Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 6
1.1.Надежность двигателей КамАЗ в эксплуатации 6
1.2. Анализ причин отказов шатунных подшипников 14
1.3.Выводы 20
2. Теоретическое обоснование параметров смазки подшипников в процессе эксплуатации 22
2.1 .Анализ процесса смазки шатунных подшипников 22
2.2.Математическая модель процесса смазки 34
2.3.Выводы 40
3. Методика исследований 42
3.1.Определение теплового состояния подшипников коленчатого вала 42
3.2. Оценка условий смазки подшипников 47
3.3.Эксплуатационные испытания 50
4. Расчетно-экспериментальное исследование деформаций шатунных вкладышей 52
4.1 .Влияние геометрических параметров вкладышей на их работоспособность 52
4.2. Определение монтажных деформации вкладышей 55
4.3.Расчет напряжения в стальной основе вкладышей 64
4.4.Результаты стендовых моторных испытаний 75
Выводы 79
5. Разработка мероприятий по улучшению условий смазки шатунных подшипников в эксплуатации 81
5.1.Исследование теплового состояния подшипников коленчатого вала от условий нагружения и смазки 81
5.2 .Влияние конструктивных особенностей на условия смазки 93
5.2.1. Влияние изменения размеров каналов для подвода смазки на расход масла через шатунные подшипники 99
5.2.2. Исследование работоспособности шатунных подшипников при одностороннем подводе масла 106
5.3.Влияние износов на режимы смазки в эксплуатации 111
Выводы .116
6. Результаты проверки практических рекомендаций по повышению надежности шатунных подшипников в эксплуатации 119
6.1. Практические рекомендации по повышению надежности шатунных подшипников 119
6.2. Результаты проведения анализа 120
6.3. Экономическая оценка результатов исследования 121
Общие выводы 124
Литература
- Анализ причин отказов шатунных подшипников
- Оценка условий смазки подшипников
- Определение монтажных деформации вкладышей
- Влияние изменения размеров каналов для подвода смазки на расход масла через шатунные подшипники
Анализ причин отказов шатунных подшипников
В быстропроходных дизелях, в том числе на автомобилях КамАЗ, в качестве коренных и шатунных подшипников коленчатого вала используются тонкостенные многослойные вкладыши [16]. При проворачивании вкладыша фиксирующий выступ срезается, а сам вкладыш вращается с шейкой коленчатого вала, при этом увеличиваются зазоры в сопряжении, повышается температура шейки, масло от высокой температуры испаряется, о чем свидетельствует увеличение расхода картерных газов через сапун. Перегрев шейки коленчатого вала приводит к тепловым напряжением и деформациям, в результате которых на шейках образуются трещины, сам вал изгибается, а иногда и ломается. В ряде случаев проворачивание приводит к обрыву шатунных болтов или самого шатуна, пробивается блок цилиндров, что является самым тяжелым последствием этого отказа [16, 21, 24]. Вкладыши коренных подшипников проворачиваются в 5 раз реже, чем на шатунных [25]. Причиной проворачивания коренных вкладышей являются дефекты масляного насоса, выбивание заглушек в масляной системе, падение давления в системе смазки, абразивный износ шеек и вкладышей, который способствует разрушению антифрикционного слоя, охватывание шейки и вкладыша из-за масляного голодания и деформации вкладышей [14,37, 59].
Как уже отмечалось в большинстве случаев, причину проворачивания шатунных вкладышей установить не представляется возможным. Считается, что этот отказ обуславливается абразивным изнашиванием, зазорами в шатунных подшипниках, нарушением (искажением геометрических форм поверхностей шейки и вкладыша, а также несоответствие системы смазки [6, 16, 18, 20, 21, 22, 25, 30, 43, 37, 59, 69,99,102,104,105,106].
Абразивные частицы, попадая в подшипники, образуют кольцевые риски на антифрикционном слое и способствуют повышению температуры, короблению, уменьшению натяга, задиру и проворачиванию вкладыша. При взаимодействии абразивной частицы с поверхностью вкладыша образуются пластически выдавленные канавки с выпучиванием металла по бокам, который легко выкрашивается и защемляется в паре, что вызывает задир, возрастание температуры и, в конечном итоге, приводит к проворачиванию вкладышей [21, 63].
