Научная статья на тему 'Закономерности пусковых и послепусковых износов двигателя 4ч 11,0/12,5 (Д-240) при безгаражном хранении машин'

Закономерности пусковых и послепусковых износов двигателя 4ч 11,0/12,5 (Д-240) при безгаражном хранении машин Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
423
67
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПУСКОВЫЕ ИЗНОСЫ / ПОСЛЕПУСКОВЫЕ ИЗНОСЫ / ЦИЛИНДРОПОРШНЕВАЯ ГРУППА / БЕЗГАРАЖНОЕ ХРАНЕНИЕ / САМОПРОГРЕВ / ПРЕДПУСКОВОЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ / ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ / STARTING ABRASION / POST-STARTING ABRASION / CYLINDER-PISTON GROUP / OUTDOOR STORAGE / SELF-HEATING / PRESTARTING HEATER / ELECTRIC HEATER

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Крохта Г.М., Усатых Н.А., Хомченко Е.Н.

Экспериментальные исследования с целью изучения закономерностей износа деталей цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) двигателей Д-240 при низких температурах окружающего воздуха выполнены в лаборатории зимней эксплуатации Новосибирского ГАУ в 2014-2015 гг. Программа исследований включала в себя сравнительный анализ величины износа гильз и поршневых колец у двигателей с тремя способами подготовки к пуску: поддержание теплового режима от постороннего источника энергии, а затем горячий пуск; предпусковой разогрев холодного двигателя с помощью автономного предпускового подогревателя(ПП) и последующий пуск; автоматический самопрогрев в период межсменных стоянок (АПД). Износ деталей ЦПГ определяли методом искусственных баз при помощи прибора УПОИ-6. Наименьший износ наблюдали при поддержании теплового режима двигателя в период межсменного хранения от постороннего источника тепла. Однако этот способ требует значительных материальных затрат и, зачастую, просто неприемлем из-за отсутствия внешнего источника энергии (лесозаготовки, газои нефтепромыслы и др.). Использование двух других способов зависит от конкретных условий эксплуатации. В варианте с предпусковым подогревателем среднедиаметральный износ гильз, приходящийся на один пуск-прогрев, находится в пределах 0,059-0,087 мкм. Поэтому при небольшой продолжительности межсменной стоянки и высокой массе двигателя целесообразно использовать режим АПД, позволяющий снизить износ основных деталей ЦПГ. При длительных межсменных стоянках, особенно для малогабаритных двигателей более предпочтительно использование предпусковых подогревателей, так как в режиме АПД увеличивается суммарный износ деталей и расход топлива. Пуск горячего «двигателя» сопровождается значительным снижением износов, по сравнению с пуском-прогревом, например, в режиме АПД по гильзам более чем в 4,2 раза, по кольцам около 4 раз, с ПП по гильзам и кольцам в 6 раз.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

REGULARITIES OF STARTING AND POST-STARTING WEAR OF 4CH 11.0/12.5 (D-240) ENGINE AT OUTSIDE STORAGE OF MACHINES

The experimental research was carried out in the laboratory of winter exploitation of FGBOU VO Novosibirsk State Agrarian University in 2014-2015. The purpose of the experiment was to study the regularities of wear of details of the cylinder-piston group (CPG) of D-240 engines at low ambient temperature. The design if the experiment included comparative analysis of abrasion of sleeves and piston rings in engines with three methods of start preparation: the maintenance of the engine thermal conditions by means of the external power source and then the warm start; pre-start warming-up of cold engine by means of autonomous preheater and further start; automatic self-heating of engine in parking period between shifts (AWE). Abrasion of CPG details was determined by the method of artificial bases by UPOI-6 device. The smallest wear of the parts of the CPG was observed while maintaining the thermal regime of the engine from an external source of heat during the storage between shifts. However, this method requires significant material costs, and often it is unacceptable due to lack of external power sources (such as timber cutting, gasand oil-field, etc.). Applying of the other two methods depends on the specific operating conditions. In the variant with the preheater, the average diametric wear of sleeves per one “start-up-warm-up” is in the range of 0.059-0.087 micrometers. Therefore, for a short inter-shift interval and high engine mass, it is advisable to use the AWE mode, which allows to reduce the wear of the main parts of the CPG. For long parking, especially for small-sized engines, the use of pre-starting heaters are more preferable, since in AWE mode the total wear of parts and fuel consumption increase. Warm engine start accompanies with the significant reduction of abrasion in comparison with cold start; for example, in AWE mode the abrasion decreases 4.2 times for sleeves and about 4 times for piston rings, and at preheater usage the abrasion decreases 6 times for sleeves and rings.

