Введение к работе
. Актуальность работы. Двигатель является основным агрегатом автомобиля, определяющим в большей степени его работоспособность, затраты на техническое обслуживание и ремонт. Из опыта эксплуатации автомобилей с дизельными двигателями известно,что на долю двигателя приходится до 35 X отказов, 40 % времени простоев и 43 % затрат на запасные части от общего их количества по автомобилю.
Ресурс серийно выпускаемых в стране автомобильных дизельных двигателей по результатам заводских испытаний достигает 300-400 тыс. км. Наряду с его дальнейпим повышением заводами- изготовителями встает вопрос q реализации достигнутого ресурса двигателей в эксплуатации. Известно, что капитальный ремонт (КР) двигателя осуществляется тогда, когда нуждаются в замене или ремонте его базовые детали (блок цилиндров или коленчатый вал), а также если его работоспособность нельзя или экономически нецелесообразно восстановить путем проведения текущего ремонта (ГР). Однако, как показывают проверки, указанное положение, отмеченное в стандартах заводов-изготовителей, не выполняется,и двигатели направляются в КР преждевременно, с недоиспользованием их ресурса в эксплуатации. Так, проверка состояния отправленных в КР двигателей КамАЗ, выполненная в Ленинградском .автоцентре в 1934-1985 г.г., показала, что ресурс основных и базовых деталей использован лишь на 30-50%. Практически 72% двигателей не нуждались в КР, т.к. им нужен был своевременный ТР с заменой таких быстроизнашиваемых деталей как поршневые кольца и подшипники коленчатого вала.
Аналогичное положение отмечено с двигателями ЯМЗ-236/ ЯМЗ-238 и их модификациями при проверке их состояния в условиях экспериментального цеха Яроолавсігаго моторного завода в 1987-1989 г.г. Проверке было подвергнуто 30 двигателей, отправленных автотранспортными предприятиями (АТП) в капитальный ремонт после пробега 150-360 тыс.км. Двигатели кспытывались на стенде в состоянии поставки в КР. Бри испытаниях определялись внешние скоростные характеристики и расход масла на угар. Анализ этих характеристик показал, что снижение эффективней мощности достигает 30% и ухудшение удельного эффективного расхода топлива - Р57, от первоначальных значений. Вызвано это недопустимым нарушением регулировок двигателей в эксплуатации и в первую очередь
таких, как угла опережения впрыска топлива и тепловых зазоров в клапанном механизме.
Разборка и микрометраж деталей этих двигателей позволили определить, что 60% двигателей выработали ресурс по износу шатунных шеек коленчатого вала. Недоиспользован ресурс на 40% двигателей, причем недоиспользование ресурса основных и базовых деталей достигает 30-70%.
Основной причиной неэффективного использования ресурса является отсутствие в ДТП эксплуатационной'информации о надежности, позволяющей наиболее рационально воздействовать на двигатели и тем самым повышать работоспособность автомобилей при одновременном снижении расходов на запасные части. К тому же в АТП отсутствуют простые и надежные методы диагностирования неисправностей, основанные на опыте эксплуатации и не требующие применения дорогостоящего оборудования. По этим же причинам ресурс отремонтированных в АТП агрегатов автомобиля ( по данным НИИАТ) значительно ниже, чем восстановленных на специализированных заводах, и составляет 33-83 от номинального. . ,
В рассматриваемом плане заслуживает внимания опыт эксплуатации автомобилей в США, где все наиболее характерные работы по техническому обслуживании (ТО) и ремонту выполняются преимущественно в специализированных предприятиях, причем воздействия ТО преобладают над ремонтными (соответственно 71 и 29%), основная часть которых относится к ТР, т.е. связана с заменой быстроизнашиваемых деталей агрегатов автомобиля. К тому же, говоря о системе ТО и ТР в США, следует подчеркнуть то большое внимание , которое уделяется изготовителями и эксплуатационниками по обеспечению и применению рациональных нормативов. Эта работа основана на сборе эксплуатационной информации о надежности, анализе причин неисправностей и отказов, изучении механизма изменения работоспособности узлов и агрегатов автомобшш. Полученные таким образом данные позволяют, во-первых, рекомендовать рациональные нормативы (периодичности ТО, ресурсы до ремонтных воздействий, допустимые и предельные значения параметров технического состояния), что существенно повышает работоспособность автомобилей, во-вторых, изучая процессы и факторы, на них влияющие, управлять . ими и получать оптимальные решения, не пренебрегая поисками .даже минимальной экономии.
Поэтому совершенствование методов систематизации и анализа информации о надежности автомобильных дизелей, поступающей из эксплуатации, в направлении повышения степени использования достигнутого заводами-изготовителями их уровня надежности является актуальной проблемой.
