. находилась в пределах 0—450 мото-ч, а для двига телей выпуска 1966 г. — в пределах 0—550 мото-ч.

Форсирование двигателей по частоте вращения и сред нему эффективному давлению связано с ростом тепловой напряженности цикла и деталей рабочего цилиндра . Это ужесточает требования к поддержанию оптимальных ре гулировок механизмов и систем двигателя и в перую оче редь системы питания . Отклонение угла опережения на чала подачи топлива, давления начала подъема иглы фор сунки, цикловой подачи топлива от нормальных значений, неравномерность этих регулировочных параметров по цилиндрам одного и того же двигателя вызывает дополни тельные тепловые и динамические нагрузки, резкие

162

перепады температуры в головке блока цилиндров . В связи с этим наблюдаются трещины в перемычках головки блока и имеют место залегание поршневых колец, форсирован ный износ цилиндро-поршневой группы и кривогпипно-нга-

тунного механизма,	прогорание клапанов,		закоксовыва-
ния распылителей форсунок и т. д.
Так, причиной трещин в перемычках головки блока
цилиндров у трех	дизелей Д-50	(Ne = 55	л. с ,	пн —
= 1700 об/мин) в одном совхозе		Ленинградской		области

явилось завышение цикловой подачи топлива в одном из цилиндров .

По данным Н А Т И , затраты средств из-за ненадежности агрегатов узлов и деталей системы топливоподачи, пуска, резино-асботехнических изделий, а т а к ж е моторного комп лекта электрооборудования составляют 40—57% затрат средств по всем основным системам и группам деталей тракторных двигателей.

По данным работы [94], на долю двигателя приходится примерно половина из общего количества отказов по трак

тору	«Кировец»	К-700. Н а долю		системы питания прихо
дится	25—30%	всех отказов	по	двигателю	Я М З - 2 3 8 Н Б .
В	процессе	эксплуатации	наблюдается		значительное
рассеивание износостойкости			одноименных		деталей.
В результате исследований, проведенных					Харьковским

автомобильно-дорожным институтом по отказам двига телей ЗИЛ - 130, установлено 3 уровня долговечности его узлов и деталей: быстроизнашиваемые детали со средним ресурсом 90—130 тыс. км (три металлических вкладыша подшипников коленчатого вала, прокладки головок блока и ведомый диск сцепления); детали и узлы средней долго вечности с ресурсом 160—200 тыс. км (цилиндро-поршне- вая группа, головки блока и клапаны), которые лимити

руют долговечность двигателя; детали и узлы		повышенной
долговечности. Ресурс последних в среднем		составляет
300	тыс. км (блок цилиндров, коленчатый	вал и др . ) .
	Большое рассеивание долговечности отдельных деталей
и	сопряжений двигателя затрудняет прогнозирование

ресурса их безотказной работы. Различным уровнем долго

вечности	узлов и деталей объясняется то положение, что
в настоящее время на ремонтные предприятия			поступает
более 50% двигателей с не полностью		использованным
ресурсом	отдельных механизмов, узлов,	деталей.
При исследовании надежности двигателей ГАЗ-21 [3]
установлено, что пробег их до первого ремонта			составляет
6*			163

20—140 тыс. км, а износ гильз цилиндров двигателей (снятых в капитальный ремонт) находился в пределах 0,02—0,16 мм.

Рассмотрим распределение наработки на отказ отдель

ных		систем,	сопряжений и деталей двигателей.
	В	работе	[151 приводятся	результаты исследований
на	отказы		топливной аппаратуры 69 тракторов Т-74
с	дизелями		СМД-14. Надежность топливной аппаратуры
лимитируют			болты крепления	галицевой шайбы, пластмас

совые топливопроводы низкого давления, сливные трубки,

1 Л ,

Y \

0,2

0,4

0,6

0,8

V \

Изное, мм

Р и с . 49. Р а с п р е д е л е н и е п о в е л и

600 1200 №00 то 3000 3000

Ь,Ч

ч и н е и з н о с а

д е т а л е й

ц и л и н д р о -

п о р ш н е в о й г р у п п ы д в и г а т е л е й

Р и с . 48. Р а с п р е д е л е н и е

н а р а

Д - 4 8 и Д - 5 0 :

б о т к и т о п л и в н о й

а п п а р а т у р ы

1 — верхняя

поршневая

канавка;

ц и з е л е й С М Д - 1 4 до п е р в о г о от

2 — гильза цилиндра

поясе

мак

к а з а :

симального

износа;

— верхнее

1 — экспериментальная

кривая;

поршневое кольцо по толщине;

4 —

верхнее

поршневое кольцо

по вы

2 — теоретическая

кривая.

