книги из ГПНТБ / Погорелый И.П. Обкатка и испытание тракторных и автомобильных двигателей
.pdf
И* I I - ПОГОРЕЛ M I I
Обкатка и испытание тракторных
и автомобильных двигателей
Ф
МОСКВА' КОЛОС '1973
631.302 П 43
УДК 631.371:621.43.001.4
II
Погорелый Иван Павлович.
П 43 Обкатка и испытание тракторных и автомобиль ных двигателей. М., «Колос», 1973.
208 с. с ил.
Вкниге и зложе на технология обкатки двигателей. Рассмотрены
режимы |
обкатки и |
испытания |
двигателей |
на обкаточно-тормозных |
|||||
стендах . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Описано |
устройство |
стендов |
и |
контрольно-измерительной аппа |
|||||
ратуры. |
Приведены |
некоторые данные |
по |
организации |
испытательных |
||||
станций |
на |
ремонтных |
предприятиях |
и |
в |
мастерских |
хозяйств. |
||
Книга предназначена для инженерно-технических работников ре |
|||||||||
монтных |
предприятий. |
|
|
|
|
|
|
||
0422—260 |
|
|
|
|
|
|
|
||
П |
035(01)—73 204—73 |
631.302 |
|
Издательство «Колос», 1973
Глава 1
НЕОБХОДИМОСТЬ ОБКАТКИ ДВИГАТЕЛЕЙ
Обкатка двигателей предназначена для приработки трущихся деталей и подготовки их к испытанию и к эксплуатации.
Как известно, на трущихся поверхностях деталей по сле их изготовления наблюдаются микро- и макроне ровности.
Микронеровности представляют собой риски (гре бешки), высота и густота которых определяются каче ством конечных операций обработки поверхностей (шли фование, хонингование и др.).
Макронеровности — это отклонение поверхностей де талей от правильной геометрической формы при их из готовлении (овальность, конусность, неплоскостность, изгиб и др.).
Макронеровности могут получаться и в результате деформации деталей под действием сил, возникающих при сборке узлов, агрегатов и установке их на двига тели. Особенно склонны к деформации гильзы цилинд
ров |
и подшипники коленчатого вала. |
|
Д Е Ф О Р М А Ц И Я Г И Л Ь З Ц И Л И Н Д Р О В |
|
Гильзы цилиндров! деформируются при затяжке шпи |
лек |
головки блока. Основные причины деформации: |
|
1) коробление сопрягаемых поверхностей блока и |
его |
головки; |
|
2) неравномерная глубина гнезд в блоках под бур |
ты |
гильз; |
3) неравномерная толщина посадочного бурта гильз цилиндров;
4) попадание в гнезда посторонних включений. При деформации гильз образуется овальность их
внутренней цилиндрической поверхности.
Как показывают исследования, величина овальности гильз цилиндров при монтаже, месторасположение и направление ее различны.
з
после-устанобки голобки блока и затяжки шпилек.
Рис. |
1. |
Овальность |
гильз цилиндров, возникающая |
|
|
|
при сборке двигателя СМД-14. |
||
Величина |
овальности зависит |
и от жесткости блока |
||
и особенно от жесткости его верхней плиты. |
||||
Инженер А. А. Кононов показал, что в результате |
||||
монтажа |
овальность |
гильз |
цилиндров двигателей |
|
СМД-14 |
в 2—3 раза |
превышает допустимую величину |
||
овальности, принятую на заводе-изготовителе. Оваль ность обычно увеличивалась сверху вниз. В большин стве случаев большая ось овала располагалась в про дольной плоскости блока двигателя. На рисунке 1 по казана овальность гильз цилиндров двигателя СМД-14, появляющаяся в результате запрессовки их в блок и затяжки шпилек.
Трущиеся поверхности деталей с микро- и макроне ровностями соприкасаются по выступающим участкам, площадь которых меньше расчетной площади деталей, воспринимающих нагрузку. Если такие детали во время работы двигателя будут испытывать полную расчетную нагрузку, то в месте контакта поверхностей создается большое удельное давление, вызывающее повышенное местное трение. Вследствие усиленного трения возни кает повышенный износ трущихся поверхностей и неис правности— задиры поверхностей и даже заклинивание деталей.
