Определей потребностей в текущем ремонте автомобиля

шивания с параметрами режима работы (скорость, давление, тем­
О     2,6 5,2  7,8     ц м/с
пература).
Из параметров режима работы
Рис. 1. Зависимость интенсивности изнашивания а и температуры / на поверхности трения от скорости скольжения v: — интенсивность изнашивания а; — температура i поверхности трения скорость относительного переме­щения имеет значение только в том случае, если она влияет на изменение давления или темпе­ратуры на поверхности трения. О влиянии скорости относитель-
ного перемещения на интенсив­ность изнашивания можно су­дить по зависимости температуры от скорости относительного пе­ремещения деталей и аналогичной зависимости интенсивности изна­шивания от скорости относитель­ного перемещения (рис. 1). Имен­но повышение температуры масла является причиной роста интен­ 150 Ь°С сивности изнашивания деталей
Рис. 2. Изменение диаметра пятна контакта Ad в зависимости от тем­пературы t масла (рис. 2). Особенно резко возра­стает интенсивность изнашивания при повышении температуры вы­ше критической. Поэтому анализ влияния условий работы на интенсивность изнашивания нужно начинать с установления зависимости интенсивности изнашива­ния от температуры на поверхности трения. Влияние скорости относительного перемещения на температуру поверхности можно показать аналитически на примере шатунных подшипников двигателей внутреннего сгорания. Пусть частота вращения коленчатого вала увеличится с п0 до п на An. При этом изменится кинетическая энергия удара на Д7\ Выделяемое при ударе тепло идет главным образом на нагрев детали, частично на разрушение поверхности, т. е. на износ. Можно допустить, что на нагрев детали израсходована часть кинетической энергии ДГ: СдД/ = йД7\ где Сд — теплоемкость детали; Д? — повышение температуры детали; Такой характер зависимости температуры поверхности и масла от скорости относительного перемещения имеет место, если коли­чество подаваемого масла за один оборот вала не зависит от вяз­кости масла, например при смазке подшипников разбрызгива­нием. В соответствии со сделанным допущением о распределении энергии на нагрев и разрушение Аа = kCL At. Принятое допущение о линейной зависимости изменения ин­тенсивности изнашивания от температуры в зоне до критического состояния масла хорошо подтверждают данные Б. И. Костецкого ПО] и Р. М. Матвеевского [13]. Исходя из этих данных можно утверждать, что закономерность изменения интенсивности изнашивания от изменения вращения будет тоже параболической: Да = kt An + kj An2. Эта зависимость справедлива без учета влияния прокачивае-мости масла и производительности масляного насоса, например, для зубьев шестерен заднего моста. По мере прогрева двигателя со смазкой под давлением интен­сивность изнашивания уменьшается по зависимости, аналогичной изменению вязкости от температуры масла. Такой характер за­висимости можно объяснить повышением производительности масляного насоса и, следовательно, снижением температуры на поверхности детали и более надежным разделением трущихся по­верхностей маслом. При критической температуре масло, по дан­ным Р. М. Матвеевского, теряет смазочные свойства, интенсив­ность изнашивания деталей должна увеличиваться по степенной зависимости (см. рис. 2). Таким образом, для сопряжений, смазка которых зависит от производительности масляного насоса и от вязкости масла, должна быть подобрана оптимальная температура масла, при ко­торой интенсивность изнашивания минимальная. Практически определить зависимость интенсивностии изна­шивания от температуры масла в картере весьма сложно. Аналити- чески эту зависимость можно записать в виде полинома второго порядка а = а0 + b£t -f bltt2, где а0, b^t — положительны, a b( < 0. Поскольку зависимость температуры от изменения давле­ния Ар на поверхности трения по экспериментальным данным можно принять практически линейной t = b0p -\-bpAp (где bo > 0, b? > 0), то из-за влияния температуры интенсивность изнашивания имеет степенную зависимость от изменения давления на поверхности трения а = а0 -j- с Ар -f- сг Ар2, где все коэффи­циенты положительны при температуре масла на поверхности трения выше оптимальной. Поэтому, если не учитывать влияние температуры, то по экс­периментальным данным можно прийти к выводу, что интенсив­ность изнашивания и давление на поверхности трения имеют сте­пенную зависимость а = срт. Если увеличение нагрузки повышает температуру масла, величина которой ниже оптимальной, то интенсивность изнаши­вания детали уменьшается. При дальнейшем повышении нагрузки, которое сопровождается повышением температуры поверхности трения выше оптимальной, интенсивность изнашивания увеличи­вается; в конечном счете зависимость интенсивности изнашивания от нагрузки будет аналогичной изменению интенсивности изна­шивания от температуры масла. Отсутствие линейной зависимости между интенсивностью из­нашивания и давлением на поверхности трения в процессе экс­плуатации нельзя объяснить влиянием только температуры на поверхности трения. Это может быть следствием действия другого, более важного фактора — изменения количества и размера абразивных частиц на поверхности трения. В этом убеждают и результаты испытаний двигателей на износ в три этапа. На первом этапе абразивные частицы поступали в двигатель с воздухом, на втором этапе в двигатель подавался воздух без пыли, на третьем этапе двигатель работал с чистым воздухом и маслом. Во все три этапа испытаний интенсивность изнашивания и изменения геометрической формы цилиндров были разные. Максимальную интенсивность изнашивания цилиндров в первом поясе в начале испытаний (запыленный воздух) можно объяснить совместным действием абразивных частиц, попавших на стенку цилиндра вместе с воздухом, и абразивных частиц, ко­торые снова вернулись на стенку цилиндра с маслом, загрязнен­ным абразивными частицами воздуха из системы питания двига­телей. Подача чистого воздуха