Повышение надежности автотракторных дизелей путем совершенствования процессов смазки, очистки и технологии ремонта основных элементов

• Автор: Кулаков, Александр Тихонович
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 564 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ НАДЕЖНОСТИ АВТОТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ.

1.1. Анализ основных отказов дизелей в эксплуатации.

1.2. Анализ отказов подшипников коленчатого вала

1.2.1.Анализ эксплуатационных дефектов коленчатого вала двигателя КамАЗ

1.2.2.Влияние деформации коленчатого вала на использования его ресурса

1.2.3.Анализ эксплуатационных задиров и трещин на шейках коленчатого вала.

1.2.4.Анализ трещин и усталостных разрушений коленчатых валов.

1.2.5.Анализ дефектов вкладышей

1.3. Анализ отказов блока цилиндров, цилиндропоршневой группы, кривишипношатунного и газораспределительного механизмов

1.3.1.Анализ дефектов блока цилиндров

1.3.2.Анализ дефектов гильз цилиндров
1.3.3.Анализ дефектов поршней и колец
1.3.4.Анализ дефектов шатунов
1.3.5.Анализ дефектов распределительного вала
1.3.6.Анализ дефекта головок цилиндра
1.4. Анализ отказов турбокомпрессоров.
1.5. Изменение технического состояния основных элементов двигателя в процессе эксплуатации
1.5.1.Анализ используемых систем смазки и очистки
1.5.1.1.Смазочная система дизеля КамАЗ
1.5.1.2.Смазочная система дизелей КамАЗЕвро1, 2.
1.5.2.Анализ влияния условий смазки на надежность шатунных подшипников в процессе эксплуатации
1.5.3.Производительность масляного насоса
1.5.4.Расход масла через шатунные подшипники.
1.5.5.Изменение параметров системы смазки в процессе эксплуатации
1.5.6.0сновные причины и механизм проворачивания шатунных вкладышей в процессе эксплуатации двигателей
1.5.7.Изменение технического состояния цилиндроиоршневой группы в процессе эксплуатации.
1.6. Стратегии обеспечения работоспособности двигателей КамАЗ и состояние ремонтной базы.
1.7. Выводы и задачи исследования.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗМЕНЕНИЯ УСЛОВИЙ СМАЗКИ, ОЧИСТКИ И НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДИЗЕЛЯ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ.
2.1. Изменение технического состояния элементов системы смазки в процессе эксплуатации
2.1.1.Масляный насос.
2.1.2.Клапаны смазочной системы
2.1.3 .Фил ьтрирующие элементы.
2.2. Изменение условий смазки подшипников коленчатого вала и цилиндропоршневой группы в процессе эксплуатации при различных вариантах распределения масляного потока.
2.2.1.Подшипники коленчатого вала
2.2.2.Цилиндропоршневая группа.
2.3. Изменение напряженнодеформированного состояния основных элементов двигателя в процессе эксплуатации
2.3.1.Коленчатый вал.
2.3.2.Шатунный вкладыш.
2.3.3.Гильзы цилиндров.
3.7.1 .Методика определения теплового состояния подшипников
коленчатого вала.
3.7.2.Методика измерения температуры масла и деталей
турбокомпрессора при стендовых испытаниях
3.8 Методика моторных испытаний турбокомпрессоров.
3.9. Методика эксплутационных исследований
3 Методика испытаний на усталость коленчатого вала
3 Методика сравнительных испытаний по оценке приработки и задиростойкости пары гильзакольцо с различными покрытиями и присадками
3 Методика оценки деформаций гильз цилиндров при монтаже
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СМАЗКИ, ОЧИСТКИ И
НАГРУЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ДВИГАТЕЛЯ
4.1. Совершенствование процесса смазки подшипников коленчатого вала за счет изменения условий подвода масла
4.1.1.Анализ условий подвода масла к подшипникам коленчатого вала и дефектов вкладышей
4.1.2.Влияние эксплуатационных износов вкладышей на условия Схмазки шатунных подшипников
4.1.3.Изменение условий подвода масла к подшипникам коленчатого вала
4.1.4.Анализ теплового состояния подшипников коленчатого вала.
4.2. Совершенствование масляного насоса и клапанов смазочной системы.
4.3. Совершенствование процессов очистки масла и воздуха и трения деталей.
4.4. Снижение напряженнодеформированного состояния элементов дизеля
4.4.1.Шатунный вкладыш.
4.4.2.Корпус подшипника турбокомпрессора.
4Коленчатый вал.
4.4.4.Гильзы цилиндров
4.5. Выводы
5. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ КОНТРОЛЯ И ПРОФИЛАКТИКИ СИСТЕМ СМАЗКИ И ОЧИСТКИ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В
ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ.
5.1 Разработка способов и нормативов диагностирования состояния систем смазки и очистки в процессе эксплуатации.
5.1.1.Разработка способа диагностирования шатунных подшипников в предпроворотном состоянии
5.1.2.Разработка способа и средства для контроля неразрывности потока масла к шатунным подшипникам в процессе эксплуатации.
5.2. Совершенствование системы обеспечения работоспособности, способов и нормативов ремонта основных элементов автотракторных двигателей.
5.2.1 .Блок цилиндров в сборе
5.2.2.Коленчатый вал.
5.2.3.Коренные и шатунные подшипники, полукольца.
5.2.4.Поршен ь.
5.2.5.Компрессионные кольца, маслосъемное кольцо.
5.2.6.Головка цилиндра в сборе.
5.2.7.Шатун в сборе
5.2.8.Турбокомпрессор ТКР 7Н1.
5.3. Схемы технологических процессов предупредительного и
капитального ремонта дизелей
5.4 Выводы
6. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ТЕХНИКО
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВВАНИЯ
6.1. Эффективность совершенствования основных элементов двигателя .
6.2. Эффективность эксплуатационноремонтных мероприятий
6.3 Экономическая оценка результатов исследования
6.4. Вывод.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА


Структура распределения разрушений по элементам КВ приведена в табл. Анализ показывает, что наибольшее число разрушений щк приходится на 4ую и 5ую. Удельный вес разрушений по этим элементам, среди всех разрушений составляет . Обратим внимание, что эти щки сопряжены с 3ей коренной шейкой. Наибольшее число разрушений шатунных шеек находится на 3ей и 4ой шейках. Удельный вес разрушений 4ой шатунной шейки, среди всех разрушений КВ составляет ,3, а по 3ей шатунной шейке ,4. Таблица 1. По коренным шейкам разрушений не наблюдалось, однако очаги разрушений встречаются на коренных шейках в зоне галтелей. Тип3 разрушения, происходящие по цилиндрической части под одним из вкладышей соответственно от одного из цилиндров от доминирующих изгибных усилий. Тип4 разрушения, происходящие по цилиндрической части под одним из вкладышей соответственно со стороны одного из цилиндров от доминирующих усилий кручения. Распределения КВ по типам разрушения, срока их службы и средних ремонтных размеров по шейкам представлены в табл. Таблица 1. Наибольший удельный вес имеют КВ с разрушениями типа 1,9. Реже всего встречаются разрушения типа 4 5,7. Наиболее молодыми являются КВ с разрушениями типа 2 и типа 1 3,9 и 4,8. Самое высокое значение среднего ремонтного размера, как по коренным, так и по шатунным шейкам имеют КВ с разрушениями типа 3. Их величина по коренным шейкам составляет 1,, а по шатунным 1,, что по коренным шейкам в 4,8 раза, а по шатунным шейкам в 3,6 раза выше, чем у КВ в общем потоке. На основании этого можно предположить, что большинство КВ этого типа разрушений наиболее чувствительны к ремонтным воздействиям, в частности к уменьшению опасного сечения шейки, числу перешлифовок, качеству шлифования. Под очагом разрушения данной работы, мы понимаем место начала разрушения элемента КВ. Ориентиром места разрушения могут являться, как элементы, на которых данное разрушение началось, так и элементы, возле которых данное разрушение началось. Так например, если очаг разрушения на цилиндрической части шатунной шейки под одним из вкладышей шатуна, то место разрушения является, с одной стороны, сама шатунная шейка, а с другой стороны сечение соответствующее номеру одного из шатунов или цилиндра двигателя для сокращения Ц например 6Ц. Если очаг разрушения находиться на одной из двух галтелей коренных шеек, обозначим с левой стороны галтель Г1, а справой Г2, то местом разрушения является, с одной стороны сопряжнная с ней щека, соответствующая для сокращения Щ, например ЗЩ. Каждый тип разрушения имеет соответствующие места и очаги разрушений. Распределение разрушений по местам возникновения очагов приведены в табл. Наиболее часто очаги разрушения типа 1 встречаются на галтелях 2ой шатунной шейки со стороны 2го цилиндра Щ2Ц и на галтели 3ей коренной шейки ЗКГ2. Их число соответственно равно 7 и 5. Их удельный вес среди всех очагов разрушений типа 1, составляет ,8 и ,7. Наибольшее число мест разрушений по щекам встречаются на 4 и 5 щеках. При этом появление разрушений на этих щеках равновероятно. Очаги разрушений типа 2 чаще всего встречаются на 4 шатунной шейке в районе, соответствующим 8Ц, рядом с шейкой 7. Удельный вес очагов в этих местах составляет ,0. Очаги разрушения типа Зчаще всего встречаются на 4 шатунной шейке в районе, соответствующим 4Ц рядом с 8Щ. Удельный вес очагов в этих местах соответствует ,0. Очаги разрушений типа 4 также зафиксированы на второй шатунной шейке в зоне 2Ц рядом с Ц и на третьей шатунной шейке в зоне 7Ц рядом с
Таблица 1. Суммарное количество очагов и мест разрушений показывает, что они чаще всего встречаются в зоне 2Ц ,9, на второй шатунной шейке ,4, на третьей коренной шейке ,5, около пятой ,7 и четвертой ,8 щк. Таким образом, на себя обращают внимание вторая шатунная шейка, четвертая щека и третья коренная шейка и пятая щека. Именно в районе этих элементов чаще всего встречаются очаги разрушений. Дефекты имеющиеся на разрушенных КВ имеют определенные особенности в зависимости от типа разрушений. Данные о дефектах КВ в соответствии с типом и местом разрушения представлены в табл.