CC BY
265
УДК 621.357.7.014
А.С. Денисов, А.Р. Асоян, В.М. Юдин
ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ШАТУННЫХ ПОДШИПНИКОВ ДВИГАТЕЛЯ КАМАЗ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА ШАТУНОВ
Проведен анализ причин отказов автотракторных двигателей в эксплуатации, дана характеристика дефектов шатунов при капитальном ремонте, разработана схема технологического процесса восстановления шатунов, дана их техникоэкономическая оценка.
Автотракторные двигатели, дефекты двигателей, восстановление шатунов
A.S. Denisov, A.R. Asoyan, V.M. Yudin
INCREASED DURABILITY ROD BEARING ENGINE KAMAZ, BY IMPROVING THE
TECHNOLOGY OF REPAIR ROD
The causes of failure of automotive engines in operation, the characteristic defect rods at major repairs, a scheme for process recovery rods, given their technical and economic evaluation.
Automotive engines, engine damage, recovery of rods
Наиболее полное использование ресурса двигателя возможно при правильной эксплуатации автомобиля и качественном ремонте. Качество капитального ремонта (КР) и его технология во многом определяется дефектами основных элементов двигателя.
Данные по дефектам двигателей, снятым в капитальный ремонт, содержатся в статистике эксплуатирующих организаций. В табл. 1приведено распределение пробега двигателей КамАЗ-740 до КР по основным дефектам по данным Московского филиала «КамАЗ автоцентр». Результаты обработки приведены в табл. 1 и рис. 1.
Из табл. 1, 2 следует, что по причине естественного износа деталей в доремонтный период поступает в КР 44,36% двигателей, а в межремонтный только 31,51%. Коэффициент вариации наработки до КР по этой группе дефектов минимальный и закон распределения наработки до КР здесь близок к нормальному.
По основным дефектам аварийного характера (4-7) доля двигателей в межремонтный период в 1,62 раза выше, чем в до ремонтный. В целом по всей совокупности двигателей из-за большой доли аварийных отказов наблюдается значительная вариация наработки до КР (^>1), что соответствует экспоненциальному закону распределения, характерному для отказов аварийного характера из-за нарушения правил эксплуатации и конструктивно-технологических недоработок. Особенно это относится к дефектам, связанным с шатуном: проворачивание вкладышей, обрыв шатуна и шатунных болтов (дефекты 4 и 5 из табл. 1) .
\ 4 \ / ч 1ср1 ^ 58,0
N 1/ л 1 \ 2 V 1=\ 1ср2~^ Д 38 6,8
9 \ ч ч . 1 У2-\ ,432'
/ \
/ /
О 50 100 150 200 250 500 350
I, ттс.км
Р,% б
чл . . ' \ ГЧ 51,0
\ > \ ! / \ 2 ^=1, 1ср2=8 402 ЭД
/ м ■ ■ \ \ д У2=1, 551
/ N
1 V ^ 0 ■ ■ ■ *
50 ЮО 150 200 250 300 550
I, мыс. км
Рис. 1. Распределение наработки двигателя КамАЗ-740 до капитального ремонта по причинам: а - проворачивания коренных и шатунных вкладышей; б - обрыва шатуна, шатунных болтов:
1 - в доремонтном периоде, 2 - в межремонтном периоде
4^
05
Таблица 1
:<£^*
а
Распределение пробега двигателей КамАЗ-740 в до ремонтном (Н) и межремонтном (Р) периодах эксплуатации по основным дефектам по данным Московского филиала «КамАЗавтоцентр», %
Наименование дефектов Пер иод Интервалы пробега, тыс. км Двигатели с дефектами
0-30 30-100 100-150 150-200 200-250 250-300 300-350 св 350 Всего НРТА
