Повышение межремонтного ресурса дизелей путем адаптации формы поршневых колец к изношенной гильзе цилиндров при текущем ремонте (на примере двигателя ЯМЗ-236) Специальность – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве АВТОРЕФЕРАТ

Б ЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

На правах рукописи

ЕРЮШЕВ МИХАИЛ ВЛАДИМИРОВИЧ

Повышение межремонтного ресурса дизелей путем адаптации формы поршневых колец к изношенной

Специальность 05.20.03 – Технологии и средства

технического обслуживания в сельском хозяйстве

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова».

Никитин Дмитрий Анатольевич,

кандидат технических наук

Межецкий Геннадий Дмитриевич, доктор технических наук, профессор кафедры детали машин, подъемно-транспортные машины и сопротивление материалов ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова»

Гафиятуллин Асхат Асадуллович, кандидат технических наук, доцент кафедры "Сервис транспортных систем" ФГБОУ ВПО «Камская государственная инженерно-экономическая академия»

ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет им. Ю.А. Гагарина»

Защита диссертации состоится 1 июня 2012 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.03 при ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» по адресу: г. Саратов, ул. Советская, 60, ауд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ».

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл. 1, ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан «28» апреля 2012 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основой продовольственной безопасности РФ с точки зрения технического обеспечения агропромышленного комплекса является энергонасыщенная высокопроизводительная автотракторная техника. Эксплуатация машин в сельском хозяйстве характеризуется сезонной нагрузкой, что требует высокой надежности всех агрегатов и систем. В наиболее напряжённые периоды сельскохозяйственных работ в агропромышленном комплексе занято до 65 % всей мобильной техники, от 60 до 80 % которой оснащено двигателями семейства ЯМЗ.

Одним из ресурсоопределяющих узлов современной мобильной техники в сельском хозяйстве является двигатель внутреннего сгорания, на его долю приходится до 50 % основных отказов и неисправностей мобильных машин и около 20 % трудоемкости технического обслуживания и ремонта. При этом отказы дизельных двигателей, впервые поступивших в ремонт, связаны, как правило, с изнашиванием и составляют 50–70 % от их общего количества. Основными проявлениями отказов являются:

• сверхнормативный расход масла на угар, прорыв газов в картер (31–33 %);
• снижение мощности, повышенная дымность отработавших газов, затрудненный пуск (11–17 %);
• предельное снижение давления масла (7–9 %).

Наибольшее количество отказов и трудоемкость работ по техническому обслуживанию и ремонту двигателей приходится на детали цилиндропоршневой группы (ЦПГ). Исследования тракторов с отремонтированными двигателями семейства ЯМЗ показали, что 30 % отказов двигателей приходится на ЦПГ.

Наиболее ответственными деталями с точки зрения обеспечения ресурса ЦПГ являются поршневые кольца.

Существующие в настоящее время способы расчета, изготовления и контроля точности воспроизведения формы поршневых колец не обеспечивают ресурс ЦПГ на уровне внедряемых в РФ экономических стандартов ЕЭК ООН Евро-2, Евро-3 и последующих версий. Доведение эксплуатационных показателей работы ЦПГ до уровня требований данных стандартов требует повышения точности расчетов и воспроизведения формы поршневых колец.

Все имеющиеся методы расчета формы поршневых колец в свободном состоянии имеют ряд допущений, несовместимых с современными требованиями.

Настоящая работа посвящена исследованию упругих свойств конструкционных материалов поршневых колец, их учету при расчете формы колец в свободном состоянии, конструированию оснастки для изготовления колец и контролю точности воспроизведения заданных параметров готовой продукции. Работа выполнялась в соответствии с темой «Проведение научных исследований по повышению надежности и эффективности использования мобильной техники в сельском хозяйстве» приоритетного направления развития «Модернизация инженерно-технического обеспечения АПК» (Регистрационный номер 01201151795), разработанные методики использовались при выполнении государственных контрактов с МСХ РФ.

Цель работы – повышение межремонтного ресурса цилиндропоршневой группы совершенствованием метода расчета и технологии изготовления поршневых колец путем учета зависимости модуля упругости чугуна от напряжений изгиба.

Объект исследования – поршневые кольца ДВС.

Предмет исследования – закономерности, связывающие упругие свойства материалов поршневых колец с возникающими напряжениями изгиба, и их учет при расчете формы поршневых колец в свободном состоянии.

Методика исследований включала в себя лабораторные испытания физико-механических свойств конструкционных материалов поршневых колец, а также эксплуатационные испытания изготовленных колец в составе двигателей.

Лабораторным испытаниям подвергались образцы из специального серого чугуна. В частности, была эмпирически определена зависимость значения модуля упругости от величины изгибающих напряжений. Исследования проводились на самостоятельно изготовленном лабораторном оборудовании. В результате эксплуатационных испытаний определен остаточный ресурс восстановленных двигателей ЯМЗ-236Д.

Научная новизна. Разработан метод расчета формы поршневых колец, учитывающий нелинейность упругих свойств конструкционных материалов.

Исследована зависимость упругих свойств специального серого чугуна от возникающих в результате изгиба нормальных напряжений.

Разработаны методики определения точности воспроизведения заданной формы поршневых колец и эпюры радиальных давлений.

Практическая ценность. На основании проведенных исследований предложена методика определения зависимости упругих свойств материала от возникающих при изгибе нормальных напряжений и учет этой зависимости при расчете поршневых колец, что позволяет увеличить ресурс двигателей семейства ЯМЗ в 1,15–1,2 раза по сравнению с двигателями, укомплектованными серийными кольцами.

Реализация результатов исследований. Изготовленная оснастка (копиры) для изготовления поршневых колец прошла апробацию на Ставропольском заводе поршневых колец (ОАО «СтапРи») в условиях массового производства.

Кроме того, результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы в ремонтном производстве при восстановлении двигателей семейства ЯМЗ.

Основные положения, выносимые на защиту:

• теоретическое обоснование необходимости учёта зависимости модуля упругости материала поршневых колец от возникающих при их монтаже напряжений;
• теоретическое обоснование метода расчёта формы поршневых колец в свободном состоянии, учитывающего зависимость упругих свойств материала колец от возникающих при изгибе напряжений;
• способ определения зависимости модуля упругости материала колец от возникающих при изгибе нормальных напряжений;
• результаты экспериментального определения зависимости модуля упругости материала колец от возникающих при изгибе нормальных напряжений;
• методики контроля точности воспроизведения заданных формы и эпюры распределения радиальных давлений поршневых колец;
• результаты производственных испытаний технологической оснастки, эксплуатационных испытаний экспериментальных колец в составе двигателя и оценка технико-экономической эффективности работы.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов Саратовского ГАУ (2006–2011 гг.); ежегодном межгосударственном постоянно действующем научно-техническом семинаре «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания» (Саратов, 2006–2011 гг.); Всероссийских научно-практических конференциях, посвященных 118–120-й годовщинам со дня рождения Николая Ивановича Вавилова (Саратов, 2006–2010 гг.), Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 70-летию Л.М. Игнатьева, (Саратов 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных в перечне ВАК. Общий объем публикаций 7,27 печ. л., из них соискателю принадлежит 2,27 печ. л.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 137 страницах. Состоит из семи глав, общих выводов, списка литературы и 15 приложений. Содержит 13 таблиц, 62 рисунка. Список литературы включает в себя 92 наименования.

Во «Введении» обоснована актуальность темы и изложены основные научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса. Цель и задачи исследований» проведен анализ условий работы деталей ЦПГ, конструкторских, технологических и эксплуатационных способов повышения их долговечности. В решение проблемы улучшения эксплуатационных показателей и повышения долговечности деталей ЦПГ в целом и поршневых колец в частности значительный вклад внесли такие видные ученые, как К. Энглиш, Гинцбург Б.Я., Александров А.Я., Молдованов В.П., Гончаренко В.Г., Голицын Ю.А., Загребин Г.Г., Данилов Ю.С., Савицкий Н.И., Пикман А.Р., Коган Ю.А., Адамович А.В., Афиневский С.А., Мартынов А.П. и многие другие.

