автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение долговечности коренных подшипников тепловозного дизеля на основе рационального выбора податливости опор коленчатого вала

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЛЕЛЕПНОДОРОНЮГО ТРАНСПОРТА

Р ГО—Ой--!-

На правах рукописи

! '

Сиротенко Игорь Васильевич

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ КСРЕННЫХ ПОДКИПНИГОВ ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЯ НА ОСНОВЕ РАЦИОНАЛЬНОГО ВЬБОРА ПОДАТЛИВОСТИ СШР КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА

05.22.07 - Подвижной состав г-глезкьк дорог и тяга поездов •

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

/

!.Ьскза - 1993

¡с^сударстЬ'еинэя- Ои'длиомс-ка ¡"Ъгсиц ы/ч, В, И,

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательской институте лелезнодорожного транспорта ',

- доктор технических наук ЗАХАКВ Сергей ^хайлович

/втш/ ;

- доктор технических наук, профессор БУШ2 Николай Александрович

/ВИИИЗПУ

- кандидат технических наук НИШЛЬСКИЛ ШколаЛ Константинович

/ВНИГИ/

Производственное объединение "Коломенский газод"

Занята состоится "27 1993 Г. в УЗ.'.ч'

на заседании Специализированного,' совета Д.114.01.02 при Всероссийской научно-исследовател^сксы институте жэлезнодорогиого транспорта по адресу: 129851 Мэскза, 3-я 1,1ьггиилнская ул., д. 10

С диссертацией иохно ознакомиться в библиотеке ВНИИПСГ Автореферат разослан " 15 " сег/т^рря 1993 г.

Отзывы на азтсрэ£ерат а двух Екзеипларах, заверенные печатью, просиц направлять по адресу Специализированного совета.

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие -

Ученый секретарь СпзциалиоирсЕзакксго

костер теки, наук С^уГрс-бс-нюх

\

ОЗЗДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Аьп^рлыюсть^а'Лотц. Прогнозы показыв^с-т, что в перспектив«» потребности "елезиэгерогного транспорта в тзных и компактных шпилях С у дут возрастать Наряду с поЕкзениеу экономичности, удельно* шэгасти и ФореироЕкоЛ к современному дизея» прсцъявлак.-са высокие требования .по надеяюсти. которые во многом определяются работой узла "коленчатый вал-подшипник".

Замена корекнет вкладшей млн их освидетельствование - ьто трудоёмкая операция. Ресурс коренных подпипникоз, кал показывает отечественный и згрубеоткй опыт, долгзн быть равен наработке дизеля цо капитального ремонта. Однако з ряда случаев зтого обеспечить нэ уаайтса, если позтяшншеу нэ создски кообхоиййгэ для работы условия.

Одни» ир результатов нарушения этих условий является случаи неравномерного износа коренных подшипников. -Например, после из мнения конструкции коленчатого палп и коренных опер тепловозных дизелей типа Д49 (164526/25) яклаша с нереаисдернвд по сирине подеипника износом прирг5оточкого покрьг^я стали встречаться .в насколько раз чазе, чем у другик дозеягй аналогичного класса.

Неравноиерноэ изнапизгине с рзекштнен бронзы позкгаэт вэроят-ность зеаира подпипника, по этой причине нергботка вкпадкга до земэ-ны ограничивается. При совдеиии фэрс'лрозакнкл кодификаций дизеля, когда условия рзйоты повгкпникезого узла становятся более яЗстюши. отрицательное влияние неравномерного изнашивания, очевидно, будет ули.изаться. В иткк условиях актуальной задачей является поксл раии-онатьку;: конструктивных соотноззкий подшипникового узла, обеспечидо-паих ез/у благоприятны;? условия работы и высокую долговечность.

Цели работа.

- выяшть причина, вмзывшззде неравномерное изнашивания вкла-ш-тзой коренных подпипкикоз У-обрсзных тепловозных дизелей;

- разработать расчетные и экспэрмыгэнтальнке методы анализа

влияния показателей конструкции двигателя и опорного узла коленчато го вала на условия работы гаренных подсипников;

- установить рацианапъноа соотношение податливостей элементе системы "коленчатый вал- подшипники" дизелей типа Д49 (ЧН26/26), пр которых обеспечивается наиболее благоприятные услозия их работы устраняются случаи одностороннего износа.