Текст научной работы на тему «Закономерности пусковых и послепусковых износов двигателя 4ч 11,0/12,5 (Д-240) при безгаражном хранении машин»

УДК 621.43.004.62

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПУСКОВЫХ И ПОСЛЕПУСКОВЫХ ИЗНОСОВ ДВИГАТЕЛЯ 4Ч 11,0/12,5 (Д-240) ПРИ БЕЗГАРАЖНОМ ХРАНЕНИИ МАШИН

Г.М. КРОХТА, доктор технических наук, заведующий кафедрой (e-mail: mshipo@mail.ru) Н.А. УСАТЫХ, доцент Е.Н. ХОМЧЕНКО, старший преподаватель Новосибирский государственный аграрный университет, ул. Добролюбова, 160, Новосибирск, 630039, Российская Федерация

Резюме. Экспериментальные исследования с целью изучения закономерностей износа деталей цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) двигателей Д-240 при низких температурах окружающего воздуха выполнены в лаборатории зимней эксплуатации Новосибирского ГАУ в 2014-2015 гг. Программа исследований включала в себя сравнительный анализ величины износа гильз и поршневых колец у двигателей с тремя способами подготовки к пуску: поддержание теплового режима от постороннего источника энергии, а затем горячий пуск; предпусковой разогрев холодного двигателя с помощью автономного предпускового подогревателя (ПП) и последующий пуск; автоматический самопрогрев в период межсменных стоянок (АПД). Износ деталей ЦПГ определяли методом искусственных баз при помощи прибора УПОИ-6. Наименьший износ наблюдали при поддержании теплового режима двигателя в период межсменного хранения от постороннего источника тепла. Однако этот способ требует значительных материальных затрат и, зачастую, просто неприемлем из-за отсутствия внешнего источника энергии (лесозаготовки, газо- и нефтепромыслы и др.). Использование двух других способов зависит от конкретных условий эксплуатации. В варианте с предпусковым подогревателем среднедиаметраль-ный износ гильз, приходящийся на один пуск-прогрев, находится в пределах 0,059-0,087 мкм. Поэтому при небольшой продолжительности межсменной стоянки и высокой массе двигателя целесообразно использовать режим АПД, позволяющий снизить износ основных деталей ЦПГ. При длительных межсменных стоянках, особенно для малогабаритных двигателей более предпочтительно использование предпусковых подогревателей, так как в режиме АПД увеличивается суммарный износ деталей и расход топлива. Пуск горячего «двигателя» сопровождается значительным снижением износов, по сравнению с пуском-прогревом, например, в режиме АПД по гильзам более чем в 4,2 раза, по кольцам - около 4 раз, с ПП по гильзам и кольцам - в 6 раз. Ключевые слова: пусковые износы, послепусковые износы, ци-линдропоршневая группа, безгаражное хранение, самопрогрев, предпусковой подогреватель, электрический подогреватель. Для цитирования: Крохта Г.М., Усатых Н.А., Хомченко Е.Н. Закономерности пусковых и послепусковых износов двигателя 4Ч 11,0/12,5 (Д-240) при безгаражном хранении машин //Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 5. С. 49-52.

