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

тельного механизма, организации рациональной кон­ струкции системы вентиляции картера; подбор материалов

щих топлив и масел следует также отнести к важнейшим мероприятиям по повышению долговечности двигателей.

В результате исследований Горьковского автозавода и завода им. Лихачева установлено оптимальное значение исходной микрогеометрии основных деталей двигателей, при которой обеспечиваются хорошая приработка и высо­

положении осей и поверхностей деталей, овальность и конусообразность сопряженных деталей ухудшают усло­ вия контактирования, смазки и могут служить причиной их быстрого износа или задиров.

Макрогеометрические отклонения юбки поршня ухуд­ шают его приработку к цилиндру и иногда я в л я ю т с я при­ чиной возникновения задиров. В результате неплоскост­ ности и неперпендикулярности торцовых поверхностей канавок относительно оси поршня могут возникать закоксовывание и потеря подвижности, подгорание и поломка колец. В этой связи целесообразно повысить требования к обоснованию и обеспечению оптимальной исходной мак­ рогеометрии сопряженных деталей. Н а п р и м е р , установ­ лена целесообразность сокращения допуска на овальность, конусообразность и седлообразность шеек коленчатого вала и распределительного вала с 0,01 до 0,006 мм.

Большое влияние на макрогеометрию деталей оказы­ вает несоблюдение правил их монтажа . По данным работы [75], при замере новых гильз из ремонтных комплектов двигателей ЗИЛ - 130 оказалось, что 2 1 % из общего коли­ чества имели овальность более 0,02 мм, абсолютная вели­ чина которой для отдельных гильз достигала 0,06 мм. После их монтажа в блок с нарушенными размерами и геометрической формой посадочных мест искажение форм

200

ц и л и н д р о в . После з а т я ж к и болтов головок цилиндров усредненная величина овальности гильз составила 0,042 мм, 7% из ни х имели овальность более 0,1 мм. Исходная

предельного износа (0,4—0,5 мм) гильз цилиндров двига­ телей З И Л - 1 3 0 и ЗМЗ-21 макрогеометрические отклонения и в первую очередь овальность (более 0,1 мм) являются фактической причиной постановки этих двигателей на

ремонт. К а к видно из рис. 60, из учтенных гильз ни одна не имела предельного износа (диаметральный износ не пре­ вышал 0,3 мм при предельном 0,4—0,5 мм), в то время как у 46% гильз обнаружена овальность до 0,1 мм и более.

Исследованиями, выполненными на Горьковском авто­ заводе, установлено, что применение алмазного хонингования стенок цилиндров автомобильных двигателей обес­ печивает более стабильные значения микро- и макрогео­ метрии цилиндров, поршней и поршневых колец при уменьшении износа цилиндров на 13—15 мкм, юбок порш­ ней — на 3—5 мкм, верхних хромированных поршневых колец — на 40—50 мкм.

Назначение исходных зазоров в сопряженных дета­ лях зависит от точности обработки и условий их работы. Основными условиями при этом являются надежная

201

достигается за счет уменьшения зазоров до оптимальных

чей части юбки исходный зазор должен быть в пределах 0,006—0,018 мм, между верхним поясом поршня и стен­ кой цилиндра — 0,2—0,3 мм (исследования Горьковского автозавода). Установлены также исходные оптимальные зазоры и для других сопряжений .

Значительное повышение долговечности двигателей получено за счет использования новых материалов, прог­ рессивных способов их обработки и применения специаль­ ных покрытий .

В решении вопроса о правильном выборе материалов для деталей двигателей важное значение имеет проведение исследований с целью определения действующих на них тепловых и механических нагрузок . Это позволит пра­ вильно оценить возможности дальнейшей форсировки двигателей, определить наиболее эффективные системы охлаждения, смазки, питания, обосновать исходные за­

оценить влияние установочных регулировок, особенно систем питания, з а ж и г а н и я и их отклонений в эксплуата­ ционных условиях на долговечность и надежность двига­ телей.

