Меню
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Текущий ремонт автомобиля

Техническое состояния агрегатов автомобиля

Основной причиной изменения технического состояния узла, детали является износ. Поэтому все, что влияет на износ, вызывает изменение технического состояния эксплуатационных показателей. Измерить эксплуатационный показатель практически более удобно, чем износ. Поэтому изменение технического состояния агрегата оценивают изменением величины эксплуатационного показателя.

: t°C 600 400 200

Такой характер зависимости температуры поверхности и масла от скорости относительного перемещения имеет место, если количество подаваемого масла за один оборот вала не зависит от вязкости масла, например при смазке подшипников разбрызгиванием.

В соответствии со сделанным допущением о распределении энергии на нагрев и разрушение. Принятое допущение о линейной зависимости изменения интенсивности изнашивания от температуры в зоне до критического состояния масла хорошо подтверждают данные Б. И. Костецкого ПО и Р. М. Матвеевского [13]. Исходя из этих данных можно утверждать, что закономерность изменения интенсивности изнашивания от изменения вращения будет тоже параболической:

Эта зависимость справедлива без учета влияния прокачивае-мости масла и производительности масляного насоса, например, для зубьев шестерен заднего моста.

По мере прогрева двигателя со смазкой под давлением интенсивность изнашивания уменьшается по зависимости, аналогичной изменению вязкости от температуры масла. Такой характер зависимости можно объяснить повышением производительности масляного насоса и, следовательно, снижением температуры на поверхности детали и более надежным разделением трущихся поверхностей маслом. При критической температуре масло, по данным Р. М. Матвеевского, теряет смазочные свойства, интенсивность изнашивания деталей должна увеличиваться по степенной зависимости (см. рис. 2).

Если увеличение нагрузки повышает температуру масла, величина которой ниже оптимальной, то интенсивность изнашивания детали уменьшается. При дальнейшем повышении нагрузки, которое сопровождается повышением температуры поверхности трения выше оптимальной, интенсивность изнашивания увеличивается; в конечном счете зависимость интенсивности изнашивания от нагрузки будет аналогичной изменению интенсивности изнашивания от температуры масла. Отсутствие линейной зависимости между интенсивностью изнашивания и давлением на поверхности трения в процессе эксплуатации нельзя объяснить влиянием только температуры на поверхности трения.

Это может быть следствием действия другого, более важного фактора изменения количества и размера абразивных частиц на поверхности трения. В этом убеждают и результаты испытаний двигателей на износ в три этапа. На нервом этапе абразивные частицы поступали в двигатель с воздухом, на втором этапе в двигатель подавался воздух без пыли, на третьем этапе двигатель работал с чистым воздухом и маслом. Во все три этапа испытаний интенсивность изнашивания и изменения геометрической формы цилиндров были разные. Максимальную интенсивность изнашивания цилиндров в первом поясе в начале испытаний (запыленный воздух) можно объяснить совместным действием абразивных частиц, попавших на стенку цилиндра вместе с воздухом, и абразивных частиц, которые снова вернулись на стенку цилиндра с маслом, загрязненным абразивными частицами воздуха из системы питания двигателей. Подача чистого воздуха вместо загрязненного абразивными частицами позволила снизить интенсивность изнашивания цилиндра в первом поясе в два раза. После удаления абразивных частиц из масла, куда они попали вместе с воздухом, интенсивность изнашивания цилиндра в первом поясе измерения снизилась еще в 5,5 раза, а в последнем поясе в 19 раз. По сравнению с первым этапом при подаче чистого воздуха в систему питания двигателя и после замены картерного масла интенсивность изнашивания в нервом поясе уменьшилась в 11 с лишним раз, а в последнем поясе в 26 раз, т. е. попавшие в систему смазки из системы питания двигателя абразивные частицы повышают интенсивность изнашивания, прежде всего, в нижнем поясе. Влияние изменения содержания абразивных частиц на поверхности трения больше, чем изменения температуры. При испытании двигателя ЗИЛ в стендовых условиях при разнице в температуре воздуха на входе в карбюратор 3036° С и неизменном количестве абразивных частиц на поверхности трения интенсивность изнашивания цилиндров при подаче холодного воздуха в 1,31 раза больше. Итак, зависимость интенсивности изнашивания при установившихся условиях работы (при постоянном количестве абразивных частиц на поверхности трения) определяется влиянием температуры; между интенсивностью изнашивания и давлением зависимость линейная. В эксплуатационных условиях интенсивность изнашивания зависит главным образом от количества абразивных частиц на поверхности трения. И второй вывод. Так как аварийный износ подшипников коленчатого вала приводит к более тяжким последствиям (разрушает шейки коленчатого вала и даже стенки блока цилиндров), то режим работы двигателя должен быть оптимальным для подшипников коленчатого вала. Поэтому в процессе эксплуатации автомобиля следует при любой частоте вращения коленчатого вала работать по возможности при максимальной мощности и как можно позже переходить на понижающую передачу. Такой режим эксплуатации позволит снизить расходы на ремонт двигателя. По практическим данным, износ подшипников двигателя увеличивается по сравнению с оптимальными условиями работы в зависимости от температуры воды, масла в 1,65 раз, частоты вращения коленчатого вала в 3,65 раз.