Анализ проведенных ранее исследований и методов расчета формы поршневых колец в свободном состоянии позволил выявить ряд допущений, существенно влияющих на точность расчета, а следовательно, на качество работы поршневых колец и ЦПГ в целом. Одним из таких допущений является соответствие материала колец закону Гука.

Вместе с тем известно, что для чугуна закон Гука справедлив не в полной мере. То есть, чугуны проявляют нелинейность упругих свойств при различной нагрузке, что объясняется особенностью их структуры, формой, размером и ориентацией графитовых включений и еще рядом факторов.

Соответственно, вести расчет формы колец в свободном состоянии при таком разбросе изгибающих напряжений исходя из предположения, что модуль упругости материала постоянен по всему периметру кольца несправедливо, так как это вносит в результаты расчета погрешности, превышающие допуски на размеры колец.

Учитывая вышеизложенное, в соответствии с поставленной целью работы были сформулированы следующие задачи:

1. На основе литературных источников и анализа износа деталей цилиндропоршневой группы при текущем ремонте выявить причины отказов ДВС.
2. Теоретически обосновать возможность повышения ресурса ЦПГ путем учета зависимости упругих свойств материалов поршневых колец от напряжений изгиба при расчете их формы и технологической оснастки. Экспериментально определить зависимость физико-механических свойств материала колец от напряжений изгиба.
3. Рассчитать форму поршневых колец и оснастки для их изготовления. Провести производственную апробацию оснастки для изготовления колец.
4. Разработать методы контроля точности воспроизведения заданной формы и эпюры радиального давления поршневых колец.
5. Провести эксплуатационные испытания двигателей, укомплектованных экспериментальными кольцами. Дать технико-экономическую оценку эффективности работы.

Во второй главе «Теоретические предпосылки к обоснованию методов расчёта поршневых колец и технологической оснастки для их изготовления» с использованием уравнения изгиба кривого бруса обоснована возможность повышения ресурса деталей ЦПГ за счет повышения точности расчета формы поршневых колец в свободном состоянии путем учета нелинейности упругих свойств конструкционных материалов поршневых колец (чугунов).

В отечественной практике наибольшее распространение в качестве материала поршневых колец получили специальный серый и высокопрочный чугуны. Проведенный анализ литературных источников показал, что ни в одном из существующих методов расчета поршневых колец не учитывается нелинейность упругих свойств чугунов, что влияет на точность расчета и в конечном итоге на соответствие параметров поршневых колец требованиям чертежей.

Известно, что внутренние напряжения связаны с изгибающим моментом следующей зависимостью:

где: W – момент сопротивления сечения кольца , м3;

М() – изгибающий момент в сечении кольца с угловой координатой , Н/м.

Значение модуля упругости чугунов изменяется в зависимости от величины внутренних напряжений, что, по нашему предположению, необходимо учитывать при расчете формы колец в свободном состоянии.

С целью проверки данного предположения нами проанализирована эпюра радиальных давлений (ЭРД) новых поршневых колец, изготовленных в условиях ОАО «СтапРи» (рисунок 1).

Рисунок 1 – Сравнение заданной и реальной ЭРД: 1 – ЭРД, заданная чертежом; 2- реальная ЭРД готового кольца.

Как видно из представленной диаграммы, ЭРД существенно отличается от заданной. В частности – наблюдается снижение её интенсивности в зоне замка (так называемой степени коррекции).

Как известно из работ Гинцбурга, Гончаренко, Молдованова, Загребина и других авторов, это приводит к резкому снижению приспособляемости, т.е. способности кольца без просветов прилегать к стенкам деформированной гильзы, а, следовательно, к прорыву газов в картер и снижению ресурса двигателя.

С целью исключения из расчёта формы колец в свободном состоянии данной погрешности нами предлагается в уравнении изгиба кривого бруса:

где: R – номинальный радиус цилиндра, м;

– радиус кривизны средней линии кольца в свободном состоянии, м;

М – изгибающий момент, Н·м;

Е – условный модуль упругости материала кольца, Па;

J – момент инерции сечения кольца, м4.

использовать модуль упругости Е не как постоянную величину, а как зависимость от величины изгибающих напряжений, вызываемых деформацией кольца при его переходе из свободного в рабочее состояние. Тогда уравнение (2) примет следующий вид:

где: () – величина изгибающих напряжений в сечении кольца с угловой координатой .

Соответственно, расчетные радиусы кривизны кольца в точке с угловой координатой определятся по следующей зависимости:

Алгоритм расчета формы колец в свободном состоянии при этом представлен на рисунке 2. В остальном расчет предлагается проводить по разработанной ранее методике. Метод определения зависимости модуля упругости от величины нормальных напряжений изложен в третьей главе диссертации.

Рисунок 2 – Алгоритм расчёта формы поршневых колец в свободном состоянии

Анализ литературных источников и анализ кинематической схемы станка МК 6026 позволил повысить точность расчета оснастки (копиров) для изготовления поршневых колец.

В третьей главе «Программа и методика исследований» приведены общая программа и частные методы лабораторных, стендовых и эксплуатационных испытаний, а также обработки экспериментальных данных.

Исследования включали в себя следующие мероприятия:

– теоретическое исследование влияния упругих свойств специального серого чугуна на процесс формообразования поршневых и уплотнительных колец;

– анализ химического состава, механических свойств и структуры специального серого чугуна;

– лабораторные исследования зависимости условного модуля упругости специального серого чугуна от нормальных напряжений, возникающих в материале кольца в результате его деформации;

– эксплуатационные испытания восстановленных двигателей и технико-экономическая оценка работы.

Исследование химического состава, механических свойств и структуры материала колец и образцов для проведения лабораторных исследований проводились в экспресс-лаборатории ОАО «КАМАЗ-Дизель» по стандартной методике завода. Анализ микроструктуры образцов проводился в соответствии с ГОСТ 3443–87 «Отливки из чугуна с различной формой графита.

На основе патента РФ № 2308016 была разработана методика определения зависимости модуля упругости материала колец от величины нормальных напряжений, возникающих в результате деформации кольца при его переходе из свободного состояния в рабочее.

Суть методики заключается в следующем: образец испытуемого материала располагается на призматических опорах и в центральной точке подвергается воздействию вертикальной нагрузки. При этом фиксируется величина прогиба образца, которая является функцией его механических и геометрических характеристик, т. е. косвенно характеризует величину модуля упругости при изгибе.

Для проведения экспериментальных исследований нами было изготовлено устройство, схема которого представлена на рисунке 3, а фотография на рисунке 4.

Рисунок 3 – Схема установки для проведения эксперимента

Рисунок 4 – Внешний вид лабораторной установки

Модуль упругости при этом определялся исходя из следующего выражения:

где: J- момент инерции сечения балки, определяемый по следующей формуле:

Р – величина сосредоточенной силы, Н; l – длина балки, м; b, h – размеры поперечного сечения балки, м.

Измерения проводились пятикратно на 4 образцах из серого специального чугуна при 7 различных значениях нагрузки, после чего значения усреднялись с целью минимизации погрешности проведения эксперимента.

Эксплуатационные испытания изготовленных комплектов поршневых колец проводились в условиях КФХ «Закирова» (Саратовский район) путем установки их в двигателе ЯМЗ-236Д на тракторе РТ-М-160 и в условиях ЕРСЦ «Кировец» (г. Ершов) на тракторе Т-150.

Перед эксплуатационными испытаниями испытуемые двигатели укомплектовывались экспериментальными и серийными кольцами.

В процессе эксплуатационных испытаний контролировали наработку двигателей и изменение компрессии.

При надежности опыта, равной 0,90, и коэффициенте вариации, не превышающем 15 %, минимальное количество опытных комплектов поршневых колец составит:

С учетом кратности числа гильз цилиндров в двигателях опытная партия с экспериментальными кольцами была доведена до 9 поршнекомплектов (36 колец).

В четвертой главе «Расчет и изготовление поршневых колец»

Расчет колец производился в соответствии с алгоритмом, представленным на рисунке 2. С целью детального анализа полученных результатов расчета в работе проведен сравнительный анализ полученных результатов с расчетами, проведенными по уравнению изгиба кривого бруса без учета изменения модуля упругости и по методике, изложенной в РТМ 24.060.36-81.

