CC BY
17
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СООТНОШЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ПРОДУКТОВ ИЗНАШИВАНИЯ В РАБОТАВШЕМ МАСЛЕ ДИЗЕЛЯ КАМАЗ-740 В
КАЧЕСТВЕ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО ПАРАМЕТРА Никоноров А.Н.1, Марьев Р.А.2 Email: Nikonorov1147@scientifictext.ru
'Никоноров Алексей Николаевич — кандидат технических наук, кафедра общенаучных и общетехнических дисциплин; 2Марьев Родион Александрович — курсант, командно-инженерный (автомобильно-дорожный) факультет, Военная академия материально-технического обеспечения им. генерала армии А.В. Хрулёва,
г. Санкт-Петербург
Аннотация: в статье анализируется плюсы и минусы цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) и группы коленчатого вала. Это поможет улучшить показатели работы двигателей, а также приведены характеристики, описывается устройство и химический состав различных деталей цилиндро-поршневой группы и решение проблем с экологией с помощью усовершенствования данного механизма. В статье изложены методы и способы решения этих проблем в разных странах мира. Общество серьезно настроено на решение проблем и делает большие успехи в этом. Ключевые слова: деталь, коленчатый вал, подшипник.
USE OF RELATIONSHIP OF CONCENTRATIONS OF WEARING PRODUCTS IN DIESEL KAMAZ-740 WORKING OIL AS A DIAGNOSTIC PARAMETER
Nikonorov A.N.1, Maryev RA.2
'Nikonorov Alexey Nikolaevich - PhD in Technicals, DEPARTMENT OF GENERAL SCIENTIFIC AND GENERAL TECHNICAL DISCIPLINE;
2Maryev Rodion Alexandrovich — Cadet, OF COMMAND-ENGINEERING FACULTY, THE MILITARY OF LOGISTICS AND TRANSPORT, SAINT-PETERSBURG
Abstract: the article analyzes the pros and cons of the cylinder-piston group (CGP) and the crankshaft group. This will help improve the performance of engines, as well as the characteristics, describes the device and the chemical composition of various parts of the cylinder-piston group, and solve problems with the environment through the improvement of this mechanism. The article describes methods and methods for solving these problems in different countries of the World. The society is serious about solving problems and is making great strides in this. Keywords: part, crankshaft, bearing.
УДК 62-144
Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) является основным механизмом двигателя. Отказы его деталей приводят к аварийным последствиям, вызывая повреждения сопряжённых узлов, а восстановление их работоспособности сопровождается значительными трудозатратами, так как требует практически полной разборки и сборки силовой установки.
Анализ работы двигателей показывает, что основными узлами, лимитирующими их долговечность, являются цилиндро-поршневая группа (ЦПГ) и группа коленчатого вала.
Подшипники скольжения коленчатого вала работают в режиме гидродинамической смазки, при котором поверхность вкладышей отделена от поверхности шейки слоем масла. В этих условиях износы сопряженных поверхностей должны быть минимальными. Однако в эксплуатации при холодных пусках или при пусках после длительной остановки двигателя при недостаточной подаче масла возникает смешанное трение, вызывающее интенсивный износ подшипников.
Причиной износа подшипников может быть наличие в масле абразивных частиц, размер которых больше величины минимального зазора шейки и вкладышем, а также процессы коррозии металлов[1].
Для работы вкладышей подшипников коленчатого вала дизеля КамАЗ-740 характерны следующие условия работы:
максимальная удельная нагрузка - 30.. .35 МПа; максимальное гидродинамическое давление - 70.80 МПа; диапазон скоростей относительного скольжения - 3,5.12,5 м/с; рабочая температура поверхности - до 150о С.
Согласно требованиям ОСТ 37.001.045 - 82, вкладыши коренных и шатунных подшипников автомобильных двигателей должны состоять из стальной основы, покрытой одним или несколькими слоями антифрикционных материалов.
Вкладыши подшипников коленчатого вала и нижней головки шатуна КШМ дизеля КамАЗ-740 сменные, тонкостенные, трёхслойные, с рабочим слоем из свинцовистой бронзы. На основании заводских сборочных чертежей деталей дизеля КамАЗ-740 (рисунок 1), каждый из коренных и шатунных вкладышей подшипников коленчатого вала имеет стальную основу с гальваническим покрытием для предотвращения процесса коррозии при хранении и два слоя антифрикционных покрытий: свинцовый сплав и свинцовистую бронзу.
антийоикпионное покоытие (свинцовый сплав): антифрикционное покрытие (свинцовистая бронза); -основа вкладыша (сталь-лента); ^^^^^ -гальваническое покрытие. Толщина 1...2 мкм.
Рис. 1. Структура вкладышей подшипников КШМ дизеля КамАЗ—740
Вкладыши подшипников коленчатого вала и нижней головки шатуна КШМ дизеля КамАЗ-740 имеют различные характеристики.
