автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Улучшение ресурсных показателей дизелей сельскохозяйственных тракторов с воздушным охлаждением в условиях Среднеазиатского региона путем повышения герметичности камер сгорания

Санкт-Петербургский Государственный Аграрный Университет

На правах рукописи ХУДАЙЕЕРДИЕВ Толибжон Солиевич

УДК 631.3.005; 621,433

УЛУЧШЕНИЕ БЕСУРСШХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАКТОРОВ С ВОЗДУШШМ 0ХЛАДЛЕНИЕ..1 В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕАЗИАТСКОГО РЕГИОНА ПУТЕМ ПОВШШШЯ ГЕРЖТИЧНОСТИ КА!,!ЕР СГОРАНИЯ

Специальность: 05.20.03 - Эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники;

05.04.02 - .Тешювие двигатели

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург-Пушкин 1992

Работа выполнена в Андижанском сельскохозяйственной институте.

Научный консультант;

доктор технических наук, профессор Аллилуев В.А.

Официальныо оппонент:

дцктор технических наук, профессор Николаенко.A.B. доктор технических наук, профессор Михлин В.М. доктор технических наук, профессор Костин А.К.

Ведущая организация: Ферганское областное государственно-

кооперативное объединение по материально-техническому снабжению и ремонту - агропромышленного комплекса

Завдта диссерташш состоится "24" декабря ID92 г.

в_час.._минут но заседании специализированного

совета Д 120.37.04 в Санкт-Петербургской государственном аграрном университете,.189620, Санкт-Петербург-Пушкин, Академический проспект, 23, ауд. 719.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан "_" _ 1992 г.

• Учений секретарь 'специализированного совета кандидат технических наук, доцент J^J'— )Г А.В.Соминич

и- • '-•/•.•■:..•. .

ХАРАКТЕРИСТИКА РАЕСТи

Актуальность проблемы, Однш из направлении развития сельского хозяйства в условиях региона Сродней Азгп язляет-ся улучшение использования сельскохозяйственно! техники, по-повышение яхЭксплуатационной надежности и ресурса. Улучшение эксплуатационных показателей энергетических установок в условиях Среднеазиатского региона б значительной стелем определяется техническим состоянием ЦПГ. Методологические концепций оценки и повышения эффективности работа ЦПГ целесообразно рассматривать как динамическую систему (гкльза-кольца-поршень) во взаимодействии с ресурсными диагностическими параметрами и показателями работы даззля применительно к условиям Средней Азии.

. Повышенный износ деталей ЦПГ в процессе эксплуатации приводит к повышению угара масла, количества газа про-' рывающегося в картер и другим качественным показателям, что является одной из важнейших причин столь малого, особенно посперемонтного, ресурса работы двигателя в условиях Среднеазиатского региона.

В общей проблеме улучшения ресурсных показателей дизелей применительно к условиям Среднеазиатского региона одним из важнейших является разработка требований и принципов совершенствования деталей ЦПГ с целы? повышения герметичности камеры сгорания, стабилизации эксплуатационных показателей рабочего процесса дизеля и улучшения технического состояния двигателя и, в конечном итоге, повышения ресурса как новых, так и, особепно, отремонтированных двигателей, количество которых в общем парке тракторов АПК составляет до 00-70/?.

Цель исследования. Увеличение доремонтных и псслере-монтных эксплуатационных ресурсов двигателей сельскохозяйственных тракторов, работающие в регионах Средней Азии, за счет совершенствования и улучшения эксплуатационных показателей ЦПГ. ' •

Научную новизну и основные положения, выносимые на зз-щиту. составляют:

I .Математические модели «ункшониро^шшя ЦПГ цвигаталеД с воздушным охла.\<де-'ие<\!, устананжаподяе взаимосвязи геокетрпчесчих

параметров поршней, поршневых колец и цилиндров с параметрами рабочего процесса, герметизации камеры сгорания, угаром масла и прорыва газов и в конечном итоге, ресурса двигателя;

2. Математические модели связи диагностических параметров с параметрами технического состояния ЦПГ;

3. Теоретические предпосылки, методика и принципы решения, позволяющие уменьшить начальные зазоры между поршнем и цилиндром эа счет овально-йочкообразного профиля поршня;

4. Математическое моделирование и расчеты на ЭВМ основных параметров ЦПГ, методика и средства сравнительных испытаний .ЬЗС с серийной и усовершенствованной ЦПГ.

Практическая значимость работы4 Усовершенствование ЦПГ, роэышающее герметичность камеры сгорания тракторных дизелей с эоедушдам охлаждением создают реальные пути по увеличению в.регионе Средней Азии доремонтного и послеремонтного ресурса тракторных дизелей, улучшению их топливной экономичности, снижению эксплуатационных затрат.

Реализация результатов исследования. Разработанная методика по создание поршней с овально-бочкообразным профилем юбки для тракторных дизелей принята к производству Владимирским тракторным заводом, Самаркандским заводом "Красный двигатель",

Результаты исследований и разработанные на втой основе рекомендации по контролю качества поршневых колец и износов деталей ЦПГ приняты Ленинским мотороремонтным заводом, колхозами "60 лёт Октября", "Октябрь", "Правда" и "Ленинград" Шахраханского района Андижанской области и Андижанским "Обдоельхозснебремонтсм", а такие применяются в учебном процессе ДСХЙ. ...

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на научно-техническим конференциях во Всесоюзном сельскохозяйственном инотятуте заочного образования (19701976 гг<), на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава Андижанского института хлопководства (1978-1989 гг.), на юбилейной научно-технической конферен-цяя ЧШ1ЭС1 (1991 г.), на яаучно-проязводотвеняой конферен- . цва-прсйесоорско-преподавателъского состава ТШШЗХ (1991 г.),

г

на Всесоюзной научно-техническо конференции Туркменского ог;льскохозМственного института (1У91 г.).

Публикация. По теме диссертации опубликовано 20 научных работ, в т.ч..одна монография.

Объем работы. Диссертация содержит стр. машино-

писного текста, включая НО рис. и 13 таблиц . Состоит из введения, пяти частей,10 глав и общих выводов.. Список использованной литературы вклвчазт ^? наименований, в том числе 21 зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

Во введении раскрываются актуальность и общая характеристика проблемы, указываются основные направления решения поставленных задач.

1. Условия эксплуатации дизелей тракторов на возделывании хлопчатника и их влияние на эксплуатационные показатели двигателя.

Самым суровым климатом в Средней Аеии является климат пустынно-полупустынных районов. Он характеризуется интенсивной солнечной' радиацией, доходящей до 130-160 ккал/см^ в году и температурой до 50°С в тени. Осадки самме минимальные - 70...150 мм, а испарение влага составляет 800900 мм.

Климат хлопкосеющих районов республики Узбекистан является менее суровым, чем климат пустынных и полупустынных зон Средней Азии. Лето продолжительное к иаркое, елзж-ность воздуха и количество осадков уменьшается именно в тот период, когда усиливается интенсивность эксплуатации тракторов при обработке хлопчатника к других культур,

Проведенные наблюдения за новыми двигателями показывают, что. ресурс при их эксплуатации в условиях хлопководства составляет в основном 1700...2500 1/юточасов. Особенно непродолжительный ресурс имеют отремонтированные двигатели тракторов. Их ресурс составляет 400...800 моточзсоз,

2. Состояние проблемы герметизации камеры сгорания двигателей и задачи исследования.