вместо загрязненного абразивными частицами позволила снизить интенсивность изнашивания ци- лиидра в первом поясе в два раза. После удаления абразивных частиц из масла, куда они попали вместе с воздухом, интенсив­ность изнашивания цилиндра в первом поясе измерения снизи­лась еще в 5,5 раза, а в последнем поясе — в 19 раз. По сравне­нию с первым этапом при подаче чистого воздуха в систему пита­ния двигателя и после замены картерного масла интенсивность изнашивания в нервом поясе уменьшилась в 11 с лишним раз, а в последнем поясе — в 26 раз, т. е. попавшие в систему смазки из системы питания двигателя абразивные частицы повышают интенсивность изнашивания, прежде всего, в нижнем поясе. Влияние изменения содержания абразивных частиц на поверх­ности трения больше, чем изменения температуры. При испыта­нии двигателя ЗИЛ в стендовых условиях при разнице в темпера­туре воздуха на входе в карбюратор 30—36° С и неизменном количестве абразивных частиц на поверхности трения интенсив­ность изнашивания цилиндров при подаче холодного воздуха в 1,31 раза больше. Итак, зависимость интенсивности изнашивания при устано­вившихся условиях работы (при постоянном количестве абразив­ных частиц на поверхности трения) определяется влиянием тем­пературы; между интенсивностью изнашивания и давлением за­висимость линейная. В эксплуатационных условиях интенсив­ность изнашивания зависит главным образом от количества аб­разивных частиц на поверхности трения. И второй вывод. Так как аварийный износ подшипников ко­ленчатого вала приводит к более тяжким последствиям (разру­шает шейки коленчатого вала и даже стенки блока цилиндров), то режим работы двигателя должен быть оптимальным для под­шипников коленчатого вала. Поэтому в процессе эксплуатации автомобиля следует при любой частоте вращения коленчатого вала работать по возможности при максимальной мощности и как можно позже переходить на понижающую передачу. Такой режим эксплуатации позволит снизить расходы на ремонт двигателя. По практическим данным, износ подшипников двигателя увеличи­вается по сравнению с оптимальными условиями работы в зави­симости от температуры воды, масла в 1,6—5 раз, частоты вра­щения коленчатого вала — в 3,6—5 раз. Как видно из приведенного, изменение режима работы (ско­ростного и нагрузочного) оказывает влияние на изменение ин­тенсивности изнашивания деталей. Но это влияние гораздо меньше, чем влияние изменения температуры масла и особенно нали­чия абразивных частиц в масле на поверхности трения. Об этом свидетельствуют результаты специальных исследований и наблюде­ний в процессе эксплуатации. При разработке конструкции авто­мобиля, его двигателя, в первую очередь стараются обеспечить тщательную очистку воздуха, топлива, масла от абразивных ча­стиц за счет совершенствования конструкции фильтров, в част­ности, введения полнопоточиой очистки масла. О преобладаю- щем влиянии абразивного изнашивания цилиндров современных автомобильных двигателей свидетельствуют данные НАМИ о том, что при низкой температуре (зимой) износ в два раза меньше, чем при более благоприятных температурных условиях летом. По современным данным, аварийный период работы сопряже­ний является следствием аварийного режима работы, прежде всего, накопления абразивных частиц на поверхностях трения. Раньше причиной аварийного износа сопряжения считали предельную величину износа. Совершенно очевидно, что аварийные условия в работе сопряжения могут быть при любой величине износа. Но их может и не быть, если исключить повышенное увеличение количества абразивных частиц на поверхности трения. Поэтому необходимо, в первую очередь, обращать внимание на состояние фильтров очистки воздуха, масла, проверять наличие абразив­ных частиц в масле. При определенной величине частоты вращения коэффициент трения и интенсивность изнашивания резко возрастают, иногда в 500—600 раз. Исследователи отмечали, что это происходит в результате возникновения критического состояния поверх­ности или смазки, если она была на поверхности. В присутствии смазки критическое увеличение интенсивности изнашивания на­ступает в результате потери маслом смазывающей способности. Поэтому, чтобы исключить аварийный износ в процессе эксплуа­тации при хорошем состоянии фильтров очистки масла (и филь­тров очистки воздуха и топлива, из-за плохого состояния которых загрязняется масло), необходимо обеспечить работу двигателя при оптимальном температурном режиме, без перегрева и недо-грева. В перспективе для этой цели необходимо иметь регуляторы температуры масла на поверхностях трения. Что же касается режима работы, то он должен изменяться в допустимых пределах, определяемых по температуре на поверхностях трения. Таким образом, оптимальная температура (а вернее, вязкость) масла при заданном скоростном и нагрузочном режиме обуслов­ливает оптимальную интенсивность изнашивания. Но основную опасность представляют абразивные частицы. Нарушение тем­пературного режима работы и увеличение содержания абразив­ных частиц в масле являются главной причиной аварийного из­носа и отказа любого сопряжения. Изменение интенсивности изнашивания сопряжения в процессе эксплуатации при установившихся условиях и режиме работы В процессе эксплуатации при установившемся режиме работы (скорость движения, нагрузка, количество абразивных частиц и т. д.) работоспособность сопряжений может измениться только из-за износа деталей. При установившемся режиме работы авто- мобиля по мере износа его деталей изменяется удельное давление на поверхностях трения, а следовательно, и интенсивность из­нашивания. Зависимость интенсивности изнашивания деталей от износа сопряжений. В некоторых частных случаях сухого трения по М. М. Хрущову наблюдается прямая пропорциональность между интенсивностью изнашивания и удельным давлением; такая зависимость установлена при трении металлов об абразивную поверхность dS Коэффициент с зависит, прежде всего, от механических