Меню
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Текущий ремонт автомобиля

Предельное состояние шейки коленчатого вала

Предельное состояние шейки коленчатого вала следует определять по экономическому критерию, в зависимости от затрат на замену тонкостенных вкладышей (стоимость вкладышей и трудовые затраты на их замену). Величина изменения геометрической формы шейки, при которой дальнейшая замена вкладышей экономически нецелесообразна (затраты на единицу пробега минимальные), и будет предельной. Поясним приведенное положение на примере двигателя ГАЗ-51, у которого довольно быстро изменяется геометрическая форма шатунной шейки, особенно конусность. Так как при замене шатунных вкладышей производят замену и поршневых колец из-за повышенного расхода масла и прорыва газов в картер, то трудовые затраты на замену этих деталей и стоимость их нужно учитывать суммарно. При таком подходе минимальные затраты будут при предельном состоянии и цилиндров, и шатунных шеек коленчатого вала.

По экономическому критерию можно установить, прежде всего, целесообразное число замен деталей до снятия агрегата в ремонт. Так, из тринадцати двигателей, которые были под наблюдением, у одного двигателя три раза заменяли поршневые кольца и шатунные вкладыши, у семи по два раза, у остальных пяти по одному разу. Если принять пробег до первой замены деталей за единицу, то средний пробег с начала эксплуатации до второй замены деталей составит 1,38, а до третьей 1,63, т. е. за счет первой замены деталей пробег увеличился на 38%, после второй только на 25%. Соответственно и средние пробеги двигателей до снятия в ремонт в долях пробега до первой замены деталей составили: с одной заменой (по пяти двигателям) 1,48, с двумя (по семи двигателям) 1,68, а с тремя (один двигатель) 1,72.

Таким образом, за счет первой замены деталей пробег до капитального ремонта двигателей увеличился па 48%, за счет второй на 20%, а после третьей только на 4%, т. е. наиболее эффективна первая замена деталей и бесполезно проводить третью замену деталей. Решение производить две или одну замену можно принять только па основе анализа изменения затрат на единицу пробега в процессе эксплуатации.

В соответствии с существующими ценами на двигатель, шатунные вкладыши и поршневые кольца, а также в соответствии с нормами трудовых затрат на их замену перед второй заменой затраты на единицу пробега одного из двигателей составили 0,885 затрат перед первой заменой, перед третьей 0,925, а перед снятием в ремонт 1,33, Затраты перед первой заменой определяли делением стоимости двигателя иа пробег до замены деталей; перед второй, кроме указанных затрат, учитывали затраты на первую замену деталей, а перед третьей заменой затраты па вторую замену и остаточные затраты из-за неполного использования первого комплекта деталей. Остаточные затраты комплекта деталей, установленных в двигатель при сборке, отдельно не учитывали, так как стоимость этих деталей и трудовые затраты входят в цену двигателя. Чтобы установить, при каком состоянии шатунной шейки дальнейшая замена шатунных вкладышей нецелесообразна, необходимо знать изменение состояния шеек (износ и изменение геометрической формы шейки) в зависимости от пробега. Зависимость конусности и эллипсности шеек от пробега автомобиля экспоненциальная, т. е.

эллипспость, конусность в конце приработки.

Эти аналитические выводы хорошо подтверждают результаты наблюдений (рис. 7). В табл. 2 приведены усредненные данные по износу наиболее нагруженных участков шатунной шейки (под коротким плечом шатуна, в плоскости кривошипа) одного двигателя. Соответственно эллипсность шейки определяли в поясе под коротким плечом, а конусность в плоскости кривошипа. Наименьшие удельные затраты для данного двигателя оказались перед второй заменой деталей, поэтому износ и изменение геометрической формы шатунных шеек и цилиндров перед второй заменой деталей были приняты предельными (табл. 2).

Исходя из табл. 2 для заданного двигателя предельный износ шатунных шеек составляет 150 мкм, конусность 55 мкм, эллипсность 35 мкм. Более точные численные значения величин предельного состояния шеек можно получить по всем двигателям.

По результатам статистической обработки данных по всем 13 двигателям минимальные затраты на единицу пробега при среднем износе 214 мкм, эллипсности 43,5 мкм, конусности• 80 мкм. Эти данные принимаются за величину предельного состояния шатунных шеек в заданных условиях работы. Аналогичные данные по затратам на замену вкладышей без перешлифовывания шеек коленчатого вала получены по двигателям ЗИЛ-130. На рис. 8 приведены зависимости удельных затрат, связанных с заменой вкладышей, от пробега с начала эксплуатации. Согласно полученной закономерности, для двигателей в данных условиях эксплуатации целесообразно производить одну замену вкладышей, после чего следует провести перешлифовывание шеек коленчатого вала под ремонтный размер. Из приведенного ясно, что характеристикой технического состояния деталей является изменение ее геометрической формы. При использовании экономического критерия для оценки предельного состояния дорогостоящей детали замену сопряжений следует производить при условии ее полного использования. Преждевременная замена дешевых деталей может привести к занижению величины предельного изменения геометрической формы дорогой сопряженной детали. Экономический критерий оценки предельного состояния может быть использован для малоценных деталей сопряжений, если это сопряжение влияет на расход эксплуатационных материалов. Так, предельный износ поршневого кольца по радиальной толщине зависит от увеличения прорыва газов в картер, а по высоте от расхода масла.

