11.2. Влияние ремонта и восстановления кв на их сопротивление усталости

После определенного периода эксплуатации тракторные и автомобильные двигатели поступают в ремонт.

По некоторым данным на предприятиях Госагропрома СССР ежегодно ремонтировалось более 2,5 млн. двигателей. Для их комплектования на ремонтных предприятиях в 1987 г. было восстановлено более 725 млн. шт. КВ и около 1 млн. перешлифовано под ремонтные размеры.

В 1980 г. было восстановлено 853,6 тыс. коленчатых валов (из них для двигателя ГАЗ-51 – 591 тыс.).

Численность работников, занятых ремонтом тракторов и машин в АПК в 1990 г. составила 953 тыс. чел. Для тракторов затраты на техническое обслуживание и ремонт за весь срок службы более, чем в 2 раза превышают их первоначальную стоимость. В себестоимости тракторных работ до 40% затрат приходится на техническое обслуживание и ремонт машин, что обусловлено их низким техническим уровнем. Бóльшая часть отказов (30–55%) связана с производственными дефектами. 20–30% отказов возникает из-за конструктивного несовершенства тракторов.

Из года в год происходят одни и те же сложные отказы, в частности, заклинивание КВ, разрушение КВ и др.

В ГОСНИТИ оценивали уровень ремонтопригодности основных моделей новых образцов тракторов и комбайнов. Выявлено 60–140 серьезных конструкторско-технологических недостатка.

В частности, анализ 46 двигателей А-01М показал, что 60% отказов был вызван конструкторско-технологическими недостатками.

Так как сократился парк тракторов (на 6%), автомобилей и зерновых комбайнов (на 22%), резко возросла нагрузка на технику, которая и раньше была в 5–8 раз выше, чем в развитых странах.

Крупным резервом уменьшения расходов КВ тракторных двигателей является их восстановление. Доля изношенных КВ, пригодных для восстановления, составляет 10–25%.

Восстановлением и ремонтом изношенных деталей тракторов и сельхозмашин интенсивно занимаются многие зарубежные фирмы. В США – фирмы “Джон-Дир”, “Glisson”, “Интернейшнл Харвестер”, “Катерпиллар”, “Виктор”, “Каминз”, “Метко” и др. В Англии – фирмы “Perkins”, “Лейланд”, “Бритиш райлуей энджиниринг” и др. В Канаде – фирмы “Cентрал пресинж”, “Монреал дизел” и др. В Швейцарии – фирма “Кастолин Ротектик”. В ФРГ – “Pere”, “Регель”. КВ перешлифовывают на ремонтные размеры, при больших износах их наплавляют. Для ремонта КВ и распредвалов применяют специальное оборудование американской фирмы “Шторм-вулкан”.

Восстановление КВ и других деталей производится также в Польше, Югославии, Румынии.

В процессе перешлифовок и длительной эксплуатации с перегрузками под действием циклических нагрузок в галтелях происходит накопление микроскопических усталостных повреждений – трещин, которые являются концентраторами напряжений. Поэтому, когда КВ поступают на восстановление, около 68% из них имеют усталостные трещины, а – 7% полностью разрушены.

Выбраковка по усталостным дефектам КВ двигателей ЗМЗ-53 в доремонтный период, в первый, второй и третий межремонтные периоды составляет 7, 13, 16, и 20% соответственно.

Анализ результатов дефектовки КВ двигателя ЯМЗ-240Б, поступивших на Ярославский моторный завод, показывает, что основной причиной их выбраковки (44,8%) являются усталостные трещины с выходом на галтель и поперечные трещины, приводящие к усталостным поломкам.

У 15% КВ двигателя ЗИЛ-130, поступающих в ремонт, есть трещины и изломы усталостного характера, чаще всего – на 3^й и 4^й ШШ в зоне галтелей.

Исследование 2383 КВ двигателя ЯМЗ-240 и ЯМЗ-240Н карьерных самосвалов БелАЗ показало, что 44% валов выбраковывается из-за наличия усталостных трещин. Из валов, поступивших на пятую перешлифовку, бракуется 92 %.

У основных марок дизелей при каждом ремонте выбраковывается 30–35% (до 44%) КВ, в основном, из-за наличия усталостных трещин.

Перешлифовка шеек КВ на ремонтные размеры заметно снижает сопротивление усталости. Так, перешлифовка нового КВ до первого ремонтного размера снижает предел выносливости на 8%, а до пятого – на 16,5%. Перешлифовка изношенного КВ – на 15% и 25% соответственно.

Доля внезапных отказов тракторных дизелей 4Ч11/12,5 и 6ЧН13/11,5, поступивших в 1^й капитальный ремонт, составляет 30–45%, по излому КВ–2–4%. После капитального ремонта доля отказов из-за излома КВ возрастает до 5–10%.

Изношенные шейки восстанавливают, в основном, с помощью электродуговой наплавки без последующей термообработки. Надежность восстановленных КВ снижается, в частности, относительная доля ресурсных отказов капитально отремонтированных двигателей по излому КВ составляет 3–12%.

Подавляющее большинство применяемых в настоящее время способов восстановления размеров шеек КВ (наплавка, осталивание, электрометаллизация и др.) сопровождается формированием остаточных напряжений растяжения, которые приводят к резкому снижению (до 30–40 %) сопротивления усталости КВ, иногда - до 45–60 %. При этом частота разрушений КВ возрастает в 2–3 раза. (Технология плазменной наплавки позволяет при восстановлении повысить предел выносливости предельно изношенных КВ дизельных двигателей с 60% до 83–92% от новых).

При восстановлении чугунных КВ предел выносливости снижается более, чем на 40%. Более 10% чугунных КВ двигателя ЗМЗ-53, поступивших на повторную наплавку, имели трещины в галтелях ШШ.

Зачастую у чугунных восстановленных КВ усталостные трещины образуются в галтелях под наплавленным слоем, так как именно там после наплавки формируются остаточные напряжения растяжения до 220–300 МПа.

При проведении текущих ремонтов двигателей фактическая сменность КВ достигает 16–36%. Средневзвешенный расход КВ тракторных двигателей за последние три десятилетия не изменился и составил 19%. Это объясняется, главным образом, тем, что традиционная технология их ремонта не изменилась.