Существует два варианта хранения техники в межсменный период: гаражное и безгаражное. При гаражном хранении машины могут размещать в отапливаемых или неотапливаемых помещениях. Бесспорно, теплые стоянки обеспечивают наилучшие условия для межсменного хранения и постоянную готовность к работе не только двигателей, но и трансмиссий, аккумуляторов, технологического и навесного оборудования. Хранение в теплых помещениях сокращает простои и количество отказов двигателей в период пуска, повышает коэффициент технической готовности машин к работе, что особенно важно, в том числе, при механизации процессов в животноводстве в зимний период.

Однако хранение машин в теплых помещениях требует больших затрат на их строительство, отопление, освещение и обслуживание. По ряду литературных данных расход энергии на теплую стоянку одного трактора

в год может составлять 10 Гкал и более [1]. Поэтому вопрос безгаражного хранения машин при низкой температуре в период межсменных стоянок приобретает еще большую актуальность. На сегодняшний день на открытых площадках в межсменный период хранится до 70 % автотракторной техники [2].

Кроме того, много мобильной техники работает в зоне холодного климата в отрыве от основных баз на лесосеках, строительстве ЛЭП, ГЭС, газо- и нефтепроводов. В таких условиях готовность машин к работе можно обеспечить только с помощью индивидуальных подогревателей или самопрогрева.

Самопрогрев - периодические циклы «пуск-прогрев-остывание», которые обеспечиваются с помощью автомата прогрева двигателя (АПД). Основным критерием эффективности тепловой подготовки машин к работе в этом случае должна стать не стоимость и сложность устройств для разогрева или подогрева, а высокий коэффициент готовности машин к работе и минимальные износы основных деталей двигателя в период пуска и послепускового прогрева.

Известно, что интенсивность изнашивания основных сопряжений двигателя и особенно цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) в период пуска-прогрева повышается. По широко распространенному мнению и результатам многих исследований, износ в период пуска-прогрева составляет 50-70 % от общего износа за весь период эксплуатации до ремонта. В то же время, ряд авторов эти износы оценивают от 2 до 15 %, реже до 19 % [3].

Наиболее характерны для деталей ЦПГ абразивный и коррозионно-механический износы. Очевидно, что в зимний период эксплуатации, особенно при пуске-прогреве, доля коррозионного износа возрастает [4]. В более ранней литературе приводятся данные о катастрофических из-носах гильз и поршневых колец в период пуска-прогрева в условиях низких температур. Результаты поздних работ подтверждают возросшую надежность и долговечность основных узлов и деталей двигателя [5]. Кроме того, снижению износов способствует высокое качество используемых сегодня моторных масел и топлив.

В то же время, противоречивость существующих результатов исследований по оценке износов в период пуска-прогрева не позволяет сделать достоверных выводов об их величине и характере без дополнительных экспериментальных исследований.

Цель нашей работы - определение закономерности изнашивания ЦПГ в период пуска и послепускового прогрева при безгаражном хранении машин.

Условия, материалы и методы. Исследование влияния самопрогрева на интенсивность износа ЦПГ осуществляли на двух двигателях Минского моторного завода типоразмера 4Ч 11,0/12,5 марки Д-240 с электро-стартерным пуском. Двигатели этого типоразмера и его модификации сегодня широко используют на автомобилях и тракторах отечественного производства. Оба двигателя оснащали АПД. Кроме того, один из двигателей дополнительно оборудовали автономным предпусковым подогревателем типа ПЖБ, а второй - серийно выпускаемым электрическим подогревателем охлаждающей жидкости. Перед испытаниями их подвергали небольшой модер-

низации: устанавливали термостаты, оттарированные и проверенные на герметичность, отключали вентиляторы обдува радиаторов и масляные радиаторы, на моторные отсеки надевали утеплительные чехлы. Пуск двигателей осуществляли в интервале предельного значения температур окружающей среды (ОС) для холодного пуска двигателя без дополнительных средств облегчения пуска.