Изменение эксплуатационных показателей технического состояния цилиндропоршневой группы двигателя. В процессе эксплуатации автомобиля изменяются показатели работы его двигателя: расход масла, прорыв газов в картер, мощность, пусковые свойства и др. Все эти изменения являются следствием износа деталей двигателя, в данном случае цилиндропоршневой группы (поршневых колец, гильз, канавок поршня). Следует только конкретизировать наименование сопряжения, износ которого влияет на изменение определенного эксплуатационного показателя и установить по возможности аналитическую зависимость величины эксплуатационного показателя от износа этого сопряжения и.от пробега автомобиля.

параметр, характеризующий изменение интенсивности изнашивания на единицу износа.

означает зазор при сборке и плюс увеличение зазора за счет повышенной во время приработки интенсивности изнашивания, зазор в конце приработки, приведенной к началу отсчета пробега. При определении параметров этой зависимости данные периода приработки исключают.

изменение удельного расхода масла на единицу износа сопряжения (удельный расход расход на единицу пробега). Приведенную аналитическую зависимость хорошо подтверждают практические данные. Изменение расхода масла в процессе эксплуатации двигателя после окончания приработки имеет именно такой характер зависимости. Поэтому при определении параметров не следует учитывать первые данные, которые относятся к периоду приработки. В наиболее легких условиях работы период приработки может значительно затянуться. Как видно из приведенного, после окончания приработки расход масла характеризует главным образом состояние сопряжений кольцоканавка поршня и может быть принят за критерий состояния этого сопряжения. Расход масла зависит, хоть и в меньшей мере, от прилегаемости кольца к гильзе. В период приработки зазор между кольцом и канавкой мал, а расход масла большой. По мере приработки кольца к гильзе расход уменьшается, хотя зазор в сопряжении кольцоканавка увеличивается. После окончания приработки кольца к гильзе расход масла зависит в основном от зазора между кольцом и канавкой. Ранее было отмечено, что из-за уменьшения упругости кольца снижается герметичность камеры сгорания, ухудшаются пусковые свойства двигателя. Пусковые свойства двигателя и принимают за критерий допустимого изменения упругости и геометрической формы кольца, а не обычно допустимого изменения износа гильзы. Так как закономерность износа каждого из сопряжений цилиндр поршневая группа после окончания приработки единая при любой величине износа, то критерием предельного износа нужно принимать не интенсивность изнашивания, а допустимые изменения эксплуатационного показателя (расход масла, или прорыв газов, или пусковые качества) двигателя.

Чтобы получить зависимость прорыва газа от пробега автомобиля, необходимо знать величину площади сечения, через которое происходит утечка газа из цилиндров в картер. Ряд исследователей считает, что утечка газов происходит главным образом через зазор в стыке колец. Если это справедливо, тогда зависимость величины прорыва газов и расхода топлива от пробега будет аналогичной зависимости износа деталей сопряжения поршневое кольцо гильза от пробега, так как площадь просвета для истечения газов зависит от зазора между стыками колец и диаметрального износа гильзы при установившемся режиме работы.

Известно, что прорыв газа в картер изменяется линейно от нагрузки двигателя, и весьма сложно, с зоной минимального прорыва, от частоты вращения коленчатого вала. Линейная зависимость прорыва газов в картер от износа гильзы подтверждена экспериментально. По результатам анализа экспериментальных данных установлено, что утечка газов из-цилиндра в картер зависит не только от зазора в стыке колец, но и от наличия масляной пленки между кольцом и гильзой. Аппроксимация зависимости утечки газов от пробега автомобиля параболой второго порядка обеспечивает необходимую в практических условиях точность прогнозирования, простоту определения параметров зависимости.

на масло

минимальны, является предельным для поршневых колец; поршневые кольца следует заменить. При более строгом обосновании пробега до замены поршневых колец следует учитывать и изменение топливной экономичности двигателя.

Предельное состояние гильзы определяется изменением ее геометрической формы, так как в сопряжении кольцогильза износ по окружности неравномерный; и у кольца, и у гильзы изменяется геометрическая форма. Образовавшийся просвет между кольцом и гильзой повышает прорыв газов в картер. При этом экономичность значительно снижается. Для такого сопряжения параметром предельного технического состояния может быть главным образом изменение геометрической формы деталей, при котором удельные расходы минимальные.

Предельную величину изменения геометрической формы гильзы можно определить только по экономическому критерию при известном предельном состоянии поршневого кольца; так, прорыв газов можно уменьшить заменой поршневых колец. Но с увеличением неравномерности изменения геометрической формы гильзы срок службы колец до предельного состояния по прорыву газов уменьшается, и величина предельного износа кольца при разной геометрической форме гильзы будет разная. Предельное состояние поршней и гильз определяют по экономическому критерию, по минимальным суммарным удельным затратам на гильзу, поршни и на ремонт двигателя при замене поршневых колец. Методика оценки пробега до предельного состояния гильз, поршней такая же, как и для шеек коленчатого вала.

Реклама