В статье рассматривается вопрос о повышении межремонтного срока службы двигателей внутреннего сгорания. Проведенные исследования показали, что на эти показатели напрямую влияет обкатка двигателей, которая выполняется на новом или капитально отремонтированном двигателе. В настоящее время широко используется три способа обкатки двигателей: холодная обкатка, горячая обкатка без нагрузки, горячая обкатка под нагрузкой. Наиболее ответственным этапом является холодная обкатка. Современные методы и средства данного метода обладают рядом недостатков, поэтому остается открытым вопрос по улучшению данного метода.
Ключевые слова : холодная обкатка, капитальный ремонт, двигатель, горячая обкатка, технологическая обкатка, обкатка двигателей.
Современное сельскохозяйственное производство характеризуется тем, что материально-техническая база большинства предприятий АПК морально и физически устарела, ежегодное выбытие сельскохозяйственных машин превышает их ввод, а обновление основных видов сельскохозяйственной происходит крайне медленно.
В связи с этим остро стоит вопрос о повышении межремонтного срока службы и эксплуатационной надежности сельскохозяйственной техники [1].
Завершающий этап ремонта двигателей — это их обкатка, которая в настоящее время лишь частично проводится на ремонтных предприятиях, а большей частью выполняется в эксплуатационных условиях. Необходимость обкатки двигателей после изготовления и ремонта доказал Г. Р. Ардашев. Он сравнивал работу автомобилей с двигателями, прошедшими обкатку и без нее. В результате оказалось, что автомобили с необкатанными двигателями развивали малую мощность, работали с перебоями, перерасходовали масло и горючее. Годовая выработка автомобилей с необкатанными двигателями составила всего 25 % от выработки автомобилей с двигателями, прошедшими обкатку [1].
В настоящее время на предприятиях агропромышленного комплекса эксплуатируется более 3 млн. ДВС, большая часть которых уже прошла капитальный ремонт, а их ресурс, в большинстве случаев составляет 30–47 % ресурса новых. ДВС после капитального ремонта имеют более низкие показатели надежности, чем новые, что обусловлено значительно более низким уровнем качества ремонта по отношению к технологии производства. При этом на техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонт затрачивается средств в 5–6 раз больше, чем на их изготовление, а на долю запасных частей за весь срок службы приходится 75–115 % стоимости нового ДВС. При эксплуатации мобильной сельскохозяйственной техники 34–45 % отказов приходится на ДВС, в связи с чем производительность отремонтированных машин ниже в среднем на 10–15 % [4].
В процессе обкатки новый или отремонтированный двигатель адаптируется к условиям эксплуатации. При полной обкатке происходит окончательное выявление и устранение дефектов, заложенных технологией изготовления (ремонта).
Обкатка автомобильных двигателей бывает технологической (заводской) и эксплуатационной. Задачами технологической обкатки являются:
— подготовка поверхностей деталей к восприятию эксплуатационных нагрузок;
— обнаружение отказов, возникающих по причине некачественных запасных частей, в технологии ремонта деталей, сборки сопряжений и узлов двигателей.
Для решения первой задачи в настоящее время используется ряд технологических приемов, позволяющих не только повысить степень приработки, но и сократить продолжительность стендовой обкатки (примерно до 70 минут).
В реальных заводских условиях из-за имеющихся отклонений в технологическом процессе изготовления деталей и сборки двигателей, а также недостаточного качества комплектующих изделий уровень надежности снижается. В процессе технологической и последующей эксплуатационной обкатки надежность повышается, так как снижается интенсивность износа сопрягаемых деталей, выявляются и устраняются недостатки регулировочных и сборочных операций, дефектные узлы и детали.
После технологической обкатки целесообразно провести дообкатку двигателя без снятия его с автомобиля на площадке для хранения техники. Дообкатка проводится с целью подготовки двигателя к эксплуатационным нагрузкам и повышения ресурса не только этого двигателя, но и всего автомобиля [3].
На сегодняшний день наиболее широко используется обкатка двигателей, состоящая из 3 этапов:
— холодная обкатка;
— горячая обкатка без нагрузки (обкатка на холостом ходу);
— горячая обкатка под нагрузкой.
Этап холодной обкатки является наиболее ответственным, так как износы за этот период составляют от 20 до 70 % начального износа деталей. Приработка на холостом ходу считается малоэффективной, но необходимой для прогрева и подготовки двигателя к обкатке под нагрузкой. По общему мнению ученых и практиков [2], обкатка двигателей под нагрузкой — обязательное условие получения высокой степени приработки сопряжений и подготовки поверхностей трения к восприятию эксплуатационных нагрузок.
