Содержание к диссертации
Введение
CLASS Состояние вопроса и задачи исследования CLASS 8
1.1. Состояние вопроса 8
1.2. Виды износов и отказов деталей цилиндропоршневой группы автотракторных ДВС 11
1.3. Современные способы диагностирования цилиндропоршневой группы автотракторных ДВС 17
1.4. Задачи исследования 43
Теоретические основы метода диагностирования цилиндропоршневой группы автотракторных двс по квп 45
2.1. Физические основы работы поршневых уплотнений 46
2.2. Математическая модель утечек в ЦПГ при применении компрессионно-вакуумного метода 53
2.3. Теоретический анализ методической погрешности вакуумного метода 65
2.4. Общие предпосылки методики корректировки компрессионно-вакуумных показателей 72
2.5. Теоретические предпосылки разработки компьютерной программы моделирования утечек в ЦПГ автотракторных ДВС 75
2.6. Выводы по главе 80
CLASS Методика экспериментальных исследований CLASS 82
3.1. Экспериментальные задачи исследования 82
3.2. Методика проведения эксперимента по определению соотношения неплотностей сопряжения «поршень — кольцо — гильза» при вакуумировании и компрессировании камеры сгорания с помощью пневмокалибратора 83
3.3 Методика проведения активного эксперимента по выявлению
зависимостей между КВП и характерными неисправностями ЦПГ.. 94
3.4. Обработка статистических данных регистрации КВП ДВС в условиях рядовой эксплуатации 104
3.5. Методика сравнительной оценки результатов моделирования неисправностей ЦПГ с помощью разрабатываемого программно-аппаратного комплекса в сравнении с фактическими данными в рядовой эксплуатации 106
CLASS Результаты экспериментальных исследований CLASS 109
4.1. Интерфейс и схема функционирования программно-аппаратного комплекса по моделированию неисправностей ЦПГ 110
4.2. Результаты обработки статистической информации 117
4.3. Результаты моделирования характерных неисправностей ЦПГ
ДВС 124
4.4. Результаты определения соотношения неплотностей сопряжения «поршень — кольцо - гильза» при вакуумировании и компрессировании камеры сгорания 130
4.5. Результаты выявления зависимости между показателями полного вакуума Pi и геометрическими характеристиками гильзы 133
4.6. Выводы по главе 136
Технологические принципы диагностирования цпг автотракторных двигателей по квп и оценка экономической эффективности их внедрения 140
5.1. Технологические принципы и технология диагностирования ЦПГ
автотракторных двигателей по КВП 140
5.2. Пути совершенствования компрессионно-вакуумного метода диагностирования ЦПГ 145
5.3. Расчет снижения стоимости ремонта двигателя за счет расширения номенклатуры неисправностей, распознаваемых компрессионно-вакуумным методом 149
Общие выводы 157
Список литературы 160
Приложения 171
- Современные способы диагностирования цилиндропоршневой группы автотракторных ДВС
- Теоретические предпосылки разработки компьютерной программы моделирования утечек в ЦПГ автотракторных ДВС
- Методика сравнительной оценки результатов моделирования неисправностей ЦПГ с помощью разрабатываемого программно-аппаратного комплекса в сравнении с фактическими данными в рядовой эксплуатации
- Результаты выявления зависимости между показателями полного вакуума Pi и геометрическими характеристиками гильзы
Введение к работе
Актуальность работы.
Одной из основных задач технической службы АПК является поддержание в работоспособном состоянии изношенной техники, которая составляет более 70% машинно-тракторного парка На ее содержание хозяйства затрачивают ежегодно более 50 млн рублей, что составляет около 15% от всей валовой продукции сельского хозяйства
Поступление новой техники в хозяйства не компенсирует их потери вследствие старения и износа На 1 Всероссийском конгрессе экономистов-аграрников (2005г) были приведены данные о состоянии сельскохозяйственной техники за последние годы Так, ежегодное списание техники составляет 6-7%, а поступление новой - 1-2%, при необходимых 10-11%
Экономический анализ работы АПК свидетельствует, что в рыночных условиях большинство хозяйств не имеют достаточных средств на обновление парка техники и производства полнокомплектных ремонтов Этот факт обуславливает существенное повышение заинтересованности технических служб АПК в современных методах и средствах диагностики, позволяющих проводить более детальную и углубленную оценку технического состояния и назначать для составных частей машин по результатам диагностики конкретные виды и объемы ремонтно-технологического (сервисного) воздействия В части ДВС это в первую очередь относится к цилинд-ропоршневой группе, так как по числу ресурсных отказов ДВС эта составная часть стоит на первом месте и фактически определяет его ресурс.