соте.

форсунки,

износ

разрегулировка

топливных

насосов.

На долю других деталей топливной аппаратуры прихо дится 9,2% от общего числа отказов.

Распределение наработки топливной аппаратуры до первого отказа подчиняется нормальному закону (рис. 48). Среднее значение наработки топливной аппаратуры до

первого	отказа	с вероятностью	0,95 получено	равным
1932 ±	210 мото-ч, а до первого		ремонта — 2960 ± 270
мото-ч. Среднее		время работы отремонтированных		топлив-

вых насосов до ремонта примерно в 2 раза меньше, чем новых.

Распределение ресурса вкладышей коренных подшип ников двигателя ЗИЛ - 130, по данным Научно-исследова тельского института автомобильного транспорта, т а к ж е подчиняется нормальному закону . Ресурс вкладышей

164

коренных подшипников получен в пределах 52—194 тыс. км

пробега

автомобилей [57].

По данным

работы [20], в которой

приводятся

резуль

таты

определения

износа

сопряжений

цилиндро-поршне-

вой группы двигателей Д-48

и Д-50, лимитирующих ее

ВО

долговечность,

установлено,

что наиболее интенсивно из

нашивается

верхнее поршне

вое кольцо по высоте.

Распределение

по

вели

чине

износа

деталей

ци-

линдро-поршневой

группы

двигателей

Д-48

и Д-50

максимальной

интенсивности

Р и с . 50. Р а с п р е д е л е н и е м а к с и

изнашивания цилиндров авто

м а л ь н о й и н т е н с и в н о с т и

и з н а

мобильных

двигателей

в ус

ш и в а н и я

ц и л и н д р о в

а в т о м о

ловиях

эксплуатации

пока

б и л ь н ы х

д в и г а т е л е й

в у с л о

зано на рис. 49 и 50.

в и я х

э к с п л у а т а ц и и

[28]:

Приведенные данные

по

1 — УАЗ-450; 2 — 3M3-21;

3 —

надежности двигателей

пока

УАЗ-69

(ГАЗ-20);

4 — ГАЗ-51;

S — ЗМЗ-53.

зывают, что долговечность де талей двигателя характеризуется широким диапазоном на

работки на отказ в связи с условиями работы и уровнем технической эксплуатации машин в хозяйствах .

Г л а ва VII

Э К С П Л У А Т А Ц И О Н Н А Я НАДЕЖНОСТЬ ФОРСУНОК А В Т О Т Р А К Т О Р Н Ы Х Д И З Е Л Е Й

27. В Л И Я Н И Е У С Л О В И Й	Р А Б О Т Ы
Н А Н А Д Е Ж Н О С Т Ь Ф О Р С У Н О К
При рассмотрении надежности автотракторных двига
телей особое внимание в системе топливоподачи		уделено
форсунке, так как она лимитирует	безотказность	дизеля

и ее работа зависит от характера протекания и показате лей рабочего цикла .

Надежность форсунок, обусловленная стабильностью показателей работы и безотказностью распылителей, дл я

165

системы топливоподачи определенной комплектации в зна чительной степени зависит от температурного режима их

работы, вида применяемого топлива, изменения	закона
подачи топлива и характера процесса впрыска	в связи
с нарушением регулировок дизеля . Это в первую	очередь

относится к нарушению угла опережения начала подачи топлива, производительности топливного насоса, к умень шению давления начала подъема иглы форсунки . Изме нение закона подачи топлива и характера процесса впрыска зависит т а к ж е и от степени закоксовывания сопловых от верстий распылителя . Изменение закона подачи топлива и характера процесса впрыска оказывает влияние на про текание процесса в цилиндре дизеля, температурный режим

цикла	и распылителя .
По данным исследований В . Н . Белоусова, при увели
чении	коэффициента коксования KK — ^--iOO%	[u/„ —
	Я/о

эффективное проходное сечение сопловых отверстий распы

лителя форсунки до испытаний (мм2 ),		Д а /	—	изменение
эффективного	проходного сечения сопловых			отверстий
распылителя	за время испытаний] до 30%	на	номинальном
скоростном режиме цикловая подача топлива			уменьшается