1.Естественный износ ЦПГ и И 0,92 0,61 14,24 21,05 20,74 36,22 6,19 44,36
КШМ Р 0,78 17,32 15,74 22,04 13,38 30,70 - - 31,51 -
2. Пылевой (абразивный) Н - 18,94 14,73 34,73 28,42 3,15 - - 13,04 0,27
износ ЦПГ и КШМ Р 1,92 51,92 26,92 11,53 5,76 1,92 - - 12,90 -
3. Износ ЦПГ вследствие Н - 33,34 22,22 22,22 22,22 - - - 1,23 -
перегрева двигателя Р 10,00 40,00 20,00 20,00 10,00 - - - 2,48 -
4. Проворачивание коренных И 1,03 27,83 19,58 18,55 17,52 13,40 2,06 - 13,32 5,08
и шатунных вкладышей Р 13,41 50,00 28,04 4,87 2,43 1,21 - - 20,34 9,42
5. Обрыв шатуна, шатунных Н 4,50 27,02 20,72 18,01 17,11 9,90 0,90 1,80 15,24 9,06
болтов, поршня Р 18,64 43,37 27,11 6,77 3,38 1,69 - - 14,64 7,94
6. Поломка коленчатого И - 28,57 14,28 28,57 14,28 14,28 - - 0,96 0,41
вала Р 9,09 54,54 27,27 9,09 - - - - 2,72 0,99
7. Трещина блока И - 18,57 14,28 17,14 20,00 20,00 7,14 2,85 9,61 0,54
цилиндров Р 13,04 43,47 23,91 8,69 4,34 4,34 2,17 - 11,41 0,24
8. Дефекты масляного И - - 50,00 25,00 25,00 - - - 0,54 -
насоса Р 33,33 33,33 33,34 - - - - - 0,74 -
9. Прочие Н 8,33 25,00 25,00 25,00 8,33 8,34 - - 1,64 -
Р 23,07 38,46 15,38 7,69 7,69 7,69 - - 3,22 -
Итого И 0,96 13,59 10,43 18,81 20,60 15,10 17,17 3,29 100,00 15,38
Р 8,93 37,46 22,82 12,40 6,94 11,16 0,24 - 100,00 18,61
НРТА - нарушение регулировки топливной аппаратуры
Вестник СГТУ. 2011. № 3 (58) Выпуск 2
Таблица 2
Параметры распределения наработки до первого КР (Н) и между КР (Р) двигателей КамАЗ-740
Наименование дефектов Пери од Параметры Доля двигателей с распломбированными ТНВД
Среднее значение, тыс. км Среднеквадратическое отклонение, тыс. км Коэф- фициент вариации
1. Естественный износ ЦПГ и И 271,3 149,9 0,552
КТТТМ Р 184,1 157,7 0,857 -
2. Пылевой (абразивный) И 163,6 116,9 0,714 2,07
износ ЦПГ и КШМ Р 106,1 127,3 1,200 -
3. Износ ЦПГ вследствие И 138,3 106,7 0,772 -
перегрева двигателя р 110,0 130,6 1,188 -
4. Проворачивание коренных и 158,0 179,7 1,138 38,13
и шатунных вкладышей р 86,8 123,5 1,423 46,31
5. Обрыв шатуна, шатунных и 151,0 211,7 1,402 59,44
болтов, поршня р 89,1 138,2 1,551 54,23
6. Поломка коленчатого вала и 158,0 140,9 0,892 45,05
р 86,8 84,3 0,971 36,39
7. Трещина блоков цилиндров и 193,8 205,4 1,059 5,61
р 104,5 182,9 1,751 2,10
8. Дефекты масляного насоса и 162,5 64,0 0,394 -
р 68,3 65,0 0,958 -
9. Прочее и 134,0 160,6 1,198 -
р 99,7 176,5 1,769 -
10. Итого и 211,0 225,0 1,067 15,38
р 122,9 173,8 1,414 18,61
Таблица 3
Соотношение параметров долговечности двигателей КамАЗ-740 в межремонтном и до ремонтном периодах эксплуатации
Наименование дефектов l р / l н V / V рн
1. Естественный износ ЦПГ и КШМ 0,67 1,55
2. Пылевой (абразивный) износ ЦПГ и КШМ 0,64 1,68
3. Износ ЦПГ вследствие перегрева двигателя 0,79 1,53
4. Проворачивание коренных и шатунных вкладышей 0,б4 1,25
б. Обрыв шатуна, шатунных болтов, поршня 0,58 1,10
6. Поломка коленчатого вала 0,55 1,08
7. Трещина блока цилиндров 0,53 1,65
В. Дефекты масляного насоса 0,42 2,43
9. Прочие 0,74 1,47
10. Итого 0,58 1,32
Примечание к табл. 3: Гр и Гн - средняя наработка до КР соответственно до повторного и до первого; Vри Vн -соответствующие коэффициенты вариации.