НАМИ, автомобильными и моторными заводами ве­ дутся работы по повышению долговечности и эффектив­ ности работы комплекта поршневых колец за счет внедре­ ния стальных маслосъемных сборных колец с хромиро­ ванными кромками, разработки и внедрения комплекта поршневых колец, состоящего из металлокерамических компрессионных и стального маслосъемного. Опыт при­ менения комплекта стальных маслосъемных сборных ко­

202

Н А М И , НИИТавтопромом, моторными и автомобиль­

МЗМА - 412 . Новые конструкции поршней имеют в юбке терморегулирующую вставку, а поршни двигателейгру­ зовых автомобилей — дополнительно вставку из нирезпста или малоуглеродистой стали д л я упрочнения торцовых поверхностей канавок под верхнее поршневое кольцо . При этом у двигателей ЗМЗ - 53 средний износ верхней канавки уменьшился в 1,7—2,0 раза . Долговечность тер­ морегулируемых поршней на разных моделях двигателей

В настоящее время Н А М И , Н И И Т а в т о п р о м и заводы проводят исследования но применению монометалличе­ ских гильз из хромокремнистого сплава при сульфоцианировании их поверхности. Гильзы из этого сплава имеют

чугуны, д л я вкладышей шатунных подшипников исполь­ зуется сталеалюминиевая лента. Износостойкость шатун­ ных и коренных шеек коленчатого вала из магниевого чугуна примерно в 2 раза выше, чем у стальных валов.

Применение д л я выпускных клапанов жаростойких сталей ЭП-303 и ЭП-ЗОЗБ обеспечивает повышение сроков их службы соответственно в 2,0 и 2,5 раза .

Проводятся также работы по повышению долговечно­ сти и надежности сальниковых и -других уплотнительных устройств, приводных ремней, прокладок и других дета­ лей, срок с л у ж б ы которых отстает от достигнутого моторе­ сурса двигателей.

Применяются методы поверхностного упрочнения и повышения предела выносливости деталей путем дробе­ струйной обработки, чеканки галтелей, высокочастотной з а к а л к и и др . Широко применяются в двигателестроении специальные покрытия рабочих поверхностей деталей д л я повышения их износостойкости, жаростойкости и улучше ­ ния приработки .

Применение пористого хромирования верхних ком­ прессионных поршневых колец увеличивает срок их служ ­

203

нием колец, применению хромированных гильз, что поз­ воляет получить дополнительное повышение их долговеч­ ности. По данным НАМИ [23], темп изнашивания хроми­ рованных гильз в двигателе ГАЗ-21 составил 0,3—0,4 мкм

имеется зона, где возможна конденсация паров воды. Эта зона расширяется с повышением нагрузки и смещается в нижние пояса. При сгорании сернистых топлив на по­ верхности цилиндра образуется пленка электролита и

дизеля Д-20 на ее нижнюю часть наносился слой теплои­ золяционного материала (гуммировочный состав на основе

температуры стенки. П р и нанесении теплоизоляционного материала на нижнюю часть гильзы можно уменьшить низкотемпературную зону. Скорость изнашивания ци-

204

лшгдро-поршневой группы при этом снижается (рис. 61), что свидетельствует о снижении конденсации паров воды в цилиндре и уменьшении электрохимической коррозии . Исследование износа верхнего поршневого кольца выпол­ нено методом радиоактивных изотопов при работе на ди­ зельном топливо с. содержанием 0,43% серы и температуре охлаждающей воды 50 °С.

П р и нанесении теплоизоляционного покрытия из дву­

на частичных нагрузочных режимах скорость изнашива­ ния кольца уменьшается в 1,8—2,0 раза (рис. 62). Значи­ тельное снижение скорости изнашивания на пониженном тепловом режиме в случае теплоизолированного поршня объясняется уменьшением поверхности конденсации па­ ров воды на стенках гильзы и электрохимической корро­ зии, тепловой и динамической напряженности деталей цилиндро-поршневой группы .

При работе трактора ДТ - 54 с теплоизолированными поршнями в условиях рядовой эксплуатации получено снижение износа гильзы цилиндра в верхнем поясе (в ме-

205

сте остановки верхнего поршневого кольца при положе­ нии поршня в в. м. т.) на 10—26% по сравнению с порш­ нями без теплоизоляционных покрытий .

Улучшение условий работы двигателей может быть получено за счет повышения эффективности воздушных, масляных и топливных фильтров, а также более надежной защиты сопряженных пар от проникновения в них пыли через уплотнения в двигателе.

Целесообразно применение воздухоочистителей с бу­ мажными фильтрующими элементами, обеспечивающими практически полную очистку воздуха от пыли (коэффи­ циент пропуска воздухоочистителя составляет 0,1—0,3%), полнопоточной тонкой очистки масла центрифугами или бумажными фильтрами, обеспечение фильтрации топлива с тонкостью отсева от частиц до 3 мкм в дизелях и до 15—

топливного насоса, подкачивающих помп, форсунок, фильтрующих элементов тонкой очистки топлива.

