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 89 / 239 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 > Следующая >>>

Применительно к двигателю 4 Т 3 8 Д В с учетом динами ческого коэффициента Кп при мгновенном возрастании давления от рс до рг максимальное давление на шатун ную шейку увеличивается на 42% по сравнению со стати ческим приложением pz (при том ж е значении сил инер ции поступательных масс).

Н а скорость и з н а ш и в а н и я ,

кроме

динамических

пока

зателей рабочего цикла, влияет также

температурный

режим

цикла,

определяющий

температурный

уровень

и термические

деформации деталей

цилиндро-поршневой

группы .

Так ,

скорость

и з н а ш и в а н и я

верхнего

поршне

вого

кольца при снижении температуры поршня на 7—

бп,кгс/ммг

10%

(за

счет

покрытия

днища

теплоизолирующей

керамической

пленкой

А 1 2 0 3

толщиной

0,35—

0,40 мм) в условиях

нагру

зочной

характеристики и

нормального теплового ре

жима

двигателя

Д-20

уменьшается на 20—26%.

100

200

300

Ь°0

Н а

уменьшение

скорости

и з н а ш и в а н и я в этом случае

Р и с .

14.

З а в и с и м о с т ь

п р е д е л а

влияет

также

некоторое

п р о ч н о с т и

н а р а з р ы в

а л ю м и н и

снижение

динамических

е в о г о с п л а в а от т е м п е р а т у р ы :

показателей цикла и корро

1 — кованый поршень; 2 — литой пор

зионного износа. П р и мень

шень

[541.

ших значениях рг

снижает

ся температура точки росы по

у г л у п. к. в. и

уменьшает

ся поверхность гильзы, на которой возможна

конденсация

паров воды в процессе

сгорания топлива.

Предельная температура поршня из легких сплавов определяется из условий достаточно высоких механиче ских свойств. Величина предела прочности на разрыв с уве личением температуры поршня начинает резко падать, начиная со 150—250 °С (рис. 14).

Повышенное значение температуры головки поршня над верхней канавкой под поршневое кольцо часто при водит к быстрому пригоранию колец . Пр и этом увеличи ваются температура поршня, термические деформации и возможен разрыв масляной пленки . Так , закоксовывапие верхнего поршневого кольца может привести к увели чению температуры поршня из алюминиевого сплава на 15% в центре днища и до 25—35% в районе расположения

колец [50]. Материал поршня в зоне канавки под верхнее поршневое кольцо при повышении температуры размяг чается, что способствует вкрапливанию твердых частиц нагара и продуктов износа в опорные поверхности кана вок п о р ш н я . П р и вращении кольца в канавке будет про исходить его форсированный износ по высоте.

лр_		Pz.
лУ		Pz.
лУ
градпк.в.	Рг
2		80
2
		80.
^	\	40
		40

W .

11 15 19 23 27 Уп,градп.к.6.

Р и с . 15. И з м е н е н и е п о к а з а т е л е й р а б о ч е г о ц и к л а д и з е л е й р г ,

^	в з а в и с и м о с т и от 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 то
	п л и в а ф п :

1 — дизель Д-50 (п = 1500 об/мин, Д£ц = 65 • Ю - 3 г/цикл); 2 и 4 — дизель Д-240 [93] (п = 2200 об/мин, ре = 6,4 кгс/см2 ); 3 — дизель

Д-37М [98] (п = 1600 об/мин).

Исследованиями, выполненными на кафедре двигателей и теплотехники Л С Х И и в других организациях, уста новлены зависимости между регулировочными парамет рами топливной аппаратуры и показателями рабочего цикла .