Результаты расчета представлены на рисунке 5.

Рисунок 5 – Результаты расчёта колец

Как видно из этого рисунка, наибольшие приращения радиус-векторов колец имеет кольцо, рассчитанное по РТМ, а наименьшие – кольца, рассчитанные с учетом предлагаемой методики. При этом при расчете по РТМ наибольшее отклонение от расчета без корректирующих функций составило 1,472 мм в точке с угловой координатой 121, а по предлагаемой методике соответственно 1,483 в точке с угловой координатой 131. Однако эти данные неудобны для анализа, хотя и дают представление о влиянии изменения модуля упругости на форму поршневых колец в свободном состоянии.

Для детального анализа сравним радиусы кривизны этих же колец, которые представлены на рисунке 6.

Рисунок 6 – Результаты расчетов радиусов кривизны

Анализ этого графика показывает, что радиусы кривизны кольца, посчитанного по РТМ, превышают радиусы кривизны, посчитанные без учета изменения упругих свойств, по всему периметру кольца, что, на наш взгляд, противоречит результатам замеров условного модуля упругости при различных нагрузках. Так, по результатам экспериментов, для данного материала и данного распределения нагрузки условный модуль упругости от спинки кольца до угловой координаты 104о выше табличного значения, а от этой точки и до замка – ниже (рисунок 6). Следовательно, в соответствии с зависимостью (4), радиусы кривизны кольца от 0 до 104о должны быть меньше, чем при расчете без учета изменения модуля упругости, а для угловых координат, превышающих 104о - больше. Такое характерное отклонения мы получаем при расчете кольца с использованием полученной в результате проведенных экспериментов зависимости упругости от величины нормальных напряжений, что подтверждает верность наших предположений.

Изменение формы колец в свободном состоянии повлекло за собой изменение формы технологической оснастки на формообразующей операции – копиров.

С целью проверки сходимости результатов расчётов нами был проведен расчет изменения эпюры радиальных давлений (ЭРД) экспериментальных колец в процессе их эксплуатации. Для этого нами использовалась методика, предложенная Хохловым А.А. Форма новых колец в свободном состоянии замерялась на микроскопе БМИ-1.

Износ по периметру колец определялся по общеизвестному уравнению износа:

где – радиальный износ кольца; T – время износа; с – коэффициент пропорциональности.

После определения радиального износа пересчитывались массо-центровочные характеристики по периметру кольца и определялась ЭРД по методике, разработанной Ивашенцевым Г.А., с учетом полученных нами зависимостей величины модуля упругости от внутренних напряжений по следующей зависимости:

где Е() – величина модуля упругости; – внутренние напряжения в текущей точке кольца; Rn – номинальный радиус кольца; () – кривизна кольца в точке с угловой координатой о.

Результаты расчётов представлены на рисунке 7.

Результаты моделирования износа показали, что ЭРД новых колец полностью соответствует заданной, а в процессе износа колец напряжённость эпюры снижается, но её характер остаётся неизменным, что свидетельствует о повышенной приспособляемости колец, а, следовательно, должно повысить межремонтный ресурс ЦПГ.

Кроме того в данной главе была уточнена методика и произведен расчет профиля копиров к токарно-копировальному станку МК 6026.

Рисунок 7 – Изменение ЭРД в процессе эксплуатации: 1 – ЭРД, заданная чертежом; 2 – ЭРД экспериментальных колец новая; 3 – ЭРД после наработки 500 м.ч.; 4 – ЭРД после наработки 1500 м.ч.; 5 – ЭРД после наработки 2000 м.ч.

Производственная апробация изготовленных копиров производилась в условиях ОАО «СтапРи» в рамках выполнения xоздоговора 1/07.

Оценка проводилась путем сопоставления параметров готовых поршневых колец с требованиями чертежа. Комплексные результаты представлены в таблице.

Как видно из рисунков 8–10, все изготовленные кольца удовлетворяют требованиям чертежа, следовательно, учет нелинейности упругих свойств чугунов в зависимости от прилагаемой нагрузки при расчете поршневых колец и оснастки для их изготовления (копиров) положительно сказался на качественных характеристиках поршневых колец.

Результаты внедрения в условиях ОАО «СтаПри» копиров для изготовления поршневых колец двигателей ЯМЗ

У готового кольца

Допускается точечный просвет на суммарной дуге не более 90о не ближе 15о к замку

Разность поперечников, мм, max

Распределение овальности, упругости и разности поперечных сечений по результатам измерения 40 колец представлено на рисунках 8, 9 и 10 соответственно.

Рисунок 8 – Гистограмма распределения овальности изготовленных колец

Рисунок 9 – Гистограмма распределения упругости изготовленных колец

Рисунок 10 – Гистограмма распределения разности поперечников изготовленных колец

В пятой главе «Разработка методов контроля точности воспроизводства заданных параметров поршневых колец» разработаны методики контроля формы поршневых колец в свободном состоянии и ЭРД колец по их форме в гибкой ленте.

Одним из основных параметров поршневых колец является эпюра радиальных давлений (ЭРД) кольца на гильзу цилиндра. В силу сложности контроля этого параметра с помощью эпюромеров, которые не обеспечивают требуемую точность измерений, в производственных условиях часто используют параметры, косвенно характеризующие ЭРД. Одним из таких параметров является форма кольца, сжатого гибкой лентой до теплового зазора в замке. Данный параметр в последнее время присутствует в чертежах колец.

Нами разработана методика определения взаимосвязи ЭРД и формы кольца в гибкой ленте.

Рассмотрим силы, действующие на кольцо, сжатое гибкой лентой до теплового зазора в замке. Поскольку кольцо симметрично относительно оси, проходящей через замок и спинку, в расчетной схеме можем ограничиться полукольцом с жесткой заделкой в спинке, сжатым гибкой лентой тангенциальной силой F (Рисунок 11).

При решении задачи пренебрегаем силами трения между кольцом и гибкой лентой, считаем, что сама лента не обладает собственной упругостью и нерастяжима, а действующие силы приложены к средней линии кольца.

Рисунок 11 – Эквивалентная расчетная схема нагружения кольца, помещенного в гибкую ленту:

1 – гибкая стальная лента; 2 – поршневое кольцо; 3 – средняя линия кольца; – угловая координата сечения кольца; – радиус-вектор в соответствующей точке кольца.

Форма кольца, сжатого гибкой лентой до теплового зазора тангенциальной силой F, известна из результатов измерений формы на кругломере, а тангенциальная сила F определяется при измерении на приборе для определения тангенциальной упругости.

Тогда, если привести все силы к средней линии кольца, расчётная схема примет вид, представленный на рисунке 12.

Рисунок 12 – Расчётная схема:

1 – средняя линия кольца в свободном состоянии; 2 – средняя линия кольца, помещенного в гибкую ленту

Изгибающий момент, возникающий в произвольном сечении кольца при его переходе из свободного состояния в гибкую ленту, определится по следующей зависимости:

Здесь и далее апострофом помечены параметры кольца, помещенного в гибкую ленту.

В свою очередь, радиус кривизны точек геометрической оси кольца в свободном состоянии определится из уравнения (2):

где - радиусы кривизны точек средней линии кольца в гибкой ленте.

Радиусы кривизны точек средней линии кольца в гибкой ленте при этом определяются по следующей формуле:

Зная радиусы кривизны гильзы цилиндра, а они соответствуют номинальному размеру , из уравнения изгиба кривого бруса (2) определим изгибающие моменты в сечениях кольца, помещенного в гильзу цилиндра номинального размера:

Тогда распределение радиальных давлений кольца определится по известной дифференциальной зависимости:

Таким образом, мы получили алгоритм определения ЭРД по форме кольца в гибкой ленте.

В шестой главе «Результаты экспериментов и эксплуатационных испытаний» проведено экспериментальное определение изменения модуля упругости материала в зависимости от величины нормальных напряжений, вызываемых деформацией кольца при его переходе из свободного состояние в рабочее (рисунок 13).

