автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Методика определения технического состояния шатунных подшипников для корректирования долговечности ДВС

/ '< í / ч M

- - - 3 ¿

ХАРЬКОВСКИЙ АВТОЖБИЛШО-ДОРОлШЛ ИНСШУТ им. КОМСОМОЛА. УКРАИНЫ

На' правах рукописи

ДАНИЛОВ ИГОРЬ КЕВОРКОБШ ЬЕТОДО. ОПРЕДЕЛПШЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

1шушш шдшшиков дм корректирования долговечности

ДВС /на приивро КамАЗ-740/

05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

Автореферат днссортатда на сопсканио учэной стеяепи кандидата технических наук

Харьков - 1992

Работа выполнена в Саратовском ордена Трудового Краоного Знамени политехническом института в 1985-1992гг. ва кафадрв "Эксплуатация автомобильного транспорта".

Науч. jö руководители: доктор технических наук,

профессор Авдонышн Ф.Н. кандидат технических наук, доцент Денисов A.C.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Длин И.Е. кандидат технических наук, доцент йшшошсо Н.С.

Бадуцая организация: ТЕО "Саратовавтотранс", г.Саратов.

Защита состоится 199 ?г. в часов

на засодашш специализированного совета К.Обе 12.02 при Харьковском автомобильно-дороаном институте по адресу: 310078, г.Харьков, ул.Петровскогог 25, актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзови просим высылать в 2-х экземплярах, с подписью, заверенной печатью.

Автореферат разослан " ( "с Ъ.

С/ / ~

Ученый секретарь слоциализированного совета, доцант

А 3. Космин

t-Vi

ОПАЛ. ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОШ

Актуальность работы. В настоящее вре-ия затраты на подцерзшшо работоспособности автомобилей пт'"1-вшают стошость новых, составляют 10.. .25% себестоимости поровозок, 25$ которых приходится н" технические оСолу.-шванпя /ТО/ и ремонты двотателеИ. При этом базовые дотаял двигателей попадают в капитальный ремонт /КР/ о недоиспользованным на 30...455? ресурсом. Поэтому, необходимо на осново оцошш технического состояния корректировать работоспособность ДВС. Отыскшшз путс:1 наиболее поллого использования ресурса двигателей являйся ai'Tj'atbiioii задачой.

Данная работа является составной частью комплексной научно-технической программы "Разработать и освоить элективные технологические процессы обслуживания народного хозяйства населешш автомобильным транспортом", утвер;., ,онной постановление;,i Государственного комитета ClJP по науко и технике от 28 апреля 1986 года .'Я24.

Цель работы - разработка способа длагнос кования иатунных подаипняков по условиям трения на работающем . 3 для корректирования периодичности и объёма профилактических воздолствий.

Методы исследования. При теоретическом обосновании диагностического параметра использован!! положения теории изнашивания, гидродинамической теории смаз1Л, метода кинетостатики, тооретичоских основ тохничоскоИ эксплуатации автомобиле;!. Результаты аналитических исс..^дован:й. проверяли ., в эксплуатационных и лабораторных условиях па двигателе КамАЗ-740 с сомоиз>а суцествувдих и разработанного устройств. Экспериментальные данные обрабатывали с помоаыо методов математической статистам.

На у ч н а я новизна. Аналитически обоснован и экспериментально подтверждай экспоненциальны;! вид зависимости тол^иы масляного слоя /T...J/ в шатунных nor нпниках от пробога, с использованием которсА после диагностировааия' назначают гид про^'локтичоекпх воздействий. Разработан способ диагностирования паянных подшипников по толаино масляноЛ плёнки.

Практическая ценность. Разработано устройство для диагностирования технического состояния кри-вошипно-аагуннон группы двигателя по ШЗ в шатунных подлинниках. По технлко-зконсшческому критерко скорректирована о испс ьзованисм диагностирования структура эксплуатационно-ремонтного цикла ДВС, что даст возможность планировать ремонты в тачание всего срока службы ДВС.

Реализация результатов р а б от ц. Разработанная технология дааи. ¿тированпя предлодешшм устройством, а таюю скорректированная структура технических воздо.";ств;и1 с диагностирование!.; в течение срока эксплуатация ДВи внедрены в Саратовском автокомбината Ш.

