Зависимость изменения технического состояния ЦПГ

Содержание Введение

1. Причины и дефекты ЦПГ

2. Зависимость изменения технического состояния элементов автомобиля

3. Зависимость изменения технического состояния ЦПГ Заключение Список используемой литературы

Введение

Автомобиль представляет собой сложную систему, совокупность действующих элементов — сборочных единиц и деталей, обеспечивающих выполнение ее функций. По отношению к автомобилю элементами являются агрегаты, узлы и механизмы, а по отношению к последним — детали. Автомобиль, агрегат, механизм, деталь могут объединяться общим понятием — объект или изделие. Современный автомобиль состоит из 15−20 тыс. деталей, из которых 7−9 тыс. теряют свои первоначальные свойства при работе, причем около 3−4 тыс. деталей имеют срок службы меньше, чем автомобиль в целом. Из них 80−100 деталей влияют на безопасность движения, a 150−300 деталей «критических» по надежности чаще других требуют замены, вызывают наибольший простой автомобилей, трудовые и материальные затраты в эксплуатации. Две последние группы деталей являются главным объектом внимания технической эксплуатации, а также производства и снабжения. У современных автомобилей на 2−3% номенклатуры запасных частей приходится 40−50% общей стоимости потребляемых запасных частей, на 8−10−80−90% и на 20−25 — 96−98%. Отсюда ясна важность информации по объектам, от которых зависит техническое состояние автомобиля Показатели качества автомобиля, агрегата, детали ухудшаются с увеличением пробега. Однако сферу эксплуатации интересуют не только начальные значения показателей свойств, характеризующих качество автомобиля, но и характер изменения их в течение всего периода эксплуатации. Для ряда показателей, например производительности, работоспособности, наработки на отказ, характерно изменение от времени эксплуатации или пробега автомобиля по экспоненциальной зависимости Чем интенсивнее изменение показателей качества автомобилей по времени, тем ниже его эксплуатационные свойства. Поэтому оценка этих показателей должна проводиться с учетом времени эксплуатации изделия. Реализуемый показатель качества — это среднее значение показателя качества за заданный или фактически сложившийся срок службы или пробег автомобиля.

цилиндр поршневой двигатель износ

1. Причины и дефекты ЦПГ Детали цилиндро-поршневой группы смазываются мелкораспыленным маслом.

Детали цилиндро-поршневой группы (цилиндр, кольца, поршень) работают в условиях высоких, часто изменяющихся нагрузок, оборотов и температур.

Прогрев деталей цилиндро-поршневой группы какой-либо опасности не вызывает, так как при всех возможных степенях сжатия, существующих на компрессорных станциях магистральных газопроводов, не создаются условия для повышения температуры сжимаемого газа более 120 С. Средняя температура сжимаемого газа на КС составляет до 90 С.

Износ деталей цилиндро-поршневой группы и экономичность работы двигателя связаны с температурой перегонки 90% об. и температурой конца кипения бензина. Бензин с повышенными значениями этих показателей содержит большее количество тяжелых фракций, полностью не испаряющихся во впускном трубопроводе и поступающих в цилиндр. Жидкая пленка бензина смывает масло со стенок цилиндра, вытекает через зазоры поршневых колец в картер, понижает вязкость масла и его смазочную способность.

Хорошие результаты на прирабатываемость деталей цилиндро-поршневой группы оказывает коллоидный графит. Преимуществом обкатки на коллоидном графите, как это установлено испытаниями, проведенными ЦНИИАТ УССР, является: улучшение качества и повышение износостойкости прирабатываемых поверхностей, уменьшение процента повторной разборки по причине залегания поршневых колец и сокращение продолжительности приработки двигателей.

Износостойкость и срок службы деталей цилиндро-поршневой группы, насосов-форсунок и выпускных клапанов дизельных двигателей зависит от качества топлива, его чистоты и соответствия сезону. Чем короче период задержки воспламенения, тем более плавно нарастает давление в последующем периоде горения и тем мягче работа дизеля. От дизельного топлива требуется также достаточная вязкость, так как оно служит одновременно и смазкой для плунжера и гильзы насоса Накапливающиеся нагары ухудшают условия охлаждения деталей цилиндро-поршневой группы. При залегании (пригорании) поршневых колец возрастает угар моторного масла, падает мощность, возрастает прорыв газов в картер.

