CC BY
85
п = вХ1опт = 84мин-; Ь = еХ2опт = 14мм; р = ехзопт = 4800мм.
ЛИТЕРАТУРА
1. Повышение качества шаров подшипников 180302 / В.Г. Куранов, А.Н. Виноградов, Р. А. Константинов // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2009. № 3 (41). С. 127-130.
2. Станок для доводки шаров / Куранов В.Г., Виноградов А.Н., Константинов Р. А. Заявка на конструкцию РФ, № 2009115111 от 20.04.2009. Положительное решение о выдаче патента на изобретение.
3. Горанский Г.К. Автоматизация технического нормирования работ на металлорежущих станках с помощью ЭВМ / Г.К. Горанский, Е.В. Владимиров, Л.Н. Ламбин. М.: Машиностроение, 1970. 224 с.
Виноградов Александр Николаевич —
доктор технических наук, профессор кафедры «Автомобили и автомобильное хозяйство» Саратовского государственного технического университета
Vinogradov Aleksandr Nikolaevich -
Doctor of Technical sciences, Professor of the Department of «Automobiles and automobile sector» of Saratov State Technical University
Константинов Роман Александрович -
аспирант кафедры «Автомобили и автомобильное хозяйство» Саратовского государственного технического университета
Статья поступила в редакцию 20.05.2011, принята к опубликованию 24.06.2011
Konstantinov Roman Aleksandrovich ■
post-graduate student of «Automobiles and automobile sector» of Saratov State Technical University
УДК 629.113.004.67
А.С. Денисов, Р.И. Альмеев
ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОДШИПНИКОВ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕДПУСКОВОЙ СМАЗКИ
Статья посвящена проблеме обеспечения надёжности двигателей при низких температурах. Проведён анализ причин возникновения повышенных пусковых износов двигателей. Разработано устройство предпусковой смазки, способствующее оптимизации параметров смазочного процесса на режимах пуска и прогрева. По результатам стендовых испытаний сделаны выводы об эффективности предложенного устройства.
Надёжность; пусковые износы; устройство предпусковой смазки; испытания; эффективность
A.S. Denisov, R.I. Almeev
THE OPERATING LIFE IMPROVEMENT OF CRANKSHAFT BEARINGS BY PRE-LUBRICATION SYSTEM USAGE
The article is devoted to the problem of engines reliability maintenance in low temperature conditions. The analysis of reasons of the engines starting wears is given. The device for pre-starting lubrication promoting optimization of lubricant process parameters on start-up and warming modes is developed. Conclusions of the offered device efficiency by results of bench tests are makes.
Reliability; starting wears; the device for pre-starting lubrication; tests; efficiency
Условия работы автомобильных двигателей в период пуска-прогрева значительно отличаются от условий работы на номинальных нагрузочных и скоростных режимах и оказывают существенное влияние на долговечность и безотказность основных деталей. Анализ причин отказов коленчатых валов двигателей КАМАЗ-740 по результатам статистической обработки показывает, что значительное их количество (22 %) приходится на проворачивание шатунных и коренных вкладышей, задир коренных или шатунных шеек, а также их аварийный износ [2].
Основной эксплуатационной причиной повышенного изнашивания и возникновения отказов подшипников коленчатых валов автомобильных двигателей следует считать нарушение условий смазки. При недостаточном давлении масла на входе в подшипник могут нарушаться условия гидродинамического трения, в результате толщина масляного слоя может стать ниже критической, что повысит вероятность проворачивания вкладышей.
Данная проблема наиболее актуальна при эксплуатации двигателя в условиях низких температур, когда происходит значительное увеличение вязкости масла, снижение эффективности работы масляного насоса и фильтрующих элементов. В таких условиях время поступления смазочного материала к узлам трения при пуске возрастает в несколько раз.
Основное влияние на изнашивание деталей оказывает изменение характеристик эксплуатационных материалов. Низкая температура охлаждающей жидкости в наибольшей степени способствует коррозионно-механическому изнашиванию, а низкая температура масла (малая прокачиваемость и задержка его поступления к деталям) - интенсификации молеку-лярно-механического и абразивного изнашивания.
Рассмотренные исследования [1, 4] показывают, что для каждого сопряжения двигателя существует своя оптимальная температура масла в картере, при которой наблюдается минимальный износ. Отклонение параметров теплового режима работы двигателя от оптимальных значений при пуске и прогреве приводит к значительному увеличению износа его сопряжений. Анализ экспериментальных данных [3, 6] показывает, что пробег, эквивалентный одному холодному пуску по износу, а следовательно потеря ресурса, в интервале температур от -30оС до +30оС возрастает в шесть раз. Снижение пусковых износов возможно за счёт поддержания оптимального теплового режима двигателя и нормальной работы его систем во время пуска и прогрева.
С целью повышения долговечности двигателя предложено устройство предпусковой смазки, способствующее оптимизации параметров смазочного процесса на режимах пуска и прогрева (патент РФ на полезную модель № 88 737 [5]). Основной целью модернизации системы смазки путем установки данного устройства является сокращение времени поступления моторного масла к деталям двигателя в процессе холодных пусков. Таким образом, обеспечивается сокращение времени работы подшипников коленчатого вала и турбокомпрессоров на неблагоприятных режимах.
Изготовлен опытный образец устройства и проведены экспериментальные исследования. Цель исследований - анализ параметров смазочного процесса и оценка эффективности работы устройства предпусковой смазки при установке его на двигатели с различной конструкцией систем смазки.