С целью уменьшения попадания абразива в подшипники на двигателе КамАЗ заменили фильтрующие элементы на бумажные, повысили надежность фильтра центробежной очистки масла, в шатунную шейку установили дополнительную втулку, улучшающую очистку масла. Однако, проворачивание шатунных вкладышей исключить не удалось [59].
Установлено, что количество отложений в полостях шеек, на которых произошло проворачивание, меньше, чем по другим шейкам [37, 59]. Количество отложений в полости шатунной шейки пропорционально расходу масла через подшипник [22, 70, 71], поэтому о расходе масла через подшипник можно судить по количеству отложений.
Это свидетельствует о том, что через шатунную шейку, на которой произошло проворачивание вкладышей, проходило меньшее количество масла. Следовательно, фактором, способствующим проворачиванию вкладышей, является не повышенная концентрация абразива в масле, а снижение расхода масла через подшипник.
Основной причиной задиров шатунных подшипников автомобильных двигателей по исследованиям нами считается нарушение гидродинамической смазки из-за недостаточного количества масла, поступающего в шатунные подшипники в связи с большим расходом через коренные подшипники. При нормальном тепловом режиме запас производительности масляного насоса полностью может быть израсходован на оборотах, близких к средним, в связи с увеличением зазора в коренных подшипниках вследствие износа. Для обеспечения надежной работы шатунных подшипников на всех режимах работы двигателя при увеличении диаметрального зазора в коренных подшипниках авторы считают целесообразным, чтобы запас производительности насоса был достаточно большим и не снижался из-за износов в подшипниках.
С уменьшением расхода масла через подшипник снижается отдача от него тепла в масло, что может привести к перегреву подшипника и выходу его из строя. Однако, чрезмерное увеличение давления и расхода масла является нежелательным, так как требует больших затрат мощности на привод насоса и увеличения его размеров. Кроме того, чрезмерно большие давления и расход масла в системе способствует увеличению расхода масла на угар, а при наличии в масле абразивных частиц - повышенной их циркуляции вместе с маслом, многократному попаданию частиц в подшипники и их изнашиванию [70].
В работах Денисова А.С. и Кулакова А.Т. [25,26,37] приводятся результаты статистического анализа по 350 двигателям КамАЗ-740. Установлено, что чаще всего (до 30%) проворачивание наблюдается на шейках цилиндров 5 и 3 и около 10%, соответственно, на 6 и 4. Авторы это объясняют тем, что эти шатунные шейки расположены ближе к каналу подвода масла в шатунную полость от коренной шейки. Масло, вытекающее из канала подвода в полость центробежного грязеуловителя, динамически воздействует на уровень масла в грязеуловителе в зоне ближнего отверстия, создавая здесь турбулентность и нагоняя «волну» в зону дальнего отверстия. Эти особенности и создают неблагоприятные условия смазки подшипника, ближнего к каналу подвода масла, и более благоприятные для дальнего.
Проведенные исследования, результаты которых представлены в работах [25, 26, 30, 37, 50, 59,51], позволили процесс перехода вкладыша от исходного состояния до критического разделить на три основных этапа [37] (табл. 1.5.).
На первом этапе происходит деформация экладыша до устойчивого состояния, снижается общее радиальное давление вкладыша на постель из-за потери натяга, увеличивается давление отрыва вкладыша от постели. Этап заканчивается образованием первичного прогиба. В течение второго этапа происходит дальнейшее увеличение прогиба до критического состояния, которое характеризуется превышением момента в подшипнике над моментом в контакте вкладыша с постелью. При образовании первичного прогиба вкладыш работает по шейке на всей своей площадью, а выпуклой частью. Так как вкладыш при этом средней частью оторван от постели, то теплоотвод от средней части ухудшается и происходит ее местный перегрев, увеличивающий тепловые напряжения и деформации, интенсифицирующий прогиб по образующей. Увеличение прогиба приводит к еще большему нарастанию деформаций и этот процесс происходит последовательно и необратимо.