Рисунок 13 – Зависимость модуля упругости от величины нормальных напряжений

Полученная зависимость описывается степенным полиномом 3-й степени следующего вида:

E() = 10-13 3 - 2·10-5 2 + 927,5 + 4·1010 . (15)

Проведены эксплуатационные испытания изготовленных колец в составе ДВС и оценка остаточного ресурса.

Эксплуатационные испытания изготовленных комплектов поршневых колец проводились в соответствии с ГОСТ 27.410–87 «Методы контроля показателей надежности и планы контрольных испытаний на надежность» в условиях КФХ «Закирова» (Саратовский район) путем установки в двигателе ЯМЗ – 236 на тракторе РТ-М-160 и в условиях ЕРСЦ «Кировец» (г. Ершов) на тракторе Т-150.

Наработка двигателей ЯМЗ 236 к моменту контроля составила 2000 моточасов. Отказов за период эксплуатации по вине экспериментальных поршневых колец не имелось.

Компрессия на конец испытаний в цилиндрах укомплектованных серийными кольцами составила 3,44 МПа, а в цилиндрах укомплектованных экспериментальными кольцами 3,55 МПа.

При определении срока службы восстановленных двигателей использовали методику прогнозирования остаточного ресурса в соответствии с ГОСТ 21571–76 «Методы определения допускаемого отклонения параметра технического состояния и прогнозирования остаточного ресурса составных частей агрегатов машин».

При измерении давления нами использовался компрессометр К 74.36.

При прогнозировании остаточного ресурса исходили из предположения о линейном изменении диагностируемых параметров в зависимости от наработки. Остаточный ресурс tост при этом определялся по формуле

где - номинальное значение параметра; - предельное значение параметра; - показатель изменения параметра технического состояния за период приработки; - наработка составной части от начала ее эксплуатации или от возобновления эксплуатации после ремонта до момента контроля; - значение параметра, измеренное при наработке ; - предельное отклонение параметра технического состояния; - показатель функции, аппроксимирующей изменение параметра, .

Остаточный ресурс составил . Полный прогнозируемый ресурс работы Т восстановленных двигателей определяется:

Таким образом, прогнозируемый срок службы двигателя до замены поршневых колец составит не менее 5692 моточасов работы при рекомендуемом заводом-изготовителем значении 4000–5000 моточасов. Прогнозируемый ресурс составляет 115 % ресурса нового двигателя. Теоретическая зависимость контролируемых параметров от наработки приведена на рисунке 14.

Рисунок 14 – Среднее значение прогнозируемого ресурса восстановленного дизеля: 1 – укомплектованного экспериментальными кольцами; 2 – укомплектованного серийными кольцами

Результаты проведенных эксплуатационных испытаний подтверждены соответствующими актами.

В седьмой главе «Технико-экономическая эффективность работы» при определении экономического эффекта учитывались изменения приведенных затрат при эксплуатации. Расчет проводился по разности приведенных суммарных затрат на единицу наработки трактора.

Годовой экономический эффект от внедрения рекомендаций определяется по формуле:

Годовой экономический эффект от внедрения рекомендаций по повышению долговечности за счет учета влияния нелинейности физико-механических свойств материалов поршневых колец составляет 297 руб. на один двигатель ЯМЗ - 236Д. При программе ремонта 200 двигателей в год экономический эффект составит 59320 руб.

1. Анализ литературных данных и патентный поиск показали, что у мобильной техники, использующей в качестве энергетических установок двигатели ЯМЗ, наибольшее количество отказов (до 50 %) наблюдается у двигателей. После капитального ремонта этот показатель возрастает еще на 20 %. Основными причинами отказов являются износы, усталостные разрушения, коррозия ресурсоопределяющих агрегатов. Для двигателя такими являются детали цилиндропоршневой группы, на долю которых приходится до 44 % отказов.

2. Теоретически обоснована необходимость учета изменения модуля упругости поршневых колец в пределах изменения напряжений и практически подтверждено повышение на 12…15 % ресурса двигателей, расчет колец которых проводился с учетом предложенной методики.

Разработаны установка и методика для определения зависимости модуля упругости конструкционных материалов от нормальных напряжений, возникающих при переходе колец из свободного состояния в рабочее.

Испытания образцов из серого специального чугуна показали, что в диапазоне изменяющихся в пределах кольца нормальных напряжений модуль упругости изменяется от замка к спинке кольца в пределах 22%.

3. Предложен уточненный метод расчета формы поршневых колец в свободном состоянии, позволивший исключить из существующих допущение о том, что материал колец подчиняется закону Гука. На основе разработанного метода рассчитана форма поршневых колец двигателя ЯМЗ в свободном состоянии. По результатам экспериментов условный модуль упругости от спинки кольца до угловой координаты 104о выше табличного значения, а от этой точки и до замка – ниже. Следовательно, в соответствии с предложенными зависимостями, радиусы кривизны кольца от 0 до 104о должны быть меньше, чем при расчете без учета изменения модуля упругости, а для угловых координат, превышающих 104о, – больше. Такое характерное отклонение мы получаем при расчете кольца с использованием полученной в результате проведенных экспериментов зависимости упругости от величины нормальных напряжений, что подтверждает верность наших предположений.

С использованием уточненной методики была рассчитана форма копиров и изготовлены копиры. Изготовленная оснастка прошла практическую апробацию в условиях ОАО «СтапРи» .

Изготовленные кольца подвергались аттестации на предмет соответствия требованиям чертежа. Все контролируемые кольца соответствуют требованиям чертежа, что свидетельствует о точности использованных методов расчета.

Распределение всех контролируемых параметров (овальность, упругость, разность поперечников) подчиняется закону нормального распределения, что свидетельствует о стабильности технологического процесса.

4. Разработаны и рекомендованы к использованию методики контроля точности воспроизведения расчётной формы поршневых колец, разработаны методики контроля формы поршневых колец в свободном состоянии и эпюр радиальных давлений. Анализ ЭРД экспериментальных колец показал, что ЭРД новых колец практически соответствует заданной (с незначительным в 3…4% снижением в зоне замка), а в процессе их износа наблюдается некоторое снижение интенсивности ЭРД, но характер эпюры сохраняется, что подтверждает наше предположение о необходимости учёта нелинейности упругих свойств чугунов при расчёте поршневых колец и подтверждает сходимость теоретических расчётов с полученными результатами.

1. Проведенные эксплуатационные испытания изготовленных колец в составе двигателей показали, что ресурс восстановленных двигателей, укомплектованных изготовленными кольцами, на 740 моточасов (12…15 %) выше, чем у двигателей, укомплектованных серийными кольцами. Годовой экономический эффект от внедрения разработанных методик при годовой производственной программе 200 двигателей составил 59320 руб.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

В изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Никитин, Д. А. Учет нелинейности упругих свойств чугунов при расчете поршневых колец / Д. А. Никитин, Д. Е.Постников, М. В.Ерюшев // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2007. – №5. – С. 51-52 (0,19/0,06 печ.л.).

2. Никитин, Д. А. Влияние упругих свойств чугунов на ресурс цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания/ Никитин Д. А., Ерюшев М.В., Никитин П.Д. // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2011. – №9 – С. 34-36 (0,32/0,10 печ.л.).

3. Никитин, Д. А. Учет влияния рабочей температуры на упругие свойства чугунов при расчете уплотнительных колец / Никитин Д. А., Никитин П.Д. , Ерюшев М.В. // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2011. – № 10 – С. 59-60 (0,25/0,08 печ.л.).

4. Никитин, Д. А. Метод контроля воспроизводства заданной эпюры радиальных давлений поршневых и уплотнительных колец по их форме в гибкой ленте/ Никитин Д. А., Никитин П.Д. , Ерюшев М.В. // Научное обозрение. – 2011. – № 3 – С. 8-12 (0,37/0,12 печ.л.).

В других изданиях

5. Никитин, Д. А. Учет нелинейности упругих свойств чугунов при расчете поршневых колец / Д. А. Никитин, Д. Е. Постников, М. В. Ерюшев // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2007. – №3(26) выпуск 1. – С. 67-70 (0,6/0,16 печ.л.).