катоды исследования. В раЗоте использованы:

- ызтод совиэстного силового и гидродинамического расчетоз ко ленчатого вала и опор сколькэния БНШ2Г-ХПИ с учётом влияния углевой податливости опора ;

- экспериментальный пагод определения траектории центра вала в подшипника с поыецьп индуктивных датчиков перекегцэний с определенней пространственного положения сэйга вала в подетшкэ ;

- кэтод иютадаонного моделирования процгсса накаливания подшипников ; ■ ,

- ыэтод конечнш: елэиэтоз для теоретического анализа десории ровакного состояния опорно'.узлов б лота цилиндров.

Научная тоБкзяа. Предло^эна !«£тодика учета влияния

угловой податливости спор коленчатого Бала на условна работы коренная ПОДЕИПНИКОЗ.

Оценено влияние огкознш: конструктивны:; показателей тепловоз-ни дизелей и нх подшипникозге узлов на условия работы короннш подлинников.

Показана необходимость соглаеозения гэсткостиах показателе;; юлэнчатего вала и опер для обеспечения благоприятных условий работы коренных подзютникоэ в заданны:: условиях эксплуатации.

Практическая ценность. Определены величину углевой податливости спор зала, необходимее длз достижения благоприятных услсвй работы коренных подезиваа»а- У-сЗргзная теплоаозтк дизелей к сни:с:--ш одностороннего здкарзаюк.

Оценен ресурс коренных пэдсипникоэ дизеля 1А-5Д49 при различных величинах угловой податливости торенной опоры.

Наследовано влияние - различны, вариантов конструкции стойки 5,г,ока 5Д49 на карактеристкки угловой податливости его коренных опор и даны предложения по выбору рационального варианта.

Реализация результатов работы. Результаты работы ис-

пользуются ПО "Колоыенскийэезод" при дальнейшем совершенствовании диэс.лей типа Д49.

Апробация работы. Содержание диссертации и отдельных ее частей бьшо доложно ка Научно-технических конференциях молодых специалистов и ИГР ПО "Коломенский згзод" ИГ65,1950); Всесоюзной семинаре по двигателяи внутреннего сгорания 'ЗТУ им. Баумана С1937, 1990); семинаре "Проблемы транспортного материаловедения" ВКИИдГ (1991); научно-технической совещании по дцзелэстроенио при ОГКМ ПО "Коломенский завод" (1993).

Публикация. По материален вкполнзшнх исследований опубликовано сесть печатных работ.

Структура и объем ргботк. Диссертация состоэт кз введения,

1

пяти глаз, загоиченка и списка литература.

С0ДЗР2АКИЗ РАБОТЫ

Взеренке. Во сведении сбсснсзкзается актуальность работы и необходимость позкзэнця ресурса подпипникоя тепловозных дизелей.

В перзой глазе приводится анализ конструктивных особенностей опорных узлов современных транспорт^"-: дизелей; приведены эксплуатационные данные о работе коренных подшипников У-образных тепловозных

- ~

д::зелей, сфсрглу.тарозачы цели к оадачи исследования.

Влок-кзртер дизеля 1А-5Д49 (164K26/S6) по своему исполнению ¡ ocKOShüiL! конструктивные nc¡íG3 отелям ггов^тшксв ссотзетствует современному уровню. Особенность» его работы, как nci-csaíiíi анализ данны:-эксплуатации 29 комплектов вклздьпзгй резного времени выпуска, включая изготозленнке фярыой "Глико". является характернее ианасивание ряда корекныд вклацыпей. Участок ссна-т.енно;! бронзu ciasen относительно продольной оси подгипникз и иогст еьксдить на одну из егс сторон. Этот так называема;'! односторонний такое отымается ш 30...45%. вклайызгй из комплекта, что с 3-4 pesa е<»сэ. чей у тепловозных дизелей типов ДН23/30 и 16ЧЖ6/25 первого исполнения. Интенсивность кзналиааниа вкладкаэй и саек вала преэкзаот аналогичны« показатели у отечественны:: и зерубехиых дизелей того гз класса, отмечены ratos» случаи коррозии свинцоэкстоЯ бронзы, что повышает вероятность задира пары трения. Ресурс Еккедьза по износу оценивается- t 880-950 тыс. км, при требуемой по технические услозияа селкчине 12ОС тыс. км.