Оценка условий смазки подшипников
В разработанной методике измеряется условные диаметр вкладыша путем подвода воздуха через калиброванные отверстия в шатунной шейке коленчатого вала двигателя при различных условиях смазки шатунных подшипников.
Режим смазки шатунных подшипников задается путем снижения давления масла и уменьшения подачи масла к шатунным вкладышам. Контроль за режимами смазки осуществляется через зондирующие трубки, введенные через каналы внутрь центробежной полости шатунной шейки [86].
Методика измерения условного диаметра вкладыша состоит в том, что воздух под давлением 0,3-0,4 МПа, пройдя через регулируемые и нерегулируемые дросселирующие устройства и преобразователь давления "Сапфир-22Д", поступает на измерительное устройство типа "Marposs". Из измерительного устройства поток воздуха поступает на головку подачи воздуха приемного штуцера. Устройство приемного штуцера позволяет осуществить переток воздуха из не вращающейся части во вращающуюся.
На шатунной шейке просверлены два диаметрально противоположных отверстия в плоскости кривошипа, в которые вставляются трубки. Выходное отверстие трубок оканчивается соплом диаметром 1 мм. Входные отверстия трубок соединяются в одну. Воздух из приемного штуцера поступает на входные отверстия трубок, здесь поток разделяется и по трубкам подается непосредственно к месту измерения условного диаметра вкладыша. Воздух выбрасывается в полость между шатунной шейкой и шатунным подшипником, и шкала измерительного прибора фиксирует по перепаду давления условный диаметр вкладыша.
Калибровка шкалы измерительного прибора на "О" осуществляется подачей воздуха в зону измерения условного диаметра вкладыша на остановленном двигателе, когда зазор между шатунной шейкой и вкладышем постоянный. Деформация шатунных вкладышей с образованием прогиба приводит к изменению условного диаметра шатунных вкладышей, что и должен зафиксировать прибор.
Методика измерения условного диаметра вкладыша состоит в том, что воздух под давлением 0,4-0,5 МПа поступает на СДВ-6, в котором давление воздуха стабилизируется до 0,3-0,4 МПа. Далее, пройдя через нерегулируемые и регулируемые дросселирующие устройства и преобразователь давления "Сапфир-22Д" поступает на измерительное устройство типа "Marposs". Из измерительного устройства поток воздуха поступает на приемный штуцер и далее на головку подачи воздуха. Устройство приемного штуцера позволяет осуществить переток воздуха из не вращающейся части во вращающуюся [84].
Замер условного диаметра проводится на работающем двигателе, для этого и применен приемный штуцер.
Таким образом, предложенная методика позволяет исследовать деформации вкладышей с целью оптимизации монтажных напряжений во взаимосвязи с условиями смазки. Значимость этих работ определяется также постановкой на производство форсированных модификаций дизелей ЕВРО-1 и ЕВРО-2.
Для исследования условия неразрывности потока масла на шатунные подшипники во вращающемся коленчатом вале при различных режимах работы и подбора оптимальных параметров, размеров и геометрических форм маслоканалов разработан индикатор неразрывности потока жидкости (на устройство которого получен патент № 2168106 [88]).