Исследования величин и характера износов деталей ЦПГ выполняли в три этапа: первый включал 34 пуска-прогрева одновременно двух двигателей, оснащенных АПД, второй - 27 пусков-прогревов двигателя, оборудованного предпусковым подогревателем (ПП), третий -100 пусков «горячего» двигателя, подогреваемого электрическим подогревателем, и его последующую работу в течение 2 мин. Предполагается, что это минимальное время, в течение которого в картере «горячего» двигателя образуется масляный туман, который, оседая на поверхности гильз, образует масляную пленку, обеспечивая смазку сопряжения «кольцо-гильза». Износ деталей ЦПГ (гильз цилиндров, поршневых колец) определяли методом искусственных баз (вырезанных лунок) при помощи прибора УПОИ-6. Он с достаточной степенью точности позволяет установить величину износа деталей ЦПГ при работе двигателя в течение не менее 2 ч, что примерно соответствует 25-и пускам-прогревам. Поэтому с точки зрения приемлемой точности (погрешности) количество пусков-прогревов не должно быть менее 25. Большее количество пусков-прогревов может только снизить погрешность измерений. Учитывая, что при анализе результатов износных испытаний использовали относительную величину износов, приходящуюся на один пуск-прогрев, результаты этих этапов вполне сопоставимы. Третий этап исследований был выполнен как эталонный с целью определения доли пускового износа в период пуска-прогрева и относительной оценки величин износов с ПП и АПД. Средняя температура ОС при этом составляла минус 23,8 °С, а температуру охлаждающей жидкости в головке блока поддерживали в пределах 50-60 °С.

С целью контроля изменения внутреннего диаметра цилиндров вследствие износа после каждого этапа испытаний двигатели разбирали, проводили микрометраж деталей ЦПГ. В этом случае внутренний диаметр измеряли в четырех поясах (сечениях). В каждом из них нарезали по восемь лунок согласно ГОСТ 18509-88. Первый пояс располагался в зоне остановки первого компрессионного кольца (середина кольца), второй - в зоне остановки второго компрессионного кольца (середина кольца), третий - в зоне прохождения всех компрессионных колец с максимальной скоростью, четвертый - в зоне прохождения всех поршневых колец с максимальной скоростью. На поверхности первого компрессионного кольца, обращенной к зеркалу гильзы, для определения радиального износа лунки в пяти точках нарезали: две лунки под углом 30о в одну и другую сторону от оси, проходящей через середину стыка, а остальные - через 90о от этой оси.

Длина вырезанных лунок находилась в пределах 2 мм, а их глубина - до 50 мкм. Измерение длины лунок до и после испытаний позволяет определить износ цилиндрической поверхности по формуле

ДЛ = 0,125^^, (1)

где 11 и 12 - длина лунки до и после изнашивания, мкм; г - радиус вылета резца, мкм.

Знак «+» берется в случае, когда лунка вырезана на выпуклой цилиндрической поверхности (поршневое кольцо), а «-», когда она расположена на вогнутой по-

верхности (зеркало цилиндра). Микроскоп прибора УПОИ-6 позволяет замерить длину лунки с точностью до ±0,02 мм, в пересчете на глубину лунки точность определения износа составит ±0,5 мкм.

Кроме того, после каждого цикла испытаний осуществляли визуальную оценку состояния всех трущихся поверхностей деталей кривошипно-шатунного механизма (КШМ), проверяли подвижность поршневых колец, уровень нагаро- и лакообразования. В процессе разборки регистрировали положение колец на поршнях с таким расчетом, чтобы сохранить его при последующей сборке двигателя.