Известные методы диагностирования цилиндропоршневой группы носят преимущественно интегральный характер оценки технического состояния, то есть не позволяют выявлять причину потери пневмоплотности надпоршневого пространства
В связи с этим особое значение приобретают методы и средства технической диагностики, позволяющие дифференцированно определять техническое состояние узла или агрегата К числу таких методов относится компрессионно-вакуумный метод диагностирования Ці 11 автотракторных ДВС (патент РФ №2184360), реализованный серийно выпускаемыми приборами АГЦ-2 и АГЦ-3/3 Дальнейшее развитие метода с целью повышения информативности диагностирования и расширения номенклатуры распознаваемых причин потери пневмоплотности невозможно без глубокого теоретического обоснования протекания газодинамических процессов при компрессировании и вакуумировании камеры сгорания, а также статистического анализа ранее накопленной информации по применению метода
Таким образом, исследования направленные на совершенствование компрессионно-вакуумного метода диагностирования ЦПГ автотракторных ДВС в части повышения достоверности постановки диагноза, являются актуальными
Цель исследования. Повышение информативности и расширение потребительских свойств компрессионно-вакуумного метода диагностирования ЦПГ автотракторных ДВС
Объект исследования. Цилиндропоршневая группа автотракторных ДВС
Предметом исследования являются газодинамические процессы в надпоршне-вом пространстве и камерах измерительного прибора АГЦ-2 и влияние их на ком-
прессионно-вакуумные показатели, влияние различных неисправностей ЦПГ на компрессионно-вакуумные показатели
Методы исследования. В основу исследования положены методы математического моделирования с применением ЭВМ и анализа влияния на компрессионно-вакуумные показатели различных неисправностей ЦПГ
Научная новизна работы заключается в следующем
Разработана математическая модель газодинамических процессов, происходящих в надпоршневом пространстве и измерительном приборе АГЦ-2 при диагностировании ЦПГ по компрессионно-вакуумным показателям На основании разработанной модели предложен программно-аппаратный комтекс по моделированию неисправностей ЦПГ ДВС, позволивший расширить номенклатуру распознаваемых неисправностей Предложены научно-обоснованные технологические принципы и технология диагностирования ЦПГ автотракторных ДВС
На защиту выносятся:
математическая модель газодинамических процессов происходящих в надпоршневом пространстве и измерительном приборе АГЦ-2 при диагностировании ЦПГ автотракторных ДВС компрессионно-вакуумным методом,
рабочие гипотезы, составляющие суть компрессионно-вакуумного метода,
программно-аппаратный комплекс по моделированию неисправностей ЦПГ,
усовершенствованные технологические принципы диагностирования ЦПГ компрессионно-вакуумным методом,
- результаты экспериментальных исследований
Практическая ценность работы:
разработан программно-аппратный комплекс по моделированию основных неисправностей ЦПГ,
уточнены ранее известные и определены новые нормативные значения КВП при различных неисправностях ЦПГ ДВС,
предложена и внедрена технология и технологические принципы диагностирования ЦПГ автотракторных ДВС компрессионно-вакуумным методом в условиях рядовой эксплуатации, при послеремонтной обкатке двигателей, при применении трибосоставов для безразборного ремонта ДВС
Реализаиия результатов исследований
Технология и технологические принципы диагностирования ЦПГ автотракторных ДВС компрессионно-вакуумным методом прошли производственную проверку и внедрены в ОАО «Агроремонт» г Бугуруслан Оренбургской области, Филиал ГУП МО «Мострансавто» автоколонна №1375 г Мытищи Московской области, ООО «СЭЗ» с Алое поле Панинского р-на Воронежской области
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационной работы доложены и одобрены на следующих научных конференциях
Международная научно-практическая конференция «Инновационные аг-роинженерные технологии - сельскому хозяйству» 7-11 ноября 200бг г Москва;
Международная конференция «Научно-технические проблемы и перспективы развития технического сервиса в АПК» 22-23 ноября 2006г г Москва,
Международная научно-практическая конференция «Инновации в области земледельческой механики» 12-13 февраля 2008 г г Москва,
Всероссийская агропромышленная выставка «Золотая Осень-2006» 6-Ю октября 2006г. г Москва,