Индикатор неразрывности потока жидкости (рис.3.5) содержит цилиндрический корпус 1, выполненный из прозрачного материала с отверстием 2 в нижней части для стока масла и коленчатый вал 3, в коленчатом валу имеются маслоканалы, в которых установлены трубки 4, 5 и уплотнительный элемент 6. Входные концы трубок 4 и 5 установлены на местах выхода масла в шатунные подшипники 8, поступающего через коренной подшипник 7. Выходные концы трубок 4 и 5 размещены внутри цилиндрического корпуса 1 со смещением по его оси и отогнуты на 90. Корпус 1 закрыт крышкой 9 с отверстием под трубки 4 и 5. Индикатор неразрывности потока масла работает следующим образом. При работе двигателя внутреннего сгорания (ДВС) поступающее на шатунные подшипники масло из выхода маслоканалов или из других характерных точек маслоканалов через дросселированные трубки вытекает и разбрызгивается на внутреннюю стенку прозрачного цилиндрического корпуса. При изменении режимов работы ДВС: температуры, давления масла, в зависимости от геометрических форм маслоканала, зазорах в подшипниках, по наличию или отсутствию полоски масла визуально оценивается неразрывность потока, а по количеству истекаемого масла при одинаковых режимах работы ДВС за единицу времени выбираются геометрические формы маслоканалов коренных подшипников.
Индикатор неразрывности потока жидкости прост по конструкции, обеспечивает и допускает установку на реальный работающий ДВС при стендовых испытаниях и позволяет произвести подбор оптимальных параметров и геометрических форм маслоканалов, обеспечивающих неразрывность потока масла в шатунные подшипники, расположенных на одной шейке коленчатого вала ДВС.
Эксплуатационные испытания проводились в экспериментальных производственных автохозяйствах г. Набережные Челны, Казани, Нижнего Нов 51 города. Всего на испытаниях участвовало 136 автомобилей моделей 5511, 5410, из них 69 серийных, 67 - экспериментальных с модернизированной системой смазки, разработанной при участии автора. Условия эксплуатации соответствовали III категории согласно Положения о ТО и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта [91,92,95,96].
Для ведения учета работы, пробега, расхода топлива, проводимых технических обслуживании, фиксирования неисправностей на каждый автомобиль велся журнал. Все отказы по проворачиванию вкладышей оформлялись актами, где указывались условия эксплуатации и результаты разборки и предполагаемая причина отказа, а также наработка.
До настоящего времени недостаточно полно изучено влияние конструктивных и технологических факторов на проворот шатунных вкладышей в эксплуатации. К основным элементам конструкции вкладышей подшипников относятся: скосы внутренней поверхности у плоскости разъема отверстия и канавки для смазки, фиксирующие устройства, а также распрямление и вы-ступание вкладыша (распрямление - это увеличение диаметрального размера вкладыша в плоскости разъема), выступание вкладыша зависит от припуска размера по длине окружности, определяющего форму вкладыша в нераспре-мленном состоянии.
Необратимые изменения, а именно: уменьшение виступання вкладыша в контрольном приспособлении, уменьшение диаметра в плоскости стыков и увеличение непрямолинейности образующей наружной поверхности вызывают процесс прогрессирующего ухудшения состояния подшипника, началом которого служит снижение плотности посадки вкладыша в постели, затем уменьшение отвода тепла от вкладыша в постель в нагруженной зоне, далее постепенный отход вкладыша от постели в средней по ширине части вкладыша и в зоне стыков и, наконец, разрушение вкладыша [16,25,26,73]. Указанные параметры могут изменяться как при сборке двигателя, так и в начале эксплуатации [82,85].
При работе двигателя вкладыш испытывает сложное напряженное состояние. Определяющими, с точки зрения, стабильности геометрических параметров вкладыша являются окружные напряжения сжатия. Они слагаются из монтажных, рабочих (температурных и механических) и остаточных (технологических) напряжений. В том случае, если суммарные окружные напряжения превышают предел текучести, имеют место пластические деформации сжатия.
Быков В.Г. [73], анализируя эти процессы во вкладышах тепловозных дизелей, приходит к выводу, что пластические деформации преимущественно наблюдаются в антифрикционном слое (свинцовистая бронза). При этом отмечено, что с увеличением степени форсировки двигателей тепловые и механические нагрузки на подшипниках возрастают и, следовательно, за счет рабочих напряжений снизить напряженность вкладышей не представляется возможным. Монтажные напряжения пропорциональны величине выступа-ния вкладыша в контрольном приспособлении и разности размера вкладыша в свободном состоянии и диаметра постели. Напряжения сжатия от выступа-ния вкладыша необходимы для обеспечения плотности посадки, а напряжения от разности размера вкладыша в свободном состоянии и диаметра постели (напряжения сжатия для антифрикционного слоя) нежелательны и их целесообразно снижать до минимального значения, определяемого по условию сохранения начальной плотности посадки вкладыша в зоне стыков. Для этого достаточно, чтобы указанная разность имела минимальное значение, приблизительно равное 0,005 Dn (Dn - диаметр постели).