Из табл. 3 следует, что наиболее низкий вторичный ресурс наблюдается по дефектам (4-8). Это обусловлено более низким давлением в системе смазки отремонтированных двигателей, большим накоплением усталостных повреждений (трещин) на коленчатых валах. Большая неоднородность составляющих при КР приводит к большой неоднородности качества ремонта и большему рассеиванию вторичного ресурса, о чем свидетельствует соотношение коэффициентов вариации, которое в 1,08-2,43 (в среднем в 1,32) раза выше, чем по не ремонтированным двигателям.
Таким образом, проведенный анализ показывает: по причине естественного износа деталей в КР поступает 44,36% не ремонтированных и 31,51% отремонтированных двигателей, остальные поступают
в ремонт, как правило, с аварийными повреждениями основных деталей; значительная часть аварийных двигателей (36-59%) эксплуатировались с нарушением правил эксплуатации (распломбирование ТНВД); по основным дефектам аварийного характера доля двигателей в межремонтный период в 1,62 раза выше, чем в до ремонтный; из-за большой доли аварийных двигателей наблюдается значительная вариация наработки до КР (^>1); в среднем вторичный ресурс составляет 58% первичного, особенно низкий вторичный ресурс по двигателям с проворачиванием вкладышей, обрывом шатунов и шатунных болтов, поломкой коленчатого вала; рассеивание вторичного ресурса в среднем в 1,32 раза больше, чем первичного. Для повышения межремонтных пробегов двигателей необходимо повышать уровень их технической эксплуатации, совершенствовать технологию и качество ремонта.
Полученные данные по изменению технического состояния шатуна в процессе эксплуатации являются основой для обоснования содержания основных этапов технологического процесса его восстановления. Схема технологического процесса восстановления шатуна приведена на рис. 2.
Мойка
Дефектовка
ВГШ
Расточка
ВГШ
Выпрессовка Дефектовка
втулки ВГШ
Дефектовка НГШ в сборе с вкладышами
Запрессовка
ремонтной
втулки
ВГШ
Запрессовка
номинальной
втулки
ВГШ
Расточка втулки ВГШ Сборка
Фрезерование Расточка
торцов НГШ НГШ
Железнение
Расточка НГШ
Хонингование НГШ
Рис. 2. Схема технологического процесса восстановления шатуна
Выбор возможного маршрута технологического процесса восстановления определяется дефекто-вочной операцией, которая проводится в соответствии с картой дефектации.
Технологический процесс твердого железнения предусматривает получение на деталях железных износостойких покрытий высокой твердости непосредственно из ванны без последующей упрочняющей обработки. Предложенный технологический процесс восстановления шатуна обеспечивает стабильность формы нижней головки шатуна после ремонта.
Интенсивность изменения технического состояния шатунных подшипников в процессе эксплуатации после восстановления по предложенной технологии в среднем на 15% ниже, чем после замены вкладышей без ремонта шатунов и на 11% выше, чем у новых двигателей. Это позволяет повысить межремонтный ресурс в среднем на 15%, снизить долю подлежащих замене шатунов с 24,5% до 11,9% и получить годовой экономический эффект на один двигатель КамАЗ-740 в размере 1298 руб. По Саратовской области годовой экономический эффект составит 12980000 руб.
ЛИТЕРАТУРА
1. Денисов А.С. Восстановление шатунов автотракторных двигателей / А.С. Денисов, А.Р. Асо-ян, В.М. Юдин. Саратов: СГТУ, 2008. 250 с.
2. Восстановление деталей силового агрегата КамАЗ-740.11-240 (Еиго-1) / Р.А. Азаматов, А.С. Денисов, А.Т. Кулаков, П.Г. Курдин. Набережные Челны: КамАЗтехобслуживание, 2007. 307 с.
Денисов Александр Сергеевич -
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Автомобили и автомобильное хозяйство» Саратовского государственного технического университета
Aleksandr S. Denisov -
Doctor of Technical Sciences, Professor Head of sub-department «Cars and automobile economy»
Saratov State Technical University
4B
Асоян Артур Рафикович -
кандидат технических наук, доцент кафедры «Автомобили и автомобильное хозяйство» Саратовского государственного технического университета
Юдин Виктор Михайлович -
кандидат технических наук, начальник кафедры автомобильного транспорта Вольского филиала Санкт-Петербургского военного университета тыла
Статья
Arthur R. Asoyan -
Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor of the Department «Cars and automobile economy» Saratov State Technical University
Victor M. Yudin -
manager dep. back Volsky's motor transport of branch of the St. Petersburg military man of university
в редакцию 13.05.2011, принята к опубликованию 24.06.2011
