Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы повышения износостойкости цилиндров автомобильных двигателей 9
1.1. Режимы трения и изнашивания в ЦПГ автмобильных поршневых ЛВС 9
1.2. Теоретические принципы повышения износостойкости деталей ЦПГ ДВС 14
1.3. Математическое моделирование изнашивания деталей ЦПГ 24
1.4. Влияние режима работы и свойств моторного масла на износостойкость ЦПГ 28
1.5. Известные конструкторско-технологические решения, направленные на снижение изнашивания цилиндра 34
1.6. Микропрофилирование путем пластического деформирования внутренней поверхности цилиндра 39
1.7. Выводы, постановка цели и задач исследования 43
2. Гидродинамический и трибологический аспекты повышения износостойкости цилиндра с микрорельефом на трущейся поверхности 46
2.1. Постановка задачи 46
2.2. Основные допущения при анализе гидродинамики сопряжения «цилиндр-поршневое кольцо» 47
2.3. Получение и анализ выражения гидродинамической несущей способности в сопряжении «цилиндр-поршневое кольцо» при отсутствии микрорельефа на зеркале цилиндра 47
2.4. Анализ форм микрорельефа и оптимизация его шаго-высотных параметров 53
2.5. Анализ соотношения шага микрорельефа на цилиндре с длиной (осевой высотой) поршневого кольца 67
2.6. Ключевые соотношения для выбора рациональных значений параметров микрорельефа 73
2.7. Обоснование допущения плоскостности поверхностей микрорельефа 74
2.8. Физические предпосылки к выбору способа повышения твердости поверхности для снижения изнашивания 76
2.9. Разработка модели изнашивания сопряжения «поршневое кольцо-цилиндр» 78
2.10. Выводы 81
3. Исследование влияния параметров микрорельефа на изнашивание деталей ЦПГ с использование расчетной модели и программы 83
3.1. Описание расчетной модели и программы 83
3.2. Цель, задачи и объекты расчетного исследования 86
3.3. Сравнение гидродинамической и трибологической эффективности микрорельефов на зеркале цилиндра 95
3.4. Определение погрешности линейной аппроксимации формы круглой канавки фрагмента микрорельефа 99
3.5. Формирование микрорельефа для последующих моторных испытаний 100
3.6. Выводы 101
4. Экспериментальная проверка износостойкости опытных объектов 102
4.1. Лабораторный этап 102
4.1.1. Цель экспериментов 102
4.1.2. Объекты исследования, оборудование и результаты. 102
4.2. Триботехнический этап 105
4.2.1. Цель испытаний 105
4.2.2. Объекты испытаний 105
4.2.3. Средство испытаний 105
4.2.4. Методика испытаний 106
4.2.5. Результаты испытаний 107
4.3. Моторный этап 109
4.3.1. Цель испытаний 109
4.3.2. Объекты испытаний 109
4.3.3. Средство испытаний и оборудование 110
4.3.4. Регистрируемые показатели и погрешность измерений 112
4.3.5. Методика испытаний 113
4.3.6. Результаты испытаний 115
4.4. Выводы 121
Общие выводы 123
Список литературы 125
Приложение 140
- Влияние режима работы и свойств моторного масла на износостойкость ЦПГ
- Анализ соотношения шага микрорельефа на цилиндре с длиной (осевой высотой) поршневого кольца
- Сравнение гидродинамической и трибологической эффективности микрорельефов на зеркале цилиндра
- Методика испытаний
Введение к работе
Актуальность темы. По данным статистических исследований отказов автомобильных двигателей, поступающих в ремонт, на детали цилиндро-поршневой группы (ЩИ) приходится до 20% всех отказов, а затраты на их восстановление составляют более 30% от всех затрат на капитальный ремонт двигателя.
При ремонте деталей ЩИ одним из наиболее дорогостоящих и технически сложных является технологический процесс восстановления сопряжения «цилиндр-поршневое кольцо». В связи с этим разработка новых эффективных методов и технологий при восстановлении цилиндров автомобильных двигателей, с целью повышения их износостойкости является актуальной задачей.
