Анализ триботехнического качества режимов обкатки дизелей

 

Зелинский В.В., Кузнецов А.Н. (МИ ВлГУ, г. Муром, РФ),

Якушев С.Н. (ФГУП ГЖД, г. Н. Новгород, РФ)

 

Here is shown the results of experimental and theoretical evaluation the quality of parameters in disel runing-in.

 

В сети Горьковской железной дороги организована специализированная путевая машинная станция, где производится ремонт узлов и агрегатов всех путевых машин, приписанных к ФГУП ГЖД. Особого внимания требует капитальный ремонт дизелей ЯМЗ-238, ЯМЗ-240, 1Д12, работающих как в дизель-генераторной установке, так и приводящие непосредственно тяговые и исполнительные механизмы путевых машин. С учетом большого количества требующих ремонта дизелей образован специальный ремонтный участок, приобретается соответствующее оборудование. С целью организации качественного и технико-экономически обоснованного ремонта был проведен анализ публикаций, посвященных заводскому и деповскому ремонту тепловозных дизелей. Анализ показал, что  в практике ремонтных предприятий МПС накоплен положительный опыт. По данным ВНИИЖТ [1], за последние годы резко возросло использование подшипников из алюминиево-оловянистых сплавов, показавших достаточно высокие приработочные и служебные характеристики. Установка подшипников из улучшенных материалов в процессе ремонта вызвала необходимость комплексных исследований (проведенных с участием МИ ВлГУ, г. Муром), направленных на улучшение режимов обкатки дизелей после ремонта на основе новых подходов – на трибологических закономерностях приработки материалов основных узлов, что дало положительный результат.

Действительно, в период приработки трущиеся поверхности должны испытывать сочетания внешних воздействий, к которым они могут благоприятно приспособиться без излишней пластической деформации и повреждений. Вероятность повреждения повышается при обкатке после ремонта, так как уровень подготовки поверхностей трения и сборки трибосопряжений при ремонте обычно ниже, чем при изготовлении. При этом усиливается роль приработочных свойств трущихся материалов как компенсатора местных перегрузок и перегревов от погрешностей ремонта и сборки. Вместе с этим повышается ответственность и самой обкатки, в процессе которой на местную концентрацию нагрузок от технологических погрешностей ремонта накладываются перегрузки от трибологически необоснованных обкаточных внешних воздействий. Резерв в повышении качества обкатки после ремонта определяется, во первых, запасом приработочных возможностей материалов трибосопряжений (т.е. способностью к приработке без повреждений), во-вторых, обеспечением для трущихся материалов наиболее выгодных (с позиций трения) условий взаимодействия и, в-третьих, исключением возможности возникновения условий трения, не дающих эффекта приработки (например, жидкостное трение в подшипниках).

С целью оценки трибологической обоснованности режимов обкатки после ремонта V-образных дизелей ЯМЗ-238, предусмотренных «Правилами заводского ремонта», были проведены изучение технических параметров конструкции и работы дизелей, анализ параметров заменяемых деталей, анализ технологии нагружения дизелей при обкатке и ее особенностей при совместном участии МИ ВлГУ (г. Муром) и ФГУП ГЖД (г. Н. Новгород). Проведенный анализ работы подшипников коленчатого вала, анализ теплового  режима обкатки, учет выдерживаемых при ремонте параметров трущихся поверхностей и зазоров, геометрических размеров подшипников, сорта масла позволили произвести гидродинамический расчет шатунных подшипников (как наиболее нагруженных) дизеля ЯМЗ-238. Это дало возможность установить динамику изменения минимальной толщины масляного слоя  в шатунных подшипниках в процессе обкатки (рис. кривая 3). Анализ изменения  с учетом допускаемой высоты микронеровностей поверхностей трения (6,3 мкм) и допуска на монтажные перекосы и деформации (1,8 мкм) показал, что применяемая технология нагружения не обеспечивает требуемого сближения (менее 8,1 мкм) трущихся поверхностей в подшипниках скольжения в значительной (до 50%) части периода ее проведения. Т.е. поверхности разделены гидродинамическим масляным слоем и их приработки не происходит. Поверхности трения вступают в контакт лишь во второй половине периода обкатки при сочетаниях нагрузки и скорости скольжения близких к максимальным, будучи не подготовленным к ним с начала обкатки. Это сопряжено с высокой вероятностью их повреждения и не обеспечивает того качественного состояния, которое могло бы быть при правильной технологии нагружения. Эти выводы подтверждаются результатами исследования и улучшения режимов обкатки V-образного тепловозного дизеля М753 [2, 3]. На рисунке приведена типичная закономерность изменения относительного приработочного износа  (кривая1) узлов дизеля по ходу обкатки по типовым (не улучшенным) режимам. Значения износа определялись опытным путем с помощью отбора проб масла (из системы смазки дизеля на каждом этапе обкаточного нагружения) с последующим их анализом по содержанию частиц износа колориметрическим методом. Видно, что практически вся первая половина периода обкатки не дает эффекта приработки. Зато во второй половине периода трущиеся узлы перегружены. Именно в этот период происходят задиры подшипников. Сравнение результатов по износу с динамикой изменения расчетных значений минимальной толщины масляного слоя  в шатунных подшипниках исследуемого дизеля М753 (кривая 2) позволяет сделать вывод о том, что в первой половине периода обкатки толщина масляного слоя слишком высока (реализуется устойчивое жидкостное трение) для прохождения процесса приработки. Т.е. режим обкатки трибологически неправилен и опасен по повреждаемости трибосопряжений. Сравнение закономерностей изменения  для дизелей М753 и ЯМЗ-238 в координатах относительной длительности обкатки  показывает, что режимы обкатки обоих дизелей трибологически подобны. Т.е. режим обкатки для ЯМЗ-238 также трибологически необоснован и сопряжен с высокой вероятностью повреждений в подшипниках коленчатого вала.

 

 

Рисунок - Изменение относительного износа  (1) и расчетной толщины масляного слоя  (2, 3) в шатунных подшипниках в зависимости от относительной длительности приработки : 2 – для дизеля М753 в течение 3 час., 3 – для дизеля ЯМЗ-238 в течение 1,5 час

 

 

Литература

1.     Буше Н.А., Антюхин Г.Т., Копытько В.В. Новые подходы в организации обкатки тепловозных дизелей после заводского ремонта. – Трение и износ, Т.16 №1, 1995, с. 36-40.

2.     Буше Н.А., Зелинский В.В., Жарков В.В. Новый режим обкатки дизеля 2Д100 после ремонта. – Вестник ВНИИЖТ, 1988, №1, с. 31-34.

3.     Буше Н.А., Волченков А.В., Зелинский В.В. Улучшенные режимы обкатки дизелей. – Железнодорожный транспорт, 1989, №7, с. 53 – 57.