Семинар-совещание специалистов АПК Нижегородской области «Лер-спективные средства диагностирования и безразборного ремонта» 15-16 декабря 2006г. г Княгинино
Публикации. Результаты исследования опубликованы в 4 научных статьях из них 3 в изданиях, поименованных в «Перечне . » ВАК Минобразования и науки РФ. Общий объем опубликованных работ составляет 2,62 печ. л, из них 1,56 печ л принадлежит лично соискателю
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и списка литературы Работа изложена на && страницах машинописного текста, включая 25 таблиц, 51 рисунок и 5 приложений Список литературы включает 99 источников
Современные способы диагностирования цилиндропоршневой группы автотракторных ДВС
В настоящее время для безразборной проверки технического состояния ЦПГ разработаны и находят применение различные методы. Условно их можно разделить на две группы (рис. 1.1):
- методы обобщенного диагностирования, позволяющие оценивать общее техническое состояние ЦПГ без локализации дефекта (интегральные методы диагностирования);
- методы поэлементного диагностирования, предусматривающие выявление места и характера дефекта конкретного сопряжения или детали (дифференциальные методы диагностирования).
Среди методов дифференциального диагностирования ЦПГ можно выделить те, возможности которых весьма ограничены по причине того, что позволяют выявлять отказ или неисправность только одного элемента ЦПГ, и как следствие невозможность назначать вид и объем ремонтного воздействия.
Такие методы диагностики отнесены к частично дифференциальным. При анализе способов диагностирования ЦПГ учитывались следующие требования: - возможность своевременного выявления потребности ЦПГ двигателя в профилактическом (текущем) и капитальном ремонтах; Износ гильз цилиндров, поршней, износ, пригорание и поломка поршневых колец приводят к увеличению расхода масла на угар. Данный способ диагностирования основан на определении массы или объема масла, израсходованного двигателем за определенный период работы [7, 20, 99].
Сочетание объемного и массового способов обеспечивает достаточно высокую точность измерений (погрешность не превышает 5% [1]) и при наличии правильного учета дает возможность установить необходимость ремонта, так как известно, что за время работы до ремонта расход масла увеличивается в 3-5 раз, а у некоторых двигателей в 10-12 раз [1].Однако увеличение расхода масла не всегда является следствием износа гильз цилиндров, поршней и поршневых колец. При одном и том же износе этих деталей расход масла может изменяться в 1,5-2 раза. Увеличение расхода масла может быть связано также с потерями через неплотности масляного картера с блоком цилиндров.
Кроме этого, данный параметр зависит от скоростного и нагрузочного режимов эксплуатации двигателя, температуры деталей, степени разжижения масла топливом, интенсивности отбора газов из картера и других факторов, не зависящих от износа деталей двигателя. Учесть или исключить эти факторы в условиях эксплуатации чрезвычайно трудно, поэтому данный способ реализуется в основном при стендовых испытаниях [20]. В условиях эксплуатации для наиболее точного определения угара масла требуется провести несколько контрольных смен с точными замерами количества доливаемого топлива и масла, что трудоемко и длительно.
Установлено, что после приработки деталей ЦПГ угар масла в течение длительного времени практически не изменяется и лишь при износах, близких к предельным, начинает резко возрастать [45, 88]. Это делает практически невозможным периодическую оценку фактического состояния группы и прогнозирование остаточного ресурса.
Следует также отметить, что определить количество масла, проникающего в камеру сгорания непосредственно через кольцевое уплотнение ЦПГ, не представляется возможным, особенно применительно к работающему двигателю [1, 45, 46].
Таким образом, величина расхода масла на угар является обобщенным диагностическим параметром, который дает лишь общее представление об изношенности и состоянии цилиндропоршневых групп всех цилиндров двигателя. Выявить состояние отдельных элементов ЦПГ по этому параметру невозможно. Кроме того, отсутствие четких нормативов (номинальных, допускаемых и предельных значений) на расход масла для различных автотракторных двигателей существенно ограничивает применение данного метода.