Апробациг работы. Основные результаты дпссортациошюЛ работи долояены, обсуздепы и одоброны на научяо-тохничс хих конференциях Саратовского,- политехничоско-го института /1985 - 1992гг./, на Воесоюзной научно-техни-чоскоЛ конференции "Повышении эффективности проектирования, испитилиИ, эксплуатации автомобилол и строительно-дородных машин'7г.Горькли, 1908г./, на Всесоюзной научно-техническо!! конференции "Пош^оние надатаости к экологических показа-тзлоЛ "iiirtfn-lii'il 111H iii'iii mu ii" /гТпртлг^- tqqdr./, на за-соданиях технического совета Саратовского автокомбината J32 /151.,. 15'32гг«Л ма даучло-тохничоскол конференции молодих специалистов в.г.Бпллкосо ./1987г./« на' научно-методической и иаучао-исслсдоаательскоЛ конференции Цоско- -кого автомо-бильно-дорояного института /1990г./, на Поволжской рогпо-нальной кон$оренцяи Академии транспорта /г.Саратов, 1392г./, на заседании «асйодры "Эксплуатация автомобило."" Харьковского автомобплыю-дорояного института /1392г./.

П у б л и к а ц и и. По материала" работы опубликовано 8 статей.

Структура и объём работы. Дас-coL-гацая состоит из введения, пяти глав, обцих выводов, списка литературы и прилодонии. Содерлшт 12"с. машинописного тексп.д таблиц,зб рисунков. В списке использованной литературы II. наименований.

и а - защиту выносятся: I. Аналитический вид зависимости TÎJC в шатунных подшипниках от пробега ДВС.

2. Обоснован з способа диагностирования технического состояния шатунных подшипников по TÎ.1C.

3. Скорректированная периодичность и объём профилактических воздействий за эксплуатащонно-ремонтшй цикл ДВС.

4. Практические рекомендации по эффективному использованию ресурса ДВС.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОШ

Исследовании надёдности и долговечности ДВС, снижения затрат на поддержание их работоспособности посвящены многочисленные работы <2.Н. Авдоньккна, H.H. Говорущенко, М.Л. Григорьева, И.Б. Гурвцча, A.C. Денисова, И.Е. Домина, Н.С. 2да-новского, H.И. Иващонко, Г.В. Крамаренко, 2.С. Кузнецова, U.A. Масино, В.А. Шадричева, C.B. Пумика и др.

В настоящее время в эксплуатирую' -тх. автотранспортных предприятиях /АТП/ техничоскио воздействия выполняют по стратегии ожидания 'отказов, планируются лишь ТО и KP. Нет элективных средств для оценки технического состояния кривошшно-шатунного механизма /КШ!Л/ без ого разборки. В практических рекомендациях исследователей задача сводится, главным образом, к обнаруношш стуков, контроля за давление« масла, содержанием абразивных частиц я продуктов износа подшипников в масле, измерению зазоров в шатунных подшипниках н". неработающем ДВС.

В первой, главо содорзг^ся анализ отечест-Еешшх и зарубежных исследований. На долга ДВС приходится от " 20 до 34$ отказов по автомобилю. Сродняя стоимость устранения отказа КШ двигателя автомобиля КамАЗ максимальна.

Снижение эксплуатационной надёглости автомобилей приводит к увеличению простоев, трудовых и материальных затрат на технические обслуживания и ремонты. Одним из основных направлений в повышении надежности двигат^чей и сокращении материальны., и трудовых затрат в сфере технической эксплуатации* является совершенствование проодссов их ТО и ремонта за счёт вподрыля методов и средств диагностирования, позволяющих определять техническое состояние двигателои без разборки и прогнозировать ресурс их безотказной работы.

Суцествуюдаз в настоящее время метода и средства диагностирования двигателей не в полно;! мере отвечают потребностям автотранспортных предприятии.Номенклатура технологического оборудовать! для диагностирования двигатолой имеет недостаточно широкий спектр. Приборная реализация элективных разработок научно-исследовательских организаций но наста пока широкого ' о.юногая в практике, часто ограгшчиваясь изготовленном едашичного экземпляра или выпуском мелкой серии приборов. Эти обстоятельства не позволяют подобрать в настоящее время единого комплекта приборов и оборудовашш, который позволял бы оцояить техническое состояшю дизельного двигатоля по 37 структурным параметрам, рокомендуемш ГОСТ 23435-79.

При анализе методов оценки технического состояния КШ установлено, что наибольшее рс.дространение получили ваку-умметрическио митодц контроля.Однако на уровне реализации ни один метод не обеспечивает достаточно;; точности и достоверности диагностической _н;>ормацкп. Зазор в шатушшх подшипниках, как параметр, шлоинТормативен, так как в'22,<! лщЗ§овпроьорач1шани8 шатунных вкладшен "аблюдалось при •

допуи р пI I щ |'и Пи I "I ,1,__

Анализ с. очествонннх и зарубс>;:ни:с систем и методов восстановления работоспособности агрегатов авто:... 5ило2 позволил определить место диагностирования в корректировке объёма и периодичности профилактических воздействий в точение эксплуатационно-ремонтного цикла.

