CC BY
12
УДК 621.43.011 А.Е. Королёв
Тюменская государственная сельскохозяйственная академия А.Г. Белов
Тюменский государственный нефтегазовый университет
ВЛИЯНИЕ ИСХОДНОГО КАЧЕСТВА ДЕТАЛЕЙ НА ИЗНОС ДВИГАТЕЛЕЙ
Аннотация
Представлена методика проведения экспериментов. Установлено влияние погрешностей формы и расположения деталей на износ двигателей.
Ключевые слова: качество, износ деталей.
А.Е. Korolyov
Tuymen State Agriculture Academy A.G. Belov
Tyumen State Oil and Gas University
QUALITY COMPONENTS INFLUENCE EFFECT ON ENGINE SIMULATION
Annotation
The methods of carrying out the experiments are presented. The influence of shapers errors and details location on engines wear is determined.
Key words: quality, details wear.
Введение
В технологическую систему обеспечения качества ремонта двигателей входят оборудование и оснастка, готовые детали и узлы, средства контроля и испытания, техническая документация и т.д. Если микро- и макроге-ометрические отклонения не превышают нормативных значений, то приработка сопряжений выполняется относительно быстро и с небольшим начальным износом [1]. Отклонение формы и расположения поверхностей трения вызывают задиры, повышенный и неравномерный износ деталей [2].
Техническое состояние двигателей в основном определяется скоростью изнашивания ресурсоопределя-ющих сопряжений: гильза цилиндра - поршень, шейка коленчатого вала - вкладыш.
1. Методика исследований
Эксперименты выполнялись на специализированных ремонтных предприятиях Тюменской области. В процессе сборки двигателей проводился микрометраж деталей в соответствии с ГОСТ 18509-88 «Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний». Микрометраж был выполнен по 9 маркам дизельных и карбюраторных двигателей, их общее количество составило 175 единиц. Износ двигателей определялся спектральным анализом масел на установке МФС-7. Экспериментальные данные обрабатывались по стандартным методикам.
2. Результаты исследований
Установлено, что макрогеометрические отклонения деталей имеют значительный диапазон рассеивания (коэффициент вариации находится в пределах 0,6...1,3),
поэтому значительная часть контролируемых параметров выходит за пределы нормативных значений. Так, почти третья часть деталей по погрешностям формы не соответствует техническим требованиям на ремонт. Существенная часть сопряжений (в среднем 16%) имеют зазоры с отклонениями от нормативных, причём у большинства двигателей зазор выше допустимого. Увеличенный начальный зазор в сопряжениях приводит к сокращению ресурса двигателей, поэтому необходим более тщательный селективный подбор деталей при сборке.
Методом корреляционного анализа были получены зависимости между погрешностями формы и расположения деталей, и концентрацией в конце обкатки характерных для сопряжений элементов износа в масле, полученных спектральным анализом. Коэффициенты множественной корреляции математических моделей составили 0,66... 0,87, что соответствует средней степени взаимосвязи между факторами и выходными параметрами. Поскольку на износ двигателей также влияют температурный режим, загрязнённость и давление масла, нагру-зочно-скоростной режим обкатки и другие факторы, то из приведённых данных следует, что макрогеометрические отклонения деталей играют существенную роль в процессах изнашивания сопряжений.
На примере двигателей ЗиЛ-130 показано влияние погрешностей формы и расположения деталей на износ сопряжений (рис. 1 и 2).
J Sib) h Зог» щ- * j
\ УГйоп >
г*- ' _ -х- _ ...... h—
С ' XftSg'1
(1 0.005 0.01(1 0.015 0.020 {¡ы.&г.мМ
200 1-1-1-1-1
0 0.003 0.016 0.024 0.012 вол, >гм
Рис. 1. Влияние овальности 5 г и конусности 5 г гильз цилиндров, овальности поршней 5 ш и зазора гильза -поршень вгп на износ сопряжений
/ / >
y/s 'Ло ш )
J(>5ua) .11 So
с----- N- ' — * — - н . __ . _
J<Sm)/
0 0,002 0.004 О.ООЛ 0.1ЮВ «и
1_
0,0475 0.0500 0.0525 0.0550 0.0575 Sl» >™
Рис. 2. Влияние овальности 5 „ конусности 5 к коренных и шатунных шеек коленчатого вала, зазора шейка - вкладыш в на износ сопряжений Из графиков видно, что с увеличением овальности и конусности деталей износ их возрастает, а между зазо-
50
ВЕСТНИК КГУ, 2010. №1
ром и износом существует обратно пропорциональная зависимость. Однако необходимо учитывать, что предельная величина зазора ограничена технико-экономическими показателями работы двигателей. Анализ корреляционных зависимостей показал, что наименьший износ сопряжений достигается при макрогеометрических отклонениях и зазорах, близких к нормативным значениям.