Виброакустические способы
Диагностирование основано на исследовании колебательных явлений, возникающих при взаимодействии сопрягаемых элементов работающей машины. Данные способы используются не только для оценки состояния ЦПГ, но также двигателя и машины в целом [2, 3, 6, 45, 46, 70, 95]. В качестве диагностических параметров используются характеристики виброакустического сигнала - частота, амплитуда и др.
Диагностирование ЦПГ с использованием виброакустического способа сводится в основном к оценке зазора между гильзой и юбкой поршня и торцовых зазоров в канавках поршня [2, 19, 45].
При безразборной оценке зазора между гильзой и юбкой поршня основным требованием является установившийся режим работы двигателя [46]. При оценке торцовых зазоров рассматриваемым способом необходимо дополнительное оборудование для принудительной прокрутки коленчатого вала [45]. Однако даже при соблюдении всех условий точность виброакустической оценки зазоров низка, так как значительное влияние оказывают помехи от неконтролируемых источников вибрации. Кроме того, из-за неравномерности износа и различного качества пространственной, временной и частотной селекции сигналов, значения диагностических параметров для одних и тех же видов сопряжений двигателей разных марок могут существенно отличаться друг от друга [19]. Учитывая выше сказанное, определение номинальных, предельных, и допускаемых значений виброакустических сигналов также крайне затруднительно, что делает метод не применимым в рамках планово-предупредительной стратегии ТО и Р.
В целом, к общим недостаткам виброакустических способов диагностирования следует отнести высокую стоимость оборудования, сложность его обслуживания и настройки и, как следствие, потребность в персонале высокой квалификации.
Определение содержания продуктов износа в масле или газе
Для диагностирования износов трущихся пар находят применение спектральный, эмиссионный, адсорбционный и др. методы анализа моторного масла, которые заключаются в определении концентрации элементов продуктов износа в пробах моторного масла. В основе этих методов лежит допущение, что изменение концентрации продуктов износа прямо пропорционально интенсивности изнашивания узлов трения.
Наиболее распространенными являются способ определения количества железа в масле и спектральный анализ. Концентрацию железа в масле определяют калориметрическими или полярографическими методами с предварительным сжиганием проб [45, 70]. В Киевском автомобильно-дорожном институте был разработан способ определения концентрации ферропродуктов в работавших маслах, в основе которого лежит принцип изменения магнитного потока в незамкнутом магнитном сердечнике при появлении у его полюса ферромагнитного вещества [34].
Этими способами можно оценить лишь суммарный износ всех стальных и чугунных деталей двигателя и очень трудно проследить за процессом изнашивания поршневых колец или гильз цилиндров.
Теоретические предпосылки разработки компьютерной программы моделирования утечек в ЦПГ автотракторных ДВС
Для повышения эффективности применения представленной математической модели и подтверждения, высказанных ранее, рабочих гипотез целесообразно разработать аппаратно-программный комплекс. Моделирование входных параметров при различных неисправностях позволит распознавать различные неисправности, возникающие в ЦПГ, и существенно упростить обработку результатов диагностирования. Таким образом, создание программы является актуальной задачей. Как отмечалось выше, при диагностировании ЦПГ по компрессионно-вакуумным показателям на них оказывает влияние целый ряд факторов.
Их необходимо по возможности учитывать при назначении входных параметров программы.
Очевидно, что разрабатываемый программный продукт должен содержать в себе несколько групп входных параметров.
1. Геометрические параметры и монтажные зазоры в сопряжениях ЦПГ: - ход поршня; - диаметр цилиндра; - степень сжатия; - длина шатуна; - номинальный зазор между поршнем и цилиндром; - расстояние между поршневыми кольцами; - величина зазора в замке. 2. Фазы газораспределения. Влияние фаз газораспределения на изменение компрессионно-вакуумных показателей было показано
в п. 2.3. Применительно к компрессионно вакуумному методу наибольший интерес представляют:
- фаза закрытия впускного клапана;
- фаза открытия выпускного клапана.
3. Как было показано в математической модели (п. 2.3.), для разного количества поршневых колец решается разное количество уравнений, входящих в систему. Поэтому необходимо ввести в программу возможность выбора количества компрессионных колец. Анализ литературы показал, что, как правило, дизельные двигатели имеют три поршневых кольца, а бензиновые два.