На основе анализа состошшя вопроса и поставленной доли ©¿¡ормулирозаны задачи исследования:

-дать аналитическое описание закономерности изменения толщины масляного слоя ь латунных подошллках в процессе эксплуатации;

-обосновать диагностический! параметр и разработать устройство для диагностирования шатунных подшипников;

-скорректировать структуру профилактических воздействий за эксплуатационно-ремонтный цикл ДВС;

-разработать практические ьекоыондации, направление на повышение использования надёжности сопряжений ШЫ в заданных условиях эксплуатации;

-дать тохшпео-экономичоокую оценку результа-ов исследования.

Вторая глава, посвящена теоретической предпосылке разработки способа диагностирования, проводоно рас-чбтно-аналитичсскоо исследование процесса изиенонпя Т!,1С в шатунных подыипншсах в процессе эксплуатации с учётом влияния .на неё эксплуатационных и ре. .шных факторов.

В основу аналитического исследования сопряжения "шатунный вкладыш - пой'.а" положено представл ..ше об отказа:. .сак о развивающемся процессе изменения ТМС и условия трошш под воздействием эксплуатационных факторов. Поэтому отказ представлен развивавдимся поэтапно: с изменением количественных парамсг-ров изменяется качественное состояние услови!! трешш сопряжения вплоть г"> продповоротного состояния. Механизм наиболоа распространенного ири этом отказа - проворачивашш вкладхллой состоит в изменении характора трошш сопрягаемых поверхностей, определяемого ТХ в патукшы подшипниках.

Прогнозирование технического состояния паянных подшипников и процессе эксплуатации по резу-ьтатам диагностирования возмо.тло при наличии обоснованно.'; зависимости Х.й от наработки. ¿ля этого необходим,:о ра^ть, как. м;1ппмум, три задачи: оценить влиянио темпоратурп на тепловое расширение даталоа двигателя, определить раглми диагностирования, выяснить характер изменения Х.'С в штуиных подаипниках в процессе эксплуатации двигателя.

Оценим вхылпо температурного рс;:п-ма работы даягатоля на еолэт^гл угомонил и удл:!неп::л латунных вкладгчо'! при прогретом ДЗС. Тепловыделение в лодхптнико:

кзгвт, < I >

где {-коэОпцион? трения в'подлиннике коленчатого вата; Ф -характеристика трения; ^-коэффициент иагругшшости; 1г -несуцая сила масляного слоя; а-внутренний диаметр вкладшла; Л-частота врадония колончатого вала; У-коэффициент, олределяг";ид посадку леГпш в подлипши.-I.

Топлота, отводимая корпусом подопшшка во ааошвш сроду:

8г, (V.)

где я-козЛпщюнт теплоперодачи;

й-плоцадь поверхности подлинника, омываемая маслом; к^са -разность темноратур в нагру;гзннои зоне и окружаюгто

м

масла.

При установившемся режиме работы подшипника /по уравнению теплового баланса/:

, откуда ?=Р-Р2= /45,9 Вт; ( з )

Расход масла чорез торцы подшипника в секунду:

Q-О, 5 ■ Ц> л 42, 4 , ( 4 )

где /-длина подлинника;

С^ -коэффициент истечения масла.

Теплота, переносимая маслом:

Pf=c Q &t, откуда bt*20cC, ( 5 )

где с-обьёмная теплоёмкость ыасла;

¿¿-разность температур масла на выхог и входе в под-шишшк.

Утолщение г чадыша:

hcC- 00059мм. (6)

Таким образом, утолщена вкладыша при работе двигателя на диагностируемой частоте вращения коленчатого вала разогретого двигателя на результаты измерений практически не злияет. То ев самое можно сказать и о другь*. деталях ДВС.

Для peaenr.ci второй задачи рассмс' ривали условия существования дарения иатунно-поршювол группы относительно шаек коленчатого вала. С ростом частоты вращения коленчатого вала возрастает инерционная сила /пропорционально квадрату частоты/. Возрастают тшс:е с:иш, направленные против неё: демпфирующая Л\.-,овая/, механических потерь, гидравлическая. При определённой частоте вращения коленчатого вала эти силы выравниваются к начинается выборка зазоров в шгдшй и верхней головках шатуна. Зате.м происходит стабилизация перемещения. Согласно экспериментальным исследованиям, для ДВС КамЛЗ-?40 диагностирование слодует проводить при 850

Для анализа характера перемещения при обоснованной частоте вращения коленчатого вала выполняли силовой расчёт в двух реяшлах: при герметичной каморе сгорания в условиях отсутствия сгорания и при дроссе; ювашш.

Силы, действующи на поршонь в ЕЛ при отсутствии воспламенения:

-силы инерции I и II порядка:

(?)