Макронеровности, кроме уменьшения площади кон такта и увелияения силы трения, ухудшают прилегание
4
трущихся поверхностей: появляются просветы. При ра боте двигателя через эти просветы из камер сгорания в картер прорывается значительное количество газов, имеющих высокую температуру, а из картера в камеры сгорания проникает повышенное количество масла. Про рыв газов, приводит к снижению мощности двигателя и вызывает перегрев гильз цилиндров, поршней и порш невых колец. Проникновение масла из картера в каме ры сжатия приводит к дымному выхлопу, повышенному угару масла и нагарообразованию на поверхностях ка мер сжатия и головок клапанов. Кроме того, в резуль тате повышенного проникновения газа и масла в ка навках поршней образуются смолы, что приводит к закоксованию поршневых колец. Неполное сгорание топ
лива |
вызывает увеличение содержания чистого угле |
рода |
(сажи) в выпускных газах. Смешиваясь с маслом |
и оседая на горячие поверхности деталей, сажа спо собствует образованию нагара и засмоляемости поршне вых колец. По этой же причине быстро загрязняется масло в картере, вследствие чего вязкость его повы шается.
Угар картерного масла увеличивается в зависимости от размера просветов между зеркалом гильз цилиндров и поршневыми кольцами, которые зависят от овальности гильз.
Зависимость угара картерного масла в двигателях СМД-14 от овальности гильз цилиндров показана на рисунке 2. Из графика следует, что чем больше оваль
ность гильз |
цилиндров, |
тем |
больше угар |
масла и тем |
|
Ю г |
'ч |
|
|
1 |
' I,' М' |
I • • > • — I — - • • |
I - |
- I " - — г у - I , — - I , |
|||
О200 Q00 600 800 1000
Орадолжшпелвность работы: двигателей; ч
Рис. 2. Зависимость угара картерного масла от овальности гильз цилиндров двигателя СМД-14.
5
длительнее приработка зеркала цилиндров и поршневых колец, приводящая к стабилизации угара масла. Так, стабилизация угара масла наступает при овальности, равной 0,06 мм, через 400 ч; при 0,10 мм—через 500ч; при 0,12 мм — через 600 ч; при 0,16 мм — через 700 ч работы двигателя. Кроме того, значение стабилизиро ванного угара масла увеличивается в зависимости от
овальности гильз |
цилиндров, |
полученной |
при |
монтаже, |
и соответственно |
составляет |
0,7; 0,9; 1,5 |
и 2% |
от рас |
ходуемого топлива. Очевидно, что длительность работы двигателя до величины угара масла, при которой двига тель следует ставить в ремонт, изменяется в зависимо сти от овальности гильз.
Таким образом, овальность гильз цилиндров, полу ченная в процессе их монтажа, отрицательно влияет на работу двигателей: увеличивается износ гильз и порш невых колец и повышается угар картерного масла.
П Е Р Е К О СЫ В КРИВОШИПНО-ШАТУННОМ МЕХАНИЗМЕ
Местные повышенные давления на поверхностях тре ния цилиндров, поршней, поршневых колец и подшип ников коленчатого вала двигателей и повышенный угар картерного масла также возникают и при перекосах в кривошипно-шатунном механизме.
Большие перекосы в кривошипно-шатунном механиз
ме часто приводят |
к задиру поверхностей |
стенок |
цилинд |
ров и поршней, шеек коленчатого вала |
и их |
подшип |
|
ников, поршневых |
пальцев и втулок, а нередко |
и к за |
|
клиниванию механизма, особенно в период |
обкатки |
и |
в первые часы работы двигателей после ремонта. |
|
|
Рассмотрим, какие могут быть перекосы |
деталей |
и |
как они изменяются при работе механизма. |
Представим |
|
кривошипно-шатунный механизм в системе прямоуголь ных координат (рис. 3) и рассмотрим перекосы осей деталей относительно координатных плоскостей. При
этом |
условии в кривошипно-шатунном механизме бу |
|
дет |
десять случаев |
перекоса. |
1. Перекос осей отверстий головок шатуна в верти |
||
кальной плоскости |
XOZ. В практике этот вид перекоса |
|
называют изгибом |
шатуна. |
|
2. Перекос осей отверстий головок шатуна в горизон тальной плоскости ХОУ — скручивание шатуна.