Рассмотрены фактора, способнее вызвать неравномерное изнашивание подняпника: «акрогеоглетрш коренного вкладыша Д49 в сравнение с аяалогичньш зарубеяньши, существующий уровень технологических отклонения расточек опор в блоке и при изготовлении коленчатого вала, состояние юторного масла в эксплуатации. Анализ данных показывает, что основная причина одностороннего изнясшаниа заключена з конструкции опер блола.-

В связи с этим в работе поставлены еяедувзде задачи :•

- установить, какие конструктивные показатели дизеля или коренных спор оказьзазт наибольпээ шшше на характер изназивдок лодкипника;

- рззрьйотйть шгодо расчетного а оксперк^гнгаяьнсго аншое

:;:ív;.!h,.í пс&гзгеодг конструкция дзиге/елк, спорного уагл кол-г^чатогс

- б -

та на условия работы коренного подсипника;

- установить рациональнее ссотнонэш'е податлквостей элементов истеш "коленчатьЛ пал- подсшнпюГ дизелей типа Д49 (ЧН26/26), при эторых обеспечивается наиболее благоприятные условия их работы и стряняктся случаи одностороннего износа.

второй главе выполнен анализ методов и результатов иссле-ований, посвякенных изучению условий работы коренных подшипников оленчатого вала и критерия« оценки условий работы подшипника и .ез-з.

Исследованию работы систеиы "коленчатый вол - подшпник" и её ленс-нтсз были посвящены работы Прэкопьева R.H., Салтыкова М.А., арсиса КЗ. Л., Захарова С.М., Эрда.:зна В.Ф., Терещенко К.И., Никитина ..П., Тихонова И). Г., Шороха Е. А., Котельникоэа Л. Д., Пирачера И. Л.. lelim Е.Е.М., Martin F.А. и других. В работах показано, что в наи-юльшей мере задачам исследования отвечает совместные методы, ^-осматривавшие вал и подшипники как единую трибоиехсническуи снсте-jy. К таким методам, в первую очередь, относятся разработанные 3ixa-юеым С.М., Тарсисом Ю. Л., Шорохом Е.А. (ВНЖЗТ-Харьковский политех-шч. институт), Пиранероы И. Л. и Истоминым А. Д. (ЦНЩ®, Прокопьевым З.Н., Ветровым М.К. (Челябинский технич. университет), V'elsh W.A.; ?ooker J.F., Law M.B.

Метода №еэт цель определить группу параметров, которые характеризуют условия работы подшипника, т.е. шиимпльную толщину неточного спор, траектории движения центра вала, тепловые показате-гл, и условия работы коленчатого вала - напряженное состояние его элеуентоз, запасы прочности. Для анализа результатов гидродинамического и теплового расчетов в работах Захарова С.М. применен крите- . рий вероятности задира для нестационарно нагругенньж подшипников.

Применительно к дизелям типов 16ЧН26/26, 16ДН23/30, S4H21/21, " ОДН20,7/2*25,4, 8ЧВН15/16 и 6410,9/13,6 было исследовано влияние на

показатели работы коленчатого вала и подшипников тех конструктивны) параметров дизеля, которые'ранее были недоступны для расчётной оцеь ки. Это такие как линейная податливость опор блока, .т.е. перемещен подшипника в плоскости стойки блока под действием единичной сил! ке'сткость элементов коленчатого вала, несоосность опор и шеек езлг уравновешенность коленчатого .вала.

Установлены показатели, изменение которых оказывает.наиболь шее влияние на условия работы подшипникового узла. Увеличивая линеР ную податливость коренных спор и применяя более дасткую конструкт-коленчатого вала, увеличить минимальную толщину смааонног

слоя до 441. tb^oKSHMSM схемы уравновешивания коленчатого вала -мояа-увеличить гиинимальнуа трлклну слоя до 2-2,5 раз по сравнении с то; шиной слоя при науразираепзачой конструкции, и значительно ыаныге ("20Х) при .ураачазерэнной.

Однако за воз.уржостя^г сукзстеукгцих расчетных .методов оота-4J£CS> рцэнда ялцащф .-рзда.процессоз, .в т.ч. пространственных -лереж в@ний коренной юзй«и Для этого р ресчзте требуется учесть вл> яние угловой податливости опора» СеЬ углового снесения под действие единичного изгиЗаяцрго шкентв, «язвенного переносом вектора прилг гаегай нагрузки по щрине подпипника), изгибной подщдашости колеь вала.

