УДК 621.436.12

Характер процесса приработки двигателей

Королев Александр Егорович – кандидат технических наук, доцент кафедры Технических систем в АПК Государственного аграрного университета Северного Зауралья.

Аннотация: В статье рассматривается степень реализации приработки двигателей после ремонта. Обкатка двигателей обеспечивает подготовку поверхностей трения к восприятию рабочих нагрузок и устранение технологических дефектов. Уровень выполнения этой операции производственного процесса зависит от качества составных элементов, нагрузочно-скоростного, температурного и смазочного режимов. Проведены производственные испытания дизельных двигателей Д-240. Получены корреляционные зависимости износа и количества отказов от технологических факторов обкатки двигателей. Установлена степень влияния длительности фрикционного контакта и нагрузки на изменение выходных параметров. Выявлены закономерности изменения безразмерных показателей качества приработки двигателей. Рекомендованы организационно-технические мероприятия повышения качества ремонта дизелей.

Ключевые слова: двигатель, ремонт, обкатка, износ, количество отказов, стабилизация параметров.

Обкатка двигателей подразделяется на два последовательных этапа: технологическая и эксплуатационная. Задачей первого этапа является подготовка трущихся поверхностей к постепенному росту рабочих нагрузок, а также максимально возможное выявление дефектов ремонта. Степень реализации технологической приработки зависит от качества деталей и сборки сопряжений, нагрузочно-скоростного, температурного и смазочного режимов. [1] На данном этапе оптимизируются микрогеометрические и физико-механические свойства контактирующих поверхностей. [2] На предприятиях не контролируются неисправности при испытании двигателей, что не позволяет оперативно вносить организационные и технологические изменения в процесс ремонта. Даже в стабильном производстве возникают элементы случайности, которые приводят к разбросу отказов по времени наступления и соответственно к неполному их устранению. [3] Проводимые исследования направлены на интенсификацию процесса приработки двигателей на основе стабилизации качественных характеристик поверхностей деталей. Эксперименты показали, что при разработке мер повышения эксплуатационной годности двигателей необходимо учитывать фактическое состояние ремонтного производства. [4]

Исследования проводились на ремонтном предприятии по 24 тракторным дизелям Д-240. В процессе их обкатки по существующему режиму на каждом этапе выполнялся отбор проб картерного масла и последующий их спектральный анализ, а также фиксировались все виды отказов. Управляющими факторами приработки являются время, частота вращения и нагрузка стенда. При обработке опытных данных первые два параметра были объединены в один безразмерный комплекс, который по физической сущности отражает путь трения.

По исходной информации получена корреляционная зависимость износа от изучаемых факторов: J = 37,5·S0,31·P0,14 (S = n·t - путь трения, Р - нагрузка стенда), которая приведена на рис. 1.

image001

Рисунок 1. Влияние пути трения (1) и нагрузки (2) на износ двигателей Д-240.

Суммарный износ по периодам обкатки распределился следующим образом: холодная - 37%, холостая - 18%, горячая под нагрузкой - 45%. Значительный износ сопряжений при холодной приработке вызван высокими удельными давлениями на фактической площади контакта, скорость этого процесса постепенно снижается по мере увеличения опорной поверхности. На холостом ходу двигатель лишь выводится на нормируемый температурный режим, при большей длительности выполнения этапа поверхностный слой заполировывается, что снижает его несущую способность. Под нагрузкой происходит дальнейшая трансформация микронеровностей за счёт пластического смещения металла, и формируются износостойкие структуры. Для дальнейшего рассмотрения реализации процесса обкатки двигателей были выделены отказы ресурсоопределяющих деталей: коленчатый и распределительный валы, гильзы цилиндров и поршни. Корреляционным анализом выявлена следующая зависимость количества отказов от технологических факторов: m = 1,6·10-3·S0,74·P0,31. C увеличением времени приработки скорость проявления отказов снижается (рис. 2).

image002

Рисунок 2. Влияние пути трения (1) и нагрузки (2) на количество отказов двигателей Д-240.

Отказы этой группы деталей вызваны не предельным износом, а исходными дефектами (погрешности формы и расположения, микротрещины, физико-механические свойства), поэтому они проявляются с самого начала обкатки. Коэффициент множественной корреляции представленных функций составил 0,88…0,91, что свидетельствует о высокой степени взаимосвязи между изменяемыми и выходными параметрами. Степень влияния факторов в обеих закономерностях одинаковая: путь трения - 0,7, нагрузка - 0,3. Это свидетельствует о том, что подвижные сопряжения хорошо адаптируются к постепенно возрастающей нагрузке.

Действующим стандартом [5] рекомендуется при испытаниях двигателей вычислять коэффициенты стабильности мощности и расхода топлива:

λ = 1 - image003

где Pн - значение параметра в начале испытания;

ΔPi = Pi+1 – Pi - изменение параметра;

n - число измерений.

Вводим аналогичный показатель для оценки износа и количества отказов двигателей. Выявлено, что за период обкатки λ возрастает на 27…31% (рис. 3).

image004

Рисунок 3. Изменение коэффициентов стабильности износа (1) и количества отказов (2) двигателей Д-240.

Приработку можно считать завершённой при λ≥0,95. Расчёты показали, что этого значения оценочные параметры достигнут, если продолжительность испытания двигателей увеличить в 2…2,5 раза. Причём приработанность базовых сопряжений наступает раньше, чем устранение погрешностей ремонта дизелей. Для повышения эксплуатационной годности двигателей на ремонтном предприятии необходимо повысить исполнительскую дисциплину, оптимизировать режим обкатки и внедрять современные технологии.

Список литературы

  1. Осипов К.Н. Совершенствование приемосдаточных испытаний ДВС / К.Н. Осипов, Е.А. Первухина, Ю.Л. Рапацкий // Двигатели внутреннего сгорания. - 2012. - №1. - С. 99-103.
  2. Стрельцов В.В. Формирование поверхности трения при обкатке двигателей / В.В. Стрельцов, С.Н. Девянин, А.С. Носихин // Техника и оборудование для села. - 2011. - №8. - С. 44-45.
  3. Симутина Н.Н. Повышение эффективности оценки и анализа стабильности технологических процессов / Н.Н. Симутина, А.А. Скробот, Л.В. Макарова, Р.В. Тарасов // Современные научные исследования и инновации. - 2016. - №3. - С. 67-71.
  4. Королев А.Е. Режимы обкатки и надёжность двигателей /А.Е. Королев // Инновации. Наука. Образование. - 2020. - №17. - С. 21-26.
  5. ГОСТ 18509-88. Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний. - Изменён 12.09.2018 - М.: Издательство стандартов, 1988. - 70 с.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail