Циліндро-поршнева група, Вантажівки та спецтехніка
Зносостійкість циліндро-поршневої групи
Вже в початковій стадії виробництва дизелів ЯМЗ-236 та ЯМЗ-238 було досягнуто порівняно високу зносостійкість деталей циліндро-поршневої групи. Збільшення ресурсу двигунів вимагає подальшого підвищення зносостійкості деталей циліндро-поршневої групи, щоб подовжити міжремонтні пробіги автомобіля.
При низькому темпі радіального зношування гільз циліндрів і поршневих кілець в умовах експлуатації дизелів вибір оптимального варіанта конструкції деталей обмежується надмірною тривалістю експлуатаційних випробувань, тривалість яких зростає в міру підвищення рівня зносостійкості.
Умови роботи елементів сполучення в міжремонтному інтервалі двигуна залежать від їх вихідних розмірів, мастила, температури деталей, деформації, зносу та інших факторів.
Зношування деталей характеризується як максимальним відхиленням розмірів (наприклад, діаметра гільз циліндрів, радіальної товщини поршневих кілець) від вихідних значень, так і формою епюри зносу.
Відомі такі види руйнування поршневої групи дизеля: абразивне руйнування, корозія, схоплювання, ерозія та оплавлення.
Інтенсивність зношування сполучених деталей залежить від якості масла, температури деталей, якості металу, а також характеру їх макро- та мікрогеометрії та інших факторів. Умови роботи сполучених деталей погіршуються внаслідок наявності вібрацій, зумовлених динамізмом робочого процесу та «перекладання» поршня.
Досвід вітчизняного автомобільного двигунобудування свідчить про неоднозначну залежність руйнування або зношування деталей від дії кожного з перерахованих факторів, тобто про необхідність урахування їх взаємозв'язку. Тому можливістьпоширення відомих концепцій впливу тих чи інших факторів на інтенсивність зносу або руйнування деталей циліндропоршневої групи дизеля певної конструкції підлягає комплексному вивченню, результати якого можуть стати основою методики форсованих випробувань. Внаслідок цього розробки методики форсованих випробувань деталей цієї групи було виділено такі задачи:
- забезпечення епюри зносу деталей, подібної до такої для умов експлуатації двигунів;
- підвищення темпу зносу у межах, у яких можлива перевірка заданих варіантів вузла протягом обмеженого інтервалу часу, т. е. вибір рівня форсування зносу.
Міцність бобишок циліндро-поршневої групи
Завершальний етап дослідження міцності бобишки - оцінка їх міцності під час роботи на двигуні та прогнозування терміну служби поршня. Проведення експлуатаційних випробувань з цією метою дуже утруднено, особливо при виборі матеріалу поршня та способу термообробки, коли необхідні порівняльні випробування кількох варіантів.
Щоб форсувати випробування бобишок поршня, доцільно збільшувати напругу в них безпосередньо на двигуні, що працює. Щоб підвищити максимальний тиск згоряння, випробування проводять із збільшеним утлом випередження упорскування. У цьому випадку напруга в бобишках зростає в 1,5 рази. При такому збільшенні напруги не можна очікувати різкого скорочення тривалості випробувань, тому були використані ще два способи підвищення напруги, знайдені при дослідженні напруги в бобишках на спеціальному стенді.
Перший спосіб полягає у введенні фаски на поверхні боби з внутрішньої сторони. У цьому випадку напруга на торці боби зростає в 10 разів.
Другий спосіб підвищеннянапруги-збільшення внутрішнього діаметра поршневого пальця, тобто зменшення моменту опору перерізу. Зниження останнього на 10% призводить до збільшення напруги на торці бобишки в 2 рази.
За зазначеною методикою проводяться випробування поршнів на двигуні протягом 250-300 год, виходи з ладу поршнів відзначаються вже через 100 год роботи, до 300 год ймовірність справної роботи поршнів досягає 0,6.
Перша кільцева перемичка є одним із найбільш навантажених елементів поршня. Максимальна напруга в основі перемички виникає в момент досягнення камери згоряння максимального тиску. Найбільш доцільно оцінювати міцність перемички експериментальним шляхом.