Введение к работе
Актуальность темы. При эксплуатации автомобильного транспорта актуальным является решение научных и практических задач совершенствования методов и средств обеспечения работоспособности систем и механизмов двигателей подвижного состава с целью повышения эффективности транспортного обслуживания и минимизации затрат.
Подшипники коленчатого вала (ПКВ) являются одними из сопряжений, лимитирующих ресурс автомобильного двигателя. На их долю приходится 10-20 % отказов двигателя, для устранения которых требуется 50-70 % затрат на запасные части и 50-60 % трудовых затрат.
Основными причинами отказов ПКВ являются разрушение антифрикционного слоя вкладышей, выплавление, задир вкладышей и проворачивание вкладышей, чрезмерно увеличенный зазор вследствие изнашивания трущихся поверхностей вкладышей и шеек, интенсивность которого в эксплуатации во многом зависит от характера смазочного процесса (СП).
Показатели СП, например, характеристики состояния смазочного слоя, могут являться техническими критериями отказа подшипников, т. е. признаками нарушения их состояния, при котором они способны выполнять заданные функции согласно требованиям конструкторской (проектной) документации.
Существующее диагностическое обеспечение ПКВ, включающее комплекс взаимоувязанных диагностических параметров, методов и средств диагностирования на всех этапах жизненного цикла, не позволяет достоверно и оперативно оценить СП в ПКВ ввиду отсутствия соответствующих показателей и методов. Следствием этого является затрудненность в установлении требуемой периодичности и содержании профилактических и ремонтных воздействий ПКВ, а пропуск обнаружения их катастрофического состояния нередко приводит к аварийным остановкам двигателей, преждевременному ремонту и, как следствие, к дополнительным затратам.
В связи с этим, совершенствование диагностического обеспечения для более достоверного и оперативного определения и прогнозирования технического состояния ПКВ по показателям СП является актуальной задачей повышения эффективности эксплуатации автомобильных двигателей.
Исследование выполнено в рамках госбюджетной НИР «Управление качеством подшипников скольжения автомобильных двигателей по параметрам смазочного слоя» (№ ГР 01960006257) и НИР по заказу Министерства образования Оренбургской области «Продолжение научных исследований по теме: «Методология контроля и управления техническим состоянием подшипников коленчатых валов автомобильных двигателей в эксплуатации» (2005-2010 гг.).
Объект исследования - процесс изменения технического состояния ПКВ автомобильных двигателей в эксплуатации.
Предмет исследования - закономерности СП в ПКВ в зависимости от их технического состояния.
Цель работы состоит в повышении эффективности эксплуатации автомобилей за счет совершенствования методов и средств обеспечения работоспособности автомобильных двигателей на основе диагностирования ПКВ по интегральному показателю СП.
Задачи исследования:
построить и теоретически исследовать диагностическую модель ПКВ автомобильных двигателей;
экспериментально установить закономерности изменения показателя СП в ПКВ в зависимости от их технического состояния при эксплуатации автомобильного двигателя;
обосновать режим диагностирования ПКВ;
обосновать диагностический параметр ПКВ и значения его нормативов;
разработать метод и средство диагностирования ПКВ.
Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов. Теоретические исследования выполнены с использованием теорий надёжности и диагностики автомобилей; гидродинамической теории смазки; теории автомобильных двигателей; теории вероятностей и математической статистики. Экспериментальные исследования выполнялись в производственных условиях с использованием как общепринятых методик и оборудования, так и разработанных лично автором. Достоверность научных положений работы обуславливается использованием методологической базы исследования, обоснованностью принятых допущений при разработке расчетных моделей, высокой сходимостью экспериментальных данных с результатами собственных теоретических исследований и данными других авторов.
Научная новизна положений, выносимых на защиту:
- диагностическая модель подшипников коленчатого вала, формализовано
описывающая связь между структурным параметром - диаметральным зазором и
диагностическим параметром - интегральной степенью разрушения смазочного
слоя;
- установленные закономерности интегральной степени разрушения
смазочного слоя в ПКВ в зависимости от диаметрального зазора в них и
скоростного режима холостого хода автомобильного двигателя 849,2/8,0;
методика обоснования режима диагностирования по критерию наилучшего сочетания показателей стабильности, информативности и чувствительности диагностического параметра;
- диагностический параметр, метод и средство диагностирования ПКВ,
повышающие достоверность и оперативность определения и прогнозирования
технического состояния ПКВ в процессе эксплуатации на основе измерения
электрофизическим методом интегральной степени разрушения смазочного слоя.
Практическая значимость работы:
1) автоматизированная система оценки смазочного процесса (АСОСП)
«Комплекс трибодиагностики» позволяет производить контроль
функционирования ПКВ на эксплуатационных режимах автомобильных
двигателей;
2) использование диагностического обеспечения позволяет сократить число
отказов ПКВ и аварийных остановок двигателей, и, как следствие, снизить
затраты при эксплуатации автомобилей за счет корректирования периодичности и
содержания профилактических и ремонтных воздействий;
3) основные результаты работы могут быть использованы при
совершенствовании конструкций смазочной системы и кривошипно-шатунного
механизма автомобильных двигателей, оптимизации свойств моторных масел, а
также в научном и учебном процессах при подготовке специалистов и научных
работников транспортных отраслей.
Реализация результатов работы. Разработанное диагностическое обеспечение внедрено в ЗАО «Автоколонна 1825» (г. Оренбург) для диагностирования автомобильных двигателей ЗМЗ-5234.10 автобусов ПАЗ-3205; АСОСП «Комплекс трибодиагностики» используется в научном и учебном процессах Оренбургского государственного университета (ОГУ).
Апробация работы. Материалы исследования докладывались и получили положительную оценку на 7-ой и 8-ой РНПК «Прогрессивные технологии в транспортных системах» (Оренбург, 2005, 2007 гг.); 4-ой МНТК «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств» (Пенза, 2006 г.); МНТК «Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно - технологических машин» (Тюмень, 2007 г.); МНПК «Повышение эффективности эксплуатации автотранспортных средств на основе современных методов диагностирования» (Иркутск, 2007 г.); 6-ой РНТК «Политранспортные системы» (Новосибирск, 2009 г.); 2-ой МНПК «Проблемы эксплуатации и диагностики автомобильного транспорта» (Иркутск, 2009 г.); 10-ой МНПК «Прогрессивные технологии в транспортных системах» (Оренбург, 2011 г.); межкафедральных научно -практических семинарах транспортного факультета ОГУ (2005-2011 г.г). АСОСП «Комплекс трибодиагностики» участвовал в 4-ой и 5-ой специализированных выставках «ПРОМЭНЕРГОСТРОЙМАШ» (Оренбург, 2009, 2010 гг.) и 10-ом Московском международном салоне инноваций и инвестиций (Москва, 2010 г.).
Автор в составе научного коллектива за разработку методологии контроля и управления техническим состоянием подшипников коленчатых валов автомобильных двигателей в эксплуатации удостоен премии Губернатора Оренбургской области за достижения в сфере науки и техники (2009 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ, в числе которых 2 статьи в рецензируемых научных журналах, 2 свидетельства на регистрацию программного средства и 2 патента на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников из 120 наименований, приложений, и содержит 135 страниц, в том числе 21 таблицу и 25 рисунков.