Показателями герметичности камеры сгорания работающего двигателя являются относительна угер масла и прорыв газов в картер. Предельные значения этих характеристик

достигшг ог 1,8 до 2% к расходу топлива.

Эксплуатация двигателей в относительно тяжелых условиях Средней Азии и непрерывное их форсирование, а также неправильная оценка пли пренебрежение некоторым важными факторами при определении пераметров ЦПГ приводят к нарушению герметичности камеры сгорания, и, следовательно, к псвышйний рэокоць масла ка угар и, в конечном итоге, к снижению ресурсе.

Одним из основных факторов, влияющих на герметичность камеры сгорания, является рабочий зазор между поршнем и цилиндром, выбор которого обусловлен противоречивыми факторами .

Зтому вопросу, а также определению технического состояния двигателя посвящены многочисленные работы таких ученых как здановскийН.С., Иофинов С.А., Аллилуев.В.А., Еи-лик.Ш.М., Гурзич К.Б., Костин А.К., Кадыров СЛ., Михлин В.М., Пакман А.Р., Нвколаенко A.B., Никитин Е.А., Терских И.II., Улитовский Б.А. и других.

На основе изучения долговечности поршневых колец разработан ряд действенных мер, повышающих герметичность камеры сгорания. Однако, как правило, при отом недостаточно учитываются такие важные факторы, как влияние, с учетом почвеняо-климатических условий зоны, износа цилиндра w искажений его формы на образование просвета мекду кольцом и цилиндром, зависимость герметичности камеры сгорания от 'просветоЕ колец, соотношение между "теоретической" и "реальной" долговечность!) колец, определение предельных просветов и др.

Исходя ив изложенного сформулированы задачи настоящего исследования.,

1. Разработке модели функционирования ЦПГ двигателя с воздушным охлаждением, характеризующей ресурс двигателя в' составе мобильных хлопкоуборочных агрегатов.

2. Разработка динамической математической модели связи дйвгяостЕческих параметров с параметрами технического состояния ЦПГ.

3. Разрнботка'методик выбора и расчета параметров прогрессивного префлля поршня и износа поршневых колец.

4. Разработка динамичеокой модели износа поршневых кэлец, учитывающая одновременный износ цилиндра и его формы, , 5. Проведение сравнительных экспериментальных исследований серийных и модернизированных-тракторных дизелей в условиях Средней Азии и разработка рекомендаций по организации контроля и повышению эксплуатационного ресурса двигателей .

6. Оценка эффективности результатов исследования.

3. Разработка математической модели сзязч параметров

технического состояния ЦПГ с ресурсом .двигателя.

Из проведенного аналитического обзора (глава 2) ясно, что на увеличение ресурса двигателя влияет улучшение герметичности камеры сгорания, которое, в свою очередь, зависит от технического состояния ЦПГ, характеризуемое износа-ми своих деталей.

Остаточный ресурс двигателя в значительной степени характеризуется скоростью изнашивания деталей ЦПГ.

При определении скорости износа кольца использована известная закономерность, которая может быть представлена математической зависимостью вида

где Т - радиальный износ поршневого кольца, мм; Г -время, за которое происходит износ кольца, час; с - коэффициент пропорциональности; % - давление от сил упругости изношенного кольца с учетом износа цилиндра, МПэ; $ - среднее давление по окружности нового кольца, МПа; ^ - отношение среднего давления гязв в пространстве за кольцом к среднему давлению на окружности кольца.

Аналитическое исследование износа поршневого кольца с учетом одновременного износа цилиндра представляет определенные. трудности. Для облегчения решения задачи были приняты допущения о том, что цилмядр изнашивается одновпз-г меипо как по окружности, так и по высоте, и износ происходит под действием среднего давления кольца по окружности.

В результате получено дпуТеренциельпое уравнение для определения о , которое имеет следующий вид

где 8" - относительны;! износ кольца, $-'£'/t ; £ -безразмерный коэффициент; £ = - отношение износа

цилиндра Тц к среднему износу кольца £сР ; -средний относительные износ кольца, » t - радиальная толщинь поршневого кольца, - угловая координата сечения сжатого кольца при отсчете от его спинки.

Уравнение (2) позволяет определить давление по окруж-норти кольца б зависимости от времени при учете износа цилиндра и выявить момент появления просвета меаду кольцом и цилиндром.

Подставляя (2) в (I) получаем дифференциальное уравнение для определения скорооти износа кольца с учетом одновременного иэкоса цилиндра.

(3)

где (2 - давление по окружности изношенного кольца без учета износа цилиндра.

Уравнение (3) решается численным методом в конечных разностях при известных начальных и граничных условиях для значений коэффициентов ^ о 0; 0,5; 1,0; ¿=0; 2; и ^ 2,6.

Не рис.1 представлены расчетные и экспериментальные еависимости износа поршневого кольца от времени. Расчетная зависимость получена в результате решения уравнения (3) при | я I, т.е. когда скорость изнашивания цилиндра и кольца одинакова. Экспериментальная зависимость получена в.результате разборки и определения износа 20 двигателей, побивавших в эксплуатации.

Данные кривые аппроксимируются зависимостями вида

Т* ~-о,а■*■ о,о$л ¿л,

г г

Мм. 0.12

ОМ ао*

—л

500

юоо

Рис.1. Расчетная СГ^) и экс периглс нта льная зазися--мости износа кольца от времени •

Проводя измерение начального износа поршневого кольца в любой проверяемый момент времени и зная зависимость износа кольца во времени, определяется ресурс ЦПГ.

4. Разработка динамической математическое модели связи диагностических параметров с параметрами технического состояния ЦПГ.

Герметичность камеры сгорания работающего двигателя оценивает по величинам относительного угара масла н прорыва газов в картер. Диагностирование но угару масла не получило широкого растространения из-за большой трудоемкости контроля этого параметра.

О нашей точки зрения наиболее информативным параметром технического состояния ЦПГ является величина прорыва газов в картер двигателя.

Для определения величины прорыва газов в зависит,гости от герметичности камеры сгорания и параметров рабочего-процесса целесообразно использовать выражение

где - максимальный коэффициент расхода при критичес-

ком перепаде давления; - условное проходное сеченио,

определяемое всеми неплотностями кольцевого уплотнения;

^ - относительная расходная функция по средне;,$ перепаду давления; - температура последнего компрессионного

кольца; - среднее по времени давление в цилиндре.

Условное проходное оеченяе / зависит от зазора между поршнем и цилиндром, кольцом и канавкой, а также от величины замка кольца.

где о,., - площадь зазора между поршнем и цилиндром, мм"; птощадь зазора в замке, мм**; ¿к - подъем кольца над поверхностью канавки, мм. Величина йк кзменлется з пределах зазора между кольцом и канавкой поршня по высоте.

Однако известно, что в большинстве случаев кольца устанавливают в цилиндры с начальны/и просветами, ото приводит к дополнительному увеличению прорыва газов через эти просветы. Дополнительная величина прорыва газов при постоянстве остальных параметров определяется как

4 (б>

где у^ - проходное сечение просветов. Если выражение (6) учигавает проходное сечение просвета между кольцом и цилиндром, то общее количество прорыва газов уже с учетом просве-г та колзц определяется суммированием выражений (4) и (6), т.е.

