ВВЕДЕНИЕ 8
1 ОЦЕНКА СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ 10
1.1 Стимулирование применения и использование природного газа в
качестве моторного топлива в мире и в России 10
1.2 Анализ отказов при расходе масла в двигателе 24
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО СПОСОБАМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
НАДЕЖНОСТИ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДВС 28
2.1 Показатели эксплуатационной надежности двигателя 28
2.2 Факторы, влияющие на надежность ДВС и ЦПГ 36
2.3 Расчетно-теоретические методы определения тепловой
напряженности в газовом двигателе КАМАЗ 820 43
2.4 Размерный анализ сопряжения верхнего посадочного пояса гильзы
цилиндра с блоком цилиндров 48
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ РАБОТЫ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ 52
3.1 Оценка температурного состояния, верхнего посадочного пояса гильзы
цилиндра двигателей КАМАЗ 820 52
3.2 Исследование деформации гильз цилиндров после затяжки болтов
головки 55
3.2.1 Анализ полученных результатов по деформации рабочей
поверхности гильз цилиндров 57
3.2.2 Выявления места приложения сил, вызывающих деформацию гильзы 58
4 КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ 65
деформаций верхнего посадочного пояса гильзы цилиндра с блоком цилиндров 65
4.2 Усиления зоны упорного бурта гильзы цилиндров 67
4.3 Повышение надежности ЦПГ методом нанесения металлического
антифрикционного слоя на зеркало гильзы 71
4.3.1 Результаты металлографических исследований 74
4.3.2 Микрометрия рабочей поверхности гильзы 75
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 78
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 80
Актуальность темы исследования. Эффективность использования автомобиля в значительной степени определяется работоспособностью двигателя внутреннего сгорания (ДВС), одного из дорогостоящих и трудоемких в изготовлении, ремонте и техническом обслуживании агрегатов автомобиля. Затраты на поддержание работоспособности ДВС за срок его эксплуатации значительно превышает его первоначальную стоимость. [9]
Основной деталью лимитирующей работоспособность ДВС до предельного состояния является цилиндропоршневая группа (ЦПГ), ресурс которой определяется техническим состоянием двигателя и расходом масла на угар. Поэтому обеспечение надежности ЦПГ двигателя для безотказной работы двигателя внутреннего сгорания на протяжении всего срока его службы является весьма актуальной проблемой.
В настоящее время исследованию вопроса повышения надежности ЦПГ посвящено количество научных трудов, и проблема эта не является новой. Вместе с тем актуальность очевидна.
Техническое состояние ЦПГ в эксплуатации во многом зависит от теплонапряженности деталей. Превышение показателей уровня теплонапряженности в характерных точках цилиндропоршневой группы приведет двигатель в не работоспособное состояние.
Поэтому исследования, направленные на повышение надежности ЦПГ по параметрам теплонапряженности деталей в газовом двигателе автобуса Нефаз- 5299, являются актуальными.
Объект исследования - процесс изменения технического состояния ЦПГ в момент теплонапряженния.
Предмет исследования - конструкторско-технологические методы обеспечения надежности ЦПГ.
Цель работы - повышение эффективности эксплуатации автобусов Нефаз - 5299 за счет повышения работоспособности газовых двигателей.
Для достижения поставленной цели сформулированы задачи исследования:
- теоретически обосновать модель теплонапряженного состояния ЦПГ в зависимости от изменения технического состояния;
- экспериментальными исследованиями подтвердить адекватность теоретических закономерностей;
- разработать конструкторско-технологические рекомендации по обеспечению надежности цилиндропоршневой группы.
Методы исследования: Исследования выполнены с использованием основных положений теории автомобильных двигателей, теории термодинамики, теории трения.
Научная новизна магистерской диссертации заключается в разработке нового подхода по обеспечению надежности ЦПГ в газовых двигателях автобуса Нефаз-5299.
В первом разделе проведен анализ отказов и использование природного газа, как топлива для ДВС в мире и в России на основании работ А.С. Хачияна, А.В. Вакуленко, В.М. Блинова и других исследователей.
Во втором разделе приводятся теоретические сведения основных факторов влияющих на надежность цилиндропоршневой группы. Приводиться расчет тепловой напряженности газового двигателя КАМАЗ 820 и определение натяга в сопряжении верхнего посадочного пояса гильзы цилиндра с блоком цилиндров.
В третьем разделе представлены экспериментальные исследования по оценке температурного состояния верхнего посадочного пояса гильзы цилиндра с использованием плавких свидетелей, а также исследование деформации гильз цилиндров после затяжки болтов головки.
В четвертом разделе представлено практическое использование результатов исследований, направленное на повышение надежности ЦПГ и как следствие повышение эффективности эксплуатации автобусов Нефаз-5299.
Проведенные исследования показывают, что полученная максимальная расчетная температура в фазе 5° — 10° поворота коленчатого вала и сжатия топливной смеси указывает на недопустимые тепловые нагрузки. Высокая температура в совокупности с высоким давлением приводит к “выгоранию” металла на днище поршня до вставки верхнего компрессионного кольца.
Приведенный расчет можно считать условным (без эксперимента сложно установить условия сгорания топлива при: V^onst, P=const или смешанный цикл P и V переменны). Однако очевидно, что двигатель в фазах сгорания топлива имеет повышенную температуру и давление. Совокупное воздействие этих факторов ведет к увеличению коэффициента теплообмена между газом и стенками поршня, гильзы и перегреву двигателя.
Поскольку у газового топлива меньше период подготовки к сгоранию, чем у дизельного и бензинового топлива. На настоящем этапе исследования можно рекомендовать отрегулировать зажигание на 3° — 4 ° в сторону запаздывания. В результате чего снизиться давление Р и температура t°, процесс сгорания топлива будет происходить по смешанному варианту. При этом возможны незначительные потери мощности.
Проведенные теоретические и экспериментальные исследования надежности и технического состояния цилиндропоршневой группы позволяют сократить затраты на поддержание работоспособности газовых двигателей КАМАЗ 820 за счет повышения степени использования ресурса основных деталей и сокращения внезапных отказов.
Для достижения поставленной цели решены задачи исследования:
- теоретически обоснована математическая модель тепловой напряженности в газовом двигателе КАМАЗ 820;
- экспериментальными исследованиями подтверждена адекватность теоретических закономерностей.
- разработаны конструкторско-технологические рекомендации по обеспечению надежности цилиндропоршневой группы. Предложен метод нанесения металлического антифрикционного слоя на зеркало гильзы, латунированием гильз цилиндров методом ФАБО обеспечивает стабильно удовлетворительное качество приработки ЦПГ двигателя, что сказывается на снижение не только приработочного, но и установившегося износа в эксплуатации; повышает задиростойкость ЦПГ, что снижает вероятность заедания ЦПГ. Обеспечение гарантированного зазора и компенсации температурных деформаций верхнего посадочного пояса гильзы цилиндра с блоком цилиндров.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