6. Ерюшев М. В., Физико-механические свойства материалов поршневых колец Д. А. Никитин, Д. Е. Постников // Организация и управление производством. Сборник посвященный 70-летию Л.М. Игнатьева. – Саратов, 2008. – с. 139-142 (0,32/0,12 печ.л.).

7. Ерюшев М.В., Результаты производственной апробации копиров, изготовленных с учетом зависимости модуля упругости чугунов от воспринимаемой нагрузки / М. В. Ерюшев, Д. А. Никитин // Организация и управление производством. Сборник посвященный 70-летию Л.М. Игнатьева. – Саратов, 2008. – С. 143-146 (0,32/0,16 печ.л.).

8. Ерюшев, М. В. Определение формы поршневых колец в свободном состоянии с помощью большого инструментального микроскопа БМИ-1 / М.В. Ерюшев, Д. А. Никитин // Вавиловские чтения – 2008 : материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 95-летию Сарат. госагроуниверситета, 26-27 нояб. 2008 г. – Саратов : ИЦ Наука, 2008. – Ч. 2. – С. 284-290 (0,82/0,3 печ.л.).

9. Ерюшев, М.В., Результаты экспериментального определения зависимости модуля упругости от изгибающих напряжений / М. В. Ерюшев, Д. А. Никитин, П. Д. Никитин // Вавиловские чтения – 2009 : материалы Междунар. науч.-практ. конф., 25-26 нояб. 2009 г. – Саратов, 2009. – Ч. 2. – С. 241-244 (0,38/0,13 печ.л.).

10. Ерюшев, М.В., Результаты эксплуатационных испытаний тракторов, укомплектованных экспериментальными кольцами / М. В. Ерюшев, Д. А. Никитин, П. Д. Никитин // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания : материалы Межгосуд. науч.-техн. семинара. – Вып. 22. – Саратов, 2010. – С. 38-42 (0,3/0,12 печ.л.).

11. Метод контроля воспроизводства заданных параметров поршневых и уплотнительных колец по их форме в «гибкой ленте» : метод. рекомендации / Д. А. Никитин, М. В. Ерюшев [и др.]; ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов: ИТУ «Лидер», 2008. – 28 с. (1,0/0,25 печ.л.).

12. Учет влияния рабочей температуры на физико-механические свойства конструктивных материалов при расчете поршневых и уплотнительных колец : метод. рекомендации / Д. А. Никитин, М. В. Ерюшев [и др.]; ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов : ИТУ «Лидер», 2008. – 28 с. (1,75/0,44 печ.л.).

13. Учет нелинейности упругих свойств чугунов при расчете поршневых и колец : метод. рекомендации / Д. А. Никитин, М. В. Ерюшев [и др.]; ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов : ИТУ «Лидер», 2008. – 16 с. (1,0/0,25 печ.л.).

14. Учет нелинейности упругих свойств чугунов при расчете поршневых колец / Никитин Д.А., Постников Д.Е.// Вавиловские чтения – 2007: материалы Междунар. науч.-практ. конф., 26-30 ноября 2007 – Саратов, 2007. с. 241-245 (0,25/0,09 печ. л.).

15. Определение формы поршневых колец в свободном состоянии с использованием элементов математической статистики / Никитин Д.А. // ИННОВАЦИИ, НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ ХХI века - Международная научно-практическая конференция, посвященная 60-летию кафедры «ОУИР», Саратов, 2010. –с. 24-26 (0,22/0,11 печ.л.).

Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.

Материалы: http://dissers.ru/1tehnicheskie/povishenie-mezhremontnogo-resursa-dizeley-putem-adaptacii-formi-porshnevih-kolec-iznoshennoy-gilze-cilindrov-pri.php

Внешние проявления неисправностей деталей цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) (поршни, гильзы и поршневые кольца) следующие:

• увеличение расхода масла на долив;
• ухудшение пусковых качеств двигателя;
• снижение мощностных и экономических показателей;
• увеличение расхода картерных газов;
• существенное ухудшение состояния картерного масла.

Для увеличения схемы кликните по ней мышью.

При диагностировании деталей ЦПГ необходимо убедиться в исправности других узлов и систем двигателя, оказывающих влияние на работоспособность рассматриваемых деталей. Так, в случаях повышенного расхода масла на долив (выше 1,5%) необходимо убедиться в отсутствии течи масла из двигателя наружу и разгерметизации впускного тракта.

Диагностирование до разборки двигателя необходимо начинать с выяснения условий работы двигателя, качества и объёма проведённых обслуживании и текущих ремонтов.

В условиях работы необходимо оценить нагруженность двигателя по эксплуатационному расходу топлива в л/100 км (л/моточас), тепловой режим и наличие шума или стука при работе. Необходимо также определить возможные остановки двигателя по неустановленным причинам, расход масла на долив и характер его изменения за общее время работы двигателя в эксплуатации.

После выполнения указанных работ при возможности запустить двигатель и прослушать его работу на режимах холостого хода от минимальной до максимальной частоты вращения коленчатого вала. Необходимо осмотреть отложения на шторах бумажного элемента полнопоточного масляного фильтра, а также в фильтре центробежной очистки масла. Обратить особое внимание на количество отложений и наличие металлической стружки. Необходимо отобрать пробу масла из картера двигателя в количестве 250 -500 мл и отправить её в химическую лабораторию на предмет определения физико-химических показателей масла (вязкость, щелочное число, количество нерастворимых осадков, наличие воды в масле, диспергирующие свойства и др.).

Могут быть использованы также методы инструментального (приборного) диагностирования. Так, замеряется давление в конце такта сжатия в цилиндрах двигателя. Оно определяется в абсолютных единицах с помощью компрессометра или в относительных единицах с помощью специальной аппаратуры, фиксирующей изменение силы тока в цепи стартера при прокрутке коленчатого вала в процессе последовательного отключения цилиндров двигателя.

Компрессометром замеряется давление сжатия при прокрутке коленчатого вала стартером или в режиме работы двигателя при минимальной частоте холостого хода. Последний вариант испытаний является более предпочтительным, т.к. точность измерения возрастает за счет поддержания определенного скоростного режима двигателя. Величина давления сжатия при nx/x = 800 мин-1 для двигателей ЯМЗ должна составлять pc = 3,0. 3,5 МПа (30. 35 кг/см2). Особое внимание следует обращать на разность давлений pc по цилиндрам. Это сравнение позволит определить цилиндр с дефектными деталями ЦПГ.

По замерам значений pc можно определить следующие дефекты деталей ЦПГ: прогар поршня, поломку компрессионного кольца, изношенность деталей, закоксовку колец, задиры поршней и негерметичность клапанов механизма газораспределения. При указанных дефектах обычно значение pc в цилиндре бывает меньше 2,0. 2,1 МПа (20. 21 кг/см2).

Дополнительную информацию о состоянии деталей ЦПГ можно получить с помощью физико-химического и спектрального анализов картерного масла.

Наибольший объём информации о причинах выхода из строя деталей ЦПГ можно получить после разборки двигателя и анализа состояния деталей. Состояние деталей ЦПГ и возможные причины их дефектов приведены в таблице 2.

Состояние деталей ЦПГ и причины их дефектов.

Особое внимание при эксплуатации двигателей необходимо обращать на состояние воздухоочистки, при нарушении которой преждевременно вырабатывается ресурс деталей ЦПГ. Многолетний опыт эксплуатации двигателей ЯМЗ показывает, что износ деталей ЦПГ, как правило, носит абразивный характер и вызван нарушением фильтрации воздуха.

Абразивный износ двигателя (иногда его называют пылевым) определяется по снижению мощности ("плохо тянет"), повышенному дымлению, выбросу масла из сапуна и, как следствие, увеличенному расходу масла (обычно выше 2. 3% от расхода топлива). В отдельных случаях работа двигателя сопровождается металлическим стуком, хорошо прослушиваемым при средней частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу. Причиной стука, как правило, является поломка первого компрессионного кольца, вызванная повышенной его вибрацией вследствие чрезмерного износа канавки поршня и самого кольца по высоте.

Процесс обслуживания воздушного фильтра и проверка герметичности впускного тракта двигателя е составе изделия подробно описаны в инструкциях по эксплуатации двигателя. К сожалению, практика показывает, что в эксплуатации зачастую пренебрегают этими операциями ТО, что приводит к преждевременному аварийному износу ЦПГ.