= ^К (I* (7>

Следует сказать, что монтажные зазоры меаду поршнем и цилиндром, кольцом и канавкой, определяемые параметром

всегда имеют место и юс дальнейшее увеличение из-за •износа деталей ЦПГ, как показали опыты, слабо влияет на величину прораьа газов. В таком случае ощутимое влияние могут оказать начальные просветы и появившиеся в процессе работы двигателя из-за износа Кольца и цилиндра. Известно, что воз-'минавдий просвет ме'яду кольцом и цилиндром, бывает двух тиров - "провис" или "подпор". Тогда величина проходного сечения просвета с учетом далы^шого изиооа кольца и цилиндра

определяется следующим образом:

- для просвета типа "провис"

- для просвета типа "подпор"

= ---(8)

где "Э - диаметр цилиндра, мм; - увеличение (умень-

шение) диаметра цилиндра из-за износа кольца и цилиндра, мм; - угол потеря контакта кольца и цилиндра, град..

Если известны величины изкосэ кольца и цилиндра, то значение &0 определяется как

, ао)

где Тгц , - средние изчос.ч цилиндра п кольца, им;

Л - начальное увеличение цилиндра, мм.

Если начальный просвет отсутствует, то А в (10) равен нулю.

Как видно из выражений (8) и (9) величина проходного сечения кольца зависят от угла г£0 .

Угол потери контакта кольца и цилиндра опреде-

ляется следующим образом:

- для просвета типа ."провис"

-агс еозО-ЗИ- -^-) ( Ш

- для просвета типа "подпор"

Таким образом, для определения прорыла газов в картер двигателя с учетом наличия просвета кольца имеем выражение вида:

- для просвета типа "провис"

р.

а

- для просвета типа "подпор"

т. (ь+ (14)

Учитывая, что параметры ^„^ , ^ , К , Тко остается постоянными для конкретного двигателя^ можно определить веглчину прорыва газов, соответствующую предельной величине просвета кольца, с которой нельзя устанавливать его"в двигатель, т.е.

, (15)

ГДЭ

к =- -

Величина среднего давления в цилиндре ^ не остается постоянной, а уменьшается с увеличением величины просвета . Поэтому, для определения ,з необходи-

мо уметь ке нарушая герметичности камеры сгорания измерять величину среднего давления в цилиндре. Для этого можно воспользоваться методом оценки индикаторных параметров дизеля по услозним индикаторным параметрам, разработанным в С.-Петербургском аграрном университете. Среднее давление в цилиндре определяется

Г I* *

уа)са-Аеа)си (16)

где. 01 - величина, постоянная для определенного скоростного режиме работы дизеля; - выходное напряжение датчика вибрадии; £ - время, в течение которого совершается .один такт..

5. Методы и принципы совершенствования пооТ.иля поршня в- обеспечении герметичности камеры сгорания.

Проведен анализ размеров и конфигураций серийных поршней двигателей, результаты измерения температур поршня и ци^.вдра, расчет и обоснование параметров нового профиля ххЗки поршня.

С целью снижения зазора менду поршнем и цилиндром мно-. га.ли авторбми прздлокено вести исследования по подбору ма-?0

териалов для поршня, теплоизолирующих покрытий на днище пэршня, масляному охлаждению поршня и т.д. Признавая эффек-тишость указанных способов все же следует сказать, что они не привели к ожидаемым результатам по снижению зазора меэду поршнем и цилиндром. На основе анализа профиля серийного поршня установлено, что причина, препятствующая снижению этого зазора, кроется в самом профиле серийного поршня.

Известно, что юбка серийного поршня имеет прямолинейные образующие, состоящие из цилиндрической формы на длрне 33 мм и конической формы на длине 40,5 мм. Направляющая часть поршня также имеет коническую форлф, причем конусность уменьшается по. мере приближения к днищу поршня. С целью определения формы поршня в горячем состоянии и зазора между ним и цилиндром, измерены температуры поршня и цилиндра в различных поясах по их высоте с помощью термопары. При измерении передача термо-ЭДС от спая термопар к измерительному прибору осуществлялась с помощью токосъемника периодического действия, . Анализ размеров серийного поршня с учетом значений температур поршня и цилиндра, измеренных экспериментальным путей, показал, что конфигурация поршня в горячем состоянии становится корсетной, контактируя с цилиндром по кромкам вверху и внизу юбка. Такая форма и такой характер контакта юбки поршня с цилиндром и являются главной причиной, препятствующей снижению зазора между поршнем и цилиндром. Более того, чтобы не образовались задиры в местах кромочлых контактов, необходимо заведомо увеличить эти зазоры.

Эффективным направлением снижения этого зазора является изменение существующего профиля юбки, то есть выполнение юбки поршня овальной по поперечному сечению и бочкообразной по высоте.

Оптимальный профиль юбки прежде всего должен обеспечить минимальный зазор как между юбкой поршня и цилиндром, так и между головкой поршня и цилиндром. Кроме того, бочкообразный профиль юбки не только должен компенсировать кор-* сетность юбки, но и должен сохранять некоторую бочкообраз-ность в рабочем состоянии.

В этом направлении наиболее доступной является методика профилирования юбок поршней, разработаннея профессором Гинц-бургом Е.Я. Применение этой методики для конкретного двига-

теля с обоснованием таких параметров как максимальная стрелка бочкообразного профиля Умаке , максимально необходимый зазор между поршнем и цилиндром А„им и координата точки касании юбки поршня с цилиндром при его наклоне в цилиндре ^ в пределах имеющихся зазоров, дает оптимальные профили юбки поршня.

В соответствии с этим общая стрелка бочкообразного профиля в холодном соотоянии определена как:

У.^Ут+У , (17)

где уг - стрелки бочкообразного профиля юбки, исчезающие в рабочем состоянии поршня; у •• стрелки бочкообразного профиля юбки, остающиеся в рабочем состоянии поршня.

Величина и у определялись по формулам:

%aÍJL.;/M¡ у=(ib)

При этом значение обоснуется с учетом усло-

вия работы поршня конкретного двигателя, а величина определяется по выражению

(19)

где c¿Q - разность расширений- юбки поршня по верхнему и нижнему сечениям; £ - относительная координата сечения от верхней кромки юбки поршня; Рг - безразмерный пара-метр;^, » j(ic V) ~ ФУНКЦИИ. зависящие от безразмерных. параметров , К и £ ;

Кроме тсх'о, внизу юбки поршня, с целью исключения кромочного контакта, выполняется плавный сход на длим б мм.

По разработанной методике выбраны для конкретного порш-. ня величины умя>кв , Д^ии и исходя из минимально-

го зазора в дросселирующей части поршня и угла наклона поршня в цЕЛяндре.

Например, для двигателя Д 144 значения параметров Уыакс > И ¡>< соответственно рВЕНЫ 0,01.. .0,015 мм,

0,05 я 0,1.

Овальность должна компенсировать всг. виды деформации юОкн поршая и цилиндра. Во время работы двигателя ябка пори-Í2

ня деформируется под действием боковых сил, газовой нагруз-термических нагрузок вследствие неравномерного распределения температур по окружности юбки поршня, а цилиндр -под действием газовых сил и затяжки анкерных болтов. Б работе определены все виды деформации юбки поршня и цилиндра экспериментально-аналитическим путем. Установлено, что для компенсации■всех видов деформации требуется выполнять юбку . поршня овальной с величиной овала в = 0,08...О,120 мм.