4. Фиксируемая величина компрессионно-вакуумных показателей зависит также и от параметров самого измерительного прибора, а также от геометрических размеров переходного устройства. Поскольку параметры прибора неизменны и определяются конструкцией, они могут быть заложены в алгоритм программы в качестве констант (геометрические размеры камер, сила упругости пружины и т. д.). Наиболее важной характеристикой переходного устройства является его внутренний диаметр dy. Очевидно, что различные виды двигателей (по типу, литражу и т. д.) требуют применения переходных устройств с различными dy, поэтому программный продукт должен содержать в себе возможность варьирования этой величиной.
5. Внешние условия. На измеряемые процессы могут оказывать влияние внешние условия, — атмосферное давление и температура окружающего воздуха.
6. Частота вращения коленчатого вала. Как было отмечено в главе 1, на величину компрессии существенное влияние может оказывать частота вращения коленчатого вала при диагностировании. Поскольку измерение Рк, Рь Р2, происходит также на режиме стартерной прокрутки двигателя, очевидно, что такой показатель как, частота вращения коленчатого вала на пусковом режиме, также должен быть учтен в программе.
7. Коэффициент истечения //. Проведенные исследования [33] показывают, что отсутствует общее мнение о выборе величины коэффициента истечения// и ее изменении в течении цикла. В п.п. 2.1. был отмечен и показан дифференциальный характер изменения juf — эффективного проходного сечения, и, как следствие, ju на компрессионно-вакуумные показатели. В соответствии с рис. 2.5 прибор содержит в себе 2 камеры, а общую схему истечения можно представить цепью: цилиндр - камера 1 прибора - камера 2 прибора- атмосфера. Соответственно каждый переход данной цепи будет иметь конкретный коэффициент истечения, но поскольку практическое определение его вызывает определенные трудности и в работах [33, 88] содержатся различные данные по величине коэффициента истечения, было бы интересно с точки зрения теоретического исследования иметь возможность изменения этих коэффициентов. На основе возможности варьирования коэффициентами истечения возможна оптимизация геометрических размеров камер и конструкции прибора в целом.
Коэффициенты истечения ц условных неплотностей внутри цилиндра, а именно:
- для зазора в замке кольца;
- для зазора между кольцом-гильзой цилиндра, целесообразно дифференцировать по измеряемым процессам, то есть при измерении Рк, Р2 использовать один набор коэффициентов, а для измерения Р] - другой. Эта дифференциация связана с изменением величин проходных сечений в ЦПГ при движении поршня при сжатии и расширении (см. п.п. 2.1.).
Варьируя приведенными выше параметрами можно добиться моделирования различных неисправностей, возникающих в ЦПГ в процессе эксплуатации.
Методика сравнительной оценки результатов моделирования неисправностей ЦПГ с помощью разрабатываемого программно-аппаратного комплекса в сравнении с фактическими данными в рядовой эксплуатации
Целью данной методики является подтверждение положений о влиянии на величину полного вакуума Р] макрогеометрии гильзы цилиндра, оценка зависимости между износами гильз цилиндров и величиной Рь а также проверка достоверности работы программно-аппаратного комплекса.
Для этого комплекты ЦПГ, отобранные нами в п. 3.2.1, подвергаются дополнительному микрометражу с целью более точного определения геометрии износа. Схема микрометража представлена на рис. 3.16. 25 мм
Далее производится моделирование износов в исследуемых комплектах ЦПГ с помощью программно-аппаратного комплекса, и по результатам анализа данных по КВП, полученным в рядовой эксплуатации (см. приложение 2 А,Б) и с помощью программно-аппаратного комплекса, делается вывод о работоспособности программы.
Оценка зависимости между износами гильзы и фиксируемым показателем полного вакуума Pi производится на основе анализа данных,
полученных при диагностировании по КВП указанных комплектов ЦІ 11 в составе двигателя, поступившего в ремонт.
В соответствии с общими и экспериментальными задачами были проведены экспериментальные исследования, включившие в себя три этапа: производственный, лабораторный, обработки результатов эксперимента.