За начальную температуру пуска с АПД принимали температура охлаждающей жидкости в головке блока на уровне 5-6 оС. Как показали ранее проведенные исследования, при такой температуре стабилизируются потери от неполноты сгорания топлива, регистрируется появление масляного тумана в поддоне двигателя, что обеспечивает поступление масла на стенки гильз, и гарантируется надежный пуск двигателя с первой попытки [6]. Минимальное значение конечной температуры охлаждающей жидкости в головке блока принимали на уровне 50-60 оС. Завод-изготовитель рекомендует прогревать двигатель до указанной температуры перед началом работы трактора с полной нагрузкой.

Результаты и обсуждение. Промеры износов после проведения каждого из этапов испытаний показали значительную неравномерность их абсолютных величин по точкам окружности колец и гильз, которая отмечена и в других источниках, например [3]. По мнению исследователей, это вызвано нестабильностью работы форсунок и рабочего процесса от цикла к циклу в одном и том же цилиндре, отсутствием нагрузки и, как следствие, устойчивого давления газов, прижимающих кольцо к зеркалу цилиндра. В то же время постоянное изменение давления и жесткости сгорания влияет на скорость изнашивания деталей ЦПГ.

Результаты экспериментальных исследований показали, что пуски-прогревы двигателя №875355 с АПД при средней температуре ОС минус 16 °С сопровождаются износом цилиндров, абсолютная величина которых колеблется от 0 до 8 мкм, а среднемаксимальный диаметральный износ, находящийся в четвертом поясе второго цилиндра, достигает 4,13 мкм. Меньшее значение износа имеет место во втором поясе. Такое снижение износов можно объяснить тем, что в этой зоне значительно меньше давление газов, по сравнению с первым поясом, а величина коррозионного износа еще не достигла максимального значения.

В первом поясе на поршневое кольцо действуют продукты сгорания, которые развивают максимальное давление и имеют максимальную температуру. В результате ухудшаются условия смазки сопряжения «кольцо - гильза». Поэтому износ в первом поясе больше, чем во втором, и почти одинаков с износом в третьем поясе, где проходят все компрессионные кольца с максимальной скоростью, но величина давления газов меньше при лучших условиях смазки.

Среднедиаметральный износ за один пуск-прогрев двигателя с АПД №875355 варьировал в пределах 0,059-0,099 мкм, а среднемаксимальный за один пуск был равен 0,121 мкм.

С целью увеличения достоверности результатов из-носных испытаний при самопрогреве с помощью АПД параллельно испытывали два двигателя при прочих равных условиях. Например, величина абсолютных значений диаметральных износов по поясам второго двигателя №843049 колебалась от 0 до 5,2 мкм, а среднемаксимальный диаметральный находился в четвертом поясе

Рисунок. Средний износ гильз цилиндров двигателей

Д-240:

- 100 циклов при Г гж = 50-60 °С и 2-х - 35 пусков-прогревов с АПД;

- 27 пусков-прогревов с ПП.

четвертого цилиндра и был равен 2,68 мкм. Среднедиа-метральный износ, приходящийся на один пуск, составил 0,058-0,074 мкм, а среднемаксимальный - 0,079 мкм. Таким образом, сходимость полученных результатов по двум двигателям с АПД была относительно приемлемой.

Кроме того, необходимо отметить, что характер износа гильзы по ее высоте отличается от ряда классических кривых, где чаще всего максимальный износ обнаруживали в верхнем поясе (см. рисунок). На такое распределение износа, на наш взгляд, могли повлиять условия испытаний (минимальный тепловой режим при запуске не ниже 5 °С) и высота расположения поясов от верхней кромки гильзы. Разница в несколько микрометров может оказать существенное влияние на величину износа.

Вполне допустимо, что точки замеров износа гильз, расположенные в верхнем поясе, не попали в зону максимального износа, но даже если это так, что маловероятно, судя по величине износов во втором и третьем поясе, то значительного увеличения их в первом поясе ожидать не следует. Значительные износы в четвертом поясе можно объяснить повышением доли коррозионного износа.