свойств испытуемого материала и от «абразивных» свойств истирающей поверхности. При введении на поверхность трения смазки коэф­фициент с будет также зависеть от свойств этой смазки. Таким образом, в этой работе признается пропорциональность величины интенсивности изнашивания удельному давлению и в присутствии смазки. В настоящее время все исследователи признают влияние на интенсивность изнашивания давления на поверхности трения в период приработки, но не все учитывают влияние износа на из­менение давления после окончания приработки. Некоторые ис­следователи считают, что после окончания приработки давление по мере износа, а следовательно, и интенсивность изнашивания для всех типов сопряжений остаются постоянными; закономер­ность износа в зависимости от пробега принимают единой (ли­нейной или возрастающей или убывающей) для всех типов сопря­жений. Впервые разнообразие кривых износа отметил А. С. Про-ников и это вполне можно обосновать. При установившихся условиях трения и малой величине изменения давления Ар па поверхности трения можно принять линейной зависимость интенсивности изнашивания а: а = а0 -f V Ар, где а0 — интенсивность изнашивания при Др = 0. Приведенная закономерность справедлива для многих видов износа, в том числе и абразивного, который для многих машин является ведущим. Под этим видом износа подразумевают в на­стоящее время разрушение материала под воздействием твердых частиц, занесенных извне в контакт или образовавшихся в про­цессе износа (накопление частицы износа). Однако эти твердые частицы могут производить совершенно различное механическое действие, начиная от микрорезания и кончая упругим деформи­рованием материала. Микрорезание при абразивном износе наступает, когда кон­тактные напряжения или деформации достигают разрушающих вначений. Этот вид износа условно можно рассматривать как частный случай усталостного процесса, когда число механических воздействий, приводящее к разрушению деформированного микро­объема поверхности, равно единице. Таким образом, интенсивность изнашивания сопряжений при полужидкостном трении изменяется пропорционально изменению давления на поверхности трения. Закономерность изменения ин­тенсивности изнашивания от износа можно определить аналити­чески, так, в частном случае при линейной зависимости давления на поверхности трения от износа изменение интенсивности изна­шивания в зависимости от износа подчиняется следующей ли­нейной закономерности: Да = b AS. Следовательно, зависимость износа от пробега не может быть универсальной, так как у разных типов сопряжений износ дета­лей по-разному влияет на изменение давления на поверхность трения- Этот вывод является основным для прогнозирования изменения затрат на поддержание работоспособности автомобиля в заданных условиях эксплуатации и оценки оптимальной вели­чины пробега с начала эксплуатации до текущего или капиталь­ного ремонта. Уже в самом начале эксплуатации сопряжения размеры участка соприкосновения деталей увеличиваются. Период работы со­пряженных деталей, когда у них увеличивается площадь контакта, называется периодом приработки. Если после окончания при­работки сила прижатия одной детали к другой постоянная, то износ детали увеличивается пропорционально пробегу. В боль­шинстве сопряжений и при установившемся режиме работы авто­мобиля сила прижатия одной детали к другой изменяется по мере износа сопряжения после окончания приработки, поэтому из­меняется интенсивность изнашивания. Закономерность изменения интенсивности изнашивания в зависимости от износа можно показать на примере двух типов сопряжений: динамически на­груженных и сопряжений тина цилиндр — поршневое кольцо. Изменение интенсивности изнашивания деталей от износа динамически нагруженных сопряжений. Подавляющее боль­шинство сопряжений автомобиля являются динамически нагру­женными. Динамически нагруженными сопряжениями называются такие, у которых возникают дополнительные нагрузки из-за взаимного ускоренного движения деталей перпендикулярно по­верхности трения. К таким сопряжениям относятся зубчатые передачи, шатунно-кривошипные механизмы и т. д. В динамически нагруженных сопряжениях по мере износа со­пряжений возникает дополнительная инерционная нагрузка. В качестве примера рассмотрим сопряжения шатунно-кривошип-ной группы деталей двигателя: шатунных подшипников и со­пряжения втулка верхней головки шатуна—поршневой палец. На сопряжение втулка верхней головки шатуна — поршневой палец действуют две силы: сила давления газов Pz и возвратно-поступательная сила J. Сила давления газов почти не изменяется по мере износа сопряжения цилиндр—поршневое кольцо. Вели­чина возвратно-поступательной силы зависит от массы т поршня с кольцами и пальцем и ускорения ап их диаметрального пере­мещения относительно втулки верхней головки шатуна: J = таи. В шатунных подшипниках, кроме силы давления газов, дей­ствуют силы инерции: возвратно-поступательные, центробежные силы и силы инерции при наличии зазора в сопряжении. Силы инерции, которые появляются при наличии зазора в сопряжении, вызывают удары. При наличии зазора в сопряжении возникает работа удара при радиальном перемещении одной детали (под­шипника) относительно второй (шатунной шейки); величина ра­боты удара Т при прочих равных условиях пропорциональна величине зазора в сопряжении T = man (S0 + AS), где т — масса поступательно движущейся части шатуна, поршня с кольцами и пальцем; ап — ускорение поступательного перемещения этой массы; Sq — зазор в сопряжении в конце приработки; AS — увеличение зазора после окончания приработки. Следовательно, в процессе эксплуатации двигателя интенсив­ность изнашивания сопряжения (шатунных подшипников) должна непрерывно увеличиваться пропорционально изменению зазора в сопряжении = oto + Ь AS, где ct0 — интенсивность изнашивания в конце приработки; b — параметр, характеризующий изменение интенсивности изнашивания на единицу износа. Так как