в
3. |
Перекос |
оси |
цилинд |
|
|
|
|
|
|
|||||
ра вдоль двигателя, т. е. в |
|
|
|
|
|
|
||||||||
вертикальной |
|
|
плоскости |
|
|
|
|
|
|
|||||
XOZ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Перекос |
оси |
цилиндра |
|
|
|
|
|
|
|||||
поперек двигателя, |
т. |
е. |
в |
|
|
|
|
|
|
|||||
вертикальной |
|
|
плоскости |
|
|
|
|
|
|
|||||
y o z . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
Перекос |
оси |
коренных |
|
|
|
|
|
|
|||||
подшипников |
в |
вертикаль |
|
|
|
|
|
|
||||||
ной плоскости |
|
XOZ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
6. |
Перекос |
оси |
коренных |
|
|
|
|
|
|
|||||
подшипников в горизонталь |
|
|
|
|
|
|
||||||||
ной плоскости |
|
ХОУ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
7. |
Перекос |
|
|
шатунных |
|
|
|
|
|
|
||||
шеек |
коленчатого |
вала |
в |
|
|
|
|
|
|
|||||
вертикальной |
|
|
плоскости |
|
|
|
|
|
|
|||||
XOZ, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. |
Перекос |
осей шатун |
|
|
|
|
|
|
||||||
ных |
шеек |
коленчатого |
вала |
|
|
|
|
|
|
|||||
в горизонтальной |
плоскости |
|
|
|
|
|
|
|||||||
ХОУ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3. |
Схема кривошипно-ша- |
|||
9. |
Перекос |
оси |
бобышек |
|
||||||||||
|
тунного |
механизма |
в |
системе |
||||||||||
поршня |
относительно |
обра |
|
прямоугольных |
координат. |
|||||||||
зующей |
цилиндрическую по |
|
|
|
|
|
XOZ. |
|||||||
верхность, |
т. |
|
е. |
в |
вертикальной |
плоскости |
||||||||
10. Перекос |
(смещение) |
оси бобышек поршня |
отно |
|||||||||||
сительно |
оси |
поршня, |
т. е. в |
горизонтальной |
плоскости |
|||||||||
ХОУ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Перекос осей отверстий головок шатуна в вертикаль |
||||||||||||||
ной |
плоскости |
получается |
|
в |
результате |
деформации |
||||||||
стержня или же неправильной расточки отверстий го ловок при ремонте. При изгибе шатуна в плоскости XOZ (рис. 4, а) перекос поршня в цилиндре изменяется так, что в мертвых точках угол перекоса поршня у будет ра вен углу перекоса осей шатуна ос и расположен в плос кости XOZ.
По мере вращения коленчатого вала и отклонения шатуна от вертикального положения в плоскости У 0 2 величина угла перекоса поршня в цилиндре будет из меняться по закону:
Y = a c o s ß ,
где ß — угол отклонения шатуна от вертикали.
7
2
у |
у |
Рис. 4. Схема кривошипно-шатунного механизма двигателя при перекосе осей головок шатуна:
а — изгиб шатуна в вертикальной плоскости XOZ; 6 — график изменения пе
рекоса поршня за один оборот коленчатого вала при изгибе шатуна в верти
кальной плоскости; в — изгиб |
шатуна |
в горизонтальной |
плоскости |
л О У ; |
|
г — график изменения перекоса |
поршня |
за один |
оборот |
коленчатого |
вала |
при изгибе шатуна в горизонтальной |
плоскости. |
|
|||
В практике принято перекос осей выражать в со тых долях миллиметра на длине 100 мм. Обозначив ве личину перекоса поршня в цилиндре через г , длину (вы соту) поршня через / и перекос осей головок шатуна, отнесенный к длине 100 мм, через с , перекос поршня в цилиндре выразится формулой:
i = l — cos В.
100
В зависимости от угла поворота кривошипа перекос поршня в цилиндре находят по формуле:
|
|
i = / - ^ - | / l - X 2 S i n 2 |
< b |
|
|
|
(1) |
||
|
|
100 |
|
|
|
|
4 |
' |
|
где "к — отношение |
радиуса |
кривошипа |
к длине |
шатуна; |
|||||
Ф — угол поворота |
кривошипа. |
|
|
|
|
|
|||
Максимальный перекос поршня в цилиндре опреде |
|||||||||
ляется условием: |
X2 |
sln2cp = 0. |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Он будет |
наблюдаться |
при ср = 0° |
и |
ф=180°, |
т. е. |
в |
|||
в. м. т. и |
н. м.т. |
Величину |
максимального перекоса |
||||||
поршня в |
цилиндре определяют по формуле: |
|
|
||||||
|
|
imax=lWo- |
|
|
|
|
(2) |
||
Длину поршня / берут в миллиметрах. |
|
|
|||||||
Минимальный |
перекос |
поршня |
в |
|
цилиндре будет |
||||
при ф = 90° и ф = 2 7 0 ° |
(рис. 4,6). |
Его |
определяют |
из |
|||||
уравнения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
mm |
- 1 0 0 |
у |
|
|
|
|
|
Для тракторных двигателей Я»0,23, |
тогда: |
|
|
||||||
|
|
/ » i n = 0 , 9 7 / J L . |
|
|
|
(3) |
|||
Кроме перекоса, поршень будет вращаться относи тельно своей вертикальной оси. Угол вращения опре деляют по формуле:
8=<xs.in p=aXsIn ср. |
(4) |
Величина угла будет изменяться от 0 до |
максимума в |
обе стороны от оси ОХ. |
|