Ь'атод расчета коленчатого вала с учетом его кргибной податл1' востк был предлоган в работа;! ХПИ (Таррис Ю. J1.). №учени» поведена опорного узла колекзала при его нецентральном нагружэнии и согласс "ашэ гдсткастиы:: характеристик вала и споры были посвящены р§бот ПО "Колоданекий назад" (Раенко Ы. И., Горбунов М. Н.), которые показе ли, что у опорного узла дизеля 16ЧН26/25 -поверхность .рзйда ыожет pi посторонне отрываться от поверхности подшипник- Здесь условия рабе ты подпипникоз ргссггаг'ризались без расчета-толц^ны смазочного слоя.

Оценка влияния пространственного ■ положения .срйки вала на то*

пину слоя смазки'требует внесения изменений в методы гидродинамического расчета нестационарно-нагруженных подшипников сколыпгния, г. к. параллельность осей вала и подшипника предполагается в них как здно из допущений.

Как показал обзор методов, задача учета изменения гидродинамических характеристик подшипника от угла перекоса вейки решена для расчетной модели статически нагруженного подшипника (Asanabe S., Hart in F., Ktokhtar M. O.A. и др.), и для динамически нагруженного юдшипника с постоянным показателем nepeisoca вала (Корезииа T.B., Зоепка Р.К.). В работе Н.Реекеп получен комплекс гидродинамических карзктеристик в зависимости от угла перекоса и показателя изгиба лейки вала и относительного эксцентриситета. Однако ни один из перечисленных подходов не удовлетворяет задаче исследования, т.к. не учитывает влияние угловых перемещений опоры.

Последнего недостатка лишена модель совместного расчета вала и подшипников, разработанная в ЧПУ (Рождественский ¡0.В., Несмеянова 3. А.), однако она достаточно слояма для практического применения.

На основе выполненного обзора поставлены следующие задачи :

- разработать уточненный расчетный ыгтод для анализа влияния конструкции коленчатого вала и его опор на условия работы подсипни-: ка-,

- с помощьо этого метода исследовать влияние угловой податливости блока на условна работы коренных поденщиков н выявить причины характерного ¡«наливания подшипников 1А-5Д49.

В третьей главе с помодь» кетода совместного силового и гидродинамического расчета коленчатого Еала и его опор скольжения ВЖ-Ш'-ХПИ выполнен анализ влияния ряда конструктивных показателей V-образного дизеля и опорного узла коленчатого вала на условия работы подеипникоз. Исследовано влияние угла развала блока цилиндров, -лины патуна, порядка работа цилиндров, линейной податливости опор

gУ и угловой податливости X» . соосности essk вала, и коренных подшипников .

В работе предлагается деххзуика n.ci;izuriHVKoa с .warno-a

угловой псдаямшасти слор. Она основала на корректировке результатов, полученные из совместного расчета при условии параллельности осей вала- и подхипнияа, использования катода' расчета коленчатого вала с учетом изгибной- податливости опор С Тареис ¡0. Л., ХШ) и расчетные зависимостей гидродинамически:; поглаателей спор сколь;,:.с-нкя при разных положениях и наклонах оси нс-йки, получении;: в работе Н. Peeken. С-. Knoll, K.Jacoby.

В начале ыстодои совместного расчета определяются силы, действующие на опоры, к девиации коренных сеек коленчатого вала,' траектории двигония центра Ееек в подпятниках. По траекториям, которые условно располагается в средней сечении подшпника. определяются реакции смазочного слоя и их безразмерные состазляющш для поступа--тельного, и враядтельного двюзкия вала. Затеи. по зависимостям гидродинамических характеристик подпипника от угла девиации иэйки вала определяются показатели, характеризуктае ссимштричность эпюры гидродинамических давления. Угол пространственного пологания шейки вала в подшпнико - рассматривается как разность углов поворота

сайки и угловой деформации опора в данный ыо^энт времени. Определяются новые координаты положения вала по левому и правому краям под-Еипника, ыиницальныз толпяны сказочного слоя. Расчет десятиогюрного вала вани!гаэт 1-2 ган. на SB!.! типа IBM РС/АТ-285.

