книги из ГПНТБ / Ждановский, Н. С. Надежность и долговечность автотракторных двигателей

при неизменном положении рейки топливного насоса), уравнение дл я определения эффективной мощности при

Этим методом можно также оценить мощностные и топливные показатели каждой группы z/2 работающих цилиндров.

Приведенная эффективная мощность проверяемой по­

тот же смысл, что и ge для всего двигателя при тормозном испытании, но относится к половине работающих цилинд­ ров (z/2).

20

Мощность механических потерь можно определить при помощи совмещенных режимов или прокручиванием (в слу­ чае догрузочпой электрической установки). Ка к показали исследования, для эксплуатационной проверки дизельных двигателей Л т м можно с достаточной точностью взять по эталонным зависимостям:

п— об/мин, рм — к г с / с м 2 .

Врасчетном уравнении эффективной мощности при но­ минальной частоте вращения и полной цикловой подаче топлива доля мощности механических потерь составляет около 40 96 (работа двигателя на тракторе с радиатором, вентилятором и др . ) .

Д л я последовательного торможения двигателя при ра­ боте z цилиндров (например, двигателей, имеющих z = 0 и z = 12) в режиме полной цикловой подачи топлива не­ обходимая тормозная мощность:

Эффективная мощность определится выражением:

для трех парциальных режимов (при постоянной частоте вращения и неизменном положении рейки топливного насоса).

Приведенные Показатели каждой группы z/З работаю­ щих цилиндров определяются из выражений:

= Л ? т о р м г / 3 + з y V M

И

Таким образом, основные показатели работы двигателя в парциальных режимах определяются дифференциро­ ванно — по группам цилиндров .

Экспериментальными исследованиями парциального ме­

2 1

(работы А. И . Иванова, В . Ф . Китанина, Д . П. Миносяна и др . ), установлено, что показатели рабочего процесса и износостойкость деталей работающих цилиндров практи ­ чески не отличаются от значений, полученных при тормо­ жении двигателя в целом. Основные показатели динамики я в л я ю т с я допустимыми в той ж е мере, что и в тормозных режимах . Погрешность парциального метода определения мощностных и топливных показателей при тщательном проведении опыта приближается к погрешности тормоз­ ного метода; вместе с тем в первом случае возможна диф­ ференцированная оценка показателей работы двигателя по группам цилиндров .

Д л я парциального метода, в итоговые у р а в н е н и я кото­ рого не входит мощность механических потерь, необходи­ мая тормозная мощность в режиме полной цикловой по­ дачи работающих цилиндров:

y V T O p M ^ 0 , 6 5 i V » .

Этот вариант парциального метода основан на том, что разность мощностей при торможении в режиме работы всех цилиндров и в режиме с частью выключенных дает инди­ каторную мощность выключенных цилиндров (ГОСТ 491—55). Применительно к четырехцилиндровому двига­ телю этот вариант разработан И. П. Т е р с к и х .

В общем виде д л я двигателя, имеющего z цилиндров, уравнения мощности д л я совмещенных режимов будут иметь вид:

получим выражение для эффективной мощности двига­ теля:

-^торм (г — г в ) "Ь ^торм (г — г в ) -^торы (г — г в — г в ) • (^)

2 2

Все три числа правой части уравнения (4) определяются торможением двигателя на трех режимах при постоянной

методов [37J проверки двигателей в условиях эксплуа ­ тации.

Д л я четырехцилиндровых двигателей наиболее про­ стой вариант бестормозной проверки основан на исполь­ зовании режима работы на одном цилиндре при выклю ­ чении подачи топлива в три остальные. Оставшийся в ра­

корректорной ветви характеристики . В зависимости от протекания рабочего процесса, состояния топливной ап­ паратуры, воздушного тракта и других двигатель будет развивать на одном цилиндре большую или меньшую частоту вращения . В пределах наблюдающихся отклоне­ ний мощности цилиндра вследствие неисправностей и на­ рушений регулировок зависимости среднего индикатор ­ ного давления от частоты вращения pi.= f (п) д л я скорост­ ной корректорной ветви характеристики дизельного дви­

двигателя при номинальной частоте вращения может быть

2 3

nCFmax — средняя частота вращения двигателя при работе на одном цилиндре;

А— коэффициент, постоянный для данного дви­ гателя .