Определение монтажных деформации вкладышей
Однако разница температур шатунных и коренного вкладышей во всем диапазоне частот вращения не превышает 6С. Разница температуры масла на входе в коренной подшипник и температуры рабочей поверхности вкладышей составляет: - для верхнего шатунного вкладыша - 7...30С; - для нижнего шатунного вкладыша - 6...26С; - для нижнего коренного вкладыша - 4...28С. Максимальные температуры рабочей поверхности вкладышей, соответственно, равны 126, 122 и 124С.
Расход и среднее давление (Рм) масла на входе в коренную опору линейно возрастают при увеличении частоты вращения коленчатого вала от 600... 1800 мин" . Затем влияние частоты вращения на эти параметры незначительно, что обусловлено работой дифференциального клапана насоса двигателя. Величина расхода масла изменяется от 5,5 л/мин до 10, среднего давления масла от 0,09 до 0,37 МПа.
Зависимость средней температуры на рабочей поверхности шатунных и коренного вкладышей, а также параметров подачи масла в коренной подшипник, от нагрузки двигателя при 1400 и 2600 мин"1 представлена на рис.5.2., 5.3. Как видно, температура рабочей поверхности вкладышей при изменении нагрузки двигателя от 0 до 100% изменяется на величину не более 5 С при 1400 мин1 и 3С при 2600 мин"1. При этом увеличение температуры вкладышей наблюдается при повышении нагрузки более 50%, а также при 1400 мин"1 при работе двигателя без нагрузки.
Расход масла на входе в коренной подшипник также несколько увеличивается при нагрузке двигателя более 50%:
Параметры подачи масла и температура вкладышей в зависимости от нагрузки двигателя при пе = 2600 мин 1. Это может быть связано с повышением температуры масла в подшипниках, а также с увеличением эксцентриситетов в подшипниках при возрастании нагрузки и, соответственно, с увеличением эффективных проходных сечений смазочных зазоров. Среднее давление масла, а также размах и характер давления на входе в коренной подшипник практически не зависят от нагрузки двигателя. Зависимость температуры вкладышей и параметров подачи масла от температуры масла на входе в коренной подшипник показана в табл. 5.2 и на рис. 5.4.. Зависимость температуры вкладышей от температуры масла имеет линейный характер. При этом на каждые 10 приращения температуры масла приращение температуры вкладышей составляет:
Расход масла при увеличении температуры масла от 70 до 110С плавно возрастает от 7,8 л/мин до 9,6... 10 л/мин и при дальнейшем увеличении температуры масла до 120С не изменяется.
Среднее давление масла на входе в коренной подшипник с ростом температуры линейно уменьшается от 0,4 до 0,31 МПа. Одновременно уменьшается размах колебаний давления масла от 0,69 до 0,46 МПа. Минимальное давление равно 0,11 МПа при 95С.
Анализ зависимостей при температуре масла 70, 95 и 110С показывает, что температура вкладышей при давлении масла выше 0,12...0,13 мало зависит , температурой масла. При падении давления масла ниже 0,12...0,13 МПа наблюдается интенсивный рост температуры шатунных вкладышей. Температура нижнего коренного вкладыша при этом растет незначительно (рис.5.4). Это еще раз подтверждает наступление разрыва потока масла при этих режимах (рис.2.6) t,C 150
То есть расход масла определяется характеристикой производительности масляного насоса и гидравлическим сопротивлением системы смазки при различной температуре масла.
Полученные данные позволили установить:
1. Температура рабочей поверхности вкладышей в нагруженной зоне в пределах дуги 30 практически одинакова на всех скоростных и нагрузочных режимах двигателя. Перепад температур между рабочей и наружной поверхностями вкладышей не превышает 1...2 С.
