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 56 / 236 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 > Следующая >>>

Из общей информации выделяются независимые и си стематические отказы данной детали (узла) определенного вида, выявленные в процессе плановых технических ухо дов, ремонтов и эксплуатации двигателя . Единичные (внезапные) отказы детали (узла) при расчете показателей долговечности не учитываются. Расчет производится на основании усеченной выборки, когда в процессе наблюде ния отказывают не все детали (узлы) выборочной сово купности, а только часть из них . Остальные детали (узлы) отрабатывают назначенный ресурс безотказно и заменяются принудительно или продолжают эксплуатироваться до сле дующего планового технического ухода, ремонта.

Д л я	деталей (узлов), имеющих простые отказы		(отказ
по износу, отказ из-за коррозионного		р а з р у ш е н и я и	т. п.),
расчет	производится на основании	нормального	закона

распределения методом квантилей; д л я двигателей (узлов), имеющих сложные отказы (представляющие собой комби

нацию	простых	отказов), — на				основании		двухпараме-
трического экспоненциального					уравнения вида:
					1
где: R	— средний		технический		ресурс;
ta	— наработка до первого отказа детали (узла) вы
	борочной		совокупности;
X — интенсивность				отказов,		вычисленная после на
	работки		ta.
В этом случае			эмпирическая			вероятность		безотказной
работы	детали	(узла) Рх		(t) определяется по				уравнению:
где:	No ^—выборочная			совокупность			деталей (узлов);
Uml — сумма			отказавших		деталей		(узлов).
г
Средняя интенсивность отказов:

где N — среднее число деталей (узлов), исправно рабо тающих в интервале наработки (Ru — ta):

5 0

И н т е г р а л ь н а я вероятность безотказной работы детали (узла) определяется из уравнения:

где t — текущая наработка детали (узла).

При расчете количественных показателей долговеч ности на основании нормального закона распределения и усеченной выборки средний технический ресурс и среднее квадратичное отклонение, отвечающее вероятности без

отказной работы		Р (t),		находятся				по уравнению:
				tp	=	R-UvoR,
где: tp	— наработка,			соответствующая					вероятности без
aR	отказной		работы			Р (t);
	— среднее квадратичное							отклонение		ресурса;
С/р — квантиль			нормального					распределения .
Интегральная вероятность безотказной работы детали
(узла)	определяется		по		уравнению:
		п р и	t<R		P(t)=F0i-			\ V	/

	п р п t>ll	P(l) = Fu(^^-\					=	F0(-t)	=	i-Fb{t),
					\	R	/

где Fn (t) функция нормального распределения .

Такой показатель ремонтопригодности, как среднее

время	восстановления Тв,			определяется		по уравнению:
		Р в —		1	/m ht
		-	_	1	у
				m	£^
					г = 1
где:	та	— количество			отказов;
/х,	Ьг ... tm	— время,	затраченное на			обнаружение и
		устранение			соответствующего отказа .
Коэффициент готовности:

Р<УП{~{~Т а

Коэффициент технического использования:

tcyмм ~Ь 'рем ~\~ ^обсл

где: ^сумм — суммарная наработка в течение рассматри ваемого промежутка времени;

'рем — суммарные простои па ремонт; 'оСел — суммарные простои на техническое обслужи

вание.

В Т1АТИ [11] разработана методика обобщенной тех нико-экономической оценки надежности тракторных дви гателей до первого капитального ремонта по двум ком плексным показателям . Первый из них — коэффициент надежности А*„д — представляет собой отношение затрат средств на изготовление и эксплуатацию абсолютно надеж ного двигателя С 0 к затратам средств на изготовление и эксплуатацию реального двигателя — С. Под абсолютно надежным двигателем понимается такой двигатель, на поддержание которого в работоспособном состоянии не приходится затрачивать время и средства. Если Сп —