В результате многочисленных стендовых моторных и эксплуатационных испытаний в нашей стране и за рубежом установлено, что преобладающим видом изнашивания цилиндров, оснащенных современными устройствами для очистки масла и воздуха и изготовленных из коррозионностойких материалов, является молекулярно-механическое изнашивание (истирание). Анализ показывает, что снижение интенсивности этого вида изнашивания следует искать в направлении сокращения времени непосредственного контактирования трущихся деталей при одновременном повышении твердости их поверхности.
Среди ряда известных подходов к решению этой проблемы большой интерес представляют методы поверхностного пластического деформирования (ППД). Однако, как показывает анализ, распространенное объяснение повышения износостойкости ЩИ в ходе ППД увеличением так называемой маслоемкости поверхности, имеет расхождения с основными положениями гидродинамики и физики граничного трения, что сдерживает широкое внедрение этого метода в технологические процессы восстановления цилиндров автомобильных двигателей.
В данной работе предложена рабочая гипотеза, предполагающая возможность повышения износостойкости сопряжения «цилиндр -поршневое кольцо» за счет одновременного улучшения в нем условий гидродинамического и граничного режимов трения путем максимизации гидродинамической несущей способности (далее ГНС) и воздействия на структуру граничной пленки поверхностей трения.
Цель работы состоит в теоретическом обосновании, расчетной оценке и экспериментальной проверке эффективности применения технико-технологических решений, реализующих положения принятой рабочей гипотезы.
Для достижения поставленной цели предусматривается решение следующих задач:
- выполнить гидродинамический анализ сопряжения «цилиндр-поршневое кольцо», предусматривающий получение обобщенных соотношений для назначения рациональных величин шаго-высотных параметров микрорельефа цилиндров автомобильных двигателей, поступающих в ремонт;
-разработать расчетные модели изнашивания сопряжения «цилиндр-поршневое кольцо» для компьютерной программы на базе этих моделей;
-выполнить расчеты минимальной толщины слоя смазочного материала, износа и мощности механических потерь в сопряжении «цилиндр-поршневое кольцо»;
-создать методики лабораторного тестирования, а также ускоренных триботехнических (на машине трения) и моторных (на полноразмерном двигателе) сравнительных ускоренных испытаний опытных объектов.
-провести испытания по разработанным методикам для подтверждения теоретических рекомендаций по повышению износостойкости цилиндров автомобильных двигателей при восстановлении;
Положения, содержащие научную новизну:
комплексный (гидродинамический и трибологический) подход к обеспечению износостойкости деталей ЦПГ;
метод гидродинамического анализа и теоретически выведенные на его основе обобщенные (пригодные для любой размерности двигателя) соотношения для назначения рациональных параметров микрорельефа цилиндра;
расчетные схемы изнашивания сопряжения «цилиндр-поршневое кольцо», учитывающие характер контактирования деталей.
Методы исследования:
1) гидродинамический анализ ГНС смазываемой микрорельефной
поверхности цилиндра;
расчет изнашивания поверхности поршневого кольца;
лабораторный, триботехнический и моторный эксперименты. Достоверность и обоснованность научных положений и результатов
работы обусловлены применением классической теории
гидродинамической смазки и физики граничного трения; использованием апробированного расчетного средства; подтверждением результатов расчета в ходе экспериментов, выполненных на типовом, метрологически аттестованном оборудовании.
Практическая ценность результатов работы состоит в рекомендациях по микропрофилированию цилиндров автомобильных двигателей, обеспечивающих повышение износостойкости сопряжения «цилиндр-поршневое кольцо» при восстановлении методом ППД (получен патент на полезную модель); в технологии повышения износостойкости цилиндров при восстановлении, реализованной при нанесении
микрорельефа на опытный образец цилиндра; а также в методике сравнительных ускоренных испытаний опытных объектов на машине трения и двигателе.
Работа выполнена на кафедре «Автомобильный транспорт»
Владимирского государственного университета. Эксперименты проведены
в лаборатории двигателей кафедры «Тепловые двигатели и энергетические
установки» ВлГУ. Разработанные рекомендации и технология повышения
износостойкости цилиндров при восстановлении внедрены на
авторемонтном предприятии ООО «НАРС», расчетные модели,
программа и результаты расчета используются в учебном процессе кафедры «Автомобильный транспорт» ВлГУ.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на международных научно-технических конференциях: «Двигатель-2010» (МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 16 октября 2010 г.); «Научные проблемы развития ремонта, обслуживания машин, восстановления и упрочнения деталей» (ГОСНИТИ, Москва, 14-15 декабря 2010 г.); а также заседаниях кафедры «Автомобильный транспорт» ВлГУ в 2008-2011 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, из них 3 в изданиях по списку ВАК.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка литературы. Она включает 124 страницы основного текста, содержащего 10 таблиц и 74 рисунка, а также 15 страниц списка литературы из 150 наименований.
Влияние режима работы и свойств моторного масла на износостойкость ЦПГ
Авторы исследований [1, 66, 74, 99, 112, 116, 117, 120 и др.] едины во мнении, что влияние режима работы двигателя на износостойкость сопряжения «цилиндр-поршневое кольцо» проявляется через температуру трущихся поверхностей, скорость их относительного движения, нагрузку и маслоснабжение зоны трения.
Из сопоставления результатов вышеприведенных работ следует, что влияние температуры распространяется как на физико-химические свойства поверхностей и граничных пленок, так и на макропрофиль трущихся тел. Кроме того, температура непосредственно «управляет» вязкостью смазочного материала, изменяя время его транспортировки в зоны трения (в период
пуска), оказывая влияние на гидродинамическую несущую способность масляного клина и работоспособность защитной масляной пленки. Как отмечалось выше, ограничение максимальной температуры зеркала цилиндра в зоне остановки поршня в ВМТ обусловлено температурным порогом работоспособности моторных масел, а именно 210...215 С.
В работах [22, 99, 112 и др.] показано, что на интенсификацию процессов коррозионно-механического изнашивания цилиндров ДВС решающим образом влияет понижение температуры до так называемой точки росы, при которой образуется водяной конденсат, провоцирующий разрушительные окислительные процессы на поверхности трения цилиндров. Для предотвращения этого рекомендовано температуру внутренней поверхности цилиндра в зоне верхней мертвой точки (ВМТ) поршня поддерживать не ниже 120 С, что для двигателей с жидкостным охлаждением предполагает повышение температуры антифриза даже на переходных режимах до 60 С [99]. Решению этой задачи и сокращению времени прогрева двигателя способствует применение систем охлаждения нового поколения с электронно управляемыми термостатом и тепловыми аккумуляторами, которые находят все большее применение на современных автомобилях [92, 140, 147].
По экспериментально полученным данным [117], общий характер зависимости износа от скорости относительного движения в паре «цилиндр-порщневое кольцо» является нелинейным с существованием минимума в зоне средних частот вращения коленчатого вала (рис. 1.11). Такое поведение зависимости износа от скорости может быть объяснено тем, что в диапазоне увеличения частот вращения от минимально устойчивых до средних (при относительно неизменной вязкости смазочного материала) растет пропорциональная скорости гидродинамическая несущая способность масляного клина, разделяющего движущееся тело (кольцо) и опору (цилиндр). Это приводит к сокращению времени контактирования сопряженных поверхностей и, независимо от вида изнашивания, способствует подавлению износа. Однако, по достижении определенной скорости, совместное влияние температуры трения и возросшей (пропорционально квадрату угловой скорости вращения коленчатого вала) инерционной нагрузки на детали приводит к увеличению времени контактирования и, соответственно, росту износа.
Отмеченный характер в целом удовлетворяет известным моделями протекания изнашивания по основным его видам (см. выражения (1.3), (1.5) и (1.10)), согласно которым износ прямо пропорционален нормальной нагрузке в сопряжении. Нарушение линейности процесса при переходе от малых и средних нагрузок к высоким, показанное на рис. 1.12, может быть объяснено переходом установившегося режима изнашивания и трения в неустановившийся режим (см. участок III на рис. 1.8), при котором нагрузка, превышающая некое пороговое для данной пары значение, нарушает процесс воспроизведения равновесной шероховатости поверхностей [49], приводит к наклепу и нелинейному (относительно нагрузки) росту очагов схватывания - процессу, аналогичному контактированию неприработанных поверхностей [65, 66, 117]. Общее, основанное на теории граничного трения и неоднократно проверенное практикой [10, 74, 116 и др.], решение проблемы интенсивного роста износа твердых тел при предельных нагрузках состоит в реализации правила положительного градиента механических свойств изнашиваемой поверхности.
Правило (1.13) предусматривает, что прочность материала на срез увеличивается в направлении от поверхности в глубину. Только в этом случае образование адгезионных мостиков сварки затруднено, а если и происходит, то не вызывает глубинного вырыва материала при сдвиге. Трение и изнашивание даже при интенсивном подвижном контактировании происходят с наименьшими энергетическими затратами и без необратимого повреждения поверхностей.
Относительно маслоснабжения трущейся пары «цилиндр-поршневое кольцо» из целого ряда работ [86, 99, 136, 143 и др.] можно заключить, что, несмотря на несовершенный в целом способ подачи моторного масла разбрызгиванием (для подавляющего большинства конструкций быстроходных две автотракторного типа), дефицит смазочного материала (ситуация так называемого «масляного голодания») в указанном сопряжении имеет место лишь при холодном пуске и аномальных ситуациях, связанных с нарушениями в работе системы смазки. Небольшого количества моторного масла, остающегося на стенке цилиндра в результате инерционного заброса из зазоров вращающейся шатунной шейки и распределяемого затем по высоте цилиндра поверхностями совершающего возвратно-винтовое движение поршня и ступенчато-вращательное движение поршневых колец [102, 138, 149], оказывается достаточно для обеспечения установившегося режима трения и изнашивания.
Однако, как можно судить на основании отсутствия информации в научно-технических источниках, работа ДВС вообще без смазочного материала невозможна (публикации рекламного характера о пробегах автомобилей со слитым маслом из картера, но с добавлением тех или иных трибологических составов не выдерживают научной критики, т.к. возможность ограниченной временем и нагрузкой работы двигателя «без масла» - это известный факт проявления эффекта последействия масляной пленки [5, 75, 89, 108]). Таким образом, моторное масло было и пока остается важнейшим компонентом триады трения «тело-смазочный материал-контртело». На основе сопоставления известных работ по химмотологии и гидродинамике, можно констатировать, что трибологическое действие моторного масла осуществляется на двух уровнях: микро- и макро. В первом случае речь идет об участии химических веществ, входящих в состав моторного масла, в формировании граничной пленки, подавляющей трение и изнашивание смазываемых поверхностей. Во втором - масло выступает как вязкая несжимаемая жидкость, способная при определенных условиях создавать уравновешивающее внешнюю нагрузку противодавление.
Установлено, что из большого числа химических соединений, входящих (или допущенных к вхождению) в пакет функциональных присадок моторного масла, наибольшее положительное влияние на износостойкость оказывают соединения типа диалкилдитиофосфатов цинка, на снижение трения и изнашивания - дисульфид молибдена и графит [5, 75, 89, 108]. Для усиления трибологических свойств моторного масла (особенно в случае их ослабления по мере «срабатывания» присадок функционального пакета) могут быть использованы также трибологические составы типа сверхщелочных детергентов, хлорпарафины, фторуглероды (политетрафторэтилены - ПТФЭ), жидкие кристаллы и др. [55, 56, 145 и др.]. Механизм противоизносного действия отмеченных составов, согласно указанным работам, сводится к формированию на поверхностях смазываемых тел защитных пленок из окислов металлов и солей (например, Fe203, FeS, ZnP207), блокирующих окислительные процессы и обладающих высокой прочностью на смятие. Однако, как отмечается в этих исследованиях, наличие серы и хлора в составе присадок вызывает опасность образования следов кислот, что провоцирует коррозионное изнашивание деталей, особенно при повышенных (более 3% по массе) концентрациях трибологического состава в моторном масле. Другой проблемой является увеличение расхода масла на угар, особенно при использовании ПТФЭ- и графитсодержащих присадок. Коллоидные и маслонерастворимые (в виде мелкодисперсных порошков) компоненты этих присадок задерживаются фильтрами тонкой очистки системы смазки. В целом, как следует из результатов, приведенных в работах [44, 48, 59, 104, 107, 135 и др.], известные антифрикционно-противоизносные присадки к моторным маслам способны снизить механические потери на 5-7%, интенсивность изнашивания (в основном по данным, полученным на машинах трения) - в 2,5...2,8 раза.
При рассмотрении макроаспекта влияния масла на износостойкость смазываемого сопряжения, авторы работ [5, 94, 97] подчеркивают важность стабилизации динамической вязкости, которая в значительной мере определяет гидродинамическую несущую способность смазываемого сопряжения, и согласования значения этого показателя с несущим профилем поверхности трения.
Анализ соотношения шага микрорельефа на цилиндре с длиной (осевой высотой) поршневого кольца
При выборе длины (или шага) фрагмента микрорельефа на цилиндре необходимо учитывать взаимное перекрытие профилированных частей поверхности цилиндра с опорной поверхностью (осевой высотой поршневого кольца). Этот учет состоит в том, чтобы по возможности снизить падение ПГНС, вызванное периодическим изменением взаимного расположения поверхностей движущейся и опорной детали и появляющейся при этом ситуации частичного или полного выхода несущих участков микрорельефа за пределы опорной поверхности (рис.2.13).
Очевидно, что при заданной осевой длине поршневого кольца 5 возможны следующие основные варианты выбора шага микрорельефа L:
1. Соизмеримый шаг (L4S);
2. Увеличенный mar(L 5);
3. Уменьшенный шаг (L S).
В первом случае в пределах осевой длины поршневого кольца располагается один фрагмент микрорельефа; во втором - определенная его часть; в третьем, наоборот, несколько фрагментов. В целях обоснованности выбора шага микрорельефа имеет смысл численно оценить, в каком из рассматриваемых случаев сопряженные поверхности формируют наибольшую по значению ПГНС.
Задача может быть рассмотрена на двух уровнях приближения: на первом «статическом» принимаем во внимание только одно из возможных взаимных расположений поршневого кольца по отношению к фрагменту микрорельефа; на втором - «динамическом» - дискретно с мелким шагом кольцо прослеживаем полное смещение поршневого кольца в пределах длины фрагмента микрорельефа.
В рамках первого, «статического», уровня приближения выполним сопоставление эффективности микрорельефов с соизмеримым, увеличенным и мелким шагом на основе расчетной схемы, представленной на рис.2.14.
Для сопоставления необходимо рассчитать и сравнить при прочих равных условиях ПГНС для каждого из трех вариантов 1, 2 и 3 профиля зазора на рис.2.14.
С целью упрощения вычислений принимаем единичные значения характерных высот и длин, при этом микрорельефу с соизмеримым шагом (вариант 1) задаем значения шагово-высотных параметров, близкие к ранее полученным рациональным, а именно: =1,0; А 0,333. Тогда вариант 2 - это пропорционально увеличенное, а вариант 3 - уменьшенное в два раза фрактальное отображение варианта 1.
Воспользуемся формулой (2.20) для подсчета ПГНС треугольного микрорельефа. Прочими равными условиями корректного сравнения вариантов будут: геометрическое подобие (фрактальность) форм микрорельефа; постоянство шага микрорельефа L и длины кольца S, а также постоянство минимального зазора Н].
