книги из ГПНТБ / Погорелый И.П. Обкатка и испытание тракторных и автомобильных двигателей

том количестве масла, при котором отношение количества тепла,

с подачей мелкого абразива в цилиндры показало, что при этом ускоряется приработка зеркала цилиндров и поршневых колец, но в то же время засоряются абразивом труднодоступные места и уси­ ливается износ деталей, которые не нуждаются в усиленной прира­ ботке, как, например, направляющие втулки и стержни клапанов, фаски и гнезда клапанов. В последние годы проведены опыты по применению специальных присадок к жидким тонливам, которые позволяют в короткое время получить хорошую взаимную прира­ ботку поршневых колец и зеркала цилиндров.

Такие присадки представляют собой органические соединения некоторых элементов: хрома, кремния, алюминия и др.

Они хорошо растворяются в топливе и при сгорании его в цилиндрах образуют очень мелкий абразив. Часть этого абразива попадает на поверхность зеркала цилиндров, где, смешиваясь с маслом, образует своеобразную притирочную пасту, которая, про­ никая между трущимися поверхностями поршневых колец и ци­ линдров, ускоряет их взаимную приработку.

Присадки, будучи хорошо растворимыми в топливе, не оказы­ вают изнашивающего действия на топливную аппаратуру.

Достоинством присадок считают еще и то, что полученный от них в цилиндрах абразив в картерную смазку проникает в ничтож­

2-часовой обкатки двигателей на топливе с присадкой качество приработки гильз блока и поршневых колец было таким, какое получается после 60-часовой работы двигателя на топливе без при­ садки. Износ гильз и поршневых колец при этом был на 20% ниже.

Кроме того, в НАТИ разработано специальное обкаточное масло ОМ-2, состоящее из дизельного масла ДС-8 и присадок, улуч­

ботки двигателей, равноценное качеству приработки при работе на стандартном масле в течение 30 ч.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРИРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ПРИ ОБКАТКЕ ДВИГАТЕЛЕЙ

Прирабатываемость двух взаимотрущихся поверх­ ностей представляет собой начальную стадию износа. При этом процессы протекают быстро и неустойчиво.

40

При трении поверхности сначала соприкасаются по выступающим гребешкам, общая площадь которых зна­ чительно меньше расчетной поверхности сопряжения. Вследствие этого удельное давление на площадь пер­ воначального контакта очень велико, и находящийся между поверхностями слой масла не может предохра­ нить выступы от непосредственного контакта.

При движении одной поверхности относительно дру­ гой выступы одной поверхности зацепляются за высту­ пы другой. При этом неровности сглаживаются в ре­ зультате срезания, выкрашивания и пластической де­

ное трение.

При движении сопряженных деталей площадь по­ верхностей трения увеличивается, срезание, выкраши­ вание и пластическая деформация металла уменьша­ ются, а области граничного и жидкостного трения и прирабатываемость поверхностей увеличиваются.

Срезание, выкрашивание и пластическая деформа­ ция неровностей являются чисто механическими факто­ рами процесса прирабатываемости трущихся поверх­ ностей.

Одновременно с ними наблюдаются и химические факторы, которые ускоряют и улучшают процесс прира­

ются пленки коррозионного характера, которые'при от­ носительном движении поверхностей скалываются, кро­ шатся и, смешиваясь с маслом,' образуют абразивную притирочную пасту.

Коррозионные пленки появляются в результате взаи­ модействия железа с поверхностно активными вещест­ вами, которые присутствуют в масле. К таким вещест­ вам относятся кислород воздуха, вода, специальные при-

41

садки к маслам, кислоты, являющиеся продуктами окис­ ления масел и горения топлива, и т. п.

Затем процесс трения стабилизируется, приработка поверхностей заканчивается, наступает процесс нормаль­ ного износа.

Роль смазки в подвижных сопряжениях деталей двигателей в условиях нормальной эксплуатации, т. е. когда закончен процесс приработки, заключается в соз­ дании прочной масляной пленки между трущимися поверхностями, препятствующей непосредственному контактированию их, в отводе тепла, получаемого в

Лучшей смазкой для эксплуатации будет такая, ко­ торая обеспечит наименьший износ трущихся поверхно* стей деталей.

Смазывающая жидкость для обкатки двигателей от­ личается от эксплуатационной смазки. При обкатке должно создаваться такое трение, при котором трущие­ ся поверхности соприкасались бы и сглаживались мик­ ронеровности до «величины шероховатости, соответст­ вующей нормальным условиям "эксплуатации. При этом

из зазоров между трущимися поверхностями и отводить тепло, выделяемое в результате трения.

Скорости перемещения деталей и нагрузки при об­ катке двигателей необходимо увеличивать постепенно, начиная с небольших и кончая близкими к номиналь­ ным значениям.