Исследовано влияние угловой податливости на условия работы коренных подшипникоз среднеразцгркых дизелей СЧН26/28 первого и второго исполнений, ДН23/20 и ЧН26/27). Анализ результатов показал, что под действием переменных по величине и направлению сил и реакций смазочного слоя опора Еала упруго деформируется, подстраиваясь в каждый доиэкт времени под новое положение коренной иейки, задающей

эту деформацию. При выходе величины податливости из определенных пределов по крали подзипников могут возникать зоны повышенного износа. Эти пределы отличается для подсипников с разной относительной пириноИ - для ]/d- 0,41 угловая податливость рекомендуется не менее 2,1л! 0-7 рзд/Нм, а для меньших значений 1/d (0,31-0,35) она мскет быть снижена до 1.5*10-7 рад/Hi«. Результаты расчетов обобщены в ьиде эмпирической формулы, по ¡которой могло ориентировочно оценить минимальную толщину смазочного слоя по краю подшипника.

Для оценки условий работы коренных лодзипников дизеля 1А-5Д49 с учетом"угловых переметаний был использован метод определения вероятности задира, разработанный Захаровым С. М. Метод основан на сопоставлении результатов расчета изменения минимальных толции смазочного слоя на 2&чнои режиме и распределения критической толпзшы смазочного слоя, являющейся границей мегэду гидродинамической и смешанной смазкой.

Распределение частот критической, толщины смезсчного слоя tap. необходимое для определения вероятности задира для псдсгпникоз ЗА-5Д49, получено в результате $соотэзиики распределений еысот микро-неровкостей Rz кеек вала и рабочей поверхности даренных вкладыкеЯ дизелей, икеюетх наработку 210-400 тыс. км. Вероятность задира Pj определяется как превышение продолжительности зон со сыепанной смазкой некоторого критического значения, определяемого по результатам исследований для данной пары греми л и двигателя:

л-^РЪ-Ы. .

где <pi - протяженность смазочного слоя толщиной hi , в градусах поворота коленвала (град.п.к.в.); <ркр - критическая протяженность смазочного слоя.

Одновременно с исследованием условий работы коренных подсип-

- го -

никон определяли напряжения в опасных сечениях коленчатого вала и запасы прочности по векам вала.

Анализ расчетных дачных показал, что из рассмотренных показателей конструкции подшипникового узла и блока существенного улучшения условий работы подшипника южно достигнуть путем увеличения линейной податливости (снижения заесткости) опор вала с применением возможно более жесткой конструкции самого коленчатого вала. При увеличении линейной податливости опор вала дизеля типа 5Д49 в 2.2 раза 0.49*10-6 иы/кН) максимальная по опорам вероятность задира снижается с 3.72 до 0.5Х. Однако конструкция дизеля не позволяет реализовать это ресение.

Учет угловой податливости показал заветное увеличение вероятности задира, возникающего из-за девиации шеек вала, по сравнению с результатами при условии параллельности осей : у второго подшипника с 1,7 до 2.5Х, у четвертого - с 0,5 до 6,21. Равномерного изнашивания подшипника по его ширине удается достичь при увеличении на 552, при этом Рэ уменьшается с 6,2 до 1,3%. Сопоставление эксплуатационных данных по частоте и месту расположения изношенных участков покрытия и данных, полученных в результате расчета Ссы. гл. 5) позволяет предположить, что нерациональная величина угловой податливости является основной причиной одностороннего изнашивания коренных подшипников дизеля 1А-5Д49.

Четвёртая глава пссвявена экспериментальным исследованиям условий работы подшипника. Ей цель- изучение пространственного движения коренной шейки в подшипнике и влияния угловой податливости опоры на условия его работы, уточнение расчетной методики.

Эксперимент состоит в определении траекторий двилзения центра вала в подшипнике о поаюег>ю индуктивных датчиков перемещений, расположенных в двух параллельных сечениях подшипника I и II, (рис. 1). В каждой сечении - четыре датчика, один напротив другого под углом

сечение I сечение п

Рис. I. Определение пространственного пололеная шейка зала з подшипника: 1-4 - датчики сечения I, ]/- 4' -датчики сечения II.