Как следует из данных в табл.4, максимальную несущую способность при прочих равных условиях обеспечивает микрорельеф с соизмеримым по отношению к заданной длине поршневого кольца шагом. Снижение значения ПГНС при переходе от соизмеримого шага к увеличенному составило 37%, к уменьшенному - 58%.
Переходя к рассмотрению второго или «динамического» уровня приближения, особо отметим, что при движении поршневого кольца вдоль рельефной образующей цилиндра, ПГНС становится переменной величиной, зависящей от числа полных фрагментов микрорельефа, помещающихся в пределах длины кольца: Р = 6 Ит). (2.24)
Здесь у/(т) - безразмерная функция гидродинамической несущей способности, по виду аналогичная g(X, 5) (см. выражение (2.21)), но с фиксированными, рациональными значениями «переменных»: =1,121; /1=0,344, где m=S/L 70 - количество полных фрагментов микрорельефа, размещающихся в пределах фиксированной длины движущегося поршневого кольца.
Примечания:
1. Для расчета относительного перепада высот с учетом обозначений на рис.2.14 используем формулу Ь=Н2/НГ1, относительную длину наклонного участка профиля определяем как \=lli3/L.
2. Для варианта 3 сначала рассчитываем значение ПГНС одного фрагмента, а затем удваиваем результат.
Исходя из определения, параметр т допустимо назвать относительной плотностью микрорельефа.
Отметим, что с учетом принципа обратимости движения, варьировать параметр т также можно путем изменения осевой длины кольца S при фиксированном значении шага микрорельефа X (см. рис.2.13).
При прохождении кольцом полного пути L над фрагментом микрорельефа функция (2.23) может принимать различные значения от О до ш. Нулевое значение функции Р соответствует нахождению над кольцом участка с нулевым или отрицательным углом атаки (рис.2.13).
Область изменения параметра т, который по определению может быть назван относительной плотностью микрорельефа, определена как 0 т 4. Значение правой границы обусловлено практическими соображениями: при осевой высоте выполненных конструкций поршневых колец L=2.. .3мм шаг микрорельефа значением менее 0,5мм технологически трудно осуществить и, кроме того, размещение в пределах длины кольца более четырех фрагментов микрорельефа, как было показано выше, приводит к существенному снижению ПГНС.
Для повышения точности расчетов указанный выше диапазон значений параметра т разбивали на 100 равных частей и для каждого из этих ста микрорельефов - от максимально «растянутого» (т=0) до минимально «сжатого» 0=4) - находили значение функции (2.24).
Особенность расчетной процедуры состояла в том, что в ее ходе имитировалось перемещение кольца вдоль фрагмента микрорельефа заданного шага. С той целью фрагмент микрорельефа также разбивали по длине L на 100 равных частей и, дискретно сдвигая фрагмент на одну сотую его длины относительно неподвижного кольца длиной S, по формуле (2.24) рассчитывали сто значений ПГНС. При этом первое (Рд) и последнее (Р99) значения в силу регулярности микрорельефа совпадали. Из этих ста значений ПГНС во внимание принимали только наименьшее Р , которое в итоге требовалось максимизировать.
Сравнение гидродинамической и трибологической эффективности микрорельефов на зеркале цилиндра
Расчеты для всех объектов выполнялись строго при прочих равных условиях (одинаковых входных данных, за исключением формы и шаго-высотных параметров микрорельефа) применительно к номинальному режиму работы дизеля ТМЗ-450Д: эффективной мощности Nе=8кВт при частоте вращения коленчатого вала =3600мин-
Из таблицы 6, где приведено сопоставление результатов расчета основных трибологических показателей работы поршневого кольца (среднего по окружности кольца линейного износа и мощности механических потерь в сопряжении «поршневое кольцо-цилиндр»), можно видеть определенное подтверждение эффективности применения микрорельефа вообще и микрорельефа с рациональными шаго-высотными параметрами, в частности.