где tn -масса движущихся деталей;

-угловая скорость кривошипа; ■длина кривошипа; Л -отношение радиуса кривошипа к длило шатуна, -гидравлические силы слоя масла в шатунном подшипнике

Ft*P-ed, (в)

гдо Р-давление масла в подшипнике; ßfd -длина и диаметр подшипника, -силы механических потерь на трение: >

О)

где £-давление механических потерь; 3 -площадь поверхности трзния;

-средняя скорость поршш; Я)-диаметр гильзы цилиндра; //-высота поверхности трети /ход поршня/, -демпфирующая сила /от давления снимаемого воздуха в . надпоршновом пространство в BI.iT такта сдатпя/:

о fa~-p9s'> (10)

где Í?-давление в конце такта сжатия; сг>

о-площадь поршня.

Силы направлены против сил инерции fu. По ре-

зультата!.! расчётов для дзигптолеп КамЛЗ-740 /6412/12/ при частоте вращения коленчатого вала 850 шш-^ силы составят: Fu =35,ЗгЛ;£ =0,48...1,44:31 при давлошш системе смазга от 0,1 до 0,3 Ша; Ем =5,87rJ!; £=29,4кЛ /боз дросселирования при давлении конца такта апатия 2,6 Ша/. При отом силы, действующие против провшант оё на водгишу, моньпув Рг. То ость, при этом шатунно-порлневая группа в В.МТ перемещаете,! на воля-чину зазоров в сопряжениях, но но выдавливает масляную пленку. Сила демпфирования при дросселировании через отверстие диа-ме' чо:л 4:.гл ^'составляет 26,67кК. При отом сумма спл EÍ,FM, fy' моньшо сил инерции на величину 1,32к31. То есть при таком ре-:гимо из. .jpoiuiii ос-спечиваотся выдавливание масляного слоя.

Лтя выявления характера зависимости TS.K3 от наработки использовали выражение, известное из гидрод11..дмлчоско:1 теории «лазки. Оно вшпочает конструктивно-технологические и ре:ш.гл1ыо факторы:

h " (8,i6Р-Гс ' ( 11 >

где с£-даамотр шейки вала; $-диаметральный зазор;

С-поправка Гюмболя на конечную длину подшипника; ^-вязкость масла;

П-частота вращения колончатого вала; Р-давление в зоне транши

Учет. ля зк;. .тнонциальный характер увеличения зазора в езтуезых шдаипаиках в продессо эксплуатации, уравнение (II) срггзт едд::,г о р

"Я /) = Ьое, (12)

гдд в конце приработки, приведённая к началу

сксзлуагацпи.

Условие соблюдения жидкостного трек~л в сопряжении:

Ь 4,1(гйг У.), (13)

где ^ -коэс^ии^опг запаса, учитываю'дий влияние возможных сгуча^цгс пасторов;

высот неро^остей шейки и подшипника для выб-рааяого класса их чистоты по ГОСТ 2789-73; ^-прогиб шейки в подшипнике.

По этому условию переход в полуяидкостное трение настучат при е^с -¿,8мкм и шею. Изморошю г,1С позволило выявить осгзшзд количественные характеристики продоа. азного состоя-нга, обосновать диагностические нормативы.

Сцепку влияния давления в системе смазки на ТЫС в пштун-г х сз^гиияигшх могло роализовать с помощью зависимости дав-пасла в системе смазки ЛВС от параметров масла и под-спзика: п2- п

г Р'Шг- ' < » '

где А -¡злецадь поперечного сечения зазора между шайкой вала и влг.-ууа.'лн подашшшка; ^Р-платность масла; уи.-коэ^^иционт расхода масла;

-ускорение силы тяжести. С учётом зависимости (12) после математических преобра-

■Ч.р'.сй-^ ( 15 )

еиддс из (15), 1МС зависит от нагрузочного, скоростного, тоииературного регЕИМов.

По условию (13), предельное давление в системе смазки на

минимальном рояпме холостого хода - 0,1 Ша; на номинальном -0,26 Ша. Учёт этих параметров обеспечит надёжную работу сопряжения в условиях жидкостного трения. При предельных значениях давлешш сепарирующая полость шатунной шс:жи заполняется о пульсациями или не заполняется вообще /при меньшем давл^ши/ из-за действия центробежных сил внутри канала коленчатого вала. Ресурс двигателя по в шатунных подшипниках 140... 150 тыс.юл. и в период эксплуатации необходимо повышать давление в системе смази:. ■

Процесс развития проворачивания шатунных вкладышей, других отказов определяется интенсивностью изменения IMC в со-пряаонии, зависит от ео исходной величины, а наступает при непосредственном взаимодействии мпсровыступов сопрягаемых поверхностей.

