1.2 Современные технологии обкатки двс
В российской практике производства и ремонта двигателей внутреннего сгорания (ДВС) наибольшее распространение получила трехэтапная технология обкатки. Холодная обкатка проводится без запуска двигателя. Холодная обкатка выполняется с помощью стационарного электропривода (питание от промышленной сети 50…60 Гц). Горячая обкатка без нагрузки (обкатка на холостом ходу). Горячая обкатка под нагрузкой. Горячая обкатка на холостом ходу и под нагрузкой проводится с использованием стационарных тормозных устройств (электрических, гидравлических) [2,3,6,8].
Научное сообщество активно изучает процессы обкатки ДВС и приработки деталей, однако мнения исследователей о значимости отдельных этапов расходятся. Некоторые специалисты исключают холодную приработку из процесса обкатки, в то время как другие подчеркивают ее критическую важность, учитывая, что за этот период происходит 20…70% начального износа деталей. Аналогично дискуссионной остается роль горячей обкатки на холостом ходу: ее часто считают малоэффективной, но необходимой для прогрева двигателя и подготовки к нагруженному этапу. Консенсус достигается лишь относительно обязательности горячей обкатки под нагрузкой, признаваемой всеми исследователями ключевой для достижения высокой степени приработки сопряжений и подготовки поверхностей трения к эксплуатационным нагрузкам.
Преимущества трехэтапной обкатки подтверждены исследованиями и включают [5,6,8]:
- снижение мощности механических потерь;
- увеличение коэффициента наполнения и индикаторного КПД;
- повышение устойчивости оборотов холостого хода.
Уменьшение макро- и микрогеометрических отклонений форм деталей (например, в паре «вкладыш-коленчатый вал» это приводит к снижению минимально допустимой толщины масляной пленки).
Снижение количества эксплуатационных отказов ДВС в среднем на 28% при соблюдении режимов и длительности технологической обкатки.
По завершении обкатки проводятся приемо-сдаточные испытания по установленной программе для определения ключевых технико-экономических показателей: эффективной номинальной мощности, удельного расхода топлива, максимальной и минимально устойчивой частоты вращения холостого хода и др.
Современные способы технологической обкатки классифицируются по нескольким признакам: способу нагружения, характеру изменения нагрузочно-скоростных режимов и длительности (рисунок 1.2). По способу нагружения выделяются два основных типа: технологическая тормозная обкатка и технологическая бестормозная обкатка [6].
Этап холодной обкатки при тормозном методе обычно содержит не более трех ступеней. Он выполняется на ОТС или приводных станциях путем прокручивания коленчатого вала электроприводом на частотах от 400…500 об/мин до 1400…1450 об/мин, либо электростартером на пусковых оборотах. Этап горячей обкатки под нагрузкой при тормозном методе включает от четырех до десяти ступеней и проводится на ОТС. Нагрузка создается стационарными тормозными устройствами (электрическими, гидравлическими), при этом частота вращения и нагрузка ступенчато повышаются [1,5,9].
Тормозная обкатка реализуется на обкаточно-тормозных стендах (ОТС). Несмотря на распространенность, этот метод имеет существенные недостатки, ограничивающие его применение, особенно на ремонтных предприятиях и заводах средней мощности:
- высокая стоимость, большие габариты и энергопотребление ОТС;
- требование специальных производственных площадей и инфраструктуры (системы подачи топлива, вентиляции, отвода отработавших газов);
- значительный расход топлива и повышенные выбросы вредных веществ при работе двигателя на холостом ходу и под нагрузкой;
- необходимость иметь парк ОТС разных типоразмеров для двигателей различной мощности, что увеличивает занимаемые площади, капитальные затраты и нагрузку на электросеть.
Рисунок 1.2 Классификация способов проведения технологической обкатки поршневых двигателей автомобильной техники
Технологическая бестормозная обкатка - альтернативный метод, отличающийся способом нагружения двигателя на этапах холодной обкатки, горячей обкатки под нагрузкой и при приемо-сдаточных испытаниях (рисунок 1.3). При этом этап горячей обкатки на холостом ходу идентичен для обоих методов.
Рисунок 1.3 Этапы технологической обкатки поршневых двигателей автомобильной техники
Этап горячей обкатки на холостом ходу включает от трех до пяти ступеней. После запуска двигателя частота вращения коленчатого вала плавно увеличивается от минимально устойчивой 600…700 об/мин до 2000…2500 об/мин для бензиновых ДВС или до номинальной частоты холостого хода для дизельных ДВС [2,3,6,8].
По длительности технологическая обкатка подразделяется на типовую (согласно рекомендациям заводов-изготовителей) и ускоренную. Значительная часть современных исследований направлена именно на разработку методов сокращения продолжительности обкатки. Это достигается за счет предварительной подготовки поверхностей трения и использования специальных присадок к воздуху, топливу и моторному маслу [10…12].