При рассмотрении газовой эрозии отмечалось, что ей подвержены детали цилиндро-поршневой группы двигателей внутреннего сгорания, здесь же следует отметить, что одним из основных видов изнашивания деталей дизельных тракторных двигателей является абразивная эрозия гильз под воздействием естественной пыли, проникающей в двигатель вместе с засасываемым воздухом. Известно, что на долю абразивного разрушения гильз цилиндров приходится около 70% суммарного износа.

Вода, присутствующая в топливе, вызывает повышенную коррозию деталей цилиндро-поршневой группы и топливной аппаратуры, особенно при значительном содержании серы в топливе.

Чтобы избежать повышенного расхода масла, необходимо следить за состоянием деталей цилиндро-поршневой группы (во время переборок двигателя), не использовать изношенные Детали и некондиционное масло, следить за количеством масла в картере двигателя и устранять его утечки.

Переобогащение горючей смеси сопровождается повышенным дымлением и выстрелами из глушителя, на деталях цилиндро-поршневой группы и свечах образуются значительные отложения нагара, возникают перегрев и перебои в работе двигателя, мощность его падает, увеличивается расход топлива, разжижается масло в картере двигателя.

При работе двигателя в условиях низких температур значительную роль играет не только степень загрязнения деталей цилиндро-поршневой группы, но и количество образующихся низкотемпературных осадков, нарушающих нормальную работу масляной системы. Загрязнение деталей и накопление осадков в масле при работе двигателя в большой степени зависит от стабильности масла в условиях его окисления.

Как известно, степень очистки засасываемого в двигатель воздуха оказывает большое влияние на износ деталей цилиндро-поршневой группы, в первую очередь компрессионных поршневых колец.

Методика предусматривает сравнение ряда показателей до и после обкатки в течение 2 ч нового комплекса деталей цилиндро-поршневой группы (ЦПГ): потери мощности на трение, продолжительность работы двигателя на 100 см³ топлива (для приработанного двигателя она больше, чем для не приработанного), измерение площади приработанной поверхности и весовой износ деталей ЦПГВ этих условиях наблюдается образование серной и сернистой кислот на стенках цилиндра двигателя, интенсивно корродирующих детали цилиндро-поршневой группы и выпускной системы. С увеличением содержания серы в топливе коррозионный износ деталей двигателя растет.

Следует отметить, что пусковые жидкости не только облегчают воспламенение основного топлива, но и предохраняют детали цилиндро-поршневой группы от повышенных износов при пуске, так как содержат антикоррозионные и смазочные компоненты. Моторные свойства масел для современных форсированных карбюраторных и дизельных двигателей в первую очередь оценивают по чистоте деталей цилиндро-поршневой группы.

По мнению многих исследователей, работа карбюраторных двигателей на сернистом бензине сопряжена с повышенной сернокислотной коррозией деталей цилиндро-поршневой группы. Вследствие этого растет частота капитальных и средних ремонтов двигателей, падает мощность двигателя, повышается расход деталей и бензина.

Высокотемпературная динамическая вязкость оказывает влияние на КПД двигателя, а также износ подшипников коленчатого вала и поверхностей деталей цилиндро-поршневой группы.

Загрязняющие примеси масла вызывают повышенный износ деталей, засоряют масляные каналы и фильтры, увеличивают температурный режим деталей цилиндро-поршневой группы и вызывают другие отрицательные явления, которые снижают надежность и долговечность двигателя Неравномерность подачи топлива приводит к ухудшению процесса сгорания, образованию дымного выхлопа, перегреву и повышенному износу деталей цилиндро-поршневой группы.

2. Состояние проблемы повышения уровня работоспособности ДВС Неравномерность изменения технического состояния одноименных элементов автомобиля.

Автомобиль, как сложная динамическая система представляет собой упорядоченную структуру из последовательно-параллельно соединенных агрегатов, многие из которых состоят из одноименных деталей и сопряжений. Все одноименные элементы автомобиля прямо или косвенно взаимодействуют между собой. По признаку преобладающих связей их можно разделить на две группы. Первую группу составляют детали и сопряжения, характер взаимодействия которых определяется жёсткими кинематическими связями, другую — элементы, связь между которыми функциональная, опосредованная. Ко второй группе относятся одноименные детали передней подвески, ходовой части, тормозной системы. Они расположены симметрично оси автомобиля, вполне автономны по выполняемым функциям, доступны для визуального контроля. Определение их технического состояния не вызывает особых трудностей.