2. Влияние скоростного режима двигателя при работе по внешней скоростной характеристике на тепловое состояние вкладышей при низких и средних частотах вращения коленчатого вала (до 1800 мин"1) незначительно. При увеличении частоты вращения свыше 1800...2000 мин"1 скорость нарастания температуры вкладышей также увеличивается, но плавно, что позволяет сделать вывод о сохранении гидродинамического режима смазки подшипников во всем диапа зоне частот вращения. Нарастание температуры вкладышей при увеличении частоты вращения связано с увеличением тепловыделения в смазочном зазоре из-за вязкостного трения в масле.
Температуры шатунных и коренного вкладышей различаются незначительно, но скорость нарастания температуры на нижнем коренном вкладыше выше. Это объясняется, по всей видимости, большой окружной скоростью между поверхностями коренной шейки и подшипника, а также относительно большей площадью нагруженной зоны коренного подшипника из-за его большего диаметра.
3. Изменение нагрузки двигателя при работе по нагрузочной характеристике практически не влияет на тепловое состояние подшипников. Такой результат представляется закономерным, так как составляющая нагрузки подшипников, обусловленная силами инерции в КШМ, не изменяется, а газовые силы воздействуют относительно непродолжительное время и частично уравновешиваются силами инерции. В этом случае при гидродинамической смазке, тепловыделение в подшипнике определяется, в основном, опять же вязкостным трением в слое смазки.
4. Зависимость температуры вкладышей от температуры масла на входе в подшипник имеет линейный характер при tM = 70...120С, что свидетельствует опять о гидродинамическом режиме смазки подшипников. Интенсивность повышения температуры вкладышей несколько ниже соответствующего повышения температуры масла, что связано, по-видимому, со снижением вязкости масла при повышении температуры и уменьшением трения в подшипнике при этом. Аналогично отмеченному ранее, температура вкладышей различается незначительно, скорость нарастания температуры нижнего коренного вкладыша выше, чем шатунных.
Влияние изменения размеров каналов для подвода смазки на расход масла через шатунные подшипники
Помимо этого, установлено, что уровень возврата двигателей в гарантийный период эксплуатации по дефекту проворот шатунных вкладышей после внедрения рекомендованных разработок снизился более чем в 4 раза. Таким образом, после внедрения предложенных разработок количество отказов на один автомобиль при наработке 150...200 тыс. км снизилось на 23%, а наработка на отказ увеличилась на 26%.
Полученные в работе результаты по исследованию процесса смазки подшипников коленчатого вала также используются для разработки новой системы смазки, где предусматривается увеличенное давление и производительность масляного насоса дополнительное охлаждение масла.
Проведенные теоретические и экспериментальные исследования надежности и технического состояния системы смазки и шатунных подшипников коленчатого вала позволяют существенно сократить затраты на поддержание работоспособности двигателей КамАЗ-740 за счет повышения степени использования ресурса основных деталей и сокращения числа внезапных (аварийных) отказов, что дает значительный экономический эффект.
Исходными данными для оценки экономического эффекта являются результаты экспериментальных испытаний (табл. 6.1), по которым количество отказов шатунных подшипников по экспериментальным двигателям сократилось на 23,6%. В целом экономическую оценку можно дать по снижению себестоимости перевозок и повышению производительности автомобилей за счет сокращения простоев в ремонте.
В настоящее время доля затрат на техническое обслуживание и текущий ремонт в себестоимости перевозок по автомобилям КамАЗ достигает 15% [37]. На двигатель КамАЗ в среднем приходится 27,7% всех отказов автомобиля [37]. Доля отказов двигателей по причине вкладышей составляет 38,6%. Относительное снижение перевозок определяется умножением этих долей, результаты показаны в табл. 6.2.
Аналогично и сокращение простоев в ремонте за счет снижения числа отказов вкладышей. Доля простоев автомобилей КамАЗ по причине отказов двигателей составляет 38% [37], из которых 46% приходится на отказы связанные с вкладышами. Результаты расчетов приведены в табл. 6.2.