Статья из журнала

"Техническое обслуживание", № 2-3, сентябрь 2004

Официальный сайт компании Торговый Дом ЯМЗ. Реализация двигателей и запчастей ЯМЗ, ТМЗ крупным и мелким оптом.

Двигатели ЯМЗ - это к нам! Внимание: при копировании любого материала с сайта обязательно требуется обратная ссылка.

Материалы: http://yamz-td.ru/dvigateli-yamz/cat-dv-yamz/item/100-%D0%B3%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%B7%D0%B0-%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%88%D0%B5%D0%BD%D1%8C-%D0%B8-%D1%88%D0%B0%D1%82%D1%83%D0%BD-%D1%8F%D0%BC%D0%B7-238%D0%BD%D0%B43.html

и сборочных единиц

и сборочных единиц [LINK] => /info/catalogs/ [SELECTED] => [PERMISSION] => R [ADDITIONAL_LINKS] => Array ( ) [ITEM_TYPE] => D [ITEM_INDEX] => 9 [PARAMS] => Array ( ) [DEPTH_LEVEL] => 1 [IS_PARENT] => 1 [CHILD] => Array ( [0] => Array ( [TEXT] => ММЗ [LINK] => /info/catalogs/mmz/ [SELECTED] => [PERMISSION] => R [ADDITIONAL_LINKS] => Array ( ) [ITEM_TYPE] => D [ITEM_INDEX] => 0 [PARAMS] => Array ( ) [DEPTH_LEVEL] => 2 [IS_PARENT] => ) [1] => Array ( [TEXT] => МТЗ [LINK] => /info/catalogs/mtz/ [SELECTED] => [PERMISSION] => R [ADDITIONAL_LINKS] => Array ( ) [ITEM_TYPE] => D [ITEM_INDEX] => 1 [PARAMS] => Array ( ) [DEPTH_LEVEL] => 2 [IS_PARENT] => ) [2] => Array ( [TEXT] => ЯМЗ [LINK] => /info/catalogs/yamz/ [SELECTED] => [PERMISSION] => R [ADDITIONAL_LINKS] => Array ( ) [ITEM_TYPE] => D [ITEM_INDEX] => 2 [PARAMS] => Array ( ) [DEPTH_LEVEL] => 2 [IS_PARENT] => ) ) ) )

Коленчатый вал двигателя ЯМЗ-236

Коленвал двигателей ЯМЗ-236НЕ2, ЯМЗ-236 БЕ - стальной, изготовлен методом горячей штамповки. Шейки коленчатого вала закалены с нагревом токами высокой частоты.

Коленчатый вал ЯМЗ-236 автомобилей Урал, Маз, трактора Т-150 имеет четыре коренные опоры и три шатунные шейки.

В последних есть закрытые заглушками внутренние полости, где масло подвергается дополнительной центробежной очистке. Эти полости наклонными каналами сообщаются с поперечными каналами в коренных шейках.

Для уравновешивания двигателя ЯМЗ-236 и разгрузки коренных подшипников от инерционных сил возвратно-поступательно движущихся масс поршней и шатунов и неуравновешенных центробежных сил на щеках коленчатого вала установлены противовесы, в сборе с которыми коленвал балансируется.

Кроме того, в систему уравновешивания входят две выносные массы, одна из которых выполнена в виде прилива на маховике, другая представляет собой противовес, установленный на переднем конце коленчатого вала ЯМЗ-236.

Осевая фиксация коленвала ЯМЗ-236 осуществляется четырьмя бронзовыми полукольцами, установленными в выточках задней коренной опоры. Для предохранения от проворачивания нижние полукольца своими пазами входят в штифты, запрессованные в крышку заднего коренного подшипника.

Носок и хвостовик коленчатого вала ЯМЗ-236 уплотняются резиновыми самоподжимными манжетами.

На двигатели устанавливается коленчатый вал 236НЕ-1005009 (маркировка 236Н-1005015-У). Маркируется коленчатый вал на 5-й щеке. Шейки коленчатого вала могут быть двух номинальных размеров и поэтому возможны следующие варианты маркировки и применение соответствующих им вкладышей.

Размеры коленвалов и вкладышей дизельных двигателей ЯМЗ-236 НЕ2, ЯМЗ-236 БЕ

Коленвал 236Н –1005015-У

Диаметр коренных шеек, мм - 110-0,022

Маркировка коренных вкладышей 236-1005170-В и 236-1005171-В

Толщина коренного вкладыша, мм 2,965-0,012

Диаметр шатунных шеек, мм 88,00-0,022

Маркировка шатунного вкладыша 236-1004058-В

Толщина шатунного вкладыша, мм 2,490-0,012

Коленвал 236Н –1005015-У Ш1

Диаметр коренных шеек, мм 110-0,022

Маркировка коренных вкладышей 236-1005170-В и 236-1005171-В

Толщина коренного вкладыша, мм 2,965-0,012

Диаметр шатунных шеек, мм 87,75-0,022

Маркировка шатунного вкладыша 236-1004058-В Р1

Толщина шатунного вкладыша, мм 2,615-0,012

Коленчатый вал 236Н –1005015-У К1

Диаметр коренных шеек, мм 109,75-0,022

Маркировка коренных вкладышей 236-1005170-В Р1 и 236-1005171-В Р1

Толщина коренного вкладыша, мм 3,090-0,012

Диаметр шатунных шеек, мм 88,00-0,022

Маркировка шатунного вкладыша 236-1004058-В

Толщина шатунного вкладыша, мм 2,490-0,012

Коленчатый вал 236Н 1005015-У Ш1К1

Диаметр коренных шеек, мм 109,75-0,022

Маркировка коренных вкладышей 236-1005170-В Р1 и 236-1005171-В Р1

Толщина коренного вкладыша, мм 3,090-0,012

Диаметр шатунных шеек, мм 87,75-0,022

Маркировка шатунного вкладыша 236-1004058-В Р1

Толщина шатунного вкладыша, мм 2,615-0,012

Вкладыши коленвала дизелей ЯМЗ-236НЕ2, ЯМЗ-236БЕ

Вкладыши коренных подшипников коленчатого вала ЯМЗ-236 автомобилей Урал, Маз, трактора Т-150 и нижней головки шатуна (рис. 1) сменные, тонкостенные, имеют стальное основание и рабочий слой из свинцовистой бронзы.

Рис.1 - Вкладыши подшипников коленвала ЯМЗ-236

1–верхний вкладыш коренного подшипника; 2–нижний вкладыш коренного подшипника; 3–вкладыши нижней головки шатуна

Верхний и нижний вкладыши коренного подшипника коленвала ЯМЗ-236 не взаимозаменяемы. В верхнем вкладыше имеются отверстие для подвода масла и канавка для его распределения.

Вкладыши нижней головки шатуна взаимозаменяемы. На двигателях ЯМЗ-236 БЕ, ЯМЗ-236Б, ЯМЗ-236 НЕ2 и ЯМЗ-236Н через отверстие во вкладыше масло подводится к втулке верхней головки шатуна и поршневому пальцу.

Маховик дизеля ЯМЗ-236

Маховик ЯМЗ-236НЕ2, ЯМЗ-236БЕ автомобилей Урал, Маз, трактора Т-150 отлит из серого чугуна. Маркирован маховик в выемке на нерабочей поверхности в отливке.

На двигатели могут быть установлены маховики следующих видов:

Маховик двигателя ЯМЗ-236 под установку на двигатель диафрагменного однодискового сцепления:

- 236-1005115-К (под зубчатый венец с модулем 4,25);

- 236-1005115-Н (под зубчатый венец с модулем 3,75).

Маховик двигателя ЯМЗ-236 под установку на двигатель двухдискового сцепления:

- 236-1005115-Ж (под зубчатый венец с модулем 4,25);

- 236-1005115-Л (под зубчатый венец с модулем 3,75).