6. Исследования прилегаемости кольца с учетом износа кольца и цилиндра.

Дальнейшее повышение герметичности камеры сгорания связано с изучением долговечности и приспособляемости поршневых колец, которые зависят в основном от изнашивания колец и цилиндров, деформации цилиндров и т.д. Установлено, что по мере износа поршневого кольца происходит перераспределение начального давления по окружности кольца и давление н зоне замка падает быстрее, чем в других местах и наступает такой момент, когда это давление равняется нулю. Работа поршневого кольца до этого момента названа его "теоретической" долговечностью. В дальнейшем, если кольцо не будет снято с поршня, то он будет работать с просветом между цилиндром. Чтобы увеличить "теоретическую" долговечность рекомендовано выполнять поршневые кольца с корректировании давлением в зоне замка. Эти кольца имеют большую долговечность, чем кольца, имеющие равномерное давление по окружности.

Однако, в исследованиях долговечности кольца, проведенных до сегодняшнего дня, не учтен такой ваяккД фактор, как износ цилиндра, т.е. работа поршневого кольца в цилиндре измененного размера и формы. Учет этих факторов позволит приблизить аналитические выводы к потребностям практики и наиболее достоверно объяснить механизм появления просвета между кольцом и цилиндром, приводящего к Повышенному угару масла и прорыву газов во время работы двигателя, а результаты таких исследований внесут определенные коррективы при подборе начального давления по окружности кольца.

По уравнению (3) первоначально были проведены исследования колец с равномерным началышм давлением. Результаты

приведены па рис.2. Видно, что учет износа цилиндра приводит к повсеместному снижении давления по окружности кольца и примерно в Б-5 раз ускоряется процесс появления просвета в зоне замка при изменении относительного износа цилиндра от 0 до 1,0. Следует ответить, что при этом снижение давления до нуля происходит только в зоне замка.

Если к учету износа цилиндра добавить наличие давления в пространстве за кольцом ( ^ = 2), то при незначительных износах кольце1 ( Тк = 0,12 мм) и цилиндра ( Т^ = 0,06 мм) происходит появление просвета э зоне замка.

Известно, что ь тракторных двигателях применяются кольца с корректированным давлением. На рис.Ь приведены результаты исследования одного из них, широко распространенного па практике.

6

Р0

0.9 О.?

0.5

аз

а{ о -0.1

гг=о

Ъа ШПР

гпттт

Рис/?,. Относительное давление 1Р,//> ) кольца, первоначально имевшего равномерное давление, в зависимости от параметров у , ^ и Ц и безразмерного параметра времени к .

Исследования поршневых колец с корректированным давлением показали, что учет износа цилиндра приводит также к перераспределению давления и повсеместному снижению давления по окружности кольца. Кроме того, просветы между кольцом л цилиндром появляются не только в зоне замка, но и в середине полукольца, что является новы-л в теории долговечности коиьца.

а

Ро

1.4

а. 9

о.?

а.5

0.3

О А а

-О!

Рис.3. Изменение относительного давления (Р,/ро ) кольца с корректированным давлением ( X - 2,86) з зависимости от параметров у/- , (; , ¡с и безразмерного параметра времени К . ' '

Как показали исследования, без учета износа цилиндра зона отрицательного давления не появляется дако до износа толщины хрома (0,2 мм) на поверхности кольца, п с учетом износа цилиндра (когда износ цилиндра равен износу кольца) зона отрицательного давления в середине полукольца появляется при износе кольца, равном примерно 0,12...0,14 мм, т.е. раньше, чем двигатели будут отправлены на капитальный ремонт.

Кроме того, установлено, что наличие давления в пространстве за кольцом является дополнительным фактором, ускоряющим появление просвета меяду кольцом и цилиндром.

Таким образом, учет износа цилиндра является вакныгл и он должен приниматься во внимание при определении долговечности кольца. Кроме того, выполненная работа раскрывает новый механизм появления просвета п этот механизм начинает действовать в процессе работы двигателя, т.е. до отправки' двигателя на капитальиш ремонт.

В связи с яншеизлояенннм, представляет интерес уста-

Ковление момента появления просвета на работающем двигателе и изучение влияния этого просвета на величину угара масла и прорыв газов при дальнейшей работе двигателя.

На практике имеются случаи, когда новые неизношенные кольца устенавливяются в цилиндры увеличенного или уменьшенного размеров, В связи с атим возникает необходимость изучения работы поршневых колец в этих цилиндрах с точки зрения герметичности камеры сгорания и экспериментально выявить влияние просвэта на дореызнтный и межремонтный ресурсы .

Известно, что при установке поршневых колец в цилиндр увеличенного диаметра образуется просвет на угле тиса

"провис",'а'при установке в цилиндр уменьшенного диаметра -тиса "подпор" на угле «4 . Начальное давление при этом перераспределяется на длине дуги (¿о ), где имеется контакт. Разделяя контактную длину на участки и определяя значения давлений на этих участках определена формула для определения давлений на поверхности изношенного кольца в изнашивающем цилиндре, имевшем первоначально увеличенные размеры, следующего вида: £ I & Р1 б ¿ли* л Л/, V

Л (20)

где L - номер участка на длине контакта кольца с цилиндром; Ь, - относительное увеличение радиуса цилиндра, \-A/t \ & ~ начальное увеличение (уменьшение) радиуса цилиндра Ь . Здесь знак "+" относится к работе кольца в цилиндре увеличенного размера, а знак "-" - в цилиндре уменьшенного размера. Момент для каждого участка имеет следующие значения:

где Ь. ,.£>,-, Ь.ft,, ft,. - коэффициенты, зависящие от угла

j ' i* / , ., / у/

просвета U. ; коэффициенты,

•1G

Тема износа кольца определяется выражением (4 в котором_ вместо. ^ / а, используется формула для определения £/ра ,

Результат исследования для кольца корректированного давления приведены на рис.4. Видно, что при работе кольца в цилиндре увеличенного размера 4 = 0,1 мм происходит перераспределение давления и увеличивается угол потери контакта кольца с цилиндром, а давление по окружности кольца повсеместно снижается. Положение усугубляется, если учесть и износ цилиндра. Таким образом, работа кольца в цилиндре увеличенного размера не приводит н положительным результатам в процессе работы двигателя с точки зрения герметичности камеры сгорания. Влияние этого случая на угар масла и прорыв газов проверены экспериментально.

Другие результаты получены при исследованиях колец при их работе в цилиндре уменьшенного размера. Угол потери контакта, появляющегося при установке колец в цилиндр уменьшенного размера, по мере износа цилиндра и кольца уменьшается и через некоторое время равняется нулю, а затем будет увеличиваться. Однако, при установке нового кольца в цилиндр уменьшенного размера нужно обратить внимание на сохранение теплового зазора.

&

И

0-9 0.7

■ 0.4 0.3

ОА

О

а{

— при ---

Рис.4. Изменение относительного давления (р1/ро ) по окружности кольца при его работе в цилиндре увеличенного диаметра Iэпюра 7).