интенсивность изнашивания в динамически нагружен­ных сопряжениях после окончания приработки увеличивается пропорционально износу, то и закономерность износа сопряже­ния в зависимости от пробега не будет линейной: S = S0ebl. Закономерность изменения интенсивности изнашивания в за­висимости от пробега а = а0ем свидетельствует о непрерывном росте после окончания приработки. При экспериментальной проверке влияния зазора на интенсив­ность изнашивания сопряжения сравнена интенсивность изнаши­вания подшипников с различной величиной зазора в условиях одного двигателя и при возможно меньшем действии всех факто­ров, кроме величины зазора. Например, чтобы исключить или хотя бы ослабить действие технологических факторов, интенсив­ность изнашивания шеек этих подшипников сравнена за послед­ний этап испытаний. По приведенной методике было исследовано несколько моделей двигателей в стендовых и эксплуатационных условиях. При всех испытаниях интенсивность изнашивания со­пряжения увеличивалась пропорционально износу шатунных шеек подшипников (рис. 3). Аналогичные результаты получены и при экспериментальной проверке влияния зазора в сопряжении на износ втулок верхней головки шатуна и поршневых пальцев, зубчатых передач и др. Итак, с увеличением зазора в сопряжениях шатунно-кривошипной группы пропорционально увеличивается интенсивность изнашивания сопряжений (деталей). Таким образом, в соответствии с приведенными результатами в процессе эксплуатации автомобиля наблюдается два этапа ра­боты сопряжения: приработка и естественный износ. У боль­шинства сопряжений с динамической нагрузкой в период есте­ственного износа интенсивность изнашивания увеличивается по сложной закономерности в зависимости от пробега. Это под­твердили практические наблюдения. Кривая износа шатунных подшипников Dn в процессе эксплуатации (рис. 4) отличается от общепринятой типовой кривой К- Интенсивность изна­шивания (рис. 5) реального подшипника после окончания при­работки непрерывно растет. В соответствии с типовой кривой после окончания приработки интенсивность изнашивания ак остается постоянной до наступления периода аварийного из­носа. Изменение интенсивности изнашивания сопряжения цилиндр-поршневое кольцо в процессе эксплуатации автомобиля. Износ цилиндров и поршневых колец при одинаковых внешних условиях работы зависит от действия двух основных сил: давления газов и упругости поршневых колец. Работами НАМИ и многих других научно-исследовательских учреждений установлено, что давление газов на кольцо по мере износа сопряжения изменяется, хотя и мало (мощность двигателя в процессе эксплуатации уменьшается на 4—5%). Падение мощности двигателя происходит из-за умень­шения уплотняющей способности поршневых колец, герметич­ности камеры сгорания.

Рис. 3. Изменение интенсивности изнашивания а шатунных шеек в завися* мости от зазора S в подшипниках; 1 и 2 этапы испытаний

Of, mkmJkm
Of__
/    01 ц
ж s,mm ----
Рис. 4. Износ 5 динамически нагру­женной Dn и цилиндро-поршневой йц групп сопряжений: К — типовая кри­вая износа в зависимости от пробега / автомобиля; /—приработка; // — естественный износ; /// — аварийный износ
Рис. 5. Изменение интенсивности изна­шивания а деталей в зависимости от из­носа S сопряжений динамически на­груженной ап и цилиндро-поршневой ац групп сопряжений:
aR— типовая кривая; /—приработка; II —
естественный    износ;     III — аварийный
Герметичность камеры сгорания зависит от прилегаемости кольца к гильзе, которая, в свою очередь, зависит от упругости поршневого кольца и формы гильзы. Чем больше отклонение формы гильзы в поперечном сечении от цилиндрической, чем меньше упругость поршневого кольца, тем больше изменяется прилегаемость кольца к гильзе при вращении его вокруг оси гильзы. Об изменении прилегаемости поршневого кольца к гильзе в зависимости от его положения в изношенной гильзе удобно судить по изменению зазора в стыке. Чем лучше прилегаемость поршневого кольца при каком-либо положении гильзы, тем больше будет зазор в стыке.
Практически можно принять, что площадь просвета между кольцом и гильзой пропорциональна износу гильзы. А так как из-за износа гильзы на величину Ad пропорционально увеличи­вается зазор в стыке кольца ASm — nAd, упругость поршневого кольца Рт уменьшается соответственно на величину
АРт = kx ASm = ktn Ad.
Поэтому можно принять линейную зависимость между прилегае­мостью кольца (герметичностью камеры сгорания, площадью просвета между кольцом и гильзой) и упругостью кольца (из­носом гильзы). По экспериментальным данным, давление сжатия и сгорания уменьшается пропорционально площади просветов. А так как, в свою очередь, площадь просвета увеличивается с умень­шением упругости кольца, то можно сказать, что давление сгора­ния и сжатия уменьшается пропорционально снижению упру­гости: APZi с = сАРт.
Это вызвано утечкой газа.
Таким образом, после окончания приработки увеличение утечки газов в картер снижает мощность двигателя (по данным
НАМИ не более чем на 4—5%) из-за снижения давления при сжа­тии и при сгорании; уменьшение давления кольца на стенку гильзы можно принять пропорциональным снижению упругости поршне­вого кольца. Поэтому закономерность изменения интенсивности изнашивания сопряжения цилиндр — поршневое кольцо опреде­ляется закономерностью изменения упругости поршневого кольца, как первопричина падения мощности двигателя.
В процессе эксплуатации двигателя изнашиваются цилиндр и поршневое кольцо по радиальной толщине и высоте. С измене­нием размеров кольца и цилиндра увеличивается зазор в стыке и уменьшается упругость поршневого кольца. Интенсивность изнашивания а цилиндра в зависимости от диаметрального из­носа его после окончания приработки изменяется по линейной зависимости вида
а = а0 — Ъ ASX,
где   а0 — интенсивность изнашивания цилиндра в конце приработки;
ASt — увеличение зазора в стыке кольца при диаметральном износе Ad цилиндра после окончания приработки, ASt  nAd.