Все перечисленные выше маховики автомобилей Урал, Маз, трактора Т-150 в сборе с зубчатыми венцами между собой невзаимозаменяемые, причем маховики 236-1005115-К и 236-1005115-Ж (под зубчатый венец с модулем 4,25) стыкуются со стартером модели 2501.3708-01, а маховики 236-1005115-Н и 236-1005115-Л (под зубчатый венец с модулем 3,75) стыкуются со стартером модели 2501.3708-21.

Маховик крепится к коленвалу ЯМЗ-236НЕ2, ЯМЗ-236БЕ болтами. Под болты устанавливается стальная пластина высокой твердости (одна под все болты). Отсутствие самоотворачивания болтов обеспечивается моментом затяжки 235-255 Нм (24-26 кг/м).

Для точной фиксации маховика относительно шеек коленчатого вала служат два штифта, при этом, отверстия с маркировкой на маховике и на пластине должны совпадать со смещенным штифтом на коленчатом вале.

Смещенный штифт расположен в плоскости первого кривошипа. Маркировка на пластине в виде точки должна быть снаружи.

Двенадцать радиальных отверстий предназначены для провертывания коленчатого вала при регулировках двигателя ЯМЗ-236. Доступ к отверстиям возможен при снятой крышке нижнего люка картера маховика.

Шатунные шейки коленвала дизельного двигателя ЯМЗ-236

При каждом снятии коленвала ЯМЗ-236 с двигателя для замены вкладышей очистить полости шатунных шеек, предварительно удалив заглушки 2 (рис. 2), которыми закрыты полости. Заглушки заменить новыми, их повторное использование не допускается.

Перед установкой заглушек запилить вспучивание металла у кромок отверстий от предыдущей раскерновки, промыть вал и продуть масляные каналы.

Заглушки запрессовать на глубину 5–6 мм от кромки отверстия, после чего раскернить внутри отверстия в трех точках, равнорасположенных по окружности, для предотвращения самопроизвольного выпрессовывания заглушек.

Шлифовку шеек коленчатого вала ЯМЗ-236 на ремонтные размеры производить в пределах предусмотренных размеров, при этом обеспечить выполнение следующих требований:

При перешлифовании шеек вала на ремонтные размеры обеспечить плавный радиус 6-0,5 мм перехода от шеек к щекам без подрезов, прижогов, грубых рисок; шероховатость поверхностей шеек не должна превышать 0,20 мкм, радиусов галтелей – 0,32 мкм.

Величина радиусов осей всех кривошипов коленвала ЯМЗ-236 должна быть 70±0,12 мм.

Допуск параллельности осей средних коренных шеек относительно общей оси крайних коренных шеек не должен превышать 0,010 мм, допуск параллельности осей шатунных шеек относительно общей оси крайних коренных шеек должен быть не более 0,03 мм на длине 100 мм или 0,022 мм на длине шейки.

Овальность, конусность, вогнутость и бочкообразность коренных и шатунных шеек не допускаются более 0,005 мм.

Трещины на поверхности коленвала ЯМЗ-236 автомобилей Урал, Маз, трактора Т-150 не допускаются. Отсутствие поверхностных дефектов проверить магнитным дефектоскопом с обязательным последующим размагничиванием.

Установка коленчатого вала на дизель ЯМЗ-236

При установке коленчатого вала ЯМЗ-236 на двигатель обеспечить соответствие размеров вкладышей подшипников размерам шеек вала.

Перед установкой обеспечить чистоту наружных поверхностей и внутренних полостей коленчатого вала ЯМЗ-236 и других сопряженных поверхностей.

Смазать шейки и рабочие поверхности чистым моторным маслом. Для облегчения установки маховика в правильное положение относительно коленчатого вала на ступице маховика нанесена цифра «6», которую при сборке совместить с цифрой «2» на торце коленчатого вала ЯМЗ-236.

Крышки коренных пошипников не взаимозаменяемы; при их установке следить, чтобы клеймо на крышке соответствовало клейму на блоке.

Затяжку крышек коренных подшипников начинать с вертикальных болтов и затягивать в два приема с крутящим моментом после повторной затяжки 430 – 470 Нм (43 – 47 кг/см), затем затянуть в два приема горизонтальные болты с окончательным моментом затяжки 90 – 120 Нм (9 – 12 кг/см).

Перед затяжкой заднего упорного коренного подшипника выровнять осевой зазор, для чего, слегка притянув болтами крышку подшипника, перемещать коленчатый вал ЯМЗ-236 НЕ2, ЯМЗ-236 БЕ назад вперед в осевом направлении до упора при помощи ломика сначала назад, затем вперед, выравнивая положение крышки. Затянув болты, проверить щупом осевой зазор. Он должен быть одинаковым с обеих сторон крышки.

Шестерню коленчатого вала ЯМЗ-236 можно заменить без снятия коленчатого вала с двигателя. При снятых шкиве и передней крышке блока передний противовес и шестерню спрессовать с помощью съемника.

Перед установкой шестерню и передний противовес нагреть до температуры 105–155ºС и последовательно подпрессовывать их до упора с помощью специального приспособления.

Шатунно-поршневая группа дизелей ЯМЗ-236НЕ2, ЯМЗ-236 БЕ

Шатуны дизельных двигателей ЯМЗ-236

Шатун ЯМЗ-236 (рис. 3) – стальной, двутаврового сечения, с косым разъемом нижней головки. Шатун окончательно обрабатывается в сборе с крышкой, поэтому крышки шатунов не взаимозаменяемы.

На крышке и шатуне со стороны короткого болта выбит порядковый номер цилиндра, а со стороны длинного болта выбиты метки спаренности в виде числа, одинакового для шатуна и крышки.

В нижнюю головку шатуна ЯМЗ-236 устанавливаются сменные вкладыши, а в верхнюю — запрессована сталебронзовая втулка. Втулка обрабатывается после запрессовки в шатун.

На двигатели ЯМЗ-236 БЕ2, ЯМЗ-236 НЕ2 устанавливаются шатуны 7511.1004045-02 (маркировка на стержне 7511.1004045), у которых увеличено на 15 мм расстояние между осями отверстий в верхней и нижней головках, скосы на верхней головке, увеличен до 52 мм диаметр отверстия под поршневой палец и отсутствует масляный канал в стержне.

В верхнюю головку шатуна запрессована сталебронзовая втулка 7511.1004052-21 с наружным диаметром 56 мм.

На двигатели ЯМЗ-236 БЕ, ЯМЗ-236Б, ЯМЗ-236 НЕ и ЯМЗ-236Н автомобилей Урал, Маз, трактора Т-150 устанавливаются шатуны 236 1004045-Б3 (маркировка 236-1004045-Б2) с масляным каналом в стержне. В верхнюю головку шатуна запрессована сталебронзовая втулка 840.1006026-10 с наружным диаметром 54 мм.

Рис.3 - Шатун двигателей ЯМЗ-236БЕ, ЯМЗ-236Б, ЯМЗ-236НЕ и ЯМЗ-236Н

1–шатун; 2–втулка верхней головки; 3–крышка; 4–короткий болт крышки; 5–длинный болт крышки

Поршень и поршневые пальцы дизеля ЯМЗ-236

Рис.4 - Поршень двигателя ЯМЗ-236НЕ2

1–поршень; 2–верхнее компрессионное кольцо; 3–второе компрессионное кольцо; 4–маслосъемное кольцо; 5–поршневой палец; 6–стопорные кольца

Поршни ЯМЗ-236 (рис. 4) отлиты из эвтектического алюминиево-кремнистого сплава. Охлаждение поршня маслом производится из неподвижной форсунки.

На юбке поршня ЯМЗ-236 имеется выемка для форсунки охлаждения. В днище поршня выполнена камера сгорания. Поршни маркируются в литье изнутри, на днище. На двигатели могут устанавливаться поршни со следующими конструктивными особенностями:

Поршень 7511.1004015-10 с тремя канавками под поршневые кольца (два под компрессионные и одна под маслосъемное). Канавка под верхнее компрессионное кольцо выполнена во вставке из жаропрочного чугуна (типа "нирезист").

Камера сгорания смещена на 5 мм, боковая поверхность с поднутрением, имеет вытеснитель. На днище имеются выточки под клапаны газораспределения.