Процесс перехода состояния сопряжения в продотказное можно разделить условно на 3 этгпа. По TT.IC мезду контактируомыми поверхностям, схеме взаимодействия микровыступов поверхностей трения деталей соответствуют определённые зоны кривой /ряо.1/.

tJli

40 30 20 10

\

\ i

к к. Г-0,3 5 -qooii е

J 1 £ 1 III

О

40

ЬО

6-, тыс.кц.

Рис.1. Зависимость ИЛС от пробзга:1-Ъона жидкостного трения; II-зона перехода в полунидкостноо трение; xil-зона полудид-костиого трения

Для первой условной зоны характерен благоприятный ре-яшм жидкостного трэния с очень низкой вероятностью контактирования сопрягаемых поверхностей, соответствующий пробегу ДВС до 115 тыс.км. в III категории условий эксплуатации. При дальнейшей эксплуатация двигателя происходит сни-яенде ТЫС и взаимодействие мшсровыступов сопрягаемых по-верхност i измг лется, хотя троние ещё можно считать жидкостным. Работа сопряжения в условной второй зоне характерна при IMG 16...20 мкм, что соответствует пробегу двигателя 115...145 тыс,км. Переход из первой в тротью условную зону трения происходит не сразу. 5МС, соответствующая второй условной зоне, больше критической из-за динамически изменяющегося характера нагрузок, действующих -.а сопряжение. Третья условная зона полужидкое.*..ого трения характерна для двигателей, п^бог которых больше 145 тыс.км.

Третья глава включает разработку и обоснование методики проводит эксперимента. Целью экспериментального исследования является проверка аналитических предпосылок изменения показателей технического состояния • сопряжений двигателей автомобилей в процессе эксплуатации, а такяо пол1, .онио параметров этих зависимостей и их погрешностей на примере конкретных моделей.

Экспериментальные лсслодованкя проводили в стендовых и экешгуатационних условиях. В процессе стендовых испытаний: определяли влияние частоты вращения коленчатого вала на показания разработанного диагностического устройства; определяли влияние действующих в KULM сил на ТМС в шатунных подешп-никах, температуры прогрева деталей двигателя на диагностический параметр, степони соответствия измеряемого параметра тактическому; точность измерений и трудоёмкость диагностирования. Основная цоль эксплуатационных испытаний: сбор и обработка статистических данных по надёжности дзталей ДВСЗ КамАЗ-740, анализ трудовых и материальных затрат при прободении всех видов технических воздействий, проверка аналитических зависимостей и получение их параметров для прогнозирования ресурса двигателей разработанным устройством, разработка по диагностическим параметрам маршрутных схем восстановления работоспособности ДВС, технологии д .агностирова-

ияя с обоснованием номенклатуры заменяемых деталоИ, периодичности,

Порвая часть экспериментального исследования для исключения влияния климатических и тшлпературных условий на измерительную аппаратуру, а также стабильности измерзни:!, проводилась в лабораторных условиях на стенде с двигатолем КамАЗ-740. На экспериментальной установке контролировали изменение скоростного и теплового рохимов работы дизоля, варьировали состояние в сопряжениях шатунных подаппников путём замены составных частол.

В чотвёртой главе приведены результаты экспериментальных исследований и их анализ в сопоставлении с теоретическими выводами.

В Саратовском автокомбинате .',2 было проводено исследование надё.тдости двигателе!! КамАЗ-740 трёх групп: не ромонтироваяных,'прошодших КР, прошедших предупредительную за!лену быстроизнашивающихся доталзЯ.

После порвого КР уволичг-гается доля дефектов авари!-ного характера, а из-за износа вибрахоЕиваотся меньше Д13С, нежели двигателе:: первол л трэгьой групп. Этот ¡Гакт .могло объяснить низким качеством КР.

Багшгзл розорвом в вовшзшш э&ектлваости эксплуатации ДЗС является предлагаемая скорректированная по результатам диагностирования структура зкеплуатацпопгi-ремонтного кшла с оценкой по тохшгаскому состоянию на основе критерия оптимальности.

Ресурс во r/логсм определяется ресурсом 1Ш и, в частности, ресурсом шатунных вкладышо!!. Ресурс патуннш: вкладыше Л определяется T¡,ÍC, которая принята в качестве структурного параметра. ;1аагиостяческий параметр - разница пог зани:: разработанного с учётом требований точности устройства при разгерметизированной и опрессованноЯ камора сгорания /при 850 ..jui~V.

диагностическое устройство /рис.2/ спроектировгчо исхода из требования нопревншешш погрешности 7,7^. Состоит из измерительного механизма 5, упирающегося в подпружиненный плунмер 2 с зафиксированным в нём, но изолированным щупом I. Гильза 3 прецизионной пары установлот в корпуса 4, представляющем собо:'. корпус форсунки с висвэрленрчи отверо-

тодиод; Il-манометр

тпем по образующей для сообщения манометра II с камерой сгорания цилиндра.