Так, все проверенные в расчетах объекты, содержащие микрорельеф на зеркале цилиндра, обеспечили уменьшение среднего износа поршневого кольца на 6...21% и снижение мощности механических потерь на трение одного кольца на 1.. .7%.
Лучшие результаты по снижению износа и трения поршневого кольца, полученные для объекта объекта 1 (с рациональными значениями шаговысотных параметров микрорельефа), представлены в последовательности, аналогичной примененной для объекта О, на рис.3.16 - рис.3.21.
Прямое объяснение улучшения трибологических показателей работы сопряжения при переходе с обычного цилиндра на цилиндр с рациональным микрорельефом из результатов данного расчета получить сложно, т.к. программа не предусматривает оценку времени контактирования поршневого кольца с цилиндром за время рабочего цикла. Однако косвенное объяснение положительного эффекта следует из факта повышения максимального давления масла в зазоре «порщневое кольцо - цилиндр» на фиксированном угле ПКВ с 17 до 27бар или с 1,7 до 2,7МПа (на 59% см. рис.3.14 и рис.3.19), что соответствует приблизительно такому же увеличению ГНС масла в указанном зазоре. В пользу этого объяснения говорит и то, что, как видно из сопоставления распределения режимов смазки на рис,3.15 и рис.3.20, замена гладкого профиля цилиндра на микрорельефный с рациональными значениями щаго-высотных параметров вызвала существенное сокращение продолжительности граничного режима с 42 до 25%.
Таким образом, присутствие микрорельефа на опорной поверхности обеспечило сопряжению «поршневое кольцо-цилиндр» определенный «запас» гидродинамической несущей способности, что вызвало переход сопряжения в режим работы, характеризуемый малым числом контактных взаимодействий, и, следовательно, меньшей интенсивностью изнашивания и трения смазываемых деталей.
Методика испытаний
1. Установить на стенд двигатель с серийным цилиндром и новым комплектом поршневых колец, включающим второе коническое компресси онное кольцо (рис.4.12).
Примечание I; перед сборкой ЦПГ выполнить микрометрирование зеркала цилиндра согласно схеме замеров на рис.4.13.
2. После сборки двигателя с цилиндром оценить с помощью маномет-ра-максиметра, установленного в отверстие под форсунку, компрессию (максимальное давление воздуха в цилиндре) в процессе прокрутки на пусковой частоте вращения коленчатого вала. Решение о продолжении испытаний принять только в случае удовлетворительного значения компрессии: для данного типа двигателя не менее 2,6МПа.
3. Пустить двигатель, прогреть до рабочих температур, обкатать в течение 5 моточасов в режиме плавно нарастающей нагрузки до 0,75Ne.
4. Далее работать на режиме постоянной мощности Q$5Ne (около 7кВг) при 0,85/?е (около ЗОООмин"1) последовательными 5-и часовыми циклами с контролем в конце цикла расхода топлива и температуры масла.
5. Через каждые 5 моточасов (включая обкатку) останавливать двигатель для разборки ЦПГ с целью оценки износа второго конического компрессионного кольца, используя в качестве критерия среднее по пяти точкам окружности отношение А осевой высоты полосы износа а конической рабочей поверхности кольца к высоте конической части b: A =(a/b)!()()% (рис.4.14).
6. По достижении общей (включая обкатку) наработки 18,5ч снять характеристики: внешнюю скоростную в диапазоне частот вращения от 2600 до 3600 мин с шагом 200 мин (всего 6 точек замера); механических потерь (методом прокрутки) и холостого хода согласно ГОСТ 14846-80.
7. После чего доработать в режиме цикла до общей наработки 20ч, остановить двигатель, разобрать ЦПГ для осмотра, а также окончательного микрометрирования второго компрессионного кольца и цилиндра.
8. Выполнить работы согласно п.п. 1-7 с тем отличием, что в качестве цилиндра используется опытный цилиндр с микрорельефом.