Изменение	показателей	рабочего	цикла	двигателей
Д-50, Д-240, Д-37М в зависимости' от угла				опережения
начала подачи топлива (фп ) показано на рис.				15. Д л я вих-
рекамерного	дизеля Д-50	увеличение	угла	опережения

начала подачи топлива до 26° п . к . в . до в. м. т. (по отно шению к предусмотренному техническими условиями и равному 17° п. к. в. до в. м. т.) ведет к повышению рг

кгс/см'

			3
0,8
OA
24	28	32	36 Уп,градп.к.в

Р и с . 16. И з м е н е н и е п о к а з а т е л е й ра

б о ч е г о ц и к л а рг,	, tr,	у д е л ь н о г о
р а с х о д а т о п л и в а ge,	с к о р о с т и и з н а

ш и в а н и я в е р х н е г о п о р ш н е в о г о к о л ь ц а tg а в з а в и с и м о с т и от 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 л и в а ф п									д л я
	д и з е л я		Д - 2 0	(п	=	1600 о б / м и н ) :
а	— радиальный			износ		кольца	при		р е =
=	5,27	кгс/см2 ; б — износ кольца					по	высоте:
1.—Ре=		i	кгс/см2 ;		2 — Ре= 5,27			кгс/см2 ;
		3 — р		=	5,86	кгс/см2 .

с 58	до	75 кгс/см 2 ;				~ с
						Лср
1,8 до 3,5 кгс/(см2					- град,
п. к. в.). П р и				уменьше
нии	угла		опережения
начала		подачи		топлива
с 17	до	11°	п.	к. в. до
в. м. т. средняя				темпера
тура за такт			расширения
Г£	возрастает				с	1400

v ср

до 1600 К при снижении

иАналогичное

r z

Дф

изменение динамичес ких показателей рабо

чего ц и к л а [рг, ^ ) ха рактерно и д л я дизелей

снеразделенной каме

рой сгорания Д-37М и Д - 240 . По мере увеличе ния угла опережения начала подачи топли-

Ар

ва pz , д - для этих дизелей

непрерывно			возрастают.
Н а		рис .		16,		а,	б
приведены			зависимости
динамических					показате
лей	рабочего			цикла			рг,
щ,	удельного				расхода
топлива		ge,		температу
ры	отработавших					газов
tr и скорости				изнашива
ния верхнего				поршнево
го	кольца		t g a		от	угла
опережения			начала				по
дачи топлива					ф п		для
дизеля		Д-20.
	Исследование					влия
ния	ф п	на			скорость
и з н а ш и в а н и я					верхнего
поршневого				кольца			в
радиальном				направле -

нии (рис. 16, а) и по высоте (рис. 16, б) выполнено методом


радиоактивных изотопов при п ----- 1600									об/мин . Отклоне
ние	ф п против	установочного значения							( ф п == 30° п. к. в.
до	в. м . т.) на		5°	в	сторону		увеличения			при	ре =
— 5,27 кгс/см 2		вызывает			возрастание			скорости		изнашива
ния	более чем	на	30%,		что я в л я е т с я				следствием		роста
динамических		показателей				цикла	pz	и	Уменьшение
ф п также приводит к форсированному								износу. В этом			слу
чае	определяющее		влияние			на износ оказывает				повышение
средней температуры				за такт расширения Г ф с р						и темпера

турного режима деталей цилиндро-поршневой группы,

характеризуемое		увеличением	температуры	отработавших
газов tr	по мере	уменьшения	ф п .
По	данным	исследований	Кубанского	сельскохозяй

ственного института, температурные кривые поршня дви

гателя	с	основными	данными,	соответствующими		двига
телю типа		К Д М с объемно-пленочным смесеобразованием,
имеют	четко выраженный минимум. Н а				режиме п =
— 1250	об/мин, ре =		8 кгс/см 2	минимальная	температура
поршня	наблюдается		при ф п =	17—18° п. к.	в. до	в. м. т.

П р и снижении скоростного режима двигателя минимум

температурной	кривой сдвигается	в сторону углов, мень
ш и х 14° п. к.	в. до в. м. т. П р и	этом минимум темпера

турной кривой по углу опережения подачи топлива не


совпадает с оптимальным углом с точки зрения					экономич
ности	рабочего процесса		(gp m i n	имеет место	при	ф п =
= 24°	п. к. в. до в. м. т.).		При	ф п ниже 17—18°		п. к. в.
до в. м. т., несмотря		на падение		давления в процессе сго
р а н и я ,	происходит	увеличение		коэффициента	теплоот

дачи от газов к стенкам камеры сгорания в связи с рез ким увеличением температуры газов в процессе расшире ния, что вызвано переносом горения на линию расширения .