Известно, что при низких температурах на поверхностях ЦПГ могут конденсироваться капли кислот: сернистой или серной, что вызывает химическую коррозию рабочих поверхностей и способствует интенсификации коррозионных износов [7].

Средний диаметральный износ по всем цилиндрам двух двигателей с АПД за один пуск-прогрев находился в пределах 0,059-0,087 мкм.

Разогрев холодного двигателя предпусковым подогревателем типа ПЖБ при средней температуре ОС минус 23,8 °С до начальной температуры срабатывания АПД, а затем его пуск-прогрев до верхнего значения температуры при которой АПД останавливает двигатель, сопровождался более высокими износами, чем в случае с АПД. Среднемаксимальное значение диаметрального износа гильз по всем цилиндрам на этом режиме прогрева находилосьтакже в

нижнем поясе и составляло 3,18 мкм, в остальных поясах он колебался от 1,40 до 3,77 мкм. Средний по всем цилиндрам диаметральный износ гильз с ПП за один пуск-прогрев составлял 0,086-0,118 мкм.

Анализ результатов исследований третьего этапа свидетельствует, что абсолютный диаметральный износ гильз цилиндров колебался по точкам от нуля до 5,0 мкм. В некоторых точках износ отсутствовал либо его величина находилась в пределах точности мерительного инструмента. Несмотря на сравнительно низкую среднюю температуру ОС (минус 23,8 °С), абсолютный износ был довольно мал, его средняя величина по цилиндрам изменялась от 1,13 до 2,78 мкм, причем большее значение относилось к нижнему поясу, где с наибольшей скоростью проходят все кольца поршня и более благоприятны условия для коррозионного износа.

Очевидно, что высокая температура двигателя при пусках-прогревах (средняя 56 °С), хорошие условия смазки, малое давление газов в камере сгорания, практически мгновенный пуск оказали свое влияние, вследствие чего средний диаметральный износ на один пуск-прогрев составил всего 0,014-0,021 мкм, а среднемаксимальный - 0,028 мкм.

Средний радиальный износ поршневых колец на всех этапах колебался в довольно широком интервале от 1,22 до 6,34 мкм. Эти отклонения в какой-то мере можно объяснить неполным прилеганием поверхности колец к зеркалу цилиндров, конусностью колец и расположением лунок, а также наличием масляной пленки на поверхности гильзы или ее отсутствием. Неоднозначное влияние на образование и сохранение пленки может оказывать дисперсность подаваемого форсункой топлива.

Поскольку условия, при которых проводили эксперименты, в ходе 3-х этапов не совсем идентичны, наиболее показательны относительные величины в расчете на один пуск-прогрев. Кроме того, обобщенные по всем цилиндрам результаты износных испытаний ЦПГ могут быть использованы в дальнейшем при оценке эффективности самопрогрева в период межсменных стоянок (см. табл.).

Наибольший средний износ ЦПГ, приходящийся на один пуск, имеет место при пуске-прогреве с ПП и находится в пределах 0,059-0,087 мкм. Наименьшая величина этого показателя отмечена при пуске двигателя, разогретого с помощью электрического нагревателя. Пуск «горячего» двигателя сопровождался значительным снижением износов, по сравнению с пуском-прогревом, например, в режиме АПД по гильзам более чем в 4,2 раза, по кольцам -около 4 раз, с ПП по гильзам и кольцам - в 6 раз.

Таким образом, полученные данные подтвердили предположение об интенсификации коррозионного износа деталей ЦПГ с понижением температуры ОС и двигателя. Об этом свидетельствует значительное увеличение износов в четвертом поясе, что связано, видимо, с конденсацией влаги на холодных стенках в виде тонкой пленки, а также образованием в процессе сгорания топлива кислотных остатков сернистой (Б02) Таблица. Итоговые результаты по износу деталей ЦПГ при пуске-прогреве испытуемых двигателей

Этап Режим испытаний и заводской номер двигателя Средняя температура, С Средний износ за пуск-прогрев, мкм