Fzc. 2. Изменение угла ^ от поворота коленчатого вала. Резш номинальной дащкоета, 15 еоз.контроллера, а - в исходном вариант > экснеряыента; б - з опытной варианте, утл: зал податливость опора вп*е на 22$>.

90°. Такое их расположение, в отличие от аналогичных исследований позволяет установить пространственное движение шейки вала путей ог ределения её координат в данный момент времени в сечениях I и I] определить угол , характеризующий пространственное положен»

шейки: выделить дефорыационную состазляюаую.

Применены миниатюрные датчики перемещения, разыэшаждаеся в t¿ ле вкладыша (толсиной 4,90 мм), для повышения чувствительности мете да применена схека с использование резонансного эффекта. ,

Эксперимент выполнялся на дизель-генераторном стенде 2-91 (16ЧН26/26) первого исполнения, при работе по теплозоэной характе ристике локоюткБа 2ТЭ116. Опытными подшипниками была оборудова;-седьыая опора вала. Измерения проводились на режимах четверто', восьмой, двенадцатой и пятнадцатой позиций контроллера ¡лзшин^стг Затеи в картере дизеля бьшо установлено специальное приспособление понижающее угловую податливость опоры приблизительно на 22%. Измере ния траекторий были повторены для условий с изменённой угловой пс датливостыо опоры.

Эксперимент показал, что в варианте с установленные приепоссс лением характер траектории в сечениях I .и II заметно отличается, что свидетельствует о влиянии углозой податливости на условия рабоч подаипника;

- шяидауда девиадай коренной вейки относительно подшипника варианте с пониженной податливостью увеличивается от 2,2 до 4,5 рг по сразненин с исходны:, интенсивнее - в зоне больсих толц^гн сиазо'-

ного слоя:

- на рзгииая 12й и 15й пезкций контроллера шейка вала исследз еыой опоры испытывает преимущественный наклон к правой стороне noj тапника (}; сечэшао II).

Иными словам, что условия работы подаипника по его сирина различается тем больше, чей вызе угловая гесткзсть опоры. Б послед-

ном случае на нем вероятно увеличение износа со стороны сечения II.

При суммарной относительной погрешности эксперимента около 7%. отклонения расчетных значений угла Ф , определённых по пред-ло.гйнной методике, составляют 14...27% от максимального размаха угла, '¡то достаточно для з&шичения об их качественной сходимости (рис.2).

3 пятой глапе проанализированы результаты экспериментальных исследований и выполнена расчетная сцепка предлагаемого пути пезнше-ния долговечности подшипников дизеля.

Для получения интегральной сценки влияния исслецуеьих величин и вариантов конструкций на условия работы подшипника был использован метод имитационного моделирования работы опер сколь .гения ¡ВС, разработанный Захаровым С.М. В методе предполагается, что при движении по траектории поверхности коленчатого вала и подампникз подвергается пса действия абразивных частиц, находящихся в смазке. Учитшаится распределение частиц по размерам, твйрдость материалов поверхностей трения. Моделируется установившийся процесс изнашивания с определением величин его интенсивности и результирующего износа пег^илника за заданное время. .

Метод был приманён для оценка результатоз о.теперкиентальних исследований. Данные, полученные для опытного варианта, сопоставля- ' лксь с исходным вариантом эксперимента и характером износа подпипни-!".оэ в эксплуатации.

Воспроизведен процесс формирования Зоны неравномерного изнашивания подшипника. Анаши размеров плоаздек, ограниченных задазае-предельными величинами из носа, одинаковые для обоих вариантов, показан, что у варианта с уменьшенной псдатлисостью интенсивность изнашивания правой стороны выше на 84% по сразнению с исходным вариантом, а размеры плоеддок больше до 6,6 раз. В среднем опытный вариант имеет более высокую интенсивность изнашивания на 26%. Таким образом, гипотеза о несоответствии углевых податлизостей вала и опер

блока как основной причине одностороннего изнашивания подшипникг подтверждена.

Мэжно ожидать, что при увеличении угловой податливости опор на 55%. интенсивность изнашивания коренных подшипников 1А-5Д49 е среднем по кошлекту снизится на 43%, а ресурс вкладыша увеличите? до 1250- 1350 тыс. кы, т.е. до капитального ремонта дизеля.