затраты,		обусловленные			ненадежностью				двигателя,		то
тогда				С0	= С — с н ,
						,		С н
		17	Сп	С	Са
		к*—с—с—-см'
При		этом
		Сц = Сх . -у + Ст . о -f- Сп. рi
где: 6'т.у		— затраты	на	технические				уходы;
6'т о — затраты			на	устранение			отказов;
С'к.р — затраты на				капитальный				ремонт		только	тех
		двигателей, которые не выдержали установлен
		ного ресурса до первого капитального ремонта.
Второй комплексный					показатель			С н	у д	представляет
собой	удельные затраты			средств, обусловленные ненадеж
ностью		двигателя:
			г	_ С П _		1 0 0 0 С „
где:	А	— объем выполненной				работы;
N1'		— номинальная эффективная мощность двигателя;
А*м		— коэффициент		использования мощности;
	t	— наработка,		на протяжении которой опреде
		ляются	показатели .
Исследование			надежности			тракторных				двигателей
Д-37М, Д-50 и СМД-14 до первого							капитального ремонта,

проведенное в хозяйствах Владимирской области, пока зало, что величины 6'„, С, СПщУД в условиях рядовой эксплу атации в 2,5 раза выше, чем в условиях нормальной эк сплуатации, а коэффициент надежности (за установленный ресурс до первого капитального ремонта д л я двигателей

выпуска 1905 и 1966 гг. — 3000—3500 мото-ч) составил соответственно 0,75 и 0,89. Наработка до предельного состояния основных детален двигателей в рядовой эксплуа тации в хозяйствах в 2—3 раза меньше, чем при испыта ниях . Так , у двигателей Д-37М за 3500 мото-ч работы при нормальной эксплуатации не возникало ни одного износного отказа, в рядовых условиях эксплуатации при такой же наработке из-за предельных износов основных дета лей 50% двигателей нуждалось в капитальном ремонте, более 50% — в ремонте, связанном с разборкой кривошип - но-шатунного механизма, и более 80% — в замене порш невых колец.

Г л а в а III

ВЛ И Я Н И Е РЕЖИМОВ Р А Б О Т Ы

ИСПОСОБА О Р Г А Н И З А Ц И И РАБОЧЕГО

ПРОЦЕССА Н А ДОЛГОВЕЧНОСТЬ Д В И Г А Т Е Л Я

8.	СКОРОСТНОЙ Р Е Ж И М	Д В И Г А Т Е Л Я
В условиях эксплуатации автотракторные двигатели
работают на	различных скоростных	режимах .

Оценка износостойкости автотракторных двигателей на различных скоростных режимах производится путем ана лиза изменения скорости изнашивания основных деталей при постоянном положении рейки топливного насоса

(дизельные	двигатели)	или при постоянном	открытии
дроссельной	заслонки	(карбюраторные двигатели).
П р и повышении скоростного режима возрастает коли
чество тепла, вносимого в двигатель в единицу			времени,

и увеличивается теплонапряженность деталей. В условиях

скоростной характеристики дизеля при постоянном	закреп
лении рейки топливного насоса с увеличением	частоты
вращения возрастает ц и к л о в а я подача топлива. В связи
с сокращением времени на процессы рабочего цикла	дизеля

ухудшается очистка . цилиндров, и, несмотря на ускорение процесса сгорания при усилении турбулизации заряда в ка мере сгорания, горение переносится на линию расширения . Это вызывает повышение температуры отработавших газов и способствует возрастанию температуры деталей рабочего

5 3

ц и л и н д р а . При этом возможно повышение динамических показателей рабочего цикла: максимального давления

цикла pz и скорости нарастания давления

Изменение показателей рабочего ц и к л а дизеля в усло виях скоростной характеристики зависит от способа смесе

образования и характеристик топливоподачи. В двигателях

с объемно-пленочным смесеобразованием Д-108, Д-240

при постоянном угле начала подачи топлива с увеличением частоты вращения наблюдается рост динамических пока зателей рабочего цикла рг и щ.

При работе двигателя Д-50 с топливным насосом			У Т Н - 5
и распылителями РШ2 х25° в условиях скоростной			харак
теристики рг	снижается	на 10—15% и щ в 2—3 раза по
сравнению с	работой	двигателя при установке	насоса

НД-21/4. Пр и работе двигателя Д-50 с топливным насосом УТН-5 и расдылителями РШ4,5 х25°р2 с увеличением

частоты вращения падает, а при работе с топливным насосом УТН-5 и распылителями РШ2 х25° возрастает [6].