на 8—10?^, давление начала подъема иглы форсунки уве личивается на 14—1G%, остаточное давление в топливо

проводе	возрастает	на		80—82%,	продолжительность
впрыска	увеличивается		до	13—14°	п. к. в. по сравнению
с 8—9°	п. к. в. при	Кк	=	0.
В исследованиях О. В . Ступишиной (Ногинский завод
топливной аппаратуры) установлено, что из 400						распыли
телей, снятых с эксплуатации, 40%					подвергались	нагреву

в процессе работы до температуры 250—310°С, а наиболее вероятная температура нагрева распылителя составила примерно 230°С. Перегрев распылителей объясняется отклонением от нормальных режимов работы двигателей, дефектами монтажа форсунок, а т а к ж е теплоизолирующим действием нагара и лаковых отложений.

По данным фирмы «Роберт Бош», у форсированных дви гателей термическое н а п р я ж е н и е распылителей очень велико. В экстремальных случаях распылитель может нагреться до появления цветов побежалости от соломенно-


желтого	до голубого.		Твердость	седла	иглы благодаря
отпуску	значительно падает, а также начинается расщеп
ление топлива		по химическому		составу	в распылителе
при температуре		около	180°С.

166

В результате исследований, проведенных на кафедре двигателей и теплотехники Л С Х И , установлено, что при отклонении регулировочных показателей топливной аппа

ратуры от нормальных значений наблюдается			существенное
изменение показателей и характера протекания				рабочего
цикла, а т а к ж е температуры распылителя .			Увеличение
температуры	распылителя может	достигать	15%	и более
по сравнению	с ее значением при	нормальном состоянии

регулировок .

П р и

этом

возрастает

интенсив

Pz,

ность коксования .

ш/см2

Н а

рис.

приве

дены зависимости

инди

каторных

темпера

турных

показателей

ра

бочего цикла и распы

лителя

Р Ш 6

X 2

X 25°,

полученные

на

дизеле

Д-50, от угла

опере

жения

начала

подачи

топлива

при

1600

об/мин.

К а к

поздний,

так

ранний

впрыск

топлива ведет к измене

нию

показателей

рабо

/7.

20~

^.градака.

чего

ц и к л а

темпера

туры

нагрева

распыли

Р и с . 5 1 .

И з м е н е н и е и н д и к а т о р н ы х

теля .

Поздний

впрыск

т е м п е р а т у р н ы х п о к а з а т е л е й р а б о ч е г о

ц и к л а и

р а с п ы л и т е л я

Р Ш 6

X 2 х

25°

топлива

( ф п

8° п. к. в.

д л я д и з е л я

Д - 5 0

в з а в и с и м о с т и

от

до

в. м. т.)

снижает

р-х

у г л а о п е р е ж е н и я

н а ч а л а п о д а ч и т о п

на

1 1 % , рг

на

35%,

л и в а

(и =

1600

о б / м и н ) .

на 36% и повышает 7"£c p на 8,6%,

температуру

корпуса

распылителя

в нижней

зоне топливосборного

кармана

tKi

на 7°С, в верхней зоне

кармана

tK2

на 9°С и

температуру

иглы в районе запорного конуса ta

на 4°С. Увеличение угла

опережения начала подачи топлива до 23° п. к.						в. до в. м. т.
но отношению		к	нормальному,	равному	17°	п. к. в. до
в. м. т., ведет	к	повышению pz		на 12,5%,	^ в	1,68	раза
и понижению рг		на 12% и ^ ф с р на 9,7%. Однако, несмотря
на понижение	Т\		, температура	нагрева	штифтового		рас-
			ср

пылителя при этом повышается . Т а к , повышение темпе-

167

р а т у ры	составило: tK1	на 27°С, или на 13,9%,	tK2 на 23°С,
или на	15,65%, и tu	на 21 °С, или на 14,6%.	Увеличение

температуры нагрева распылителя форсунки при позднем угле опережения начала подачи топлива объясняется повы шением температурных показателей рабочего цикла, а при

раннем — увеличением т а к ж е	коэффициента теплоотдачи
от газов за счет возрастания	максимального давления
сгорания р г .