1 ¡в ¡в ос н к диаметраль- радиальный ный гильз колец

1 Пуск-прогрев №875355 АПД -16 5-6 50-60 0,059-0,099 0,042-0,186 №843049 АПД -23,5 5-6 50-60 0,058-0,074 0,036-0,147 Средний износ 0,059-0,087 0,039-0,167 2 Пуск-прогрев №843049 ПП -17,8 5-6 50-60 0,086-0,118 0,056-0,189 3 «Горячий» пуск №875355 -23,8 - 50-60 0,014-0,021 0,016-0,047

и серной (Э03) кислоты. В первом случае при трении молекулы воды диссоциируют с выделением атомарного водорода в возбужденном состоянии. Высокие динамические нагрузки из-за неравномерности подачи топлива по цилиндрам и неравномерности работы регулятора (зазоры в соединениях, а также принцип работы следящего механизма регулятора) приводят к эффекту накачки водорода во все зародышевые трещины на поверхности и,как следствие, к интенсивному изнашиванию (появлению хрупкости и последующему разрушению микронеровностей). Во втором - кислотные остатки, соединяясь с водой, образуют сернистую (Н2Б03) или серную (Н2Б04) кислоту. Их присутствие вызывает более интенсивный коррозионный износ менее нагретых поверхностей гильз.

В то же время ресурс поршневой группы в большей степени лимитирует износ в верхних поясах гильзы. Как показали наши исследования, он остается вполне допустимым и ни в коем случае не может считаться угрожающим.

Следует отметить, что в реальных условиях при безгаражном хранении машин картина может отличаться от экспериментальных. Дело в том, что при самопрогреве в зависимости от типоразмера двигателя, наличия утеплительных чехлов, конструктивного исполнения систем охлаждения, условий ОС, длительности межсменных стоянок двигатель может запускаться от 1 до 10 раз и более. Поэтому общие износы при пуске-прогреве с АПД в ряде случаев могут быть значительно выше, чем с ПП.

Например, испытания двигателя 4ЧН 14,5/20,5 (Д-160) показали, что при температуре ОС минус 10 оС время прогрева до температуры плюс 55 оС составляет 13-14 мин, а остывание длится 4-6 ч. Для двигателя 4Ч 11,0/12,5 (Д-240) при той же температуре время

прогрева составляет 4-5 мин, а остывания 2-2,5 ч. Несложный расчет показывает, что в идентичных условиях в течение 12 часовой межсменной стоянки первый двигатель запустится 2 раза, а второй - 5 раз.

Выводы. Испытания показали, что наибольший средний износ деталей ЦПГ, приходящийся на один пуск-прогрев, имеет место при пуске-прогреве с ПП. При использовании этого способа среднедиаме-тральный износ гильз больше, чем варианте с АПД, на 35-46 %, колец - на 20-30 %. Наименьший износ наблюдается при пуске «горячего» двигателя, например, по сравнению с пуском-прогревом в режиме АПД, по гильзам более чем в 4,5 раза, по кольцам около 4 раз, по сравнению с ПП по гильзам и кольцам - в 6 раз.

Относительно низкие значения износов при пуске-прогреве на разных режимах двигателей Минского моторного завода типоразмера 4Ч 11,0/12,5 можно объяснить применением современных высококачественных конструкционных и смазочных материалов, а также топлива.

Установлены приоритеты при выборе различных способов тепловой подготовки двигателя к работе в период межсменных стоянок. С учетом полученных результатов с точки зрения минимизации эксплуатационных износов и повышения коэффициента готовности машины к работе следует предложить предпусковой подогрев двигателя в период межсменных стоянок с помощью электрического подогревателя. При отсутствии электрической сети и кратковременных межсменных стоянках можно применять АПД. В случаях, когда не требуется высокого коэффициента готовности машины к работе и длительных межсменных стоянках, целесообразно использовать автономный ПП.

Литература.