Н а рис. 4 показано изменение температуры поршней дизелей Д-20, Д-50, Д-60, Д-37М, скорости изнашива ния tg а и условной удельной скорости и з н а ш и в а н и я Щ^-

дизеля Д-20 в условиях скоростной характеристики . Максимальная температура поршней дизелей Д-20,

Д-50, Д-60 достигает значений 300 °С на номинальных скоростных режимах; температура в перемычке между канавками первого и второго поршневых колец дизеля Д-60

на	скоростном режиме			п = 2200 об/мин достигает		250 °С
и близка		к	предельно	допустимой	по температуре	коксо
вания масла .
	В условиях скоростной характеристики дизеля Д-20
на	номинальном нагрузочном режиме (ре = 5,86					кгс/см2 )
при	повышении частоты вращения скорость изнашива
ния	tg а	и	условная	удельная	скорость и з н а ш и в а н и я

возрастают (рис. 4). Это вызвано ростом температуры

сопряжений деталей цилиндро-поршневой группы, а также увеличением динамических нагрузок и работы сил трения . В исследованиях радиального износа верхнего поршневого кольца применялся метод радиоактивных изотопов.

Следует отметить, что в условиях скоростной характе ристики при понижении частоты вращения после достиже-

н ия минимума скорость изнашивания может возрастать в связи с ухудшением гидродинамического режима смазки, что и отмечается в некоторых исследованиях [91].

Влияние скоростного режима работы карбюраторного двигателя ГАЗ-21 на режиме полного открытия дросселя

310

270

s> •

A ,

230

tac•c

0,04-

0,7

г/

0,03

0,3

1200

1400

1600

1800

2000

П,о6/мин

1000

Р и с . 4. И з м е н е н и е т е м п е р а т у р ы п о р ш н я tn,

с к о р о с т и и з н а

ш и в а н и я t g а и у с л о в н о й у д е л ь н о й с к о р о с т и и з н а ш и в а н и я

ta а

~ — в у с л о в и я х с к о р о с т н ы х х а р а к т е р и с т и к д и з е л е й :

дизель

Д-20 ((,

— максимальная температура

на

краю гор

ловины камеры сгорания

в поршне;

t2 — температура

центре

донышка камеры сгорания в поршне);

дизель Д-60 L66]

(*!

— максимальная температура на краю горловины камеры сгорания

поршне;

— температура

в перемычке между первым и

вторым

поршневыми

кольцами)

при

ре=

6,5

кгс/см2 ;

р е =

дизель Д-50

[29] (максимальная температура поршня) при

6,6

кгс/см2 ;

дизель Д-37М [531 (температура по краю днища поршня

при температуре окружающего воздуха

15 °С) при р е — 5,45

кгс/см2 .

на показатели

рабочего

цикла

(pz ' АрДер

' T i ;

т2 )

темпера-

туру

поршня

в центре

днища

показано

на

рис.

5. Здесь

же показано изменение температуры поршня двигателя ЗИЛ - 130 на режиме полного открытия дросселя и скорости изнашивания U д л я двигателя ГАЗ-51 на режиме ре = = 2,38 кгс/см 2 .

Х а р а к т е р протекания		кривых т4 =	/ (п) и	т 2 =	/ (п)
свидетельствует	о сокращении продолжительности				сгора
ния циклового	заряда с	увеличением	частоты	вращения

Q01\	1	1	1	1	1	1
800	1200	1600	2000	2400	2800	П,о6/миН

Р и с . 5. И з м е н е н и е п о к а з а т е л е н р а б о ч е г о ц и к л а ,			т е м п е р а т у р ы
п о р ш н я и с к о р о с т и и з н а ш и в а н и я U в у с л о п и я х с к о р о с т н ы х
х а р а к т е р и с т и к к а р б ю р а т о р н ы х		д в и г а т е л е й :
двигатель ГАЗ-51 [80] п р и р е =	2,38 кгс/см2 ;		двигатель
ГАЗ-21;	двигатель	ЗИЛ-130 [51].

в связи с возрастанием турбулентности. Однако продол жительность сгорания по углу поворота коленчатого вала при этом возрастает, и процесс сгорания переносится на линию расширения .