Установлено,

что

повышение ф п

на

1°

п. к. в.

оказы

вает на температурное состояние поршня для точки

над

первым поршневым кольцом и д л я точки на кромке

ка

меры

сгорания

такое

же

влияние,

к а к

увеличение

ре

на 0,2

и 0,8

кгс/см 2 . соответственно .

Следует отметить, что возрастание относительной ско

рости

изнашивания

6tg а

в связи

отклонениями

ф п

(рис. 16, а) происходит более интенсивно,

чем

возраста

ние относительного

удельного расхода

топлива

6ge

(ско

рость

и з н а ш и в а н и я

tg а и

удельный

расход

топлива

приняты за

100% при

ф п

= 30° п. к.

в. до в.

м. т.).

Наивыгоднейшее значение cpn j I по удельному расходу топлива получено равным Ж),Г) п. к. в. до в. м. т. Близкое, но несколько меньшее наивыгоднейшее значение ф п н получено но скорости и з н а ш и в а н и я .

Вдизельных двигателях к р и в а я gP — / (ср„) имеет

довольно пологий

характер, что затрудняет

определение

Ф п „ и снижает

точность подбора

его

установочного

зна

чения. Ка к показывает

сравнение

относительной скорости

изнашивания

(6tg а) и относительного

удельного

расхода

топлива

{bge),

определение установочного значения

ф 1 Ш по

износным

показателям

от

г/лс.ч •

личается

более

высокой

воо

точностью.

240

ки

С уменьшением

нагруз

наивыгоднейшее

значе

ние

ф п

н по скорости

изна

-•

шивания смещается в сторо

120

ну меньших значений. Так,

если

при ре

5,85кгс/см2

\Ю0

фп.н

30,5°

п. к. в.

до

100

120ртр.кгс/см<

в.

м.

т., то при

ре

—

Р и с .

17. И з м е н е н и е у д е л ь н о г о р а с

2,3

кгс/см 2

ф п

25°

х о д а т о п л и в а

ge,

т е м п е р а т у р ы

п. к. в.

до

в. м. т. (рис.

о т р а б о т а в ш и х

газов-

tr и

с к о р о с т и

16,

б).

и з н а ш и в а н и я tg а в з а в и с и м о с т и

Влияние

давления

за

от

д а в л е н и я

з а т я ж к и

п р у ж и п ы

ф о р с у н к и

/ ; В П р

д в и г а т е л я

Д - 2 0

т я ж к и

п р у ж и н ы форсунки

(п =

1600 о б / м и н , ре = 5 , 2 7

к г с / с м 2 ) .

Рвпр

на

удельный

расход

топлива,

температуру

от

работавших

газов и скорость и з н а ш и в а н и я

двигателя Д-20

показано на рис.17.

показателей Stg а =

Протекание

относительных

/ ( р в п р )

<Sge =

/ (рВПр)

рвдр

показывает

большую

чувствительность

изменению

износных

показателей,

чем

топлив

ных .

Д л я

дизеля

Д-37М с объемно-пленочным

смесеобразо

ванием

снижение

давления з а т я ж к и

п р у ж и н ы форсунки

до 100 кгс/см 2

ведет к у в е л и ч е н и ю р г

на 2 кгс/см 2 ,

периода

задержки воспламенения с 14 до 16

п. к. в.; наивыгодней

ший угол опережения начала подачи топлива при этом возрастает с 15,2 до 17,7° п. к. в.; удельный расход топ лива — со 182 до 190 г/л . с . - ч . Максимальная скорость нарастания давления в цилиндре в процессе сгорания сни жается, что объясняется условиями сгорания в дизеле с объемно-пленочным смесеобразованием [98].

П ри повышении		давления з а т я ж к и	п р у ж и н ы форсунки
со 175 до 200 кгс/см 2		показатели р2, (рци,	<p3, ge	изменяются
незначительно.
Основные	закономерности изменения рассматриваемых
показателен	от р в п р	получены такими	же и	для вихрека-

мерных дизелей, а также дизелей с объемным смесеобразо ванием.