Упругость поршневого кольца уменьшается и при износе Да кольца по радиальной толщине, а следовательно, уменьшается давление кольца на стенку цилиндра. При износе поршневого кольца Да и цилиндра Ad по радиальной толщине упругость порш­невого кольца падает практически по линейной зависимости. Следовательно, интенсивность изнашивания цилиндров и порш­невых колец а уменьшается практически линейно (при Аа < < ОЛа) при износе сопряжения в процессе эксплуатации
а = а0 — b (2л Да + я Ad)
а = а0 — b AS,
где AS — увеличение зазора в стыке кольца при износе поршневого кольца Аа и цилиндра Ad по радиальной толщине.
Полученное аналитическое выражение зависимости износа сопряжения цилиндр — поршневое кольцо от пробега после окон­чания приработки
AS = -^L(1 -e-")-S„(l - е-*')
отличается от типовой линейной, так как интенсивность изнаши­вания сопряжения в зависимости от пробега не остается посто­янной.
В практических условиях эту зависимость можно упростить, если вместо износа принять размер (толщину) детали. Так, если первоначальная радиальная толщина кольца а0, то в зависимости от пробега она будет уменьшаться по экспоненциальной законо­мерности а = а0е~Ь1.
Для гильз цилиндров зависимость будет аналогичной; за аа можно принять толщину.
Интенсивность изнашивания сопряжения при работе поршне­вых колец в цилиндре все время уменьшается, особенно после постановки новых поршневых колец в цилиндр с неправильной в результате неравномерного износа геометрической формой в по­перечном сечении (цилиндры стали овальными). После окончания приработки закономерность изменения интенсивности изнаши­вания в зависимости от пробега а = а0е~6/.
Таким образом, интенсивность изнашивания сопряжения ци­линдр — поршневое кольцо уменьшается в зависимости от пробега после окончания приработки по экспоненциальному закону.
Как видно из приведенного, закономерности износа сопряже­ний шатунно-кривошипной группы деталей и цилиндр — поршне­вое кольцо отличаются друг от друга и от типовой К (см. рис. 4), так как у них разная закономерность изменения интенсивности изнашивания (см. рис. 5) после окончания приработки, в период так называемой нормальной работы. На примере динамически нагруженных сопряжений шатунно-кривошипной группы дета­лей двигателя видно, что интенсивность изнашивания после окон­чания приработки все время увеличивается (см. рис. 3). У со­пряжения цилиндр — поршневое кольцо после окончания при­работки интенсивность изнашивания уменьшается по мере из­носа сопряжения. Следовательно, для этих сопряжений не может быть увеличения износа по линейной зависимости (нет третьего аварийного периода износа).
Таким образом, режим работы конкретной модели автомобиля, зависящий от дорожных и климатических условий, влияет на ве­личину интенсивности изнашивания. Но и при установившемся режиме работы автомобиля интенсивность изнашивания для большинства сопряжений не остается постоянной и зависит от износа сопряжения. В процессе же эксплуатации происходит не только износ деталей, а следовательно, и изменение техниче­ского состояния сопряжения, но и изменение состояния масла, содержания в нем механических примесей, прежде всего, абразив­ных частиц при внешних постоянных условиях и установившемся режиме работы автомобиля. С изменением же режима работы из­меняется не только нагрузка (давление на поверхности трения, скорость относительного перемещения), но и условия работы де­талей, основным показателем которых является температура на поверхности трения.
Нарушение температурного режима работы и увеличение со­держания абразивных частиц в масле, а не наличие сверхдопусти­мой величины износа является главной причиной резкого увели­чения интенсивности изнашивания сопряжения. Предельную ве­личину износа, состояния деталей оценивают по другим показа­телям,
Критерий предельного состояния деталей,
механизмов и агрегатов
Обоснование критерия предельного состояния деталей должно позволить полнее использовать каждое сопряжение при минималь­ных затратах на его поддержание в работоспособном состоянии. Предельное состояние деталей связано с назначением сопряжения и теми отклонениями в работе агрегата, которые происходят в результате изменения состояния данного сопряжения, наруше­ния прочности малоценной детали или изменения условий тре­ния и изнашивания. Критерий оценки предельного состояния детали из-за поломки или изменения условий трения называют техническим. Техническим критерием является и характеристика изменения геометрической формы детали. Для сопряжения ци­линдр—поршневое кольцо, основное назначение которого — обес­печивать герметичность камеры сгорания, изменение геометриче­ской формы гильзы уменьшает предельную величину износа порш­невого кольца; с увеличением отклонения геометрической формы гильзы от круглой (для сохранения герметичности камеры сгора­ния на определенном уровне) работа поршневого кольца возможна при меньшем износе.
Предельное состояние долговечных деталей устанавливают по экономическому критерию. Приведенные общие положения проще объяснить на конкретных примерах. Наиболее интересный материал по обоснованию предельного состояния накоплен по двигателям внутреннего сгорания.. Аналогично определяют пре­дельную величину критерия технического состояния других агре­гатов.
Оценка предельного состояния сопряжения шатунно-криво­шипной группы деталей. Поскольку надежность сопряжения зави­сит от вероятности перехода из состояния нормальной эксплуа­тации в режиме установившегося износа в аварийное в результате перегрузок, перегрева и развития непредусмотренных абразив­ных процессов, то наибольший интерес представляет состояние поверхности шейки именно в этот аварийный период.
При перегрузке до определенной величины в конкретных условиях эксплуатации наблюдается разрушение окисных пленок, некоторое измельчение блоков внутренней структуры, увеличение искажений кристаллической решетки второго рода, увеличение момента сил трения и износа. В дальнейшем изнашивание сопро­вождается регенерацией окисных пленок, снижением момента сил трения, меньшей степенью измельчения блоков внутризерен-ной структуры и меньшим искажением кристаллической решетки.