Антифрикционный слой из свинцового сплава:
шероховатость поверхности: ^,=0,2.. .0,4 мкм (9 кл. ГОСТ 2789-73);
толщина слоя - 22 мкм;
твёрдость - НВ = 17;
температура плавления - 240о С;
предел прочности - 67 МПа;
химический состав: РЬ-87%, Си-3%, Бп-10%;
основной химический элемент - свинец (РЬ), металл синевато-серого цвета с плотностью 11,350 кг/м3 при температуре 20оС.
Антифрикционный слой из свинцовистой бронзы:
материал - БрС -24;
толщина слоя - 220.420 мкм;
твёрдость - НВ = 42,5;
температура плавления - 975о С;
предел прочности - 70 Мпа;
химический состав: Си-75%; Pb-24%; бп-0,33%; др.-0,75%;
основной химический элемент - медь (Си), розовато-красный пластичный металл с плотностью 8960 кг/м3 при температуре 20оС, среди всех других металлов обладает одной из самых высоких теплопроводностей.
Приведённый химический состав антифрикционных покрытий вкладышей, а также обобщение данных литературных источников указывают на возможность использования свинца и меди в качестве элементов-индикаторов, характеризующих изменение технического состояния вкладышей подшипников дизеля
КамАЗ-740. Предполагается, что в случае износа верхнего свинцового сплава в работавшее масло в качестве ПИ деталей КШМ свинец поступать не будет или будет поступать в меньших концентрациях, чем медь. В целях исследования изменения концентраций элементов-индикаторов применим коэффициент соотношения концентраций свинца и меди kf
Ir Pb
k'=- .
Cu
Так как свинцовый сплав имеет относительно небольшую толщину, при этом теряет часть слоя ещё в процессе приработки, а в процессе эксплуатации активно диффундирует со слоем свинцовистой бронзы, то это позволяет предположить присутствие во вкладышах подшипников КШМ дизеля КамАЗ-740 рабочего антифрикционного диффузионного слоя.
Данное предположение подтверждается исследованиями поверхности работающих вкладышей подшипников через оптический микроскоп. Анализ условий эксплуатации, структуры, химического состава, а также размеров коренных и шатунных вкладышей подшипников коленчатого вала дизеля КамАЗ-740 позволяет сделать несколько выводов [2].
1. В процессе эксплуатации нижние коренные вкладыши подшипников коленчатого вала подвергаются наибольшим нагрузкам и, как следствие, имеют большую скорость изнашивания.
2. Все вкладыши подшипников коленчатого вала имеют одинаковую структуру и химический состав, где в верхнем антифрикционном покрытии преобладает свинец (Pb), а в нижнем медь (Си).
3. В процессе эксплуатации удаление верхнего антифрикционного слоя из свинцового сплава с поверхности вкладышей ведёт к интенсивному изнашиванию подшипников и шеек коленчатого вала КШМ. Следовательно, допустимый зазор между коренными и шатунными вкладышами подшипников и соответствующими шейками коленчатого вала является необъективным параметром оценки технического состояния КШМ.
4. Рабочим антифрикционным слоем вкладышей подшипников КШМ дизеля КамАЗ-740 является диффузионный слой, в котором концентрация свинца больше, чем концентрация меди, а следовательно, коэффициент соотношения концентраций Pb и Cu k^1. Значения ^<1 будут свидетельствовать об интенсивном изнашивании подшипников и шеек коленчатого вала КШМ и необходимости применения технического воздействия. Значение kp1 указывает на предельное состояние вкладышей.
Таким образом, в качестве диагностического параметра КШМ дизеля КамАЗ-740 в процессе эксплуатации целесообразно использовать коэффициент соотношения концентраций элементов-индикаторов, т. е. свинца и меди k'.
Применение методики диагностирования дизелей ВАТ по соотношению продуктов изнашивания в работавшем масле позволяет снизить трудоемкость работ по техническому обслуживанию автомобилей, а также увеличить коэффициент технической готовности военной автомобильной техники, что значительно повысит степень ее боевой готовности [3].
Список литературы / References
1. Кюрегян С.К. Оценка износа двигателей внутреннего сгорания методом спектрального анализа. М.,
Машиностроение, 1996. 152 с.
2. Рабочие чертежи. Наб. Челны: УГК ОАО «КамАЗ», 1985.
3. Автомобили КамАЗ 6х4. Техническое обслуживание и ремонт. Руководство. М.: Воениздат, 1993. 656 с.
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПО УГЛОВЫМ УСКОРЕНИЯМ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА Никоноров А.Н.1, Лопатин И.А.2 Email: Nikonorov1147@scientifictext.ru
'Никоноров Алексей Николаевич - кандидат технических наук, кафедра общенаучных и общетехнических дисциплин; 2Лопатин Иван Алексеевич — курсант, командно-инженерный (автомобильно-дорожный) факультет, Военная академия материально-технического обеспечения им. генерала армии А.В. Хрулёва,
г. Санкт-Петербург
Аннотация: в статье показаны возможности диагностирования дизельного двигателя, способы повышения эксплуатационной надежности двигателя. Одним из перспективных направлений сейчас является диагностирование по угловым ускорениям коленчатого вала двигателя. В статье рассказано, как увеличение цикловой подачи топлива приводит к увеличению значений углового ускорения в точке максимума. А также можете установить блок управления и производить анализ с
64