Х а р а к т е р изменения			р2,	ф , 1 н ,	ф а , ge в	зависимости от
Рвпр	объясняется прежде всего				качеством	распыла топ
лива,	улучшающимся		по	мере	увеличения		давления
з а т я ж к и		п р у ж и н ы форсунки.		Ухудшение качества				распы-
ливания		и смесеобразования		при уменьшении			р в п р	в ди
зеле	с объемным смесеобразованием приводит						к увеличе

нию скорости нарастания давления в цилиндре в про цессе сгорания и повышению температуры газов в про цессе расширения и выпуска, что вызывает существенное возрастание скорости изнашивания .

Т а к и м образом, установочные регулировки топливной аппаратуры, а также их предельные отклонения должны определяться не только по топливным и мощностным пока зателям, но и из условий получения минимальной ско рости и з н а ш и в а н и я .

14.	У Г О Л О П Е Р Е Ж Е Н И Я З А Ж И Г А Н И Я
В К А Р Б Ю Р А Т О Р Н О М Д В И Г А Т Е Л Е

Настройка автоматических устройств для регулировки углов опережения з а ж и г а н и я производится с учетом мощностных и топливных показателей двигателей в условиях

регулировочных			характеристик		по	опережению	зажига
ния	на разных		скоростных	и	нагрузочных		режимах .
В	качестве	оптимальных значений				углов опережения
з а ж и г а н и я		( ф з а ж )	принимаются такие, при которых имеет
место максимальная мощность				и	минимальный		удельный

расход топлива. С повышением скоростного режима дви гателя наивыгоднейший угол опережения з а ж и г а н и я уве личивается, так как ускорение процессов сгорания за счет усиления вихревых движений в камере сгорания не ком пенсирует сокращение времени на процесс в связи с рос том частоты вращения . Центробежный автомат опереже

ния з а ж и г а н и я обеспечивает наивыгоднейший			ф з а ж	в ус
ловиях	скоростной	характеристики .
При	уменьшении	н а г р у з к и наивыгоднейший	ф з а ж	воз

растает. Это объясняется тем, что с уменьшением нагрузки

(с прикрытием дроссельной заслонки) коэффициент на

полнения падает, увеличивается относительное	количе
ство остаточных газов, что приводит к снижению	скоро

сти сгорания, а следова тельно, к необходимости более раннего зажига н и я . Наивыгоднейший Фзаж в условиях нагрузочной характеристики обеспечивает вакуум - корректор .

tn.'C		I	Д'етонац
		I	Д'етонац
		i
340]		1
340]		XАV2,
260		XАV2,
180	f	1		3
	f	1	. т	3
WO		1	. т	\
WO	9	1 •
10	20	30 1	40	50Узаж.градпхв.
Р и с 11 З а в и с и м о с т ь				т е м п е р а т у р ы

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 от у г л а о п е р е ж е н и я з а ж и г а н и я :

П р и эксплуатации автомобилей наблюдает ся отклонение устано вочных регулировок

ф з а ш , что нарушает ра

боту автоматов опереже ния з а ж и г а н и я во всем диапазоне скоростных и нагрузочных режимов .

Изменение угла опе режения з а ж и г а н и я ока зывает • влияние на показатели рабочего ци кла, от которых суще ственно зависит износ

Ар dp т	^ с р -
двигателя Р2,/^^,

— для

двигателя

ЗИЛ-130

[24]

(п =

П р и этом наблюдается

2000 об/мин, полный дроссель, tR =

50°С,

значительное колебание

а =0,9—0,95);

2, 3, 4,

5 — соответст

температурного

режима

венно температура поршня в центре днища,

на средней части головки, в первой, второй

основных

деталей ци

третьей канавках поршневых колец; 1',

линдра .

— соответственно температура гильзы в

зоне остановки

верхнего компрессионного

Н а

рис. 18, а ж б по

кольца при положении в в. м. т., со стороны

выпускных и впускных клапанов; б — для

казана

зависимость тем

двигателя M3MA-407 152] (п = 2200 об/мин,

пературы поршня и ги

полный

дроссель):

'1, 1'

— температура

верхнего

компрессионного

кольца до при

льзы двигателя ЗИЛ - 130

работки и после приработки; 2,3

— темпе

ратура днища и юбки поршня.