При перегрузках выше определенной величины в конкретных условиях эксплуатации все перечисленные признаки аварийного разрушения не исчезают при дальнейшем изнашивании, регенера­ции окисных пленок не происходит, возникают микроучастки, характерные для аварийного износа. Наличие абразивных части-
чек вызывает аварийный характер износа при значительно мень­ших нагрузках. Нарушение режима эксплуатации в результате перегрева сопровождается одновременным развитием процессов интенсивного окислообразования и снижением смазочных свойств масла. Основным моментом, характеризующим переход из состоя­ния нормальной эксплуатации в аварийное, является исчезнове­ние окисных пленок на рабочей поверхности.
Критерий предельного износа вкла­дыша. Поскольку в антифрикционный слой внедряется много абразивных частичек, некоторые заводы-изготовители рекомен­дуют заменять вкладыши при замене поршневых колец, при каж­дом вскрытии подшипников. Необходимость этой операции обос­новывают тем, что при вскрытии нарушается приработка вклады­шей по шейке вала. Для проверки влияния частой замены вкладышей на износ шатунных шеек коленчатого вала были поставлены опыты на нескольких двигателях.
По результатам наблюдений износ шеек в контакте со старыми и новыми вкладышами одинаков. Износ в середине вновь поставлен­ных шатунных верхних вкладышей идет интенсивнее, чем старых, за счет приработки вкладыша к изношенной шейке. Так, например, износ старых вкладышей в конце испытаний одного из двигателей составил одну треть суммарного износа за время испытаний новых вкладышей. Частой заменой тонкостенных вкладышей не удалось снизить износ шатунных шеек; вероятно, насыщение новых вкла­дышей абразивными частицами идет настолько интенсивно, что в первые же часы работы достигает такого предела, когда насы­щение становится таким же, как и у старых. В этом убеждают результаты сравнения износа шеек двигателей после пробега 10 тыс. км с новыми вкладышами и 40 тыс. км— со старыми; после 5 тыс, км — новыми и 42 тыс. км—старыми вкла­дышами.
На наш взгляд, критерием предельного состояния вкладыша необходимо принять начало разрушения антифрикционного слоя. Если при замене колец или при каких-либо других причинах вы­нужденного вскрытия подшипников окажется, что антифрикцион­ный сплав начинает выкрашиваться, вкладыш необходимо за­менить. В шатунных подшипниках обычно разрушается анти­фрикционный слой верхнего вкладыша. Нижние вкладыши ша­тунного подшипника работают в более легких условиях, чем верхние, и износ их небольшой. Поэтому следует заменять на новые того же размера только верхние вкладыши, не трогая ниж­ние (хотя стоимость вкладышей и низкая, но заменять их прежде­временно не следует). Вкладыши в крышках коренных подшип­ников изнашиваются значительно больше, чем в верхней поло­вине картера, износ которых незначительный.
Оценка предельного состояния колен­чатого вала. Критерием предельного состояния деталей может быть технический или экономический, Наиболее обоснован-
ным критерием предельного состояния является экономический. Поэтому необходимо установить зависимость между экономиче­скими и эксплуатационными показателями работы агрегата. Предельная величина эксплуатационных показателей будет при минимальных затратах.
В свою очередь, эксплуатационные показатели зависят от ус­ловий и режима работы, от износа, изменения геометрической формы детали (например, шеек коленчатого вала). Обычно за параметр предельного состояния шеек принимают износ и почти совершенно не учитывают изменение геометрической формы, не­равномерность износа шейки по поверхности трения. А если и указывают предельную величину изменения геометрической формы шеек, то как вспомогательный параметр. С изменением же гео­метрической формы деталей резко сокращается долговечность сопряжений. Так, увеличение некруглости в два раза снизило время работы вкладыша до начала разрушения в восемь раз; по мере увеличения некруглости срок службы вкладыша умень­шается по степенной зависимости, причем показатель степени больше единицы. Подобные статистические данные были полу­чены в процессе эксплуатации двигателей ЗИЛ-130 и ГАЗ-51. На рис. 6, а приведены пробеги до замены вкладышей без пере-шлифовывапия коленчатого вала в долях от пробега двигателя до первой замены. Из этого рисунка видно, что средний пробег 10 автомобилей после третьей замены вкладышей составил одну треть пробега до первой замены.
°) 1
Пробег с начала эксплуатации в долях до первой замены
Затраты в долях перед первой заменой
Износ, мкм
Эллипс, мкм
Коиуо, мкм
Перед второй, 1,32
»    третьей, 1,63
»    снятием, 1,72
С, руб./WOO км с, py5.f1000 км

80       120       160      2001. тыс км      50 100 150    /, ШЫС.КМ
Рис» 8, Оценка предельного состояния дорогостоящих деталей по экономиче­скому критерию:
а —»• зависимость удельных затрат с на восстановление работоспособности подшипников коленчатого вала {}) двигателя ЗИЛ-130, связанных с приобретением {2), суммарных удельных затрат (3) от пробега I автобуса ЛАЗ-695Е; б — зависимость удельных за­трат с на восстановление работоспособности цнлиндро-поршневой группы (/), связанных с приобретением (2), суммарных  удельных  затрат  (.3)  от  пробега I автобуса ЛАЗ-6У5В
По результатам статистической обработки данных по всем 13 двигателям минимальные затраты на единицу пробега при сред­нем износе —214 мкм, эллипсности — 43,5 мкм, конусности — 80 мкм. Эти данные принимаются за величину предельного со­стояния шатунных шеек в заданных условиях работы.
Аналогичные данные по затратам на замену вкладышей без перешлифовывания шеек коленчатого вала получены по двигате­лям ЗИЛ-130. На рис. 8 приведены зависимости удельных затрат, связанных с заменой вкладышей, от пробега с начала эксплуата­ции. Согласно полученной закономерности, для двигателей в дан­ных условиях эксплуатации целесообразно производить одну замену вкладышей, после чего следует провести перешлифовы-вание шеек коленчатого вала под ремонтный размер.