Холодная обкатка ДВС является важным и ответственным этапом процесса обкатки, так как именно в этот период происходят наиболее интенсивные процессы изнашивания и формирования макрогеометрии сопряжений, поэтому вопрос интенсификации и рационализации этапа холодной обкатки является актуальным.
Как известно [2], отремонтированные ДВС при сборке, особенно в условиях обезличенного ремонта, комплектуются новыми и старыми деталями, имеющими геометрические отклонения сопрягаемых поверхностей в пределах допуска, из-за погрешности измерительного инструмента, низкого качества имеющегося технологического оборудования и других факторов. Поверхности этих деталей могут иметь различные шероховатость, структуру, геометрию, макро- и микротвердость, что оказывает существенное влияние на процесс приработки, износ и надежность работы трущейся пары в установившийся период.
Широко известны стенды для обкатки ДВС с динамическим нагружением серии КС фирмы «Копис» г. Санкт-Петербург. Недостатком стендов серии КС является односкоростной режим холодной обкатки ДВС с помощью тихоходного (n=750 мин -1 ) асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, который включается в работу прямым включением, что может привести к образованию задиров неприработанных поверхностей сопряжений ДВС и значительным токовым перегрузкам питающих сетей. Кроме этого, заводы-изготовители и НИИ рекомендуют типовые режимы холодной обкатки ДВС, проводимые на нескольких скоростных режимах при частотах вращения от 400 до 1400 мин.
Для проведения холодной обкатки ДВС на моторных заводах и РТП АПК наиболее широко используются универсальные обкаточно-тормозные стенды на базе электромашин с фазным ротором типа КИ-5541 и ему подобных, обеспечивающие возможность прокрутки от 300 до 1450 мин -1
Существенными недостатками данных стендов при холодной обкатке являются повышенная начальная частота прокрутки, высокая трудоемкость, связанная с необходимостью установки ДВС на обкаточный стационарный стенд, большой крутящий момент приводной станции, равный моменту прокрутки ДВС на используемых частотах вращения, также линейное снижение коэффициента использования электроэнергии от 0,75, при частоте вращения близкой к синхронной, до 0,1 при минимальных частотах [5], что приводит к перерасходу электроэнергии при обкатке на пониженных скоростных режимах. При этом часть электроэнергии превращается в тепло, выделяющееся регулирующим реостатом и электромашиной, что создает проблему охлаждения этих устройств и утилизации тепла.
Учитывая вышеуказанные недостатки стационарных обкаточных стендов, актуальным является создание автономного обкаточного стенда, свободного от указанных недостатков.
Литература:
- Матвеев Д. М. Роль государственной поддержки в обновлении материально-технической базы сельского хозяйства / Д. М. Матвеев, Ю. Ю. Макарова // Молодой ученый. — 2012. — № 12. — С. 236–240.
- Карпенко, М. А. Интенсификация процесса приработки двигателей УМЗ применением присадок в масло с поверхностно-активными и химически-активными веществами: Автореф. дис…канд. техн. наук: 05.20.03 / М. А. Карпенко. — Пенза, 2002. — 18 с.
- Цыпцын, В. И. Повышение долговечности отремонтированных дизелей совершенствованием технологии приработки и применением упрочняющих покрытий: Автореф. дис…д-ра техн. наук: 05.20.03 / В. И. Цыпцын. — М., 1991. — 36 с.
- Нигаматов, М. Х. Интенсификация технологического процесса приработки тракторных и комбайновых дизелей при ремонте. Автореф. дис.... докт.техн.наук / М. Х. Нигаматов — Челябинск, 1988. — 30 с.
- Пат. 2183756 РФ, МКИ 7 F 02 B 79/00. Способ обкатки двигателя внутреннего сгорания / А. В. Дейнека, А. И. Горностаев, И. П. Семеренко (РФ). — № 200012197/06; Заявлено 15.08.00; Опубл. 20.06.02. — 3 с.
- Тимохин, С. В. Обкатка ДВС с динамическим нагружением и ее практическая реализация / С. В. Тимохин, А. Н. Морунков // Проблемы развития машинных технологий и технических средств производства сельскохозяйственной продукции: Сб. науч. трудов НПК, посвященной 50-летию инж. ф-та Пензенской ГСХА. — Пенза: РИО ПГСХА, 2002. — С. 134–136.