температуры

поршня

верхнего

поршневого

кольца двигателя МЗМА-407 от угла опережения зажи гания [по данным М. А. Григорьева, А. М. Пименова (НАМИ) и А. В . Кострова, Б . М. Кунявского (МАМИ)].

В двигателе ЗИЛ - 130 производилось измерение тем пературы поршня в центре днища 1, на средней части го-

л о в ки	2, в первой 3, второй 4 и третьей 5 к а н а в к а х порш
невых	колец и гильзы в зоне остановки верхнего компрес

сионного кольца при положении в в. м. т. со стороны вы пускного клапана 1' и со стороны впускного клапана 2' (рис. 18, а).

В двигателе МЗМА-407 производилось измерение тем

пературы	верхнего компрессионного кольца		(рис. 18, б)
до приработки (кривые 1)		и после приработки	(кривые 1'),
в центре	днища поршня	(кривые 2) и юбки поршня (кри

вые 3). Исследование температуры поршня и кольца вы полнено дл я условий бездетонационной работы (в диапа

зоне изменения			ф з а	ж о т 15 до 33° п. к. в. до в. м. т.) и дл я
условий		работы	с	детонацией	(в диапазоне	изменения
ф з а ж о т	33	ДО 60°	П.	К. В. ДО В. М. Т . ) .
П р и	изменении			ф з а ж от 15	до 45° п. к. в.	до в. м. т.

(п — 2000 об/мин, полный дроссель, а = 0,9—0,95, по ниженных! тепловой режим двигателя tB = 50 °С) темпе ратура в центре днища поршня, в канавке для первого компрессионного кольца и юбки поршня двигателя ЗИЛ - 130 возрастает с 217 до 286 °С, со 192 до 242 и со 188 до 228 °С соответственно, т. е. температура в центре днища поршня и в зоне первого поршневого кольца до стигает значений, при которых резко падает сопротивле ние разрыву и возможно пригорание колец.

Д л я двигателя МЗМА-407 при п = 2200 об/мин, пол ном открытии дросселя и нормальном температурном ре жиме охлаждения с увеличением ф з а ж также возрастает температура в центре днища поршня, верхнего компрес сионного кольца и юбки поршня . Более интенсивное воз

растание температуры в центре днища поршня

происходит

при

детонационном

сгорании

( ф з

а ж =

33—60°

п. к. в.

до в. м. т.) в связи с возникновением волн давления,

кото

рые,

распространяясь

высокой

скоростью,

разрушают

пограничный слой более

или

менее

неподвижного

газа

поршня .

Температура

верхнего

поршневого

кольца

в процессе его приработки достигает

264 °С при

бездето

национном

СГОранИИ

( ф з а ж

33°

п. к. в.

до

в. м. т.)

378 °С при детонационном

сгорании ( ф з а ж

= 60°

п . к . в .

до

в. м. т.).

Зависимость

максимального

давления

цикла

pz,

тем

пературы отработавших газов

tr,

удельного расхода

топ

лива ge

и скорости

изнашивания

t g a

для

двигателя

ГАЗ-51

от

угла

опережения

з а ж и г а н и я

приведена на

рис.

19,

М и н и м а л ь н ая скорость

и з н а ш и в а н и я

tg а

удельный

расход топлива получаются при примерно

одинаковом

значении

ф з а

ж - Н а и м е н ь ш а я

скорость

и з н а ш и в а н и я

на

режиме

п =

2000

об/мин,

16,5 л . с , а = 1 отме

чена при ф з а , к

= 20° п. к. в. до в. м. т. По мере

увеличения

ф з а ж

ДО 35°

п. к.

в.

до в. м. т. скорость из

Рг

угс/см

нашивания

возрастает с

13 до 26 мг/ч, что объяс

9е.

няется

сгоранием боль

г/лс.ч

шей

части

топлива

до

400

прихода п о р ш н я в в. м. т.