1. Величанский М.Н. Сравнение энергозатрат при безгаражном хранении автомобилей // Автомобильный транспорт. 1971. № 9. С. 25-26.

2. Крамаренко Г.В., Николаев В.А., Шатилов А.И. Безгаражное хранение автомобилей при низких температурах. М.: Транспорт, 1984. 136 с.

3. Суранов Г.И. Уменьшение износа автотракторных двигателей при пуске. М.: Колос, 1982. С. 145.

4. Бельских В.И. Исследование влияния теплового режима тракторного двигателя на износ цилиндров при использовании серийного топлива: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Плющево, 1960. С. 13-18.

5. Григорьев Н.А., Пономарев Н.Н. Износ и долговечность автомобильных двигателей. Л.: Колос, 1974. С. 101-105.

6. Крохта Г.М., Хомченко Е.Н., Усатых Н.А. Особенности холодного пуска двигателя 6ЧН 13,0/11,5 и послепускового прогрева моторно-трансмиссионной установки трактора Т-150К// Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 4. С. 28-33.

7. Стребков С.В., Стрельцов В.В. Применение топлива, смазочных материалов и технических жидкостей в агропромышленном комплексе. Белгород: Белгородская ГСХА, 1999. 404 с.

REGULARITIES OF STARTING AND POST-STARTING WEAR OF 4CH 11.0/12.5 (D-240) ENGINE AT OUTSIDE STORAGE OF MACHINES

G.M. Krohta, N.A. Usatykh, E.N. Khomchenko

Novosibirsk State Agrarian University, ul. Dobrolyubova, 160, Novosibirsk, 630039, Russian Federation

Abstract. The experimental research was carried out in the laboratory of winter exploitation of FGBOU VO Novosibirsk State Agrarian University in 2014-2015. The purpose of the experiment was to study the regularities of wear of details of the cylinder-piston group (CPG) of D-240 engines at low ambient temperature. The design if the experiment included comparative analysis of abrasion of sleeves and piston rings in engines with three methods of start preparation: the maintenance of the engine thermal conditions by means of the external power source and then the warm start; pre-start warming-up of cold engine by means of autonomous preheater and further start; automatic self-heating of engine in parking period between shifts (AWE). Abrasion of CPG details was determined by the method of artificial bases by UPOI-6 device. The smallest wear of the parts of the CPG was observed while maintaining the thermal regime of the engine from an external source of heat during the storage between shifts. However, this method requires significant material costs, and often it is unacceptable due to lack of external power sources (such as timber cutting, gas- and oil-field, etc.). Applying of the other two methods depends on the specific operating conditions. In the variant with the preheater, the average diametric wear of sleeves per one "start-up-warm-up" is in the range of 0.059-0.087 micrometers. Therefore, for a short inter-shift interval and high engine mass, it is advisable to use the AWE mode, which allows to reduce the wear of the main parts of the CPG. For long parking, especially for small-sized engines, the use of pre-starting heaters are more preferable, since in AWE mode the total wear of parts and fuel consumption increase. Warm engine start accompanies with the significant reduction of abrasion in comparison with cold start; for example, in AWE mode the abrasion decreases 4.2 times for sleeves and about 4 times for piston rings, and at preheater usage the abrasion decreases 6 times for sleeves and rings. Keywords: starting abrasion, post-starting abrasion, cylinder-piston group, outdoor storage, self-heating, prestarting heater, electric heater. Author Details: G.M. Krohta, D. Sc. (Tech.), head of department (e-mail: mshipo@mail.ru); N.A. Usatykh, assoc. prof.; E.N. Khomchenko, senior lecturer.

For citation: Krohta G.M., Usatykh N.A., Khomchenko E.N. Regularities of Starting and Post-Starting Wear of 4Ch 11.0/12.5 (D-240) Engine at Outside Storage of Machines. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2017. Vol. 31. No. 5. Pp. 49-52 (in Russ.).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.