Из приведенного ясно, что характеристикой технического состояния деталей является изменение ее геометрической формы. При использовании экономического критерия для оценки пре­дельного состояния дорогостоящей детали замену сопряжений следует производить при условии ее полного использования. Преждевременная замена дешевых деталей может привести к за­нижению величины предельного изменения геометрической формы дорогой сопряженной детали. Экономический критерий оценки предельного состояния может быть использован для малоценных деталей сопряжений, если это сопряжение влияет на расход эксплуатационных материалов. Так, предельный износ поршне­вого кольца по радиальной толщине зависит от увеличения про­рыва газов в картер, а по высоте — от расхода масла,
Изменение эксплуатационных показателей технического со­стояния цилиндро-поршневой группы двигателя. В процессе эксплуатации автомобиля изменяются показатели работы его двигателя: расход масла, прорыв газов в картер, мощность, пуско­вые свойства и др. Все эти изменения являются следствием износа деталей двигателя, в данном случае цилиндро-поршневой группы (поршневых колец, гильз, канавок поршня). Следует только кон­кретизировать наименование сопряжения, износ которого влияет на изменение определенного эксплуатационного показателя и установить по возможности аналитическую зависимость вели­чины эксплуатационного показателя от износа этого сопряжения и . от пробега автомобиля.
Расход масла (смазки) увеличивается главным образом из-за износа сопряжения кольцо— канавка поршня, так как при этом усиливается насосное действие поршневых колец. Поршневые кольца выполняют роль штока такого насоса, величина хода ко­торого равна зазору между кольцом и канавкой; пропорционально зазору увеличивается производительность такого насоса. Зазор в сопряжении кольцо—канавка поршня после окончания при­работки увеличивается в процессе эксплуатации автомобиля по экспоненциальной зависимости
S = S0e*<,
где   / — пробег автомобиля после окончания приработки; S0 — зазор в сопряжении в конце приработки; Ь — параметр, характеризующий изменение интенсивности изнашивания на единицу износа.
Если же пробег исчислять с начала эксплуатации, т. е. вклю­чать и пробег за время приработки, то S0—первоначальный зазор при условии, что приработки не было. А так как приработка неизбежна, то S0 означает зазор при сборке и плюс увеличение зазора за счет повышенной во время приработки интенсивности изнашивания, зазор в конце приработки, приведенной к началу отсчета пробега. При определении параметров этой зависимости данные периода приработки исключают.
Поскольку угар масла зависит от величины зазора в сопряже­нии кольцо — канавка поршня, то его изменение в процессе эксплуатации должно иметь аналогичную форму зависимости
Q = <20еы,
где Q0 — расход масла на угар в конце приработки;
b — изменение удельного расхода масла на единицу износа сопряжения (удельный расход — расход на единицу пробега).
Приведенную аналитическую зависимость хорошо подтвер­ждают практические данные. Изменение расхода масла в про­цессе эксплуатации двигателя после окончания приработки имеет именно такой характер зависимости. Поэтому при определении параметров не следует учитывать первые данные, которые отно-
сятся к периоду приработки. В наиболее легких условиях работы период приработки может значительно затянуться.
Как видно из приведенного, после окончания приработки расход масла характеризует главным образом состояние сопря­жений кольцо—канавка поршня и может быть принят за крите­рий состояния этого сопряжения. Расход масла зависит, хоть и в меньшей мере, от прилегаемости кольца к гильзе. В период приработки зазор между кольцом и канавкой мал, а расход масла большой. По мере приработки кольца к гильзе расход умень­шается, хотя зазор в сопряжении кольцо—канавка увеличивается. После окончания приработки кольца к гильзе расход масла за­висит в основном от зазора между кольцом и канавкой.
Ранее было отмечено, что из-за уменьшения упругости кольца снижается герметичность камеры сгорания, ухудшаются пуско­вые свойства двигателя. Пусковые свойства двигателя и прини­мают за критерий допустимого изменения упругости и геометри­ческой формы кольца, а не обычно допустимого изменения износа гильзы. Так как закономерность износа каждого из сопряжений цилиндр — поршневая группа после окончания приработки еди­ная при любой величине износа, то критерием предельного из­носа нужно принимать не интенсивность изнашивания, а допу­стимые изменения эксплуатационного показателя (расход масла, или прорыв газов, или пусковые качества) двигателя.
Чтобы получить зависимость прорыва газа от пробега автомо­биля, необходимо знать величину площади сечения, через ко­торое происходит утечка газа из цилиндров в картер. Ряд исследо­вателей считает, что утечка газов происходит главным образом через зазор в стыке колец. Если это справедливо, тогда зависи­мость величины прорыва газов и расхода топлива от пробега будет аналогичной зависимости износа деталей сопряжения поршневое кольцо — гильза от пробега, так как площадь просвета для исте­чения газов зависит от зазора между стыками колец и диаметраль­ного износа гильзы при установившемся режиме работы.
Известно, что прорыв газа в картер изменяется линейно от нагрузки двигателя, и весьма сложно, с зоной минимального прорыва, — от частоты вращения коленчатого вала. Линейная зависимость прорыва газов в картер от износа гильзы подтверж­дена экспериментально. По результатам анализа эксперименталь­ных данных установлено, что утечка газов из-цилиндра в картер зависит не только от зазора в стыке колец, но и от наличия масля­ной пленки между кольцом и гильзой. Аппроксимация зависи­мости утечки газов от пробега автомобиля параболой второго порядка обеспечивает необходимую в практических условиях точность прогнозирования, простоту определения параметров зависимости.
Таким образом, в процессе эксплуатации автомобиля можно прогнозировать изменение таких показателей, как расход масла на угар и величину прорыва газов в картер, а следовательно,
изменение экономичности двигателя, время постановки двига­теля в ремонт и необходимый объем работ.