По данным работ, выполненных в разное время ПО "Коломенский завод", >\ПИ, ЦНИДИ, БНИЮТ по совершенствованию конструкции валов V опорных узлов дизелей 5Д4Э (16ЧН26/26), 11Д45 (16ДН23/30), 10Д1ОС (10ДН20,7/2*25,4) и ЗД80 (16ЧН26/27) проанализированы показатели угловой и линейной податлизости опор, изгибной и линейной податливое™ вала при его поперечном изгибе вдоль и перпендикулярно плоскости колен. На основании анализа этих данных предложено соотношение, показывающее, какого допустимого уровня могаэт постичь угловая податливость опоры по отношению к изгибной податливости вала в данное конструкции, чтобы были обеспечены благоприятные условия работы коренных подшипников. Величина этого соотношения юкг быть установлена для подшипникового узла из его основных размеров - сирины подшипника и расстояния мезду соседними коренными шейками.

С, целью поиска путей изменения податливости опоры Еыполненс исследование вариантов конструкции стойки блока дизеля Д49 второгс исполнения с помощьв ыетода конечных элементов. Выбрана схема закрепления, обеспечивавдая максимальное соответствие с экспериментальными, данными, выполненными ПО "Коломенский завод". Рассмотрено б вариантов опорного узла с конструктивными изменениями, направленным на повышение его угловой податливости. Анализ данных показал, чте внесённые заводом изменения в конструкцию опорного узла блока ведя к увеличению угловой податливости, однако всего на 5-82. Предлагается провести далькейзее усовершенствование конструкции, использоваг имеющиеся возможности для увеличения угловой податливости опоры иг

25- с5£. Полученные при этом соотношения жесткости коленчатого вала и опор близки к рекомендуемым в данной работе, чем обеспечивается улучшение условий работы коренных подшипников.

Выбор рациональной величины угловой податливости опоры вала предлагается выполнять по следуюсим этапам:

- определение изгибной податливости колена вала при поперечном изгибе расчетным способом СМКЭ) или натурными испытаниями;

- предварительная оценка величины угловой податливости опоры по геометрическому соотношению;

- уточнение величины угловой податливости по степени её влияния на условия работы подшипника. Для этого используется предлагаемая в работе эмпирическая формула, по которой оцениваются минимальные толщины смззр-чного слоя по краям подаипникоз. Дальнейсео уточнение потребует совместного расчета вала и его подшипников с использованием предлагаемой расчетной методики, сценки условий работы подшипников ло критерия вероятности задира; прогнозирования интенсивности изнашивания .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Одним из факторов, ограничивает« ресурс коренньс: подзипни-газ тепловозных дизелей, как показал гналмр эксплуатационных данных, 1зляется неравномерная (односторонний) .износ схтадкмй.

В результате анализа влияния различная конструктивны:: локбза-•елей дизеля, коленчатого вала и его опорного узла на условия работы •.орен.чк:: подлинников установлено, что неравномерное изнашивание свя-

зано с взаимодействием элементов системы "коленчатый вал-подшипники-опоры блока". Для исследования этих взаимодействий использован комплекс теоретических и экспериментальных методов.

2. К'стод совместного силового и гидродинамического расчета коленчатого вала и коренных подшипников усовершенствован с и<-лью учета взаимных угловых перемещений коренных опор и шеек вала, расчета минимальных толщин смазочного слоя по краям подшипника. Выполненная с его помощью оценка влияния линейной и угловой податливостей опор блока на условия работы подшпников и прочность коленчатого вала показала, что увеличение линейной податливости опор ведет к более 'равномерному распределению нагрузок по подшипникам, но вызывает ло-вызение напряжений в коленчатом вале. Увеличение угловой податливости спор ведет к уменьшению девиаций вала и сниленпк краевых эффектов на подшипниках, определяющих их неравномерный износ.

Б результате анализа расчётных данных установлены области приемлемых величин угловой податливости опоры: для подшпников с относительной шириной 1/с1- 0,41 не менее 2,1*10-7 рад/Нм. а для «ень-С1их значений (0,31. .. 0,34) - не менее 1,5*10-7 рад/Ни. Наиболее рациональным вариантом конструкции коренного подшипникового узла.является сочетание жесткого вала и более податливых опор".