Типоразмерный ряд двухступенчатых фильтров с эле­ ментами из специальной бумаги для тонкой очистки топлив обеспечивает весь существующий и перспективный типаж автотракторных и комбайновых дизельных двига­ телей. При внедрении типоразмерного ряда долговечность прецизионных деталей насосов высокого давления увели­ чивается с 3500-4500 до 5500—7000 мото-ч.

НАМИ разработан типоразмерный ряд фильтрующих элементов полнопоточных фильтров тонкой очистки масона

ботан типоразмерный ряд моноциклонов типа ИВ , вклю­ чающий четыре типоразмера, рассчитанных на максималь­ ные расходы воздуха: 150, 300, 500 и 800 м3 /ч [641.

Моноциклоны типа ИВ имеют коэффициент пропуска пыли около 35% и сопротивление проходу воздуха порядка 75 мм вод. ст.

206

Моноциклон ИВ-300 внедрен в производство на двига­ телях Д-50 и Д-60, а моноциклон ИВ-500 — на двигателе А-01М. Применение моноциклона ИВ-300 вместо Н А Т И - С на двигателе Д-50 позволило увеличить пылеемкость инерционно-масляного воздухоочистителя на 26% и сни­ зить в 2 раза периодичность смены масла в поддоне. Ис­ пытания показали перспективность применения моноцик­ лонов типа И В в воздухоочистителях с бумажными фильтрпатронами, у которых в качестве тонкой ступени очистки воздуха исполь­ зуются фильтрующие пат­ роны из картона .

тракторных двигателей Д-37М, Д-50, СМД-14 до первого

К основным эксплуатационным средствам повышения долговечности двигателей следует отнести правильную регламентацию операций технических уходов (замена масла, очистка фильтров, проверка герметичности впуск­ ного тракта и загрязнения воздухоочистителя и др.), без­ разборную диагностику технического состояния узлов и механизмов, улучшение условий пуска, поддержание

207

требуемого теплового режима, применение соответствую­ щих сортов топлива и масла.

Влияние эффективности очистки воздуха от пыли, усло­

Р и с . 64. К р и в ы е р а с п р е д е л е н и я о т к а з о в т я г а ч е й п з - а а и з н о с а в к л а д ы ш е й ш а т у н н ы х п о д ш и п н и к о в и г и л ь з ц и л и н д р о в д в и г а т е л е й З И Л - 1 3 0 .

о б с л у ж и в а н ия на долговечность агрегатов автомобилей показано в работе [32].

В результате исследований отказов двигателей ЗИЛ - 130 из-за износа гильз цилиндров и вкладышей шатунных под­ шипников установлена возможность увеличения их на­ дежности при четкой организации о б с л у ж и в а н и я . Н а кри­

из-за низкого уровня обслуживания двигателей (масляные

208

может быть достигнут при оптимальной организации тех­ нического обслуживания № 1.

Эксплуатационная долговечность тракторных двига­ телей т а к ж е обеспечивается периодичностью и содержа­ нием диагностических и профилактических мероприятий при Т У № 1 и Т У № 2.

36. Б Е З Р А З Б О Р Н А Я Д И А Г Н О С Т И К А Т Е Х Н И Ч Е С К О Г О СОСТОЯНИЯ Д В И Г А Т Е Л Я

Одним из в а ж н е й ш и х направлений научно-техниче­ ского прогресса в области эксплуатации, обслуживания и ремонта двигателей я в л я е т с я диагностика и прогнозиро­ вание остаточного ресурса. Новые конструкции двигате­ лей тракторов, автомобилей и комбайнов отличаются высокой надежностью. Вместе с тем вследствие форсиро­ ванных режимов и высоких эксплуатационных параметров требуются более высокие качество обслуживания и ре­ монта, чистота и качество горючих и смазочных материа­ лов, более точные регулировки . И неслучайно фактиче­ ский ресурс двигателей новых марок дает в эксплуатации большее рассеивание, чем старых.

В настоящее время в рядовых условиях эксплуатации часто технические возможности двигателей используются

дованных тракторов мощность двигателя составляет 86%

эксплуатации и контроля показали, что за 5 тыс. мото-ч предельного износа достигают только поршневые кольца .

По данным Н А Т И , в условиях рядовой эксплуатации в хозяйствах средняя наработка сданных в капитальный

имеет место такое положение, при котором вследствие

209