Результаты теоретических исследований показали, что в процессе работи двигателя появляются просветы менду кольцом и цилиндром, которые неизбежно приводят к нарушению герметичности камеры сгорания. Экспериментально необходимо было проверить имеет ли место это явление на практике и влияет ли оно на экспериментальные параметры двигателя. С этой целью проведена работа по определению технического состояния поршневых колец, устанавливаемых в капитально отремонтированные двигатели, и влияния начального просвета на величины угара масла, прорыва газов в межремонтный период и максимального давления в цилиндре двигателя. Установлена взаимосвязь г..екду моментом появления просвета и угаром масла и его дальнейшее изменение после появления просвета.

Установлена такяе степень влияния начального просвета па доремонтны/. и послеремонтныл периоды. Вышеперечисленные исследования проведены с помочью безмоторных установок, в лабораторных и эксплуатационных условиях.

7. Методика и результаты экспериментальных исследований а) ио выбору профиля коргшя:

Исследования проводились на двигателях Д144.

Для исследования быля подготовлены опытные поршни с оваль!.;>-бочкообразним профилем юбки. В ходе исследования . 'уточнены величины овала юбки. Овальность в пределах 0,08... 0,120 ш дала хороше результаты, что подтвердило правильность методики подбора овала.

В ходе испытания установлено, что овально-бочкообразные поржи не имели кромочного касания с цилиндром, следа приработкч показали, что контакт юбки по высоте не доходил до верхней кромки, а,по окружности происходит на дуге примерно г 45 град, от плоскости иачания шатуна. Исследования, проведенные по определению износа с помощью нарезанных лунок па поверхности юбок иоршяек, показали полную картину прирабатываемостк юбок к цилиндру как по окруяности, .так к по высоте к подтвердили эти выводы.

Для семелстза тракторных двигателей с воздушным охлаждением овально-бочкообразные•поршни позволили снизить зазоры уежду поршнем и цилиндром до 0,13...О,14 мм вместо

О,20...О,24 мм, а диаметр дросселирующей части увеличить до 104,61...104,62 мм вместо 104,50...104,56 мм.

Снижение зазора мезду поршнем и цилиндром позволила уменьшить количество маслосъемпнх колец в поршне. На рис.5 приведены результаты сравнительных испытаний по определению угара картерного масла. При атом серилпые поршни имели два маслосъемпых кольца, а опытные поршни - один. Однако серийные поршни имели зазоры между поршнем и цилиндром 0,20... 0,24 мм, а опытные поршни - 0,1Ь...0,14 мм. Видно, что величины угара масла почти одинаковые, в пределах погрешности.

Рис.5. Зависимость угара масла от формы юбки и зазора мезду юбкой поршня и цилиндром

1-е опытными поршнями;

2-е серийными поршнями. Дальнейшая работа по герметизации камеры сгорания

должна быть свяэеяа с вопросами долговечности и приспособляемости поршневых колец и их техническим состоянием, б) по прилегаемости колец; Для этого подвергались контролю 257 шт. поршневых колец, снятых с линии сборки.

В результате коятролягаределялись каллчие, расположение и величины просветов по округлости,величины диачетргль -

ных усилии сжатия кольца до номинального диаметра, овальность кольца йа гибкой ленте и коробление.

Для опрзделения просвета применялся калибр и специальный фонарь г/одели 0007.12 конструкции ОКТИПК.

Результаты показали, что примерно 74$ поршневых колец имеют просветы, в остальных просвета не обнаружено. Длина каждого просвета оказалась на длине дуги от 20 град, до 70 град. Просветы находились за пределами 10 град, от замка кольца.

Выяснилось, что просветы между кольцом и цилиндром не только появляются в процессе работы, но и имеются в самом начале работы двигателя. Этому также способствуют деформации цилиндра из-за его износа и затяжки анкерных болтов, что требует улучшения приспособляемости поршневых колец.

Приспособляемость поршневых колец двигателя к деформациям цилиндров определена с помощью специально созданной установки. На этой установке имеется возможность одновременно изменять величину овальности цилиндра и просвета, появляющегося между кольцом и цилиндром. Преимущество данного устройства заключается в возможности установки как новых поршневых колец в цилиндр, так и после любого этапа эксплуатации в "свой" цилиндр. Такой подход к определению приспо-собляо.юсти поршневых колец или прилегаемости поршневых колец к' стенке цилиндра имитирует условия работы их в цилиндре в большей степени по сравнению с определением приспособляемости поршневых колец в кольце-калибре.

Результаты исследований показали, что с увеличением овальности цилиндра появляется просвет типа "подпор". У колец, не имеющих начального просвета, начинает появляться просвет при овальности■цилиндра ровной 0,07...0,08 мм, а при овальности, равной С,1 мм, просвет появляется уже на дуге 13°...15°. При дальнейшем увеличении овальности цилиндра угол отсутствия контакта растет.

. Контролю подвергались также кольца, имеющие начальные просветы. Установлено, что величины начальных просветов до определенной величины овала цилиндра не испытывают заметного повышения, затем увеличиваются с той величины, какой она была вначале. Величина'овала, при котором начи-

нают увеличиваться просветы, тем меньше, чем меньше длина дуги начального просвета. Так, например, начальный просвет на дуге 10 град, начинает .увеличиваться при овальности цилиндра примерно на 0,025 мм, на дуге.30 град. - при 0,045... 0,05 мм, на дуге 50 град, при 0,075...0,1 мм.

Как показали исследования, овальность цилиндра в основном может иметь начальную величину до 0,05 мм. Использование в таких цилиндрах поршневых колец, имеющих начальные просветы, крайне нежелательно с точки зрения ухудшения герметичности камеры сгорания. Поэтому возникает необходимость изучения влияния просвета на величину угара масла и прорыва газов в картер, определяющих ресурс двигателя.

5та работа первоначально проведена на безмоторной установке, позволящел поддерживать постоянное давление над поршнем и измерять количество воздуха, проходящего черрз зазоры между поршневыми кольцами к цилиндром. При этом используются серийные поршневые комплекты и цилиндры. Утеч'.са воздуха через просветы измерена с помощью прибора №-17599 (ГОСНКТИ).

Исследованию подвергались кольца беспросветные и и начальным просветом в цилиндре круглого размера величиной от 30 град, до 40 град. Овальность цилиндра обеспечивалась с помощью дополнительного приспособления. Давление в надпора-невом пространстве создалось сжатым воздухом через редуктор , поддерживающий постоянную заданную величину давления. Измерение расхода воздуха через неплотности .мееду поршневыми кольца;,® и цилиндром осуществлялось при давлениях 1,0; 1,5; 2,0 ¿Ша. Для комплектов поршневых колец величина зазора находилась в пределах 0,35...О,4 мм.

Результаты исследования показали, что утечка воздуха через зазор кольцо-цилиндр увеличивается с увеличением давления воздуха в надпоршневом пространстве, т.е. с 82...83 л/мин при 1,0 МПа до 132...153 л/мин при 2,0 ьШс, а.при наличии просвета с 92...93 л/мин при 1,0 МПа до 154...155 л/мин при 2,0 МПа. Увеличение овальности цилиндра приводит к увеличению пропуска воздуха, т.е. увеличение овальности цилиндра до 0,1 мм приводит к увеличении пропуска воздуха с 154...155 л/мин до 164...165 л/м$'Н ери давлении 2,0 КПа. В дальнейшем атот вопрос исследовал на работающем двигателе.

21.