От цикловой подачи зависят количество подведенного тепла за цикл и температура нагрева иглы и корпуса распылителя . Так , при увеличении цикловой подачи топ

лива с 80 до 120% (по отношению к нормальной)			средняя
температура	за такт расширения Г Р	повышается	на 16%,
температура	корпуса распылителя tKl	на 15°С, tK2	на 5°С
и температура иглы в районе запорного конуса ta			на 1г°С.
При снижении давления начала подъема иглы форсунки
до 70 кгс/см 2	температура иглы распылителя повышается

на 13,2% по сравнению с нормальным значением давления начала подъема иглы .

За счет увеличения давления начала подъема иглы фор сунки достигается снижение прорыва газов в распылитель, так как повышается скорость истечения топлива из сопло вых отверстий в момент посадки иглы на седло.

Сравнительные исследования в л и я н и я величины давле

ния з а т я ж к и п р у ж и н ы		форсунки	на	коксование	много
сопловых	распылителей	Р Д 4 X 0,29		форсунок	ФД - 22
показали,	что при снижении давления			з а т я ж к и п р у ж и н ы
скорость	коксования распылителя		увеличивается .

В условиях эксплуатации часто наблюдается одновре менное изменение нескольких регулировочных параметров топливной аппаратуры (угла опережения начала подачи


топлива,		цикловой	подачи,	давления начала		подъема
иглы	форсунки).
К а к		показали исследования,			совместное	изменение
р в п р	и Ag 4 , а т а к ж е		р в п р и ф п	не	приводит к существен

ному отличию индикаторных и температурных показа телей рабочего цикла и распылителя по сравнению с их изменением при нарушении отдельных регулировок топ ливной аппаратуры .

Совместное изменение ф п	и Agn вызывает	дополнитель
ное увеличение температуры	иглы и корпуса	распылителя

по сравнению с их нормальными значениями. Так , при угле

опережения	начала	подачи	топлива	21° п. к. в. до в. м. т.
и цикловой	подаче	топлива	(Д# ц =	120% А§'ц .н ) темпера-
168

тура

распылителя

повышается:

tKl на 19°С, или

на

9,8%

tK2

на

27°С, или

на

18,3%, t„

на

5°С,

или

на

3,5%.

При позднем угле опережения начала подачи топлива

(фп =

9°

п. к. в.

до

в. м. т)

цикловой

подаче

( A g u =

120%

А^ц„)

повышение

на

12%

по

сравнению

с нормальной, равной

И20К,

вызывает увеличение

темпе

ратуры распылителя

tK1 на 15°С,

tK2

— на 22°С, ta

на

3°С.

Т а к и м образом, как при отдельном, так и при

комплекс

ном нарушении регулировок топливной аппаратуры про исходит существенное отклонение показателей рабочего цикла от нормальных значений, что вызывает заметное изменение температурных условий работы распылителя форсунки . Наиболее н а п р я ж е н н ы м и режимами работы двигателя я в л я ю т с я режимы с повышенной цикловой

подачей как при ранних, так и при поздних углах		опере
жения	начала подачи топлива.
В	результате исследований установлено, что	темпе

ратурный режим охлаждения двигателя т а к ж е оказывает влияние на температуру распылителя . П р и повышении

температуры	воды на выходе из двигателя						с 50 до 90 °С
температура	распылителя			возрастает:		tK1	— со	168	до
202 "С, <„2 -	со 120	до	146 °С и		t» -	со	123 до	158	°С.
Исследованиями		Ю.	В .	Л у щ и	ц к о г о	установлено,			что

на повышение температуры распылителя влияет темпера тура топлива. Температура топлива зависит от теплового режима двигателя, утеплительных приспособлений дви гателя и температуры о к р у ж а ю щ е й среды.

Т а к и м образом, регулировки и условия эксплуатации двигателя оказывают большое влияние на надежность форсунок.

28. Н А Д Е Ж Н О С Т Ь	Ф О Р С У Н О К	В П О Д К О Н Т Р О Л Ь Н О Й
Э К С П Л У А Т А Ц И И
Рассмотрим надежность форсунок в связи с изменением
параметров топливоподачи.
Стабильность рабочих	параметров	форсунок (давление

начала впрыска, пропускная способность и качество рас пыла топлива) зависит от состояния распылителя и, в част

ности,	от степени его закоксовывания .
В	Ц Н И Т А проводились исследования эксплуатацион

ной надежности и стабильности рабочих параметров штиф товых форсунок ФШ6 X 2 X 25° с серийными и опытными распылителями на двигателях Д-50 в условиях подконт-

169

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1617 / 2317 18 19 20 21 22 23 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