29 мая 2016г.
Ключевые слова: интенсивность износа, конусообразность, продольный контакт, деформация базовых деталей, степень нагрузки ДВС.
Реферат. В статье представлены теоретические и экспериментальные исследования характера и интенсивности износа шатунных шеек от влияния продольного контакта рабочих поверхностей шатунных подшипников ДВС. Установлено, что интенсивность износа шатунных шеек от влияния повышения удельного давления на шатунные шейки, в связи с неполным продольным контактом рабочих поверхностей шатунных подшипников, имеет величину сопоставимую с номинальными рабочими нагрузками на ДВС.
Известно, что наиболее нагруженными и аварийно опасными, с позиции внезапных отказов, являются шатунные подшипники коленчатых валов автотракторных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Зазор в шатунных подшипниках и изменение геометрических параметров формы шатунных шеек коленчатых валов, являются наиболее значимыми информативными показателями для оценки технического состояния ДВС и прогнозирования их остаточного ресурса [1]. Обычно, при прогнозе остаточного ресурса ДВС, за параметр предельного состояния шеек принимают износ или зазор и почти совершенно не учитывают изменение геометрических параметров формы шеек коленчатых валов. В работе [2] показано, что полнота продольного контакта рабочих поверхностей шатунных подшипников определяется влиянием следующих показателей угловых отклонений сборочных поверхностей базовых деталей ДВС: 1) отклонение от перпендикулярности осей цилиндров или расточек под гильзы цилиндров к оси гнёзд коренных подшипников коленчатого вала; 2) отклонение от параллельности осей шатунных и коренных шеек коленчатого вала; 3) отклонение от параллельности осей верхних и нижних головок шатунов. Упомянутые показатели угловых отклонений сборочных поверхностей базовых деталей вызывают отклонение от перпендикулярности стержней шатунов к поверхности шатунных шеек, что является причиной нарушения продольного контакта рабочих поверхностей шатунных подшипников. Из сказанного следует, что контроль продольного контакта шатунных подшипников при сборке соединений ДВС имеет актуальное значение для обеспечения их эксплуатационной надёжности.
Целью исследований является исследование влияния продольного контакта на характер и интенсивность износа шатунных шеек коленчатых валов автотракторных ДВС. Объекты и методы исследований
Объектом исследования являются автотракторные ДВС.
Предметом исследования являются закономерности влияния суммарных угловых отклонений сборочных поверхностей базовых деталей автотракторных ДВС на характер и интенсивность износа шатунных шеек коленчатых валов в условиях эксплуатации.
Общая методика исследований включала следующие частные методы исследований: методики натурного моделирования в условиях параллельных стендовых испытаний исследуемых шатунных подшипников одного двигателя, разработанная академиком Ф. Н. Авдонькиным [1]; методов измерения геометрических параметров шатунных шеек коленчатых валов.
Численные значения относительного продольного контакта рабочих поверхностей шатунных подшипников коленчатых валов автотракторных ДВС определяли по следующей уточнённой формуле [2].
Результаты исследования и их обсуждение
В
процессе исследования заданное отклонение продольного контакта рабочих поверхностей шатунных подшипников создавали изгибом стержня шатуна. Угловое
отклонение рабочих поверхностей определяли методом
реплик с последующим расчётом продольного контакта по формуле (1).
Износные испытания двигателя КамАЗ-740 производили на серийном стенде для обкатки ДВС по методике параллельных испытаний на одном двигателе. На рисунке представлены графики интенсивности износа шатунных шеек коленчатых валов от влияния полноты продольного контакта (%) рабочих поверхностей шатунных подшипников и степени нагрузки на ДВС.
При аппроксимации
экспериментальных
данных была установлена
закономерность
интенсивности износа
в следующем виде.
Результаты исследований показали, что интенсивность износа шатунных шеек от влияния повышения удельного давления на шатунные шейки, в связи с неполным продольным контактом рабочих поверхностей шатунных подшипников, имеет величину сопоставимую с номинальными нагрузками на ДВС. Поэтому влияние этого фактора на ресурс ДВС может составлять 40-50%. Следует отметить, что время действия упомянутого фактора ограничено периодом восстановления продольного контакта шатунных подшипников под воздействием накопления остаточных деформаций изгиба стержней шатунов [3]. Поэтому для повышения ресурса шатунных подшипников, необходима специальная стратегия обеспечения точности соединений при сборке ДВС.
Выводы
1.
При неполном продольном контакте рабочих поверхностей шатунных подшипников от действия повышенной удельной нагрузки увеличивается
их интенсивность износа на 40-50%.
2.
Неполный продольный контакт шатунных подшипников вызывает конусность шатунных шеек и интенсивность их износа на уровне равном износу от действия номинальных рабочих нагрузок на ДВС.
Список литературы
1.
Авдонькин
Ф.
Н.
Основы
прогнозирования износа
сопряжений двигателя
в
процессе эксплуатации автомобиля. Автореф. дисс…д-ра техн. наук –М.: 1970. -43.с.
2.
Безбородов И. А.
Определение предельных значений
угловых
отклонений сборочных
поверхностей базовых деталей ДВС/ Ремонт, восстановление, модернизация. № 4. 2013. - С. 45-50.
3.
Безбородов И. А.
Проявление закона виброползучести в накоплении остаточных деформаций
изгиба стержней шатунов/Вестник НГАУ, №4(29). 2014. –С. 154-161.
4.
Денисов А. С. Обеспечение надёжности автотракторных ДВС/ А.С. Денисов, А.Т. Кулаков. Саратов, гос. тех. ун-тет, им. Гагарина. 2007. - 407 с.