Как видно из приведенного, изменение режима работы (скоростного и нагрузочного) оказывает влияние на изменение интенсивности изнашивания деталей. Но это влияние гораздо меньше, чем влияние изменения температуры масла и особенно наличия абразивных частиц в масле на поверхности трения. Об этом свидетельствуют результаты специальных исследований и наблюдений в процессе эксплуатации. При разработке конструкции автомобиля, его двигателя, в первую очередь стараются обеспечить тщательную очистку воздуха, топлива, масла от абразивных частиц за счет совершенствования конструкции фильтров, в частности, введения полнопоточной очистки масла. О преобладающем влиянии абразивного изнашивания цилиндров современных автомобильных двигателей свидетельствуют данные НАМИ о том, что при низкой температуре (зимой) износ в два раза меньше, чем при более благоприятных температурных условиях летом. По современным данным, аварийный период работы сопряжений является следствием аварийного режима работы, прежде всего, накопления абразивных частиц на поверхностях трения. Раньше причиной аварийного износа сопряжения считали предельную величину износа. Совершенно очевидно, что аварийные условия в работе сопряжения могут быть при любой величине износа. Но их может и не быть, если исключить повышенное увеличение количества абразивных частиц на поверхности трения. Поэтому необходимо, в первую очередь, обращать внимание на состояние фильтров очистки воздуха, масла, проверять наличие абразивных частиц в масле.

При определенной величине частоты вращения коэффициент трения и интенсивность изнашивания резко возрастают, иногда в 500600 раз. Исследователи отмечали, что это происходит в результате возникновения критического состояния поверхности или смазки, если она была на поверхности. В присутствии смазки критическое увеличение интенсивности изнашивания наступает в результате потери маслом смазывающей способности. Поэтому, чтобы исключить аварийный износ в процессе эксплуатации при хорошем состоянии фильтров очистки масла (и фильтров очистки воздуха и топлива, из-за плохого состояния которых загрязняется масло), необходимо обеспечить работу двигателя при оптимальном температурном режиме, без перегрева и не догрева. В перспективе для этой цели необходимо иметь регуляторы температуры масла на поверхностях трения. Что же касается режима работы, то он должен изменяться в допустимых пределах, определяемых по температуре на поверхностях трения.

Таким образом, оптимальная температура (а вернее, вязкость) масла при заданном скоростном и нагрузочном режиме обусловливает оптимальную интенсивность изнашивания. Но основную опасность представляют абразивные частицы. Нарушение температурного режима работы и увеличение содержания абразивных частиц в масле являются главной причиной аварийного износа и отказа любого сопряжения.

Изменение интенсивности изнашивания сопряжения в процессе эксплуатации при установившихся условиях и режиме работы

В процессе эксплуатации при установившемся режиме работы (скорость движения, нагрузка, количество абразивных частиц и т. д.) работоспособность сопряжений может измениться только из-за износа деталей. При установившемся режиме работы автомобиля по мере износа его деталей изменяется удельное давление на поверхностях трения, а следовательно, и интенсивность изнашивания.