Производственный эксперимент включал:
- сбор и анализ статистических данных КВП при различных неисправностях и отказах ЦПГ ДВС в условиях рядовой эксплуатации;
- снятие значений КВП ДВС направляемых в капитальный ремонт, с последующим микрометражем ЦПГ.
Лабораторный эксперимент включал:
- активный эксперимент по моделированию характерных неисправностей ЦПГ ДВС на экспериментальной установке и двигателе типа Д-240;
- эксперимент по определению соотношения неплотностей сопряжения «поршень - кольцо — гильза» при вакуумировании и компрессировании камеры сгорания с помощью пневмокалибратора.
Этап обработки результатов эксперимента включил:
- обработку с помощью программы MathCAD 13 статистических рядов данных Рк, Рь Р2;
- обработку данных полученных в ходе активного эксперимента по моделированию неисправностей на экспериментальной установке и сравнение этих данных с данными, полученными в ходе моделирования неисправностей с помощью спроектированного программно-аппаратного комплекса;
- обработку данных и определение соотношения неплотностей сопряжения «поршень — кольцо — гильза» при вакуумировании и компрессировании камеры сгорания.
Интерфейс и схема функционирования программно-аппаратного комплекса по моделированию неисправностей в ЦПГ
С учетом требований, обозначенных в п. 2.5, был разработан программно-аппаратный комплекс по моделированию неисправностей в ЦПГ.
В основу работы нашего комплекса была положена предложенная в п.п. 2.2 математическая модель утечек рабочего тела при диагностировании ЦПГ по КВП. Конечным результатом программы являлось построение кривых изменения давления в надпоршневом пространстве при диагностировании ЦПГ по компрессионно-вакуумным показателям.
Главное окно программы содержит в себе следующие вкладки (см. рис. 4.1):
- поля «атмосферное давление», «температура воздуха», «обороты коленчатого вала», которые позволяют соответственно моделировать влияние атмосферного давления, температуры окружающего воздуха и числа оборотов коленчатого вала на фиксируемые КВП. Необходимость введения указанных параметров продиктована влиянием их на начальные значения массы m и объема V рабочего тела в надпоршневом пространстве. Данные параметры являются исходными данными для функционирования модели. Задание значений осуществляется введением требуемых величин параметров в соответствующие ячейки;
Результаты выявления зависимости между показателями полного вакуума Pi и геометрическими характеристиками гильзы
Как известно, основными геометрическими показателями гильзы цилиндра являются её овальность и конусность. Овальность определяется, как разность величин износов в плоскости перпендикулярной оси коленчатого вала и плоскости параллельной оси коленчатого вала. В свою очередь конусность определяется как разность износов в верхнем и нижнем поясах гильзы в плоскости наибольшего износа. В соответствии с п.п. 3.6 влияние макрогеометрии гильз на величину полного вакуума изучалось на основании данных микрометража и данных диагностирования комплектов ЦПГ, представленных в п.п. 3.2.1. При этом нами был проведен дополнительный микрометраж с целью более точного определения макрогеометрии. Результаты определения геометрии гильз анализируемых комплектов представлены в таблице 4.13.Наиболее явно зависимость просматривается между показателями Р и К. При этом коэффициент корреляции между этими величинами составил 0,74, тогда как между величинами Р! и О — 0,21. Данный факт объясняется тем, что у гильз с большим износом и конусностью эллипсность в верхнем поясе практически отсутствует, как например, у гильзы комплекта №4.
Представленные зависимости не дают точного определения изменения полного вакуума в результате геометрического изменения гильзы цилиндра по той причине, что КВП фиксировались при различном износном состоянии поршневых колец. Тем не менее, они дают общее представление о характере изменения величины полного вакуума от геометрии гильзы цилиндра (в нашем случае от её овальности и конусности).
Достоверность характера изменения этих зависимостей подтверждается результатами обработки статистических данных по неисправностям гильз, представленных в п.п. 4.2, а также результатами моделирования на экспериментальном стенде неисправности, соответствующей предельному износу гильзы (см. п. 4.3.).
1. Первый этап разработки программно-аппаратного комплекса позволяет моделировать такие классические виды износов, как овальности и конусности гильз и определенные виды износов и поломок поршневых колец и поршневых перемычек путем варьирования величиной замкового стыка и коэффициентами истечения.