в) по определению технического состояния двигателя:

Вначале проводились исследования в лабораторных условиях по определению влияния герметичности камеры сгорания яа индикаторные показатели дизеля. Для этой цели в двигатель были установлены три варианта колец:

- новые кольца без просвета;

- новые кольца с просветами на дуге от 80 до 50 град.;

"кольца с наработкой 800-:1000 моточасов.

Измерения проводилась на одном скоростном режиме с изменением нагрузки с иьезокварцевым датчиком индицирова-яия по стандартной методике и с пьезоакселерометром Д14 по методике, разработанной б Санкт-Петербургском Государственном аграрном университете. Результаты исследований приведены яа рис.6 и 7. Анализируя представленные зависимости моаяо сдолать следующие выводы:

Рис.б. Изменение . среднего давления в цилиндре от нагрузки и состояния поршневых колец I - с новыми кольцами без просветов; 2-е кольцами, имеющими наработки; 5-е новыми кольцами с просветами. I. Новые кольца с просветами приводят к уменьшению максимального давления в цилиндре.

2. Показатели двигателя с новыми кольцами, имеацими просвети, значительно ниаа показателей двигателя о кольцами, имеющими наработку порядка 1000 часов.

3. Для условий эксплуатации в качество диагностического параметра, характеризующего герметичность камеры его-, раиия, возможно применение амплитуды вибросигпала от максимального давления в цилиндре с соответствующей обработкой по методике, разработанной в С.-П.ГА/.

Рис.7. Изменение амплитуды вибросигнала максимального давления от нагрузки и состояния поршневых колец

1-е новыми кольцами без просветов,

2-е новыми кольцами с просветами.

Затем исследовалось влияние зазора между кольцом и канавкой по высоте, а также зазора между кольцом и цилиндром на угар картерного масла. Работа проведена в лабораторных условиях по ГОСТу 18509-88. Величина угара картерного масла определена методом непрерывного измерения в работающем двигателе с помощью прибора КИ-24006 (ГОСКИТИ), так как метод слива масла до и после испытания не пригоден для этого случая из-за большей неточности. Устройство КИ-24006 основано на использования компенсационного метода измерения, предусматривающего непрерывное определение массы масла, необходимого для поддержания постоянного уровня масла в картере испытываемого дизеля при постоянных скоростном, нагрузочном и тепловом режимах, 0 этой

целью масляный радиатор дизеля был помещен в термостат.

Измерение прорыва газов в картер двигателя осуществлено с помощью прибора КИ-17939. .

Влияние зазора медду кольцо л и канавкой на угар масла и прорыв газов определялось при работе двигателя с нормальным зазором 0,115...0,120 мм и повышенным зазором на БО мкм, т.е. при 0,145...0,150 мм, так как на практике эксплуатации двигателеи типа Д44 йазора больше этой величины не встречается. Двигатель работал сначала с поршневыми кольцами, имеющими нормальные зазоры в сопряжении кольцо-канавка по высоте, затем с кольцами, имеющими повышенны/! зазор между ними. Параметры поршневых колец при этом соответствовали техническим условиям, а зазор между поршнем и цилиндром . составил для каждого комплекта в пределах 0,16...0,19 мм.

Проведенные исследования показали, что значения угара масла и прорыва газов в картер двигателя с увеличением зазора с нормального до величины, определяемой максимальным износом кольца и канавки в условиях эксплуатации, практически не меняются.

Влияние дрилегсе.иости кольца к цилиндру на угар масла и прорыв газов определены также в лабораторных условиях при работе двигателя с различными поршневыми кольцами, имеющими просвет между кольцом и цилиндром различной величины. Для 'этого отобраны кольца, имеющие просветы на одном, двух и более местах по окружности кольца. Длина каждого просвета составила не дуге 20°...30°.

На основе микрометража деталей ЦПГ установлены зазоры меяду канавкой я кольцом в пределах 0,095...0,135 мм, иел-ду маелосьемным кольцом и квяэекой в пределах 0,07...0,135 т я между поршнем и цилиндром в пределах 0,16...0,20 мм.

Исследования показали, что величины угара масла после их стабилизации в двигателе с комплектом поршневых колец, не имеющих начальные просветы, и с комплектом поршневых колец, имеющих начальные просветы на длине дуги в пределах •¿0...280, близки по значению. Однако, с увеличением количества просветоз величина угара масла имеет повышенное значение. Так, например, при работе двигателя с поршневыми комплектами, имеющими просветы в двух местах величина угара месла составляет около 1%, ас просветами в трех местах ве-24-

личина угара масла составляет 1,3...1,4$ к расходу топлива.

Анализируя результаты исследования, можно сказать, что увеличение общей длины просветов приводит к увеличению расхода масла на угар.

Такую же зависимость имеет значение прорыва газов в картер двигателя от наличия просвета кольца, т.е. наличие просвета на длине дуги Б0...50 град, приводит к увеличению прорыва газов с 78...84 л/мин до S3 л/мин,

В результате проведенных исследований можно сделать вывод о необходимости контроля наличия просветов у поршневых колец перед их установкой в двигатель.

Учитывая то, что критерием отправки в капительный,ремонт тзляется изменение эксплуатационных параметров двигателя, на величины которых, как установлено, влияет наличие просветов и их размеры, били проведены исследования двигателя по ускоренной методике. В задачи этих исследований входило следующее:

- определение времени работы двигателя до появления просвета кольца.и его влияние па дальнейшее изменение величины угара масла, и амплитуду вябросигнала максимального давления в цилиндре;

- определение значения амплитуды вибросигпала максимального давления в цилиндре, соответствующего предельному значению величины просветов поршневых колец;

- определение времени работы .двигателя до предельного значения угара масла с комплектами колец, имеющими начальные просветы, и без них.

Сравнительные испытания двигателей с комплектами поршневых колец с просветами и без них производились в условиях лаборатории ускоренным методой с добавлением в топливо раствора А/Ш-4Д в количестве 0,5...0,75$.

Величина угара масла после стабилизации составила у комплекта поршневых колец, имеющих начальные просветы в пределах 0,85...0,% к расходу топлива. Эта величина соответствует, как показала проверка, величине угара мас^а капитально отремонтированных двигателей, л величина угара масла в двигателе с комплектом поршневых колец, не имеющих просветы, составила 0,5...0,6? к расходу топлива.

В обоих случаях вязорк мезду поршнем и цилиндром, кольцом и канавкой соответствовали ТУ. При этом амплитуда вибросигнала составила 59 г/В и 4S мВ соответственно.

.Результаты исследования показали, что d двигателе с комплектом поршневых колец, имеющих начальные просветы,_ величине угара масла относительно быстрее доходит до предельного значения, в нашем случае за 10 циклов, а с кольцами не имеющими просветов - за 14 циклов работы двигателя (рис.8), т.е. двигатели с комплектом поршневых колец с просветами, имеют ресурс примерно на 30,3 меньше, чек с кольцами без просветов. Амплитуда вибросигнала, соответствующая предельному значению параметров ЦПГ, при которых двигатель отправляется в капитальный ремонт равна "•8 мВ на холостом хода и 42 мВ при нагрузке БОО Н-м. Такие же результаты получены при испытаниях двигателей в условиях эксплуатации.

- Определение времени работы двигателя до появления просвета между кольцом и цилиндром осуществлено при работе двигателя в лабораторных условиях и результаты сравнивались с результатами эксплуатационных испытаний двигателей. Для этого двигатели укомплектовывались поршневыми кольцами, параметры которых полностью соответствовали ТУ на их изго-' товлзние. В процессе работы двигателя измерялся расход топлива на угар и прорыв газов в картер, а кольца 2-го цилиндра после.каждого цикла работы двигателей проверялись на просветы.

