Перераспределение инерционных масс с целью снижения износа опорных подшипников коленчатых валов автотракторных ДВС Чекушин, Владимир Николаевич

Введение к работе

Актуальность проблемы. Повышение долговечности двигателей внутреннего сгорания является актуальной задачей отечественного и мирового двигателестроения. Одним из узлов лимитирующих долговечность ДВС является опорный подшипниковый узел скольжения коленчатого вала.

Потерей работоспособности подшипников скольжения является, как правило, износ трущихся поверхностей. Наиболее актуальна данная задача для V-образных ДВС, где износ опорных подшипников, чаще всего, выше шатунных. Отличительной особенность коленчатых валов V-образных ДВС является расположение большей части уравновешивающих инерционных масс по краям вала. Определение взаимосвязи конструкции коленчатого вала по величине и расположению инерционных масс с износом опорных подшипников и определение возможности снижения износа перераспределением инерционных масс по длине вала определило постановку цели и задач настоящей работы.

Цель и задачи исследований. Целью данной работы является повышение долговечности автотракторных ДВС снижением износа опорных подшипников коленчатого вала. Снижение износов достигается уменьшением нагруженности опор при перераспределении инерционных масс по длине вала. Для достижения указанной цели в диссертационной работе выполнены:

1. анализ конструктивных особенностей коленчатых валов и ДВС, анализ особенностей изнашивания опорных подшипников;

2. модельные исследования траектории движения и влияния инерционных нагрузок коленчатого вала на работоспособность опорных подшипников;

3. экспериментальная проверка результатов модельных исследований по параметрам дефектовки опорных подшипниковых узлов скольжения коленчатых валов в процессе ремонта ДВС;

4. перераспределение инерционных масс по длине коленчатого вала с целью снижения нагруженности и износа опорных подшипников скольжения.

Методы и объекты исследования. При решении задач, определенных целью исследований, использовались расчетные и экспериментальные методы. В качестве объекта исследований выбран бензиновый, 4-тактный, 8-цилиндровый, V-образный двигатель ЗМЗ-53-11 производства АО "Заволжский моторный завод".

Научная новизна работы.

1. Теоретически определено влияние расположения инерционных масс коленчатого вала на работоспособность опорных подшипников.

2. Разработана методика ускоренных испытаний опорных подшипников увеличением нагруженности подшипников при уменьшении количества опор коленчатого вала.

3. Разработана методика измерения несоосности опор относительно базы измерений определяемой дном канавки от резца борштанги расточного станка.

4. На уровне изобретений разработаны способ балансировки и балансировочное устройство определяющие дисбаланс коленчатого вала измерением инерционных нагрузок.

5. На уровне изобретения разработана конструкция подшипникового узла скольжения приданием трущимся поверхностям формы приработанного сопряжения.

6. Определены конструктивные решения снижения износа опорных подшипников снижением нагруженности подшипников при перераспределении инерционных масс по длине коленчатого вала.

Практическая ценность работы состоит: - в разработке моделей определяющих влияние инерционных нагрузок конструктивных элементов коленчатого вала на работоспособность опорных подшипников и позволяющих на стадии проектирования ДВС прогнозировать долговечность опорных подшипников;

в экспериментальной оценке влияния величины и расположения инерционных масс коленчатого вала на работоспособность опорных подшипников;

в разработке технологического процесса балансировки коленчатого вала измерением инерционных нагрузок;

в разработке конструкции опорного подшипника скольжения с параметрами приработанного сопряжения;

в разработке технологической операции по размещению дополнительных инерционных масс на коленчатом вале ЗМЗ-53-11 с целью снижения износа опорных подшипников.

Практическая реализация. Результаты исследований используются в ремонтном производстве ДВС АО "Починки-сельхозтехника", используются в научно-исследовательской работе и учебном процессе кафедры "Тракторы и автомобили" Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на международной научно-технической конференции, посвященной 35-летнему юбилею кафедры "Автомобильный транспорт" Нижегородского государственного технического университета (Н. Новгород, 1998г.); на региональной научной конференции "Совершенствование процессов и использования энергетики в сельскохозяйственном производстве" (Н. Новгород, 1999г.); на научно-технической конференции по проблемам транспорта (Н. Новгород, 1999г.); на XII межгосударственном постоянно действующем научно-техническом семинаре "Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ" (Саратов, 1999г.); на VII международном научно-практическом семинаре "Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС" (Владимир, 1999г.); на международной конференции "Прогресс транспортных средств и систем" (Волгоград, 1999г.).

Публикации. По материалам работы получены 3 свидетельства на полезную модель, 3 положительных решения по заявкам на изобретения РФ, опубликовано 11 печатных работ.

Объем работы. Диссертация содержит 113 страниц машинописного текста, 31 рисунок, 13 таблиц, 4 приложения и состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы, включающего 117 русских и 12 иностранных источников.

Основные положения представляемые на защиту.

7. Модельные исследования траектории движения и изнашивания опорных подшипников коленчатого вала.

8. Результаты теоретических исследований влияния величины и расположения инерционных масс коленчатого вала на работоспособность опорных подшипников.

9. Методики экспериментальных исследований работоспособности опорных подшипников по параметрам дефектовки опорных подшипниковых узлов скольжения коленчатых валов в процессе ремонта ДВС.

10. Методика ускоренных испытаний опорных подшипниковых узлов скольжения уменьшением количества опор вала.

11. Результаты экспериментальных исследований опорных подшипников коленчатого вала и сравнительный анализ данных модельных и экспериментальных исследований.

12. Результаты внедрения исследований по перераспределению инерционных масс коленчатого вала в ремонтное производство ДВС и результаты эксплуатации двигателей ЗМЗ-53-11 с экспериментальными коленчатыми валами с дополнительными противовесами.