Увеличивая скорость и нагрузку, повышая качество применяемой смазки и обработки деталей, применяя специальные присадки к маслам и к топливу, улучшая отвод тепла от трущихся поверхностей, можно сокра­ щать время приработки трущихся поверхностей дета­ лей и длительность обкатки двигателей.

Что касается показателей, которыми оценивают ка­ чество приработки двигателей, то, как это видно из нижеприведенных примеров, они очень разнообразны.

Наиболее распространены следующие. величина момента прокручивания двигателя;

42

величина износа прирабатываемых поверхностей де­ талей двигателя;

шероховатость и величина площади прирабатывае­ мых поверхностей и деталей двигателя;

количество газов, прорывающихся из цилиндров в картер двигателя;

величина угара картерного масла; величина изменения температуры масла в картере и

воды в системе охлаждения двигателя; мощность двигателя и удельный расход топлива.

М о м е н т п р о к р у ч и в а н и я можно определять по измерительному прибору обкаточно-тормозного стенда, на котором обкатывают двигатель; его величину и из­ менение по времени можно наблюдать визуально и ре­ гистрировать пишущими приборами.

Этим показателем пользуются для контроля прира­ ботки при холодной обкатке двигателей, так как для наблюдения за ним не требуется прерывать процесс приработки.

Если использовать его для контроля приработки при горячей обкатке, то следует периодически снимать на­ грузку с двигателя и переводить его на режим прокру­ чивания электрической машиной, чем нарушается не­ прерывность процесса приработки.

Поэтому при горячей обкатке двигателей величину момента прокручивания обычно определяют только в начале и в конце обкатки.

Недостатком этого показателя является то, что он зависит'не только от качества приработки деталей дви­ гателя, но и от других факторов: температуры картер­ ного масла и воды в системе охлаждения (рис.21), от числа оборотов коленчатого вала (рис. 22). Из этого рисунка видно, что величина момента прокручивания двигателя изменяется очень широко.

При пользовании моментом прокручивания как по­ казателем оценки режимов обкатки при сборке опыт­ ных двигателей необходимо соблюдать одинаковые ус­ ловия обкатки и проводить большее число опытов.

Момент прокручивания, замеряемый весовым уст­ ройством стенда, представляет собой сумму моментов от сил трения во всех звеньях механизмов двигателя. Вследствие этого невозможно определить, в каком из сопряжений процесс прирабатывания протекает лучше и в каком хуже. Поэтому при проведении исследований

43

Цкгсн t?C

Рис. 22. График зависимости величины момента прокручивания отремонтированных двигателей Д-54 от числа оборотов коленчатого

вала.

В лабораторных условиях обычно опыты проводят на од­ ном двигателе и заменяют только те детали, на которых изучают прирабатывание по­ верхности. К ним относятся гильзы цилиндров и поршне­ вые кольца.

качество приработки поверхностей деталей. В случае приработки поршневых колец износ их определяют по уменьшению веса за весь период обкатки, взвешивая их на аналитических весах до и после опыта.

Весовой способ определения величины износа тяже­ лых деталей, например гильзы цилиндров, является не­ пригодным, так как за время приработки деталь изна­ шивается очень мало.

Измерение износа поверхности зеркала цилиндров при помощи индикатора не дает необходимой точности, так как диаметр цилиндров за период обкатки увели­ чивается на небольшую величину и, кроме того, на

Лучшим способом измерения износа цилиндров яв­ ляется способ «вырезанных лунок». Он заключается в том, что на поверхности зеркала цилиндров специаль­ ным прибором нарезают лунки (рис. 2 3 ) .

Величину износа определяют по формуле:

Д/ Г = 0 , 1 2 5 ( ^ - ^ ) ( / г - / . / ] ,

45

Лунки обычно нарезают fi характерных местах из­ носа зеркала цилиндров.

Следует иметь в виду, что описанные способы опре­ деления износа гильз цилиндров и поршневых колец не позволяют судить о протекании процесса приработки во время обкатки двигателей. Пользуясь ими, можно оп­ ределить только величину износа в конце обкатки, для чего двигатель требуется разбирать.

Н. П. Воинов предложил способ определения каче­ ства приработки двигателей по увеличению железа в картерном масле. Сущность его заключается в следую­ щем. Во время обкатки двигателя из картера через оп­ ределенные промежутки времени отбирают пробы мас­ ла, в которых определяют процентное содержание же­ леза.

Получив такие данные, строят график зависимости нарастания железа в масле от продолжительности об­ катки (см. рис. 19 и 2 0 ) . По кривым графика судят о том, как протекает прирабатываемость трущихся по­ верхностей двигателя в зависимости от скорости, нагруз­ ки и времени обкатки.