Изменение интенсивности	и з н а ш и в а н и я	гильз цилин
дров н маелосъемных колец	Куе и верхних	компрессион

ных колец А'сг двигателя ЗИЛ - 130 в зависимости от ско

ростного		режима		работы показано на рис. С.
										КСг
410'-									—		-5"
										\4-1Q
210-										210'
					2
	800		1200			2000	2400		2800/?, об/мин
Р и с . G. И з м е н е н и е и н т е н с и в н о с т и и з н а ш и в а н и я г и л ь з ц и л и н
д р о в	п	м а е л о с ъ е м н ы х к о л е ц KFe				(1) и в е р х н и х		к о м п р е с с и о н
н ы х	к о л е ц		КСг	(2)	д в и г а т е л я	З И Л - 1 3 0	в з а в и с и м о с т и				от
с к о р о с т н о г о			р е ж и м а		р а б о т ы	(но д а н н ы м		В .	Е .	К а н а р -
					ч у к а ) .
Интенсивность изнашивания определялась по концен
трации	характерных				элементов (Fe,		Сг)	в	пробахмасла
в процентах за 105 оборотов						коленчатого			вала методом
спектрального			анализа .
Возрастание интенсивности изнашивания при пониже
нии частоты вращения от 1400—1600 до 800 об/мин											объяс
няется	ухудшением гидродинамического							режима			смазки.
		9.	Н А Г Р У З О Ч Н Ы Й Р Е Ж И М Д В И Г А Т Е Л Я
В процессе			эксплуатации			автотракторных				двигателей
их работа протекает при различных							н а г р у з к а х .
Оценка		износостойкости				автотракторных				двигателей
при различных н а г р у з к а х производится								путем		определе

ния скорости изнашивания основных деталей при постоян ной частоте вращения и переменной подаче топлива или переменном открытии дроссельной заслонки .

П р и изменении нагрузочного режима изменяются пока затели рабочего цикла, температура деталей цилиндра и скорость изнашивания двигателя .

Н а рис. 7, а		приведены зависимости			максимального
давления	ц и к л а	pz,	максимальной	скорости		нарастания
			dp
давления	в цилиндре ^ , периода			з а д е р ж к и		воспламене
ния ф 3 , температуры отработавших газов tr,					коэффициента
избытка	воздуха	а,	температуры гильзы в		верхнем поясе

(в зоне верхнего поршневого кольца при положении

поршня в в. м. т.) tr от	н а г р у з к и ре	д л я дизелей ЯМЗ	- 238
со свободным впуском	(сплошные	линии) и Я М З - 2 3	8 Н Б

с турбонаддувом [8] (штриховые линии) . Там же показано

изменение

макси-

мальной

температу

мг/ч

ры поршня

двигателя

ЯМЗ - 236 [34] (штрих-

пунктирные

кривые) .

Зависимости

ско

рости

и з н а ш и в а н и я

tg а и условной удель

ной

скорости

изна-

t g a

шивания

от

на-

Ре

г р у з к и д л я

двигателя

Я М З - 2 3 8 Н Б

приве

3 Np.nc.

дены на рис. 7, б [44].

Исследование

износа

Р и с .

З а в и с и м о с т ь с к о р о с т и

и з н а ш и в а

двигателей выполнено

н и я п о р ш н е в ы х к о л е ц

в ы с о к о о б о р о т н о г о

методом

анализа

со

д и з е л я от н а г р у з к и [104]:

г,

з — первое, второе и третье

поршневые

держания меди в мас

кольца.

ле (кривые 7) и железа

в масле

(кривые

при

пормальном температурном ре

жиме

о х л а ж д е н и я

п =

1700

об/мин.

увеличением

н а г р у з к и

при снижении

коэффициента

избытка воздуха наблюдается рост максимального давле

ния цикла pz,		температуры		отработавших газов	tT,
гильзы tv,	поршня	ta, скорости	и з н а ш и в а н и я tg а . Из		при
веденных	зависимостей следует,			что минимальное значе-

ние условной удельной скорости изнашивания —— наблю-

Ре

дается в определенном диапазоне нагрузок .

П а рис. 8 показаны зависимости скорости изнашивания поршневых колец четырехтактного одноцилиндрового вы сокооборотного дизеля водяного о х л а ж д е н и я (S/D — = 110/80 мм; Vh = 553 см3 ; е = 16,5) от нагрузки при постоянном скоростном и тепловом режимах по резуль -

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 236 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