При проведении испытаний использовали двигатель КАМАЗ-740.62-280, установленный на стенде фирмы «ЛУЬ». Испытания с имитацией пониженного теплового режима работы проводили на двигателях КАМАЗ-740.10 и ЗМЗ-4062.10. В процессе испытаний проведен сравнительный анализ рабочих и оценочных параметров на двигателе со штатной системой смазки и двигателе с установленной системой предпусковой смазки.
Основным параметром, характеризующим эффективность предпусковой подготовки системы смазки, является давление в масляной магистрали. Из рис. 1 видно, что с понижением температуры масла, увеличивается давление масла в магистрали.
0.7
а,в
я
С
а,5
а."
л
5 0.4
да
0> Е 0,3
т
0>
1 0,2
а
0,1
0
\ У /1
2
-»
Рис. 1. Зависимости давления в главной масляной магистрали двигателя КАМАЗ-740.62-280 к концу предпусковой прокачки (2) и давления на выходе масло-закачивающего насоса (1) от температуры масла
30 -20 -10 0 10 20 ЭО 40 50 60 70 60 "Генперапурама)сла(н. "С
Экстраполяция данного графика показывает, что при температуре масла -20оС давле-ние к концу прокачки составит около 0,25 МПа (то есть половину штатного номинального давления [2,3]). Также на данном графике приведена кривая, описывающая давление на вы-ходе масляного насоса. Повышенное давление при более низких температурах связано с увеличением общего гидравлического сопротивления системы смазки. При этом соответственно увеличиваются потери давления при прохождении каналов и фильтров. В результате разность давлений на выходе маслозакачивающего и в магистрали двигателя повышается.
Предпусковая прокачка существенно сокращает время достижения номинального давления после запуска двигателя (рис. 2). Это способствует сокращению времени поступления масла к узлам трения.
По результатам испытаний были сделаны выводы об эффективности работы устрой-ства предпусковой смазки:
1) Обеспечивает поступление достаточного объёма смазочного материала к подшипникам коленчатого вала перед пуском двигателя, позволяет уменьшить время поступления масла к деталям во время холодного пуска и предотвратить повышенный их пусковой износ.
2) Обеспечивает поддержание давления в системе смазки перед пуском двигателя в пределах 0,06.. .0,3 МПа в зависимости от начальной температуры масла.
3) Устройство наряду с использованием штатного пускового подогревателя обеспечивает не только надёжный запуск, но и долговечную работу двигателя. По результатам исследования получено, что использование устройства предпусковой смазки на двигателе позволяет снизить интенсивность изнашивания подшипников коленчатого вала на 5-10% в зависимости от начальной температуры пуска, что позволяет сделать вывод о соответственном увеличении межремонтного ресурса.
1 " ¡^
С ц
s е-
ÜZ "J Е Е
Es
И
М
; к
12
10
M
V \
\ \ \
*—_ 1
та."-"1
76SJC
S: а- 4.
5: у- 3.I7JSÜ ' у = J.HW4r J
Рис. 2. Зависимости времени нарастания давления в главной масляной магистрали после запуска дизеля от температуры масла: 1 - без предпусковой прокачки;
2 - с предпусковой прокачкой в течение 10 с; 2 - 20 с; 3 - 30 с
-30 -20 -10 0 10 20 30 10 Температура масла bj. "С
50
Применение разработанного устройства целесообразно на высокофорсированных дизельных двигателях, работающих в районах с низкими температурами воздуха. В связи с этим предложенное устройство можно рекомендовать автопроизводителям грузовой техники для испытания и последующей установки на автомобили, поставляемые для эксплуатации в районы Крайнего Севера.
ЛИТЕРАТУРА
1. Авдонькин Ф.Н. Оптимизация изменения технического состояния автомобиля / Ф.Н. Авдонькин. М.: Транспорт, 1993. 350 с.
2. Денисов А.С. Обеспечение надежности автотрактортных двигателей / А.С. Денисов, А.Т. Кулаков. Саратов: СГТУ, 2007. 422 с.
3. Денисов А.С. Восстановление деталей силового агрегата КАМАЗ 740.11-240 [Еиго-1]: учеб. пособие / Р.А. Азаматов [и др.]; ред. А.С. Денисов. Набережные Челны: Полиграф. фирма ГКИ, 2007. 307 с.
4. Денисов А.С. Основы формирования эксплуатационно-ремонтного цикла автомобилей / А.С. Денисов. Саратов: СГТУ, 1999. 352 с.
5. Денисов А.С. Устройство для предпусковой смазки двигателя внутреннего сгорания: пат. на полезную модель № 88737 / А.С. Денисов, Р.И. Альмеев // Бюл. госуд. реестра полезных моделей РФ, 2009, № 32.
6. Лосавио Г.С. Эксплуатация автомобилей при низких температурах / Г.С. Лосавио. М.: Транспорт, 1973. 117 с.
Денисов Александр Сергеевич -
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Автомобили и автомобильное хозяйство» Саратовского государственного технического университета
Denisov Aleksandr Sergeevich -
Doctor of Technical sciences, Professor, chair of «Automobiles and automobile sector» of Saratov State Technical University
Альмеев Руслан Игоревич -
аспирант кафедры «Автомобили и автомобильное хозяйство» Саратовского государственного технического университета
Статья поступила в редакцию 11.05.2011, принята к опубликованию 24.06.2011
Almeev Ruslan Igorevich -
post-graduate student of «Automobiles
and automobile sector»
of Saratov State Technical University