Втабл. 1 приведены значения показателен четырех­ цилиндровых дизельных двигателей, используемых при

определении результатов бестормозной проверки .

Т а б л и ц а 1

ние теплового режима двигателя . Температура охлаждаю ­ щей воды и масла в картере должна быть не ниже 75 °С.

Оценку мощностных показателей в полевых условиях можно провести приближенно . Если тракторный четырех­ цилиндровый двигатель при нормальном тепловом состоя­ нии на одном цилиндре быстро глохнет, то цилиндр обычно развивает мощность ниже 80—85% от номинальной .

Дальнейшим развитием бестормозного метода является применение догрузочных устройств в сочетании с выклю ­ чением цилиндров. В качестве догрузочных устройств, применяемых дл я загрузки работающих цилиндров, могут быть использованы дополнительные сопротивления, соз­ даваемые в системах самого трактора .

в гидросистеме подъемного механизма трактора [46]. Изме­ нение н а г р у з к и работающих цилиндров только за счет

24

бесступенчатое ее регулирование при работе на номиналь­ ном скоростном режиме . Кроме того, показатели догрузки можно использовать в качестве измерительного фактора . Применение догрузочных устройств расширяет возмож­ ности бестормозного метода и повышает его точность.

Д л я четырехтактных двигателей из индикаторных на­ грузок большой интерес при определении основных пока­ зателей двигателя представляет дросселирование цилинд­ ровых газов на выпуске . Эту н а г р у з к у можно создать как в выключенных, так и в работающих цилиндрах, установив устройство с дроссельной заслонкой и манометром на вы­ пускной трубе. Д л я уменьшения колебаний противодав­ ления перед этим устройством нужно поставить небольшой ресивер. К а к п о к а з а л и исследования, если дл я дизельных двигателей со свободным впуском создать н а г р у з к у про­ тиводавлением на общем выпуске 0,6—0,8 кгс/см 2 , а затем догрузить до полной цикловой подачи тормозом или вы­ ключением части цилиндров в сочетании с нагрузкой за счет дросселирования масла в гидросистеме трактора, то

в бестормозном режиме с половиной выключенных ци­ линдров) допустимое противодавление достигает 1 кгс/см 2 и выше.

Рассмотренные выше варианты бестормозного метода базируются на установившихся режимах работы двига­ теля.

В последнее время применяется также бестормозной метод проверки двигателя в неустановившихся режимах (разгона, выбега), основанный на измерении угловых ускорений коленчатого вала . Приборы, применяемые в этом случае, отличаются универсальностью и высокой оперативностью [41]. Разгоны с полным числом работаю­ щих цилиндров при мгновенном выходе на полную цикло ­ вую подачу топлива связаны с весьма высокими угловыми ускорениями коленчатого вала (до 150—200 1/с2 ), что при­ водит к существенной деформации рабочего процесса и отклонению основных показателей по сравнению с тормоз- ' ным испытанием [39].

2 5

По данным Сибирского научно-исследовательского ин­ ститута механизации и электрификации сельского хозяй­ ства, приведенный момент инерции для конкретной марки двигателя колеблется в пределах ± 1 , 3 % и может быть принят постоянным.

Д л я бестормозного разгона двигателя в режимах пере­ распределенных цилиндровых нагрузок (при работе части цилиндров с полной цикловой подачей):

где а и Ъ — постоянные коэффициенты д л я данной марки двигателя .

После преобразования получим:

откуда д л я бестормозного разгона:

с?со

д ля бестормозного выбега:

(9)

2 (1—Т]м)

По уравнениям (8) и (9) проведен расчетный а н а л и з ускорений разгона и выбега. В качестве исходных данных использованы зависимости действительной скоростной ха­

виях установившихся режимов, то расчетные данные не будут учитывать отклонений в протекании рабочего цикла, присущих неустановившимся режимам .