Распределение факторов по степени влияния на износ представлено в табл. 1 и 2 (усреднённые значения по всем маркам двигателей).
Таблица 1
Степень влияния факторов на износ деталей цилиндро-поршневой группы
Таблица 2
Степень влияния факторов на износ деталей кривошипно-шатунной группы
Отсюда следует, что наибольшее влияние на износ оказывает зазор в сопряжениях. Степень влияния овальности и конусности шеек коленчатого вала практически одинакова. Износ шеек коленчатого вала зависит от погрешностей формы меньше в 1,4.. .1,6 раза, чем для вкладышей. Влияние овальности поршней на износ незначительно, поскольку значение этого параметра предусмотрено их конструкцией.
С увеличением доли факторов, имеющих значения, не соответствующие нормативным, степень влияния их возрастает (рис. 3).
о 10 20 30 40 л, %
Рис.3. Влияние доли ненормативных параметров Д на их значимость А
Степень рассеивания параметров высокая и коэффициент их парной корреляции составляет 0,61. Обобщённая оценка влияния всех факторов показала, что в значительной мере износ железосодержащих деталей определяется макрогеометрическими отклонениями гильз цилиндров (в 1,8.2,3 раза больше, чем отклонениями коленчатого вала). Нашими экспериментами выявлено, что при превышении нормативных значений на 0,005 мм по овальности и конусности гильз цилиндров и шеек коленчатого вала приработочный износ соответствующих сопряжений возрастает на 12.21% и 19.27% соответственно.
Заключение
1. Установлено, что погрешности формы, и расположения деталей двигателей имеют значительный диапазон рассеивания (коэффициент вариации параметров
0.6.1.3..
2. Показано влияние макрогеометрических отклонений деталей на износ двигателей в процессе их технологической обкатки.
3. Выявлено, что наибольшее влияние на износ двигателей оказывает зазор в сопряжениях.
4. С увеличением доли ненормативных параметров степень их влияния на износ двигателей возрастает.
Список литературы
1. Крагельский И.В. Основы расчётов на трение и износ /И.В. Крагельс-
кий, М.Н. Добычин, В.С. Комбалов. - М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.
2. Новиков М.П. Основы технологии сборки машин и механизмов /
М.П. Новиков. - М.: Машиностроение, 1980. - 592 с.
УДК 621.894+ 531.391.3 А.С. Хомичев
Курганский государственный университет
ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ФРИКЦИОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ТРАНСМИССИЙ
Аннотация
В статье приводятся результаты экспериментальных исследований динамической нагруженности гидромеханических трансмиссий. Проводится анализ нагрузок, которым подвергаются фрикционные элементы в процессе работы. Обосновывается необходимость совершенствования методики расчета фрикционных дисков. Приводятся результаты их динамического анализа. Предлагается способ снижения динамической нагруженности фрикционных элементов.
Ключевые слова: трансмиссия, нагрузки, динамика, фрикционные диски, расчет, собственная частота, метод конечных элементов.
A.S. Khomichev Kurgan State University
DYNAMIC ANALYSIS OF FRICTAONAL ELEMENTS OF HYDROMECHANICAL TRANSMISSIONS
Annotation
In the article results of hydromechanical transmissions experimental investigations are adduced. Analysis of loading of frictional elements during their usages is advanced. Necessity of frictional discs calculating process modernizing is substantiated. Results of their dynamic analysis are adduced. The method of decrease in dynamic loadings of frictional elements is offered.
Key words: transmission, loadings, dynamics, frictional discs, calculation, own frequency, finite element analysis.
Овальность гильз Конусность гильз Овальность поршней Зазор гильза -поршень
0,207 0,231 0,147 0,415
Овальность шатунных шеек Конусность шатунных шеек Зазор шатунная шейка -вкладыш Овальность коренных шеек Конус-нус-ность коренных шеек Зазор коренная шейка -вкладыш
0,136 0,138 0,191 0,138 0,133 0,264
СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 5
51