2. Анализ и расчеты по статистической выборке 300 двигателей, в том числе 190 бензиновые и ПО дизели, позволил рассчитать и уточнить известные нормативы КВП и установить новые. Так предельная величина полного вакуума Р] равная: для дизелей - 0,79 кгс/см", для бензиновых двигателей - 0,75 кгс/см" служит критерием отказа гильзы цилиндра. Предельная величина полного вакуума Р] равная: для дизелей — 0,67 кгс/см", для бензиновых двигателей — 0,64 кгс/см" служит критерием пневмонеплотности клапанов ГРМ. Величины в следующих соотношениях Р2 0,1 кгс/см"; для дизеля Р] 0,85 кгс/см"; Рк 25 кгс/см ; для бензиновых двигателей Pj 0,82 кгс/см"; Рк 12,5 кгс/см"; показывают износ, закоксовку, поломку маслосъемных колец. При показателях остаточного вакуума Р2 для дизелей более 0,5 кгс/см" и компрессии Рк менее 15-17 кгс/см2 показывают трещины или изломы поршневых колец, или разрушение перемычек поршневых канавок; при показателях остаточного вакуума Р2 для бензиновых двигателей более 0,55 кгс/см и компрессии Рк менее 7-8 кгс/см , так же показывают отмеченные выше неисправности поршневых колец.
3. Наибольшая корреляционная взаимосвязь наблюдается между показателями компрессии Рк и остаточного вакуума Р2, что объясняется природой возникновения остаточного вакуума, где остаточный вакуум Р2 есть величина прямо пропорциональная части компрессии Рк потерянной на линии избыточного давления через неплотности поршневых колец. Наименьшая корреляционная взаимосвязь наблюдается между показателями полного Pi и остаточного Р2 вакуумов, что подтверждает положение рабочей гипотезы о том, что состояние поршневых колец, определяемое величиной Р2 практически не влияет на величину полного вакуума Pi, определяющую состояние гильзы цилиндра.
4. Лабораторный эксперимент по моделированию неисправностей ЦПГ показал следующее: при увеличении овальности и конусности гильзы в первом цилиндре показатель полного вакуума Р) снижается с 0,87 до 0,77 кгс/см2, тогда как при моделировании закоксовки колец во втором цилиндре он изменяется с 0,9 до 0,88 кгс/см , что подтверждает выдвинутую рабочую гипотезу о том, что на показатель полного вакуума Р] техническое состояние поршневых колец не оказывает существенного влияния. Выше названное положение подтверждается моделированием излома колец в третьем цилиндре. Так величина компрессии Рг изменилась с 26,5 до 14 кгс/см , величина остаточного вакуума Р2 с 0,24 до 0,75 кгс/см", при этом показатель полного вакуума изменился лишь с 0,84 до 0,83 кгс/см , то есть изломы поршневых колец практически не изменяют величину полного вакуума Pi, что и постулируется рабочей гипотезой.
5. Были экспериментально аппроксимированы зависимости величины полного вакуума Р] от наработки двигателя, имеющие следующие аналитические выражения:
Р: =-0.782 + 1.14х1(Г7/ - для бензиновых двигателей; Р1 =-0.81 +0.9 х Ю-7/1 -длядизелей.
6. Экспериментально (на примере 4го цилиндра) и статистически подтверждено, что влияние избыточного масла на пневмоплотность надпоршневого пространства, и соответственно, на показатель полного вакуума Р] возможно учесть путем корректировки его значения на 0,03-0,04 кгс/см в сторону уменьшения.
7. По результатам эксплуатационных экспериментов определены зависимости полного вакуума Рі от овальности О и конусности К гильз. Зависимости имеют следующее выражение:
Р1(К) = -0,$6-0,2\хК; (О) = -0,84-0,1x0.
8. Определено, что для адекватной работы программно-аппаратного комплекса в части определения величины остаточного вакуума Р2 необходим дифференциальный характер изменения коэффициентов истечения \i как на линии избыточного давления, так и на линии вакуумирования. Для этого был проведен специальный эксперимент по продувке исследуемых гильз с помощью пневмокалибратора и установлено, что численное соотношение коэффициентов на линии избыточного давления и на линии отрицательного давления относительно атмосферного колеблется в пределах 1,31 ...2,0 в сторону увеличения коэффициента истечения и соответственно площади неплотностей на линии отрицательного давления.