Особое внимание уделяется кинематически связанным одноименным элементам первой группы. Они работают в наиболее дорогостоящих элементах автомобиля (ДВС, ТНВД, трансмиссии, редукторы, АКБ), определяющих себестоимость перевозок. Эти элементы достаточно сложно диагностировать по конкретным сопряжениям, например подшипникам коленчатого вала, а нарушение работоспособности одного из них приводит к отказу агрегата и автомобиля в целом.

Мероприятия, направленные на устранение или уменьшение влияния наиболее существенных факторов, вызывающих неравномерность изменения технического состояния одноименных элементов, способствуют повышению уровня работоспособности автомобиля в процессе эксплуатации. В сфере эксплуатации выполнить эту задачу можно при активном управлении изменением технического состояния автомобиля, основанном на знании физических процессов разрушения деталей по мере их изнашивания и создании благоприятных условий работы для сопряжений, лимитирующих долговечность конкретного агрегата.

Зависимость изнашивания деталей сопряжений от условий их взаимодействия Основной причиной изменения (деградации) технического состояния механизмов автомобиля является изнашивание деталей. По ГОСТ 23.002 — 78 изнашивание — процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющейся в постепенном изменении размеров или формы тела. В результате изнашивания происходит трансформация микро — и макрогеометрических параметров сопряженных деталей, нарушаются условия смазки, пространственная ориентация осей кинематически связанных элементов и увеличивается их динамическая нагруженность.

Помимо структурных изменений в структурных деталях изнашивание оказывает отрицательное влияние на эффективность протекания рабочих процессов в агрегатах и системах автомобиля. В ДВС нарушается термодинамика сгорания рабочей смеси в цилиндрах по причине уменьшения степени сжатия, изменения угла опережения зажигания (впрыска), подачи топлива и смесеобразования; фаз газораспределения; увеличивается расход масла на угар, мощность механических потерь, уровня шума и вибрации. Похожие изменения технического состояния характерны и для других элементов автомобиля.

Поэтому необходимы периодические профилактические и ремонтные работы по своевременному предупреждению отказов, частичному или полному восстановлению утраченной работоспособности автомобиля. Основой для их планирования служат зависимости изнашивания основных типов сопряжений от наработки и предельные значения износов.

По известным закономерностям изменения структурных и диагностических параметров можно прогнозировать ресурс работы механизма. Применительно к автомобилю как объекту диагностирования наибольшее распространение получили экспоненциальная и степенная зависимости изменения структурных (диагностических) параметров S от пробега l.

S=S₀• e^bl, (1.1)

S=S₀+Vlⁿ. (1.2)

где S₀-начальные (номинальные) значения параметра после переработки;

d — коэффициент интенсификации изнашивания;

v — скорость изменения параметра при l=1, уменьшенная в n раз;

n — показатель степени.

Изменение зазора в подшипниках коленчатого вала и сопряжениях клапан — коромысло двигателя подчиняется закономерности (1.2) при n=1,4 и 1,1 соответственно.

Закономерность (1.1) более полно отражает физические основы процессов, происходящих в сопряжения автомобиля с увеличением пробега. В соответствии с интенсивность изнашивания? взаимодействующих деталей после приработки прямо пропорциональна давлению Р на поверхности трения

? =с • р (1.3)

где с — коэффициент.

Если давление Р в зоне контакта неизменно на всем периоде эксплуатации, то износ сопряженных деталей, называемых стационарно (статически) нагруженными, увеличивается линейно, пропорционально пробегу

S=? • l. (1.4)

Так изнашиваются фрикционные диски сцепления, тормозные накладки, протектор шин.

У большинства сопряжений после окончания приработки интенсивность изнашивания непрерывно возрастает из-за увеличения давления в зане контакта, обусловленного:

— непрерывной трансформацией площади контакта и микромакрогеометрических параметров взаимодействующих поверхностей;

— увеличением силового воздействия инерционно-динамических нагрузок вследствие износа, деформации деталей и нарушения пространственной ориентации кинематических связей между ними;

— ухудшением режима смазки, вызванного увеличенными зазорами, интенсификацией выделения тепла, деформацией условий образования масляного клина гидродинамического эффекта, большей насыщенностью смазки продуктами износа и другими примесями.

Эти сопряжения называют динамически нагруженными. К ним относятся: втулка верхней головки шатуна — поршневой палец, подшипники скольжения коленчатого вала, зубчатые передачи, шлицевые и карданные сочленения агрегатов трансмиссии и многие другие.