Зависимость интенсивности изнашивания деталей от износа сопряжений. В некоторых частных случаях сухого трения по М. М. Хрущову наблюдается прямая пропорциональность между интенсивностью изнашивания и удельным давлением; такая зависимость установлена при трении металлов об абразивную поверхность

Коэффициент с зависит, прежде всего, от механических свойств испытуемого материала и от абразивных свойств истирающей поверхности. При введении на поверхность трения смазки коэффициент с будет также зависеть от свойств этой смазки. Таким образом, в этой работе признается пропорциональность величины интенсивности изнашивания удельному давлению и в присутствии смазки.

па поверхности трения можно принять линейной зависимость интенсивности изнашивания а:

Следовательно, зависимость износа от пробега не может быть универсальной, так как у разных типов сопряжений износ деталей по-разному влияет на изменение давления на поверхность трения- Этот вывод является основным для прогнозирования изменения затрат на поддержание работоспособности автомобиля в заданных условиях эксплуатации и оценки оптимальной величины пробега с начала эксплуатации до текущего или капитального ремонта.

Уже в самом начале эксплуатации сопряжения размеры участка соприкосновения деталей увеличиваются. Период работы сопряженных деталей, когда у них увеличивается площадь контакта, называется периодом приработки. Если после окончания приработки сила прижатия одной детали к другой постоянная, то износ детали увеличивается пропорционально пробегу. В большинстве сопряжений и при установившемся режиме работы автомобиля сила прижатия одной детали к другой изменяется по мере износа сопряжения после окончания приработки, поэтому изменяется интенсивность изнашивания. Закономерность изменения интенсивности изнашивания в зависимости от износа можно показать на примере двух типов сопряжений: динамически нагруженных и сопряжений тина цилиндр поршневое кольцо.

Изменение интенсивности изнашивания деталей от износа динамически нагруженных сопряжений. Подавляющее большинство сопряжений автомобиля являются динамически нагруженными. Динамически нагруженными сопряжениями называются такие, у которых возникают дополнительные нагрузки из-за взаимного ускоренного движения деталей перпендикулярно поверхности трения. К таким сопряжениям относятся зубчатые передачи, шатунно-кривошипные механизмы и т. д.

увеличение зазора после окончания приработки.

интенсивность изнашивания в конце приработки;

свидетельствует о непрерывном росте после окончания приработки. При экспериментальной проверке влияния зазора на интенсивность изнашивания сопряжения сравнена интенсивность изнашивания подшипников с различной величиной зазора в условиях одного двигателя и при возможно меньшем действии всех факторов, кроме величины зазора. Например, чтобы исключить или хотя бы ослабить действие технологических факторов, интенсивность изнашивания шеек этих подшипников сравнена за последний этап испытаний. По приведенной методике было исследовано несколько моделей двигателей в стендовых и эксплуатационных условиях. При всех испытаниях интенсивность изнашивания сопряжения увеличивалась пропорционально износу шатунных шеек подшипников (рис. 3). Аналогичные результаты получены и при экспериментальной проверке влияния зазора в сопряжении на износ втулок верхней головки шатуна и поршневых пальцев, зубчатых передач и др. Итак, с увеличением зазора в сопряжениях шатунно-кривошипной группы пропорционально увеличивается интенсивность изнашивания сопряжений (деталей).

остается постоянной до наступления периода аварийного износа. Изменение интенсивности изнашивания сопряжения цилиндр-поршневое кольцо в процессе эксплуатации автомобиля. Износ цилиндров и поршневых колец при одинаковых внешних условиях работы зависит от действия двух основных сил: давления газов и упругости поршневых колец. Работами НАМИ и многих других научно-исследовательских учреждений установлено, что давление газов на кольцо по мере износа сопряжения изменяется, хотя и мало (мощность двигателя в процессе эксплуатации уменьшается на 45%). Падение мощности двигателя происходит из-за уменьшения уплотняющей способности поршневых колец, герметичности камеры сгорания.

Герметичность камеры сгорания зависит от прилегаемости кольца к гильзе, которая, в свою очередь, зависит от упругости поршневого кольца и формы гильзы. Чем больше отклонение формы гильзы в поперечном сечении от цилиндрической, чем меньше упругость поршневого кольца, тем больше изменяется прилегаемость кольца к гильзе при вращении его вокруг оси гильзы. Об изменении прилегаемости поршневого кольца к гильзе в зависимости от его положения в изношенной гильзе удобно судить по изменению зазора в стыке. Чем лучше прилегаемость поршневого кольца при каком-либо положении гильзы, тем больше будет зазор в стыке.

Реклама