Поршень 238НБ-1004015-Б4 с четырьмя канавками под поршневые кольца (три под компрессионные и одна под маслосъемное). Канавка под верхнее компрессионное кольцо выполнена во вставке из жаропрочного чугуна (типа "нирезист") с целью повышения износостойкости.

Камера сгорания смещена на 5 мм, боковая поверхность с поднутрением, имеет вытеснитель. Высота от днища до оси пальца увеличена до 100 мм. Уменьшен диаметр под поршневой палец до 50 мм.

Поршень 238НБ-1004015 аналогичен предыдущему, только на нем отсутствует "нирезистовая" вставка под верхнее компрессионное кольцо. Камера сгорания смещена на 5 мм, без вытеснителя.

По величине диаметра юбки поршни ЯМЗ-236 разделены на размерные группы:

Размерная группа маркируется на днище поршня.

Поршневой палец двигателя ЯМЗ-236

Поршневой палец ЯМЗ-236 – пустотелый, плавающего типа с цементированной наружной поверхностью.

Палец устанавливается в отверстие в поршне. Осевое перемещение пальца ограничивается стопорными кольцами, устанавливаемыми в специальные канавки в бобышках поршня. Поршневой палец двигателей ЯМЗ-236НЕ2,БЕ2 азотированный и имеет увеличенный наружный диаметр.

Варианты комплектования Гильза – Кольца - Поршень

ЯМЗ-236Н, ЯМЗ-236Б, ЯМЗ-236 НЕ2, ЯМЗ-236 БЕ (общие головки цилиндров)

Гильза - Фосфатированная 236-1002021-А5

Комплект колец - Четырёхколечный комплект с плотным хромом (заводская комплектация)

Поршень - С четырьмя канавками и с нирезистовой вставкой 238НБ-1004015-Б4

Допустимые варианты (при ремонте двигателя)

Гильза - Не фосфатированная 236-1002021-А

Комплект колец - Четырёхколечный комплект с пористым хромом 236-1004002-А4

Поршень - С четырьмя канавками и с нирезистовой вставкой 238НБ-1004015-Б4 или без вставки 238НБ-1004015

В эксплуатации при ремонте работавших двигателей ЯМЗ-236 допустима установка новых поршневых колец в старую гильзу цилиндра, находящуюся в исправном состоянии, при этом использовать только комплект поршневых колец с пористым хромом 236-1004002-А4

Поршневые кольца дизеля ЯМЗ-236

Поршневые кольца ЯМЗ-236 автомобилей Урал, Маз, трактора Т-150 изготовлены из специального чугуна, разрезные, хромированные, устанавливаются в канавки поршня. В зависимости от выполняемой задачи в рабочем процессе кольца имеют различную конструкцию и устанавливаются на поршень комплектно в определенном порядке.

На поршни могут быть установлены следующие комплекты колец:

Трехколечный комплект 7511.1004002

− первое компрессионное имеет в сечении двухсторонней трапеции со смещенной вниз бочкообразной рабочей поверхностью хромированной плотным хромом. Номер кольца 7511.1004030.

− второе компрессионное кольцо прямоугольного сечения, минутное с покрытием плотным хромом. Номер кольца 7511.1004032.

− маслосъемное кольцо коробчатого сечения с хромированными рабочими кромками и витым пружинным расширителем. Номер кольца 7511.1004034.

− первое компрессионное имеет в сечении одностороннюю трапецию. Рабочая поверхность хромирована плотным хромом. Номер кольца 236-1004030-Б.

− второе и третье компрессионные кольца имеют в сечении одностороннюю трапецию, минутные. Номер кольца 236-1004032-А3.

− маслосъемные кольца коробчатого сечения с хромированными рабочими кромками и витым пружинным расширителем. Номер кольца 236-1004034.

Четырехколечный комплект 236-1004002-А4

− первое компрессионное имеет в сечении одностороннюю трапецию. Рабочая поверхность хромирована пористым хромом. Номер кольца 236-1004030-А2.

− второе и третье компрессионные кольца имеют в сечении одностороннюю трапецию, минутные. Номер кольца 236-1004032-А3.

− маслосъемные кольца коробчатого сечения с хромированными рабочими кромками и витым пружинным расширителем. Номер кольца 236-1004034.

При установке поршневых колец ЯМЗ-236 обращать особое внимание на правильность их расположения. Слово "Верх " должно быть обращено к днищу поршня.

Для обеспечения точной посадки при сборке поршень и гильза должны подбираться из одних размерных групп. В разные цилиндры двигателя допускается установка комплектов гильза-поршень разных размерных групп.

Маркировка гильзы - А, АНБ, Б

Маркировка поршня - БНБ, Ж, ЖНБ

Рис.5 - Поршень, поршневые кольца, палец ЯМЗ-236

слева–поршень 238НБ-1004015-Б4 кольца и палец к нему;

справа–поршень 7511.1004015-10 кольца и палец к нему

Замена поршневых колец дизеля ЯМЗ-236

Для замены поршневых колец ЯМЗ-236 предварительно демонтировать поршень с шатуном при снятых головке цилиндров и поддоне. Двигатели оборудованы масляным охлаждением поршней.

При демонтаже поршневой группы ЯМЗ-236 автомобилей Урал, Маз, трактора Т-150 на указанных двигателях предварительно снять форсунки охлаждения поршней во избежание их поломок.

Для более легкого извлечения поршня очистить нагар с верхнего пояса гильзы. Отвернуть болты крепления крышки шатуна, снять крышку и извлечь через цилиндр поршень в сборе с шатуном.

Для отсоединения шатуна от поршня ЯМЗ-236 вынуть стопорные кольца поршневого пальца, нагреть поршень в масляной ванне до 80ºС и извлечь поршневой палец.

Для снятия поршневых колец ЯМЗ-236 надеть щипцы на кольцо, ввести губки щипцов в замок кольца и, сжав до упора рукоятки щипцов, осторожно вывести кольцо из канавки и снять его с поршня.

Установку поршневых колец производить в обратном порядке. Осторожно очистить поршень от нагара, предохраняя его от повреждений (особенно торцовые поверхности канавок под поршневые кольца).

Перед сборкой поршневой ЯМЗ-236 все детали тщательно промыть, а масляные каналы продуть сжатым воздухом. Сборку поршня с пальцем производить легким нажатием руки, при этом необходимо обильно смазать моторным маслом отверстие в поршне и палец. Не допускается запрессовка пальца в поршень.

Для того, чтобы установить в гильзу цилиндра ЯМЗ-236 поршень в сборе с поршневыми кольцами и шатуном, предварительно сжать кольца, утопив их в канавки поршня.

Для сжатия колец применять оправку (рис. 6) с конической внутренней поверхностью и буртиком, позволяющим правильно сцентрировать оправку на гильзе цилиндра. Установив поршень в оправку, осадить его в гильзу цилиндра.

Рис.6 - Оправка для установки поршня ЯМЗ-236 в гильзу цилиндра

1 – гильза цилиндра; 2 – блок цилиндров; 3 – обжимное приспособление; 4 – поршневые кольца; 5 – поршень

При сборке поршневой ЯМЗ-236 и установке их на двигатель выполнять следующие требования:

Поршень и гильза ЯМЗ-236 должны быть одинаковых размерных групп.

Компрессионные кольца устанавливать клеймом «верх» к днищу поршня.

Замки соседних поршневых колец ЯМЗ-236 развести в противоположные стороны в плоскость поршневого пальца.

Установить поршень так, чтобы смещенная камера сгорания в поршне была направлена внутрь двигателя, в сторону топливного насоса.

Клейма спаренности на шатуне и крышке должны быть одинаковыми.

Грязь, заусеницы и забоины на шлицах шатуна и крышки не допускаются.

Резьбу и опорные торцы головок. болтов крепления крышек шатунов смазать моторным маслом и затянуть в два приема, начиная с длинного болта, сначала моментом 100 Нм (10 кг/см), окончательно моментом 200 – 220 Нм (20 – 22 кг/см).

Все необходимые детали можно приобрести в нашем каталоге

Материалы: http://mmz52.ru/info/articles/2017/kolenval_i_shatunno_porshnevaya_gruppa_dizelya_yamz_236/