Введение к работе
Актуальность темы исследования. Затраты на обеспечение работоспособности автомобилей за весь срок службы в 5-6 раз превышают затраты на их изготовление. Значительная доля затрат и простоев в ремонте приходится на двигатель (до 30%), в том числе на подшипники коленчатого вала (до 25%). Одной из основных причин таких затрат является использование стратегии устранения отказов, что в среднем в 8-10 раз дороже, чем при предупреждении отказов. Для снижения затрат на ремонт целесообразна профилактическая стратегия.
В процессе эксплуатации двигателя происходит, в том числе, и проворачивание шатунных вкладышей и задир шеек коленчатого вала, что снижает его ремонтопригодность и является одной из основных причин ремонта автомобильных двигателей КАМАЗ, ЗИЛ, ЯМЗ, ГАЗ. Несмотря на большое количество работ, посвященных причинам проворачивания шатунных вкладышей, задача повышения надежности двигателя КАМАЗ путем выявления и устранения причин проворачивания вкладышей и задира шеек полностью не решена до настоящего времени. В конструкцию двигателя был введен ряд улучшений, направленных на повышение эффективности очистки масла от абразивных частиц. Проведённые мероприятия, однако, не исключили отказы в эксплуатации двигателей КамАЗ-740 из-за проворачивания шатунных вкладышей, задиры шеек и повышенную выбраковку коленчатых валов при ремонте.
Массовость этого дефекта и многочисленность исследований, посвящённых ему, свидетельствуют о том, что недостаточно раскрыта физическая сущность задиров по шейкам. Поэтому исследование причин проворачивания шатунных вкладышей у двигателя КамАЗ-740 (8Ч 12/12) актуально в настоящее время.
Цель работы - повышение ремонтопригодности коленчатого вала оптимизацией пробега до ремонта подшипников с учетом вероятностного характера процесса развития проворачивания вкладышей, позволяющей предупреждать задиры шеек и снизить затраты на ремонт.
Для достижения данной цели поставлены и решены следующие основные задачи:
-
Теоретически обосновать условия возникновения критических режимов работы шатунных подшипников и наработку до ремонта с учётом деформации вкладышей.
-
Разработать методику оценки деформации шатунных вкладышей и условий смазки шатунных подшипников и при стендовых исследованиях.
-
Провести стендовые исследования двигателя для проверки аналитических зависимостей условий смазки и деформации шатунных вкладышей.
-
Разработать мероприятия по повышению ремонтопригодности коленчатого вала.
-
Дать технико-экономическую оценку результатов исследования.
Объект исследования - дизельные двигатели, система смазки, коленчатый вал и шатунные вкладыши.
Предмет исследования - процесс развития проворачивания вкладышей.
Научная новизна исследования состоит в: развитии теоретико-методических положений по критическим режимам смазки; разработке математической модели развития и вероятности предельной деформации шатунного вкладыша, позволяющей предупреждать задир шеек коленчатого вала и обосновать наработку до ремонта подшипников коленчатого вала; разработке оригинальной методики, позволяющей обнаруживать деформацию вкладышей при проведении стендовых испытаний.
На защиту выносятся наиболее значимые результаты диссертационного исследования, составляющие научную новизну работы:
-научно-методические подходы к исследованию эксплуатационных изменений режимов смазки шатунных подшипников дизельного двигателя;
-математическая модель развития деформации вкладышей в процессе эксплуатации двигателя и вероятности задира шеек;
-методика измерения зазора в шатунных подшипниках непосредственно при стендовых исследованиях двигателя и влияния наиболее значимых факторов, определяющих деформацию вкладышей (получено положительное уведомление по патенту на изобретение от 30.03.2010);
-способы и практические рекомендации по предотвращению задиров шеек и повышению ремонтопригодности коленчатого вала в эксплуатации обеспечением стабильности геометрии шатунных вкладышей.
Практическая ценность. Разработаны и внедрены практические рекомендации для завода-изготовителя, фирменных сервисных центров, ремонтных заводов, значительно повысивших ремонтопригодность коленчатого вала. Это позволило: а) повысить надежность двигателей в эксплуатации; б) значительно уменьшить трудоемкость и стоимость ремонта автомобилей.
Реализация результатов работы. Предложенные разработки по повышению надежности внедрены на ОАО «КАМАЗ-ДИЗЕЛЬ», правка коленчатого вала перед шлифовкой внедрена на ЗАО «Ремдизель» г. Набережные челны. Предупредительная замена вкладышей прошла производственную проверку в эксплуатации и используется в сервисных автоцентрах ОАО «Камазтехобслуживание». Результаты исследований также используются в учебном процессе в ГОУ ВПО «Камская государственная инженерно-экономическая академия», ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет».
Апробация. Основные научные положения диссертационной работы обсуждались на научно практических конференциях:
1. Красноярский государственный технический университет, Международная научно-техническая конференция «Политранспортные системы - 2007» (Красноярск, 2007 г.);
2. Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Научно-техническая конференция «Проблемы автомобильно-дорожного комплекса России» (Пенза, 2008);
3. Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова, XXI Межгосударственный постоянно действующий научно-технический семинар (Саратов, 2008);
4. "Завод подшипников скольжения", Научно-практический семинар (Тамбов, 2008).
5. Саратовский государственный технический университет (2008-2010 г.).
6. Камская государственная инженерно-экономическая академия (2010 г.).
Личный вклад автора заключается в формировании идеи и цели диссертационной работы, в постановке задач и их решении, в разработке методологических и теоретических положений для всех элементов научной новизны исследования, разработке новых методик, моделей и подходов в исследовании эксплуатационных изменений и отказов по двигателям и реализации их в практике.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, из них семь статей в ведущих научных журналах, рекомендованных «Перечнем ВАК РФ». Общий объём публикаций составляет 4,52 п.л., из которых 1,45 п.л. принадлежит лично соискателю.
Структура и объём работы. Структура и последовательность изложения диссертационной работы определены целью и задачами исследования. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, 15 приложений, содержит 133 страницы текста, 46 рисунков, 22 таблицы. Библиографический список включает 152 наименования.