Для третьей группы — саморазрушающихся, подпружиненных сопряжений типа поршневое кольцо — гильза цилиндра, давление на поверхности трения и после этапа приработки продолжает уменьшаться. Следовательно, их износ в зависимости от пробега экспоненциально убывает

?S= (?₀ /b)(l-e^-bl),

где ?₀— интенсивность изнашивания сопряжения в конце приработки.

Интенсивность изнашивания сопряжений увеличивается из-за макрогеометрических отклонений формы деталей от оптимальной.

Искажения геометрической формы и межосевых расстояний способствуют увеличению неравномерности работы трения на участках взаимодействия деталей и более частому разрушению сплошности масляного слоя. Особенно высокие требования по макрогеометрии предъявляются к подшипникам шейкам коленчатого и распределительного валов, элементам ЦПГ, зубчатым передачам, которые испытывают переменные нагрузки по углу поворота коленчатого вала. Из-за увеличивающейся овальности шеек и цилиндров в процессе эксплуатации средний ресурс вторых комплектов вкладышей и поршневых колец составляет менее 40 и 60% соответственно от ресурса первых.

Зависимость овализации цилиндров от пробега обычно аппроксимируют линейной функцией. По мере приближения к предельно допустимым значениям зазоров и сопряжениях ЦПГ наблюдается некоторая стабилизация нарастания износа и овализации гильз.

3. Зависимость изменения технического состояния ЦПГ Рис. 2 Зависимость показателей технического состояния ЦПГ двигателей от наработки:

1 — износ гильз; 2 — радиальный износ верхних компрессионных колец; 3 — то же маслосъемных; 4 — зазор в стыке верхних компрессионных колец; 5 — то же маслосъемных; 6 — утечка воздуха из ЦПГ в ВМТ.

Таким образом, приведенные данные показывают, что закономерное изнашивание деталей агрегатов автомобиля приводит к закономерному изменению диагностических параметров и повышает вероятность недопустимых повреждений деталей (задиры, проворачивание вкладышей, заклинивание и др.), что целесообразно предупреждать с использование методов и средств диагностирования.

Заключение

Для предотвращения изнашивания двигателя, необходимо производить своевременную диагностику и обслуживание деталей ЦПГ.

Вкладыши подшипников и детали цилиндро-поршневой группы двигателей внутреннего сгорания подвергаются коррозийному износу под воздействием продуктов сгорания топлива и окисления смазочного масла. Защита от коррозийного износа, помимо прочих мероприятий, обеспечивается введением в масла соответствующих присадок, механизм действия которых, однако, изучен недостаточно. Для проверки состояния деталей цилиндро-поршневой группы снимают головку цилиндра и масляный поддон. Очищают от нагара головку цилиндров и днище поршней. Вынимают поршни с шатунами, а при необходимости снимают поршневые кольца и отъединяют поршни от шатунов. Поршневые кольца снимают с помощью специального приспособления, очищают от нагара и промывают в дизельном топливе или керосине кольцевые канавки и масло-отводящие отверстия в поршне.

Анализ условий работы деталей цилиндро-поршневой группы показывает, что в особенно тяжелых условиях трения находится верхнее поршневое кольцо.

Причиной интенсивного изнашивания деталей цилиндро-поршневой группы является активизация коррозионных процессов при ухудшенных условиях смазки (которая смывается со стенок цилиндров неиспарившимся топливом) и одновременном росте молекулярно-механических износов, а также при тепловой деформации картера и блока цилиндров, обусловленная резким охлаждением.

Список используемой литературы

1. Денисов А. С., Гребенников А. С. Диагностирование автотракторных двигателей динамическим методом.

2. Авдонькин Ф. Н. Изменение технического состояния автомобиля в процессе эксплуатации.

3. Кузнецов Е. С. Техническая эксплуатация автомобилей Москва 1998 г.

4. Денисов А. С., Гребенников А. С. Практикум по технической эксплуатации автомобилей 2012 г.

5. Сокол, Н. А. Основы конструкции автомобиля. Двигатели внутреннего сгорания [Текст]: учеб. пособие / Н. А. Сокол, С. И. Попов. — Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2010.

6. Вахламов, В. К. Техника автомобильного транспорта. Подвижной состав и эксплуатационные свойства [Текст]: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / В. К. Вахламов. — М.: Академия, 2009. — 528 с.

7. Ленин, И. М. Автомобильные и тракторные двигатели [Текст]. в 2 ч. / И. М. Ленин, А. В. Костров, О. М. Малашкин [и др.]. — М.: Высшая школа, 2008. — Ч. 1.