Исследования показали, что после восьмого цикла работы двигателей появились просветы между кольцами и Цилиндром (рис.8), что указывало на окончание их "теоретической" долговечности к этому'моменту. Угары картерного масла и прорыв газов в картер двигателя составили соответственно 1,05... I.I2JS и 95...105 л/мин. В дальнейшем кольца двигателей до достижения предельного значения угара масла работают с просветами, прячем интенсивность угара после появления просвета больше, чем до появлеглая. Так, например, до появления просвета между кольцом и цилиндром интенсивность угара масла составила 0,06$ за цикл, а после появления - 0,13$

за цикл, то есть интенсивность увеличивается примерно вдвое.

Сравнение износа поршневых колец за период до появления просвета с износом колец двигателей, испытанных в условиях эксплуатации показало, что они соответствуют ресурсу 1700...2500 моточасов.

Если учесть, что максимальный ресурс двигателей в условиях. Средней Азии до поступления б капитальный ремонт 2500...3500 моточасов, то двигатели после появления просвета между кольцом и цилиндром работают непродолжительное время.

ю // и цикл

Рис.8. Изменение величины угара масла (, ;;;,

прорыва газов в картер С-------) в режиме ускоренного

испытания .двигателей.

1,2,3 - с беспросветными кольцами, 4 - с просветными кольцами.

Таким образом, наличие начального просвета между кольцом и цилиндром является главным фактором повышения расхода масла на угар и прорыва газов в картер, т.е. сокращения ресурса двигателей.

На основе теоретических исследований износа порткевых колец установлено, что в процессе работы двигателя появляются просветы между ними и цилиндром, которые, как это подтверждено экспериментально, являются причиной повышения угара масла и прорыва газов, приводящие к сокращению доремонтных и послеремонтных ресурсов. С другой стороны

известно, что тепло от поршня, в основном, отводится через поршневые кольца. Поэтому требуется полная прилегаемость кольца к стенке цилиндра, а наличие просвета между кольцом и цилиндром должно привести к повышению температуры поршня ь той 8оне, где расположен проовет. Это предположение проверено экспериментально. Для этого в поршне в зоне расположения гроовста первого компрессионного кольца установлены спаи хромель-копелевых термопар. Передача термо-ЭДС от термопар к измерительному прибору осуществлялась с помощью токосъемника периодического действия.

Исследования по измерению температуры поршня проводились в. два этапа. На первом этапе двигатель комплектовался серийными.поршневыми кольцами, не имеющими просветов между цилиндром. На втором этаце двигатель оснащался комплектами поршневых колец, имеющих просветы между цилиндром на дуге 40°-45°. Температура поршня определялась на скоростном и нагрузочном режимах работы двигателя. При этом тем- • поратура.масла поддерживалась постоянной и равной 80 - 1°С.

Исследования показали, что наличие просвета между кольцом и цилиндром влияет на температуру поршня в зоне расположения просвета. Температура в этой зоне на скоростном режиме возросла на 6,..9°С, а на нагрузочном режиме -на 16..Д8°С по сравнению с тем,-когда поршневые кольца не имели проовета.

Таким обрезом, наличие начального просвета между цилиндром не только приводит к увеличению температуры поршня в соответствующем месте, но и приводит к неравномерно^ нагреву самого кольца, что является причиной изменения его параметров, заложенных в нем во время изготовления.

Проведенные экспериментальные исследования и проверка технического состояния поршневых колец, поступающих на ремонтные предприятия, показали, что, в основном, в капиталь-, .ко отремонтированные двигатели устанавливаются кольца, имеющие начальные просветы, и именно они обуславливают работу двигателей с более высоким расходом масла на угар во время эксплуатации их в сослеремонтный'период и является причиной преждевременного их-износа.

8. Эффективность от реализации результатов исследования

В результате внедрения результатов исследовании эксплуатационный ресурс увеличен на 30-40ÎS, что приводит к уменьшению количества двигателей, отправляемых в капитальные ремонт. Снижение количества маслосъемшх колец ц металлоемкости поршня, улучшение, условие смазгвания nopmHeii приводит к снижению механических потерь.

Выбор оптимального профиля поршня и улучшение герметичности камеры сгорания позволили уменьшить удельный расход топлива на 3-5 г/кВт.час.

ОСНОВНОЕ РЕЗУЛЬТАТЫ V BîiBOJU

1. Разработанная многофункциональная модель ($орму-ла 3) позволяет рассматривать ЦПГ как динамическую систему гильза-поршень-кольцо з св^зи с ресурсными диагностическими параметрами и показателями работы дизеля применительно к условиям Среднеазиатского региона.

2. Величина просвета, определяющая герметичность камеры сгорания, в значительной степени влияет на сокращение срока службы деталей ЦПГ, особенно отремонтированных дви-ггтелеЯ.

о

При герметичности камеры сгорания 112,58 мм ресурс капитально отремонтированных двигателей составляет 5Ç0-300 моточасов, с улучшением герметичности до 64,5 срок службы составил I200-I500 моточасов в условиях Среднеазиатского региона.

3. Основными параметрами, определяющими техническоз состояние ЦПГ и герметичность камеры сгорания в условиях эксплуатации являются величины угара масла, количество газов, прорывающихся в картер двигателя, зибросигналэ, характеризующего индикаторные параметры двигателя и яитен-сивпость их изменения до предельного значения.

<*. Разработанная динамическая математическая модель Мормула 15) связи диагностических параметров с параметрами технического состояния ЦПГ позволяет определить величины диагностических параметров, соответствующие предельной величине просвета кольца (для расхода газов эти величины гавнн S0-I00 л/мин, для вибросигнала - 28 мВ или 42 мВ

в зависимости от режима диагностирования).

• 5. Существующий профиль поршня, состоящий из цилиндра и конуса, не позволяет снизить эксплуатационные.зазоры ЩТГ.

Разработанная методика по выбору параметроф профилирования бочки и овала юбки поршня, учитывающая температурные поля поршня по его'высоте и окружности, деформации поршня и цилиндра под действием температурных и механических нагрузок и созданные конструкции поршней позволяют снизать зазор между поршнем и цилиндром до 0,15-0,14 мм (вместо 0,2-0,2.4 мм) в двигателях Д144.

6. Разработанная методика и программа расчета размеров головки поршня позволяет снизить зазоры между головкой поршня и цилиндром до 0,58-0,40 мм вместо 0,54-0,62 да в двигателе. Д144.

7. Динамическая модель износа поршневых колец позволяет определить, что долговечность их, при учете износа цилиндра и его формы, снижается в 3-5 раз. При этом просветы появляются как в соке замка, так. и на дуге град, от замка в зависимости от величины отношения износа цилиндра

к износу кольца.

8. Разработана методика и программа расчета взносов поршневых колец для различных типоразмеров колец, которая опро;." ля9т распределение давления и износа по окружности кольца в зависимости о я времени, что позволяет проводить подбор колец для установки в двигатель с целью повышения ресурса.