К недостаткам этого способа следует отнести следую­

собе из системы смазки двигателя должны быть уда­ лены фильтрующие элементы.

Кроме того, не все продукты износа попадают в мас­ ло. Часть их с маслом проникает в камеру сгорания, а оттуда выбрасывается с выпускными газами.

Этот способ неприменим к двигателям, в шатунных шейках коленчатого вала которых сделаны полости центральной очистки масла.

Ш е р о х о в а т о с т ь п о в е р х н о с т и — это такой показатель, которым непосредственно оценивают каче­ ство приработки поверхностей. К недостатку его отно­ сится то, что нельзя наблюдать за процессом приработ­

филометров. Один создан на принципе копирования про­ филя неровностей поверхности при движении по ней алмазной иглы. В этом приборе вертикальным колеба­ ниям иглы соответствуют колебания напряжения тока,

46

a.

6

д

Рис. 24. Профилограммы чистоты поверх­ ности зеркала гильз цилиндров двигателя Д-36:

среднюю величину которого измеряют прибором, протарированным в линейных величинах (в микронах). При помощи игольчатого профилометра фактический про­ филь поверхности в определенном масшабе записывают на фотопленку или фотобумагу (рис. 24).

Игольчатый профилометр применяют для определе­ ния шероховатости поверхностей высокой твердости: хро­ мированных или закаленных.

Для поверхностей с невысокой твердостью игольча­ тый профилометр не следует применять, так как при

47

движении по профилю алмазная игла прорезает гре­ бешки неровностей и показания прибора искажаются. Для поверхностей с небольшой твердостью используют другой тип профилометра, построенный на принципе отражения света исследуемой поверхностью.

Шероховатость поверхностей можно определять фо­ тографированием через микроскоп. Такой способ опре­ деления чистоты поверхностей был применен В. А. Лелюком при исследовании приработки поршневых колец и зеркала цилиндров двигателя Д-16.

В е л и ч и н а п р о р ы в а г а з о в в картер может слу­ жить оценочным показателем для сравнения приработки поршневых колец и зеркала цилиндров на различных режимах. Его применяют при работе двигателей с на­ грузкой. При этом мощность, число оборотов, сорт масла, температура масла в картере и воды в системе охлаждения, величина первоначальных зазоров в сопря­ жениях колец с зеркалом цилиндров и канавками порш­ ней, упругость поршневых колец и герметичность кар­ тера двигателя должны быть одинаковыми для всех ре­ жимов приработки.

Величину прорыва газов обычно измеряют при по­ мощи газовых счетчиков, присоединяемых к сапуну или горловине для заливки масла в картер.

У г а р к а р т е р н о г о м а с л а является хорошим по­ казателем для определения качества приработки по­ верхностей поршневых колец и зеркала цилиндров.

В этом случае после обкатки двигатель должен ра­ ботать в течение 6 ч под нагрузкой, близкой к нормаль­ ной. Разницу в весе залитого масла в картер и слитого из картера после работы относят к весу израсходован­ ного топлива и полученный результат в процентах счи­ тают за угар.

Недостатком этого показателя является то, что для его получения требуется длительная работа двигателя.

Иногда за показатель, определяющий качество при­

Для оценки цриработанности двигателей в целом их

48

ства приработанности механизмов двигателя, но и от других факторов, например от его термодинамических свойств.

Эффективная мощность двигателя и удельный рас­ ход топлива являются основными показателями работы двигателей.

В последние годы для оценки качества приработки поверхностей цилиндров и поршневых колец начали применять радиоактивные индикаторы. Для этого от­ дельные участки поверхностей, подлежащих изучению облучают в виде небольших пятен на небольшую глу­ бину и при помощи счетчиков во время работы двига­ телей определяют падение интенсивности излучения эти­ ми пятнами в результате износа поверхностей.

Этот способ хорош тем, что он позволяет вести не­ прерывное наблюдение за ходом прирабатываемых по­ верхностей при работающем двигателе.

Риски создаются крупными частицами абразива, ко­ торые вместе с маслом попадают в зазоры между тру­ щимися поверхностями. Для предотвращения этого нуж­ но применять чистые масла и хорошо промывать дета­ ли дизельным топливом перед сборкой узлов и собранные узлы при общей сборке двигателей.

Риски также могут образовывать и крупные части­ цы, выкрашиваемые с неровностей прирабатываемых поверхностей при грубой обработке их.

Натиры появляются вследствие недостаточной точ­ ности изготовления деталей (овальность, граненность, выпуклость), искажения формы поверхностей в резуль­ тате деформации при сборке, малой жесткости дета­ лей, перекоса осей деталей в механизмах, несоблюдения технических условий при дефектовке деталей и др.

Задиры возникают при высоких местных температу­ рах на микроучастках трущихся поверхностей, приво-