Устройство устанавливают вместо форсунки и фиксируют креплением. Для определения ВЫТ в устройства предусмотрена световая индикация. Она обеспечивается при касании поршня за счёт связи щупа I посредством проводника 6 и элементами питания 7 со светодиодом 10.

Для оценки точности разработанного устройства измеряли ' ГЛС в шатунных подшипниках по методике, разработанной в 1,1оо-! ковском автомеханическом институте. Изморенио ТГЛС осуществлялось с помощью высокочастотного электрошюго усилителя, рабочим элементом которого являлся датчик емкостного типа, представляющий co6oii стальной электрод, фиксируемый в фарфоровой втулке и установленный в шейке. Токсносуциб провода . уложены в споцпалыю подготовленные сверления в пшиках, а на щёках дополнительно закрептоны скобами, из стальной фольги, привариваемыми точечной сваркой. Провода выведены на ртутный токосъёмник, установленный на переднем ноокз коленчатого вала.

Электронный усилитель представляет собой прибор, работающий по принципу частогной модуляции. Изменение ёмкости датчика, включённого в контур генератора высокочастотных колебаний, вызывает соответствующее отклонение .частоты гонэ-ратора от номинальной. Величина ёмкости гчтчиков зависит ст толщины слоя диэлектрика, заполняющего пространство.моаду электродами. Характер изменения частоты генерируемого напряжения определяется исследуомым параметром, то ость толщиной масляного слоя в сопряжении. При измерениях ТиС сигнал от датчика через усилитель выводили на шлой^овый осциллограф. Точность измерения ТМС определялась на основании пяг -кратных измороний с подсчётом относительно;! погрешности.

Влияние зазора в коренных шойках на достоверность диагностической ищор...ацан не исследовалось, так как измерения, проведёшше с помощью аппаратуры В'Л б-бШ и датчиков перемещения ЛЦ-2СМ, установленных перпендикулярно друг другу па постели коронных коек колончатого вала, не выявили существенного /более 0,0П8мм/ "всплытия" коленчатого вала. Регистрация сигналов от датчика проводилась как аппаратурой, так и самописцем осциллографа.

В пятой главе на основе анализа удельных затрат обоснована предлагаемая скорректированная по результатам диагностирования структура эксплуатационно-ремонтного цикла двигателя.

О' "юноваш .параметр, нормативы и периодичность диагностирования, подсчитана экономическая эффективность результатов исследования.

Установлен*3 связь диагностического параметра л ч5* со структурным Л /1шС/ /рис.3/:

д 40 * 1,92 /). (16)

Зависимость ¿Я от А однозначная, линейная, с коэффициентом корреляции 0,91. '

Коэффициент чувствительности Кн=1,92 могао считать достаточно высоким. Относительная погрешность составляет

Определены диагностические нормат;шы. Распределение диагностического параметра исправных л неисправных сопряжений позволило определить параметры закона распределения:

^6,7шод,(?=6,86;Х-29,5мкм, 6^=6,1. Допустимый диапазон рсвсеивания диагностического параметра дЗ" при принятом уровне вероятности Р* 0,95 и одностороннем огра1Шчении слева:

м. (17)

Д- оценки значимости различия средних значений и , а следовательно, и дн'1оомативностк параметра 3, определяли критерий Стьодента: о _ 7

- , (к)

где О" -средняя величий ¿реЬюквадратичных отклонений;

П„п2 -объём выборок.

Критическое значоние критерия Стъздента £^=1,7. Следовательно, различие и значило с вероятностью 0,9 и выше и диагностический параметр информативен.

Исходными данными для расчёта оптимальной периодичности диагностирования являлись результаты анализа надёжности двигателей в целом и по отдельным узлам. Учитываюсь закономерности измене'':'«, технического состояния систем и затраты средств на выпел-.ание диагностических работ, профилактические обслуаивания а ремонты автомобилей. Периодичность диагностирования' для двигатолей трёх групп определялась в зависимости от коэффициента вариации наработки на отказ и коэфйицп-

«¿и '¿¿>

Рис.З. Зависимость диагностического параметра от структурного /И'С/- Л.

опта опасности отказа /табл.1/.

Таблцца I

Периодичность диагностирования шатунных подшипников ЛВС КамАЗ-740

! Группа! Средний! Средне-! КоэЪ.! КоэФ.! Периодичность

! ! пробег ! квадра-! вари-! опти-! доагностярова- '

! ДВС ! .до ХР,^' тичное ! оции,! мадь-! гшя, £ .тно.км!

I Г тно.км.! откло- ! V ! пой !

I ! 1 нениоб",! !пориод^ '

I_I_| ТЫС. КН. [_{ _

I 130,5 55,6 0,426 0,18 23,5 1

II 84,5 41,7 0,49 0,23 19,4 !