9. Исследованиями установлено:

- начальные просветы-поршневых колец, устанавливаемых в двигатели, достигают величины дуги 50-60 град, и расположенные в зоне замка в процессе работы двигателя сохраняются, я в зоне спинки - исчезают;

- наличие начального просвета является одной из причин повышения угара масла, .прорыва газов в картер двягате- ' ля, уменьшения индикаторных показателей дизеля и, как • следствие, снижения.эксплуатационного ресурса двигателя.

10. При работе двигателя с кольцсми, не имеющими просветов, их возникновение происходит примерно после 2/3 ресурса двигателя,' что подтверждается теоретическими псследо-

ваниямп. Этому моменту соответствует расход масла на угар 1,05,... ,1,12$. В дальне,ч.ив1/ эти кольца работают с просветами, однако интенсивность угара масла возрастает вдвое, чем за период до появления просвета.

Время работы двигателя с кольцами, имеющими просветы на дуге 45-50 град, в зоне замка составляет 70-80$ от времени работы двигателя с беспросветными кольцами. Это отношение справедливо и для обычных условий эксплуатации, так как наработка двигателе.) с кольцами, ямеодш/п просветы, меньше на 30-35$, чем наработка двигателей с беспросветными кольцами.

11. Исследование температурных полей поршня на ,юг.ш-нальном режиме показали, что в зоне, расположения просвета между кольцо?л и цилиндром с длиной дуги 40-45 град, температура соответственного участка поршня повышается на 18-20°С, что приводит к неравномерному нагреву самого кольца и является причиной изменения его параметров,

12. Внедрение рекомендаций по организации кснтрсля и повышения эксплуатационного ресурса двигателей,включающих в себя проверку колец на наличие просвета перед их установкой в двигатель позволяет повысить достоверность диагностирования и определение ресурса ЦПГ двигателя в условиях эксплуатации на 25$.

13. Внедрение поршневых колец, поршней с овально-бочкообразным пропилом, методики диагностирования ЦПГ в условиях эксплуатации и установка в двигатель беспросветных колец позволяют повысить эксплуатационный ресурс двигателя на. 30-40$ и уменьшить удельный расход топлива на 3-5 г/кВт.час.

Основное содержание работы опубликовано в следующих трудах: . .

1. Худа^бердиев Т.О. Повышение герметичности камеры сгорания дизелей сельскохозяйственных тракторов. Ташкент, 1992 г., 253 с. . .

2. Гянцбург Б.Я., Тихомиров Н.Й., Огнева В.Г., Худай-бердиев Т.О. Оценка зазоров и конфигураций поршня двигателя ВТЗ. М., Труды ВСХИС0, 1973, внп.ХШ, С.99-107.

3. Огнева Е.Г., Худайбердиев Т.С. Некоторые теоретические соображения по определению размеров дросселирующей части

21

поршня. М., Труды ВСХКЗО, 1973, вып.66, С.64-68.

4. Огнева Е.Г., Худаибердиев Т.С. К методике определения деформации поршня под нагрузкой. М., 1973. Труды ВСХИЗО, вып.66, С,101-102.

5. Худаибердиев Т.О. Деформация поршня от неравномерности нагрева юбки по окружности - Автомобильная промышленность - 1975, И 2, С.3-9.

6. Худайбердчев Т.С., Далимбаев А., Кладьков Ю. Исследование теплового состояния тракторного дппгателя -Хаопкоеодство - 1975, К 5, С.32. . .

7. Огнева Е.Г., Худайбердиев Т.С. Зависимость износа юбок поршней от способа.контакта поршней с цилиндром. М., 1976. Труды ВСХКЗО, вып.113, С.65-69.

8. Худаибердиев Т.О. Некоторые результаты исследования опытных поршней, изготовленных для двигателя Д144 (на узб,языке). Ташкент, Ковал техника, 1977, Л 8, С.14.

9. Огнева Е.Г., Худайбердиев Т.С. Исследование износостойкости поршней с овапьно-бочкообразной юбкой двигателей о воздушным охлаждением. М., 1977, Труды ВСХИЗО, вып.139, С.114-Х15..

10. Худаибердиев Т.С., Огнева Е.Г. Исследование деформаций цилиндров двигателей с.воздушным охлаждением под действие. механических нагрузок. М., 1977, Труды ВСХИ30, вып. 139, С.87-89. . .

11. Худаибердиев Т.С., Далимбаев А. Исследование теплового состояния цилиндров и головок цилиндров двигателя Д144 в условиях эксплуатации при уборке курака. Тезисы научно-производственной конференции. Андижан, 1978, С.27.

1С. Худайбердиев Т.О., Даличбаев А, 0 тепловом состоянии нового двигателя ДХ44 (на узб.яз.). Ташкент, Нопая техника - 1379, К 7, С.24. . .

13. Гинцбург Б.Я., Эфрос В.В., Огнева Е.Г., Худаибердиев Т.С, Профилирование овала юбки поршней для повышения износостойкости двигателей с воздушным охлаждением. М., 1Э79, Тр.ВСХИЗО, вып.152, С.52-55.

14. Гинцбург Б.Я., Эфрос В.З., Огнева Е.Г., Худайбердиев Т.О. Профилирование бочкообразного профиля юбки поршней для повышения износостойкости двигателей с воздушным охлаждением. М., 1979, Тр.ВСХИЗО, вып.152, С.82-85.

15. Результаты НИР, зарегистрированные в ВНТПЦ за Л 78001233. М., 1980, С.50.

16. Результаты КИР, зарегистрированные в В1ГГИЦ за К 73032456. М., 1980, С.35.

17. Худайбердиев Т.С. К методике измерения температуры поршня (на узб.языке) - Ташкент, Новая техника - 1931, м II, С.14,

18. Далимбаев А., Худайбердиев Т.С., Балтабаев Б. Результаты исследования теплового состояния поршня двигателя (на узб.языке) - Ташкент, Новая техника - 1333, Л 3,

С.8.

19. Рабинович А.Ш., Худайбердиев Т.О. Влияние износа цилиндра на износ поршневого кольца. I.!., 1988, Тр.ГОСТШТИ, Л 84, С.183-187.

20. Худайбердиев Т. Устройство для ускоренного износа поршневых колец ({1а узб.языке) - Ташкент: Новая техника -

' 1989, Л 6, С.22.

21. Худайбердиев Т.О. Причины неисправности днигате/еН (на узб.языке) - Сельское хозяйство Узбекистана - 1991, • 1 )Е 3, С,44.

22. Рабинович А.Ш., Худайбердиев Т.С. О теории извс поршневых колец - Техника в сельском хозяйстве - 1991, <, •< С.31. ...

23. Худайбердиев Т.С. Анализ появления зазоров мезду кольцом и цилиндром в двигателе - Техника в сельском хозяйстве - 1991, Л 5, С.58-59.

24. Худайбердиев Т.С. Определение деформыции цилиндров двигателя Д144 (на узб.языке) - Ташкент, Новая техника, 1991, Л 6, С.23-24.

25. Худайбердиев Т.С. Определение момента появления просвета в двигателе - Техника в сельском хозяйстве - 1991,' Л 6.

26. Худайбердиев Т.С. Влияние зазоров в сопряжении кольцо-цилиндр на температуру поршня - Техника в сельском хозяйстве - 1991, Л 6, С.27.

Типография Санкт-Петербургского государственного аграраого

( университета

Заказ.З^'^ Хираа 100 э*з. Подписано к печати <¿¿.09.92. г.Пункин, ул.Ксмооонольская, I1»