Сельское
хозяйство/2. Механизация сельского хозяйства
УДК 621.431: 631.37
К.т.н. А.Е.Королев
ФГОУ ВПО Государственный аграрный
университет Северного Зауралья
Влияние режима нагружения на
безотказность
двигателей
Обкатка – это внешнее воздействие на объект с
целью повышения его эксплуатационной надежности. Большое значение в процессе
приработки имеет нагрузочно-скоростной режим . Общепринятым условием назначения
режимов является обеспечение приращения нагрузок и скоростей по времени обкатки
. Динамика этапов приработки принимается из условия подготовки поверхностей
трения к восприятию эксплуатационных нагрузок . Однако не учитывается проявление
отказов из-за дефектов деталей, сборки и регулировки сопряжений, устранение
которых в эксплуатационных условиях значительно сложнее и дороже, чем на
ремонтном предприятии. Следовательно, завершенность процесса обкатки
должна определяться также стабилизацией
количества отказов.
Исследования проводились на ремонтных предприятиях
Тюменской области. В процессе стендовой приработки дизелей Д-240, СМД-14,
ЯМЗ-238НБ и А-41 по одно, трех и пятичасовым режимам проводился сбор информации
по их безотказности. Был разработан специальный журнал учета отказов, в который
вносились дата обкатки, номер заказа и двигателя, технология обкатки, наименование
и причина отказа, затраты труда и запасных частей на устранение отказа. Под
наблюдение находилось 50…70 двигателей, что обеспечивало проведение
исследований с доверительной вероятностью не ниже 0,90 и относительной ошибкой
не выше 10%. Расчет показателей безотказности проводился по стандартной методике,
а для получения зависимостей использовался метод корреляционного анализа.
В результате экспериментов выявлено
(табл. 1), что с увеличением продолжительности стендовой обкатки двигателей
скорость проявления отказов снижается, но при этом возрастает их суммарное
количество.
Таблица 1.
Показатели
безотказности двигателей
|
Марка двигателя и технология обкатки |
Наименование и значение показателей |
||
|
Параметр потока отказов, отк/ч |
Наработка на отказ,
ч |
Количество отказов, отк |
|
|
Д-240 |
|
|
|
|
1 час 3 часа 5 часов |
1,07 0,48 0,34 |
0,9 2,1 2,9 |
1,1 1,4 1,7 |
|
А-41 |
|
|
|
|
1 час 3 часа 5 часов |
2,08 0,96 0,62 |
0,5 1,0 1.6 |
2,1 2,8 3,1 |
|
СМД-14 |
|
|
|
|
1 час 3 часа 5 часов |
1,33 0,60 0,41 |
0,8 1,7 2,5 |
1,3 1,8 2,0 |
|
ЯМЗ-238НБ |
|
|
|
|
1 час 3 часа 5 часов |
2,24 0,87 0,63 |
0,4 1,1 1,6 |
2,2 2,6 3,2 |
Отказы в среднем распределились
следующим образом: система питания – 53,1%, система смазки – 10,0%, система
охлаждения – 8,1%, газораспределительный механизм – 11,3%, цилиндропоршневая
группа – 0,4%, кривошипно-шатунный механизм – 0,2%, подтяжка соединений и
замена прокладок – 16,9%. На этапе холодной обкатки имели место в основном
отказы систем смазки и охлаждения, при горячей обкатке на холостом ходу
включается в работу топливная аппаратура и газораспределительный механизм, а
под нагрузкой происходили отказы ресурсоопределяющих деталей. Работы по
подтяжке соединений и замене прокладок проводились практически равномерно по всему
периоду обкатки. Такое распределение отказов свидетельствует о том, что их
число в малой степени зависит от технологии обкатки, а определяется в основном
качеством выполнения технологических операций ремонта деталей и сборки узлов
двигателей. В результате обработки экспериментальных данных (на примере
двигателей Д-240) получены следующие зависимости для различных технологий
обкатки:
одночасовая
ω ꞊ 1,22∙
∙
∙
∙
, (1)
трехчасовая
ω ꞊ 2,13∙
∙
∙
∙
, (2)
пятичасовая
ω ꞊ 3,29∙
∙
∙
∙
, (3)
где n – частота
вращения коленчатого вала, мин-1;
P – нагрузка, Н;
t – продолжительность обкатки, ч.
Коэффициент множественной корреляции
составил 0,77…0,81, что свидетельствует о среднем уровне взаимосвязи.
Наибольшее влияние на безотказность оказывает частота вращения, меньшее в 1,5
раза и примерно одинаковое – нагрузка и время. Коэффициенты двух факторов имеют
отрицательные значения и одного – положительное. Это объясняется изменением факторов
и количества отказов по этапам обкатки. При холодной приработке резко
возрастает число отказов (рис. 1), при этом повышается частота вращения, а
нагрузка отсутствует.
Рис. 1.
Изменение параметра потока при одночасовой (1), трехчасовой (2) и пятичасовой
(3) продолжительности обкатки.
На этапе горячей обкатки скорость
находится на постоянном уровне, нагрузка постепенно увеличивается, а количество
отказов достигает минимального значения. Продолжительность обкатки отражает
стремление скорости проявления отказов к стабилизации. Эти процессы определяют
характер влияния факторов на безотказность двигателей. Отказы подчиняются
закону распределения Вейбулла, что свидетельствует о внезапном характере их
проявления вследствие нестабильности технологического процесса ремонта
двигателей. В целом следует отметить, что усиление режима нагружения
нецелесообразно поскольку это не
приведет к увеличению количества выявленных отказов.
1. Радионов Ю.В. Теоретические основы
бестормозной обкатки дизелей / Ю.В. Радионов. – Пенза: ПГУАС, 2008. – 187 с.
2. Андруш В.Г. Выбор
рационального режима обкатки двигателя после ремонта / В.Г. Андруш //
Агропанорама. – 2008. – № 5. – С. 39-44.
3. Слитников К.Л. Обоснование
периодичности предупредительных ремонтов ДВС с целью сокращения
эксплуатационных затрат: автореф. дис. … канд. техн. наук / К.Л. Слитников. –
Волгоград, 2012. – 16 с.