(в условиях уменьшаю

350

700

щегося

объема

цилинд

ра) . Это вызывает повы

140-

шение

температуры

давления газов в цилин

/юо-

дре,

увеличение

износа

от сил трения,

ухудше

ние условий смазки(срыв

масляной

пленки), уси

ление теплоотдачи кстен-

кам

камеры

сгорания,

Узаж.градпхв.

повышение

температуры

Р и с . 19.

И з м е н е н и е п о к а з а т е л е й ра

деталей

цилиндра .

б о ч е г о ц и к л а pz, tr, у д е л ь н о г о р а с х о д а

уменьшением

ф з а ж

о т

т о п л и в а ge

и с к о р о с т и и з н а ш и в а н и я

оптимального

значения

t g а в з а в и с и м о с т и от у г л а о п е р е ж е

скорость

изнашивания

н и я з а ж и г а н и я

с р з а ж

Д л я

д в и г а т е л я

Г А З - 5 1

(tr,

ge,

t g а

п о л у ч е н ы

н а

также

возрастает,

что

ч а с т и ч н о м н а г р у з о ч н о м

р е ж и м е ,

п —

объясняется

переносом

= 2000

о б / м и н , а =

— н а ре

сгорания

значительной

ж и м е п о л н о г о о т к р ы т и я

д р о с с е л я ,

части топлива на линию

п =

2100 о б / м и н ,

0,92).

расширения . Это вызы вает повышение температуры отработавших газов и ухудшение условий смазки с о п р я ж е н и я поршень — гильза в связи с более длительным контактированием высоко температурных продуктов сгорания со стенками цилиндра в течение ц и к л а .

Увеличение относительной скорости изнашивания 6tg а в связи с отклонениями ф з а ж происходит более интенсивно,

чем увеличение относительного удельного расхода			топлива
bge	(рис. 19). Здесь скорость и з н а ш и в а н и я	tg а и		удель
ный	расход топлива ge приняты за 100%	при		ф з а ж =

= 20° п. к. в. до в. м. т,

Я 8

Сравнение dig а и bgc показывает, что определение установочного значения ср з а ; к по нзносным показателям отличается более высокой точностью.

Детонационное сгорание в двигателе приводит к уве личению скорости изнашивания поршневых колец в не

сколько	р а з .
	15.	В Л И Я Н И Е С О С Т А В А СМЕСИ
Наблюдаемые в эксплуатации автомобильных и трак
торных	дизелей	отклонения установочных регулировок

ограничителя хода рейки топливного насоса на макси мальную подачу топлива вызывают изменение показате лей рабочего ц и к л а . П р и завышении подачи топлива по отношению к нормальному значению наряду с ухудше нием экономичности возрастает износ основных сопряже ний цилиндро-поршневой группы .

В дизеле регулирование мощности при постоянной частоте вращения осуществляется изменением подачи топ лива насосом. Поэтому д л я дизеля регулировочная харак теристика по составу смеси в пределах нормального огра ничения подачи топлива совпадает с нагрузочной харак теристикой . По этой характеристике, снятой при посто янной частоте вращения, но без ограничения подачи топлива, могут быть установлены режимы наибольшей воз можной мощности, наименьшего удельного расхода топ лива, условной удельной скорости и з н а ш и в а н и я , а также оптимального сочетания эффективности и экономичности, эффективности и износостойкости.

Работа дизеля на наиболее экономичном режиме (в от ношении расхода топлива) сопровождается полным и без дымным сгоранием. Д л я автотракторных дизелей этому режиму соответствует значение коэффициента избытка воздуха а = 1,4—1,6.

Р е ж и м максимальной возможной мощности связан с та ким составом смеси д л я дизеля, при котором имеет место сильное дымление. Д л я этого режима а близок к единице.

В карбюраторном двигателе изменение состава смеси в процессе эксплуатации вызывается нарушением уста новочных регулировок, а также загрязнением и износом дозирующих ж и к л е р о в .

Рассмотрим влияние состава смеси на динамические показатели рабочего цикла, температурный режим и из нос деталей двигателя .

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 239 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