3. Экспериментальные исследования траекторий движения коренных шеек вала, выполненные на дизеле 16ЧН26/26, показали, что вейка .вала совершает слохное пространственное движение, включающее коническую прецессию. На траекторию движения иейки вала оказывает влияние угловая податливость опоры вала- с уменьшением угловой податливости на 22% различие в толщине смазочного слоя по крайним сечениям подеилни-ка достигает 40-55%.

Данные вариантов эксперимента оценены с помоиью метода имитационного моделирования, результаты подтверждает предположение о существенном влиянии углозой податливости на неравномерность износа

'.^ипиика.

•! Оиен^но влияни» уплопсЛ податливости опер блока, из. условия •лоты поасипнкков дизеля 5Д-19 (164-26/26) с пегюга»» гагтерия зеро-•.•иости задира п-чзы тсения (Рз). Прогноз гганеюшенип пои.^.фнмко!! по-~яая качесткинноо совпадений расположения наиболее изноаэннше сто--•н к.ор'?чн!и пог.^ннинксп о износом, наблюдае!.^.! з эксплуатации!.

С ур»хич чтзи угловой податливости опоо з 1.5 раза вероятность у:иря подлинников снижается 6.2 до 1,3X по сравнения с подкипника-р.г^от.ак'л;-;'''.! в условиях исходной податливости. Из нее становятся '_вно».есн«м и упс-ньеэется по величине. что позволяет огтнгать ували-«ния ресурса подшипников на £5-40%.

5. На основа оЗсбягния результатов исследований данной работы р.?оот, выполненных яруг:пс1 взюр&м, премаг^ко сооткс^ея'/е "елцу згибней псз«?г.таость» кслена саг,а. и углевод поде-тлизсстьи опосы для -образных дизелей этого класса. Реличпна соотношения для данной обструкции пепгипшкевого узла !..'о:з? быть спгслзлсша по эго оснси-гсс:.:отричсск;ш показаг&пям.

-\нализ дг-ришгов спорного узла коленчатого вала дизеля 5249 •зтовсм конечных элементов показал, что пр:г тмиояьтл конструктивна изменениях ;.:о;-яо увеличить углоэуо податливость на 25-ЭОХ п скблизить соотнояеняе поватливостой вала ¡1 оперы к рокс;.:ендуе!.:с!!у ос2ню для данного дизеля.

С цель» улучшения условий работы коренных позшпнчков дизелей :та 5Ц49 предлагается повысить углевую податлизссть спер коленчато-зала на 25-302. Создается, что зто кз;;енен!*е даст воз^южссть ,?лкиить ресурс вкладыггД лодгнлку'соз цо 1йяи?здьного р<?

.-.Т1 дгаеда С1С00 Т1:с. ::м),

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Сиротенко И.В. Влияние эксплуатационных факторов на срс службы вкладышей подшипников коленчатых валов дизелей ЮШОО Л Тезисы докладов отраслевой конференции молодых специалистов и уч* ных , М., 1984 с. 75-76.

2. Сиротенко И. В., Никитин А. П. Влияние эксплуатационн! факторов на срок службы вкладызей подшипников коленчатых валов и эелей 10Д100 // Вестник В'гЪШТ , 1985, N 2, с. 35-37. •

3. Сиротенко И.В. Новое семейство дизелей // Злектрич тепл. тага, 1983, N 12, с. 47-45

4. Сиротенко И.В. Оценка влияния ряда конструктивных па? метров У-образных тепловозных дизелей на условия работы коренн подшипников коленчатого вала // деп.ЦНИИТЭИ МПС N 4339 от 30. О 1988 г., 17 с.

5. Никитин А.П., Сиротенко И.В. Опыт вксплуатации сгалеал ькниезнх вклацьшей шатунных подлинников тепловозных дизелей 10Д1 // Вестник ВНИЮТ, 1983, N 5, с. 21-2.1.

6. Сиротенко ИВ. Экспериментальная оценка влияния углов податливости опор коленчатого вала на условия работы коренных пс шпников дизеля 5Д49 // деп. ЦНШГЗИ 1.7!С, N 4681, 1991 г., 26 с.

Подписано к печати 33.07.93.

«ормат бумаги БйсЗЭ 1/16 Объея 1,1 п..1:.

Заказ 281 Тираа 53 заэ.

ТИлогрефия ЕН2НГГ. Зя Кытмздаская ул., д. 10