III 69,7 36,1 0.32 0,26 18,1 !

Предлагаемая структура эксплуатационно-ремонтного цикла КамАЗ-74О с диагностированием приведена в табл.2.

Таблица 2

Эксплуатацпошю-ремонтный цикл ЛВС КамАЗ-740 /III категория условий эксплуатации/

1 Вед и порядковый номер ] ремонта Наработка с начала эксплуатации тыс.к/л ! годы - ,

1 Первый предупрэдательный 120 11 г 2,5

Первый капитальный 200 4,0 !

Второй п здупредителышй 280 5,5

I "писание двигателя /ори- !

ентировочно/ 360 7,0

Скорректироьанная по результатам диагностирования структура эксплуатационно-рекоптног.. цикла позволит значительно снизить тело случаев проворачивания и других дефектов патун-нцх в:и1ад1шей в эксплуатации, получить годовой экономический эл,;-ект в размере стоимости ДВС.

окуй впю;ы

1. Расчётно-аналитическими и экспериментальными исследованиями обосновал акспонеЯЦпальтй вид. зависимости толщины шсляного слоя в иагушшх поДШШйик'ах от пробега.

2. Обоснован ."'агностический параметр, характеризующий толщину масляного слоя в-шатунных подшипниках.

3. Опродзлены диагностические нормативы-и периодичность диагностировала. шатунных подшипников.

4. Разработан способ и устройство для диагностирования шатунных подшишшков.

5. По характеру вида трения в сопряжении обосновано существование ниянего предала давления в системе смазки я соответствующая ему толщина масляного слоя, обосноваш! значения предельных зазоров н толяшш масляного слоя в патулшос подшипниках.

6. Скорректированные по результатам диагностирования периодичность и объём профилактических воздействий позволяет снизить число случаев проворачивания и других до?ектов шатунных в::л2дешой в экспл-атацдя, сократить число каситаль-18

яых ремонтов и получить годовой экономический эффект в размера 0,15? стоимости двигателя КамАЗ-740.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕЖЮЩЖС РАБОТАХ:

1. Данилов И.К. Анализ состояния двигателей КамАЗ-740, снятых в капитальный ремонт // Повышение эффективности использования автомобильного транспорта: Молвуз. научп, об,- '. Саратов, 1986.-С.45-47. f

2. Данилов И.К., Егилёв В.Б. Эффективность предупредительного рзмонта двигателей КамАЗ-740 // Эффективность использования автомобильного транспорта: Мвхвуэ. научн. сб,-Саратов, 1987. -€.18-19.

3. Данилов И.К. Диагностирование дизелей транспортно- . го.назначения по суммарному зазору в шотунно-кривошипном механизме 1J Пути повышения эффективности эксплуатации автомобилей: Мехвуз. научн. сб.-Саратов, 1990.-С.52-55.

4. Данилов И.К. Расчётно-аналитическое пссл^тованпе процосса выборки зазоров в кривошипно-патунной группе двигателя // Эффективность автомобильного транспорта: Исхвуз. научн. сб.-Саратов, I99I.-C.28-33.

5. Данллов И.К. Оценка эт'.Тюктгапостл прздупреднтоль-ного ремонта. М., 1991.-С.37-39.-Доп. в ЦБНТИ Минавтотрл-нса РОХР 08.01.91. 1> ЦБ-7-26/7.

6. Денисов A.C., Беликов П.С., Данилов И.К. Что даёт продупродителыша ремонт? // Автомобильный транспорт.-1990. j:5.-C.35-37.

7. Денисов A.C., Данилов И.К., Беликов П.С. ЭфТ-сктив-иость предупредительного ремонта автомобилей п АТП // Пути интенсификации работы автомобильного транспорта: Мегшуз.

н; т. сб.-Саратов, I989.-C.22-27.

8. Данилов И.К, Пути поеышэния экешгуатащтонного срока службы дизелей 1 / Пути интенсификации работы автомобильного транспорта: Мезвуз. научн. сб.-Саратов; I988.-C.47- 19.

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.'.

1.1. Изменение технического состояния двигателей в процессе эксплуатации.

1.2. Диагностирование двигателей и его. место при существующей структуре обеспечения работоспособности автомобилей

1.3. Анализ систем обеспечения работоспособности двигателей

1.4. Выводы и задачи исследования

2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ СМАЗКИ, ПАРЖ1Р0В ДИАГНОСТИРОВАНИЯ II МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ШНИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ СОПРЯЖЕНИЙ ШАТУННЫХ поддмпшков

2.1. Расчётно-аналитическое исследование процесса изменения минимального масляного слоя в шатунных подшипниках в процессе эксплуатации

2.2. Влияние давления масла в системе смазки и параметров моторного масла на толщину масляного слоя в шатунных подшипниках.