В результате расчетного анализа получены ускорения коленчатого вала шестицилиндрового д и з е л я А-01 и четырехцилиндрового СМД-14 при бестормозном разгоне на различном числе работающих цилиндров и при замед­

обеспечивающих разгон (zp = z/3), — 4—6%. Погреш ­ ность определения мощностных показателей на основе разгона двигателя на всех цилиндрах существенно зави ­ сит от состояния регулировок и нарушений в протекании

о том, что бестормозной метод проверки двигателя в не­ установившихся режимах целесообразно применять пр и работе на минимально возможном числе цилиндров . Про ­ верка работы двигателя в условиях неустановившихся ре­ жимов связана со сложностью определения топливных по­ казателей. В этом случае д л я оценки протекания рабочего цикла можно применить измерение температуры отрабо­ тавших газов .

27

4 . М Е Т О Д Ы О П Р Е Д Е Л Е Н И Я И З Н О С А Д Е Т А Л Е Й

ДВ И Г А Т Е Л Я

Впрактике исследования износостойкости двигателей применяются методы: микрометрирования, взвешивания, профилографирования, искусственных баз, определения железа в масле, радиоактивных изотопов, нейтронной ак­ тивации, спектрального анализа . Хорошие результаты дает одновременное использование нескольких методов определения износа.

Микрометрирование позволяет просто и доступно оце­ нивать износ отдельных деталей или их определенных частей не по косвенным признакам, а непосредственно, пользуясь мерительным инструментом. В основу метода

скобами и другими механическими контактными прибо­ рами. При повторном микрометрировании дл я точной установки мерительного инструмента на первоначально замеренные поверхности применяют шаблоны . Широкое применение получили оптико-механические приборы . В практике микрометрирования используются т а к ж е при­ боры с емкостными, индуктивными, проволочными и пнев­ матическими датчиками. По изменению размеров деталей можно определить абсолютную величину износа сопря ­ женных деталей. Пр и микрометрировании возможно на­ блюдать, фотографировать и изучать физико-механические свойства исследуемых поверхностей износа. Однако мик­

рировании необходимо проводить длительные испытания, так как современные двигатели обладают достаточно вы­ сокой износостойкостью. Пр и выявлении в л и я н и я на износ двигателя только одного какого-либо фактора длитель­ ность испытаний составляет 500—1000 ч, что сопряжено

гателя ЗИЛ - 131 нужно выполнить около 3350 измерений. При этом даже такие длительные испытания не обеспечи­ вают надежных результатов, так ка к величина износа

28

многих современных автотракторных двигателей за период испытаний меньше погрешности мерительного инстру­ мента. Результаты оценки износа микрометрированием за­ висят от величины деформации детали. В связи с деформа­

ные условия и соблюдение условий измерения (направле­ ние измерения, точка контакта, давление наконечника ме­ рительного инструмента и др.) при первичном и повторном микрометрировании. В процессе работы двигателя детали покрываются нагаром, окислами и другими отложениями, что может т а к ж е повлиять на надежность результатов микрометрировании . Кроме того, д л я микрометрирования двигатель к а ж д ы й раз разбирают и собирают, что способ­ ствует повышенному износу деталей вследствие дополни­

тации в процессе испытаний на износостойкость вносит большую погрешность в определение величины износа . Поэтому необходимо проводить испытания большого ко­ личества двигателей, чтобы сделать оценку износостой­ кости по результатам микрометрирования на основе ста­ тистической обработки результатов .

В соответствии с ГОСТ 491—55 измерение большинства деталей автотракторных двигателей должно производиться •с точностью 0,01 мм.

Микрометрирование не позволяет определять динамику изнашивания в процессе работы двигателя .

Несмотря на отмеченные сложности, этот метод исполь­ зуется в практике при дефектовке деталей, назначении ре­ монтных размеров, а т а к ж е д л я оценки эффективности различных мероприятий по повышению долговечности деталей цилиндро-поршневой группы двигателей.

Взвешивание применяется д л я определения износа мел­ ких деталей (вкладышей, поршневых колец, пальцев и др . ) . По изменению веса детали до и после испытаний оцени­ вается величина износа. Этот метод также требует разборки двигателя и тщательной очистки от нагара и окислов. Кроме того, определение линейного износа деталей мето-

29