В связи с установлением рыночных отношений в России единые тарифы на перевозку отсутствуют, а доходная ставка (или тариф) устанавливаются на 1 км пробега и составляет в среднем по Приволжскому региону 11 руб./км ( на конец 2000 года). Себестоимость же перевозок автомобилями КамАЗ в этих условиях составляет в среднем 8 руб./км. Удельный простой в ТО и ремонте составляет в среднем 0,6 дн./тыс.км [37]. Для определения годового экономического эффекта применяли средний годовой пробег автомобилей КамАЗ - 50 тыс. км ( по отчетным данным).
С учетом того, что только в Саратовской области работает в настоящее время около 10 тыс. автомобилей КамАЗ, годовая экономия по ним составит около 42,7 млн. рублей. С учетом выпуска двигателей ОАО «КамАЗ-дизель» в 2000 году 27 тыс. штук, годовая экономия составит 115,29 млн. рублей. Приведенные значения можно считать минимальным так как они не учитывают повышение наработки двигателей на отказ.
1. На основании анализа литературных источников и выполненных исследований установлено, что до 26% отказов двигателей КамАЗ в эксплуатации приходится на проворачивание шатунных вкладышей коленчатого вала. Основными причинами такого положения являются изменение геометрической формы вкладышей от деформации, конструктивные недоработки системы смазки, несовершенная технология технического обслуживания и ремонта.
2. Уточнена математическая модель процесса смазки подшипников, позволяет оценивать давление масла при различных схемах перепускных каналов от коренных к шатунным подшипникам и определят условия, как неразрывности, так и разрыва масляного потока в шатунных подшипниках двигателя при разных условиях эксплуатации, на основании которой теоретически обоснована необходимость изменения схемы смазки.
3. Обоснованы и внедрены в производство новые значения величины выступания вкладыша над плоскостью разъема шатуна (вместо t=0,08...0,12 мм стало t=0,04...0,08 мм, что способствует уменьшению проворачивания вкладышей за счет снижения монтажных деформаций и устранения прогиба вкладышей.
4. Установлено, что в пределах всех скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя при температуре масла 120 С и среднем давлении выше 0,12...0,13МПа в подшипниках 4-ом коренном и 3-ем шатунном сохраняется гидродинамический режим смазки. При снижении среднего давления масла ниже 0,12...0,13 МПа наблюдается потеря несущей способности подшипника, связанная с разрывом потока масла в маслоканалах коленчатого вала. При использовании разработанного индикатора неразрывности потока жидкости (патент №2168106) способом зондирования установлены границы критических режимов смазки в эксплуатации, при которых происходит разрыв потока масла и определена граница допустимых значений давлений в системе смазки.
5. Увеличение изменения отверстий у вкладышей для подвода масла с 5 до 7 мм и ширины кольцевой канавки с 5 до 7 мм приводит к увеличению расхода масла через шатунные подшипники 3-го и 7-го цилиндров двигателя на 35% при температуре масла 82 С и давлении 0,5 МПа и на 26% при температуре масла 95 С и давлении 0,4 МПа.
6. Установлено, что износы в коренных и шатунных подшипниках значительно изменяют соотношение расходов и притоков масла в шатунных подшипниках, способствуют образованию разрыва потока. При зазоре 0,4 мм в коренных подшипниках приток масла снижается до нуля, а расход через шатунные подшипники при таком же зазоре возрастает в 7... 10 раз. Разрыв потока может наступить при давлении в системе смазки 0,4...0,5 МПа и зазорах порядка 0,18...0,19 мм.
Для снижения отказов в эксплуатации, вызванных проворачиванием шатунных подшипников, обоснована предупредительная замена коренных и шатунных вкладышей на номинальные или утолщенные на 0,05, для чего разработаны новые типоразмеры ремонтных вкладышей, а при ремонте предложен новый способ ремонта коленчатых валов (патент №2138191).