Цель работы. Обеспечение заявленного уровня надежности автомобильных дизельных двигателей на основе использования банка их эксплуатационник данных.
Указанная цель достигается решением следующих задач:
1. Разработка методики формирования банка эксплуатационных
данных автомобильных дизельных двигателей, необходимого для:
проведения всесторонней оценки их эксплуатационной надежности,
определения основных направлений реализации достигнутого уровня надежности двигателей в эксплуатации,
разработки конструкторски-технологических мероприятий по дальнейшему повышению надежности двигателей.
-
Разработка методов поиска неисправностей двигателя по их внешним проявлениям на основе использования информации банка эксплуатационных данных.
-
Внедрение результатов исследования в практику заводов-изготовителей, автотранспортных предприятий и учебных заведений, ведущих подготовку специалистов по эксплуатации автомобильного транспорта, и оценка их экономической эффективности в условиях эксплуатации.
Научная новизна работы характеризуется разработкой:
методики формирования банка эксплуатационных данных автомобильных дизельных двигателей;
методики оценки износостойкости и определения деталей, лимитирующих ресурс двигателя;
методики определения параметров теханического состояния отдельных групп деталей двигателя и их предельных значении;
методики определения наиболее вероятных (значимых) неисправностей и установления связей между ними и системами и узлами
tr — и
двигателя;
- методов поиска неисправностей двигателя по их внешнему проявлению, включающих табличный, метод алгоритма и метод диалогового поиска на персональном компьютере.
Практическая ценность работы и реализация результатов исследования.
-
Разработан банк эксплуатационных данных двигателей ЯМЗ в виде постоянно обновляемых сводных отчетов с последующим их переносом в персональный компьютер по разделам: безотказность, показатели двигателя, износостойкость и долговечность деталей двигателя.
-
Определена природа наиболее вероятных отказов (причина и характер), что позволило своевременно внедрить мероприятия в производство и эксплуатацию, сократить номенклатуру отказов для отдельных моделей двигателей ЯМЗ на 30Z и повысить их ресурс на 25%.
-
Разработанная методика оценки износостойкости и определения деталей, лимитирующих ресурс, позволила определить для двигателей ЯШ перечень быстроизнашиваемых деталей и рациональные нормативы проведения ТР на них.
-
Определены предельные значения параметров технического состояния отдельных групп деталей двигателей ЯМЗ, использование которых делает возможным наиболее полно реализовать их ресурс в эксплуатации.
-
Определены конструкторско-технологические мероприятия, которые реализованы в дизельных двигателях ЯМЗ и ТЫБ нового поколения, отвечающих по своим показателям надежности мировому уровню (двигатели типа ЯМЗ-8401 и ТМЗ-8421).
-
Разработана методика проверки герметичности впускного тракта, которая включена в инструкции заводов-изготовителей по эксплуатации двигателей ЯМЗ и КамАЗ.
-
Разработанные методы поиска неисправностей двигателей ЯМЗ и КамАЗ используются в эксплуатации и позволяют достаточно быстро и достоверно определять их причины, что снижает возможность необоснованного съема двигателей с автомобилей для КР.
-
Методы поиска неисправностей двигателей ЯШ и КамАЗ используются в учебном процессе ВУЗов при подготовке специалистов по технической эксплуатации автомобильного'транспорта, в т.ч.в
- б -
Ярославском Государственном техническом университете, Ярославской Государственной сельскохозяйственной академии и Международном университете бизнеса и новых технологий (г.Ярославль).
Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались на научно-техническом семинаре Центрального научно-исследовательского автополигона НАМИ (г.Дмитров Московской области, 1981 г.), Научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАДИ (1983,1992-1995г.г.),Всесоюзных совещаниях по повы-шению моторесурса двигателей ЯМЗ (Ярославль, 1968-1982 г.г.) и Межвузовской научно-методической конференции (Ярославль,1994г.).
Диссертационная работа выполнена в бюро "Надежность двигателей" экспериментального цеха Ярославского моторного завода и на кафедре "Автомобильный транспорт" Ярославского Государственного технического университета.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5? печатных работ (три учебных пособия, статьи и аннотации) общим объемом 27,4 печатных листа. Учебному пособию "Поиск неисправностей двигателей КамАЗ" присвоен гриф "Рекомендовано УМО вузов РФ по автотракторному и дорожному образованию в качестве учебного пособия по специальности 1505 "Автомобили и автомобильное хозяйство".
Структура и объем. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и рекомендаций, приложений с материалами о внедрении в народное хозяйство Российской Федерации результатов разработок. Основная часть работы содержит 225 страниц, 49 рисунков и 17 таблиц.