2.3. Анализ методов управления структурой технических воздействий за срок службы агрегата /на примере ДВС/ 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕ11ТАЛЫЮГО ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Общие положения методики.•.

3.2. Методика' проведения стендовых испытаний

3.3. Оценка точности средств диагностирования технического состояния КИМ и достоверности диагностической информации

3.4. Методика оценки значимости слагаемых удельных затрат на технические обслуживания и ремонты ДВС

3.5, Методика сбора и обработки статистических данных и результатов измерений

3.6. Устройство для измерения параметров KI1M и оценки технического состояния ЦПГ

4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРШШТАЛЫШХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1. Экспериментальная проверка режимов диагностирования и параметров технического состояния шатунных подшипников

4.2. Влияние состояния масляного слоя на вероятность отказов шатунных подшипников

4.3. Надёжность двигателей КамАЗ-740 и обоснование структуры обеспечения их работоспособности

5. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЩШ.ВДАЦИИ 110 ИСПОЛЬЗОВАНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

5.1. Обоснование параметров, нормативов и периодичности диагностирования.

5.2. Алгоритм и технологический процесс диагностирования двигателей КамАЗ

5.3. Предлагаемая система обеспечения, работоспособности двигателей .КамАЗ

5.4. Экономическая эффективность результатов исследования

Основной задачей в области технической эксплуатации автомобилей Шляется повышение надёжности и сокращение зата. рат на поддержание их в работоспособном состоянии, В настоящее время годовые затраты на техническое обслуживание и ремонт автомобилей превышают затраты на их изготовление, а за амортизационный период эксплуатации они превосходят первоначальную стоимость новых автомобилей в несколько раз;

Одним из эффективных путей повышения эксплуатационной надёжности автомобилей и сокращения затрат является внедрение в технологические процессы технического обслуживания и ремонта автомобилей методов и средств их диагностирования. Опыт работы многих предприятий показывает, что при внедрении диагностики наблюдается снижение затрат при текущем ремонте на 12,,,18%, сокращение расходов запасных частей на 10.,20$ и горюче-смазочных материалов на 8,,,10%, повышение пробега шин на 556, коэффициента технической готовности на и улучшение других технико-экономических показателей работы автомобилей [2'1,79].

Разработкой и внедрением методов и средств технической диагностики занимаются научно-исследовательскйе организации /ГОСНИТИ, НАМИ, НИИАТ, ГосавтотрансНШпроект, СибИМЭ, БелНИТИАТ/, учебные институты ЛАДЯ, МАЛИ, ШЩ, ЧПИ, СПИ и др./, а также производственные организации автомобильного транспорта;

Болыцой вклад в теорию и практику технической диагнос- . тики автомобилей внесли научные работы Ф.Н,- Авдонькина, И;Н. Аринина, Н.Я, Говорущенко, Н,С, Ждановского, Г,В. Крамаренко, I.B, Мирошникова, В.М. Михлина, A.B. Николаенко и ДР.

Актуальность работы. Из наземных видов транспорта автомобильный перевозит до 80$ грузов, имеет самую высокую себестоимость перевозок, в которой до 25$ составляют затраты на поддержание-работоспособности. При этом базовые детали двигателей попадают в капитальный ремонт /КР/ с недоиспользованным на 30.45$ ресурсом. Поэтому на основе оценки технического состояния необходимо корректировать долговечность две.

Целью работы является разработка способа диагностирова ния шатунных подшипников по условиям трения на работающем двигателе для корректирования периодичности и объёма профилактических воздействий.

Научная новизна заключается в аналитическом обосновании и экспериментальном подтверждении экспоненциального вида зависимости толщины масляного слоя в шатунных подшипниках от пробега, с использованием которой после диагностирования назначают вид профилактических воздействий. Разработан способ диагностирования шатунных подшипников по толщине масляной плёнки.

Практическая ценность работы в разработке устройства для диагностирования технического состояния кривошипно-шатун-ной группы двигателя по толщине масляного слоя в шатунных подшипниках. По технико-экономическому критерию скорректирована с использованием диагностирования структура эксплуатационно-ремонтного цикла ¿ВС, что даёт возможность планировать ремонты в течение всего срока службы ДВС,

Разработанная технология диагностирования предложенным устройством, а также скорректированная структура технических воздействий с диагностированием в течение срока эксплуатации ДВС внедрены в Саратовском автокомбинате

На защиту выносятся:

1. Аналитический вид зависимости ТМС в шатунных под- . шипниках от пробега ДВС.

2. Обоснование способа диагностирования технического состояния шатунных подшипников по толщине масляного слоя.

3. Скорректированная периодичность и объём профилактических воздействий за эксплуатационно-ремонтный цикл ДВС.

4. Практические рекомендации по эффективному использованию ресурса ДВС.