Оценка предельного состояния деталей цилиндро-поршневой группы. Предельное состояние поршневого кольца зависит от расхода масла и топлива. Пробег до замены поршневых колец можно определить по сумме удельных затрат на поршневые кольца и на масло. Удельные затраты на поршневые кольца
В приведенных формулах см — стоимость единицы массы масла; Ск — стоимость одного комплекта поршневых колец; / — пробег автомобиля. Пробег автомобиля, при котором суммарные удельные затраты с% = сук + б'ум минимальны, является пре­дельным для поршневых колец; поршневые кольца следует за­менить. Пру более строгом обосновании пробега до замены поршне­вых колец следует учитывать и изменение топливной экономич­ности двигателя.
Предельное состояние гильзы определяется изменением ее геометрической формы, так как в сопряжении кольцо—гильза износ по окружности неравномерный; и у кольца, и у гильзы из­меняется геометрическая форма. Образовавшийся просвет между кольцом и гильзой повышает прорыв газов в картер. При этом экономичность значительно снижается. Для такого сопряжения параметром предельного технического состояния может быть главным образом изменение геометрической формы деталей, при котором удельные расходы минимальные.
Предельную величину изменения геометрической формы гильзы можно определить только по экономическому критерию при из­вестном предельном состоянии поршневого кольца; так, прорыв газов можно уменьшить заменой поршневых колец. Но с увеличе­нием неравномерности изменения геометрической формы гильзы срок службы колец до предельного состояния по прорыву газов уменьшается, и величина предельного износа кольца при разной геометрической форме гильзы будет разная. Предельное состоя­ние поршней и гильз определяют по экономическому критерию, по минимальным суммарным удельным затратам на гильзу, поршни и на ремонт двигателя при замене поршневых колец. Методика оценки пробега до предельного состояния гильз, поршней та­кая же, как и для шеек коленчатого вала.
Показатели предельного состояния сопряжений двигателя. На основе статистических данных, выполненных исследований и обобщения работ заводов-изготовителей и научно-исследователь­ских институтов для практического использования можно реко-
Предельное значение показателей состояния сопряжений некоторых двигателей
П оказатель
Модели двигателя
Угар масла, л/100 км
Пропуск газов, л/мин
Износ цилиндров, мм
Зазоры, мм:
цилиндр—поршень
верхнее поршневое кольцо—ка-
коленчатый вал—вкладыш
втулка верхней головки шатуна—
поршневой палец
мёндовать предельные показатели состояния сопряжений дви­гателя, указанные в табл. 3.
Использование деталей до наступления предельного износа является одним из путей повышения срока службы двигателя до ремонта. Пробег двигателя до ремонта можно увеличить сниже­нием интенсивности изнашивания деталей. При анализе причин изменения геометрической формы цилиндров в плоскости, пер­пендикулярной оси цилиндра, было отмечено, что это может быть следствием разницы в температуре масла, в количестве масла и абразивных частиц на поверхности трения при одинаковом дав­лении кольца. Разница в количестве абразивных частиц на по­верхности шатунных шеек является одной из причин неравно­мерного износа их по длине.
Таким образом, разница в числе абразивных частиц, темпера­тура и количество масла на поверхности трения, по предваритель­ным данным, наряду с давлением на поверхности трения являются причинами изменения интенсивности изнашивания в процессе эксплуатации и сокращения срока службы сопряжения до ре­монта.
Оценку предельного состояния автомобиля, агрегата и дорого­стоящей детали производят с помощью экономического критерия по суммарным удельным затратам на приобретение (удельные капитальные вложения) и на ремонт.
Зависимость удельных затрат на приобретение от пробега весьма проста i:

где Са — стоимость агрегата; ] — пробег.
Обоснование зависимости удельных затрат на устранение от­каза более сложно, Необходимо для этого знать зависимость рас-
хода запасных деталей, пробега
автомобиля до замены детали от
П 'О в 6 общего пробега автомобиля с начала эксплуатации. Законо­мерность изменения пробега де­талей после замены можно обо­сновать па основе закономер­ности износа сопряжения от пробега. Сроки службы, про­беги деталей до очередной ре­гулировки или замены меньше. 0,10 0.10 Это происходит потому, что из-
менение каждого из последова-
Рис. 9. Зависимость крутящего мо­мента Мк на карданном вале от из­носа S зубьев коробки передач: / ^ при 1450 об/мин; 2 — при 460 об/мин карданного вала тельно связанных сопряжений зависит при внешних устано­вившихся условиях нагруже-ния не только от изменения нагрузки в результате износа рассматриваемого сопряжения, но и от других, последовательно связанных сопряжений. На рис. 9 приведены результаты изменения крутящего момента Мкр на карданном валу по мере износа S шестерен коробки передач. Вполне очевидно, что М0 + bS, где М0 — крутящий момент при начальной величине зазора между зубьями S0 при AS = 0; Ь — коэффициент, характеризующий изменения Мкр на единицу износа. Как видно из рис. 9, из-за износа зубьев S шестерен коробки передач линейно увеличивается нагрузка Мкр на карданный вал. Совершенно очевидно, что из-за износа зубьев шестерен коробки передач увеличивается нагрузка и на остальные последо­вательно связанные сопряжения узлов (крестовина шарнира, редуктор заднего моста и т. д.) и наоборот, из-за износа сопря­жений заднего моста, например, увеличивается нагрузка на по­следовательно связанные сопряжения крестовины шарнира кар­дана, на зубья шестерен коробки передач, дисков сцепления и т. д. Все сопряжения за небольшим исключением динамически нагружены, поэтому закономерность износа каждого из последова­тельно связанных сопряжений в процессе эксплуатации экспонен­циальная. В автомобиле многие сопряжения работают без за­мен, без регулировки и ремонта. А когда одно из последовательно связанных с ними сопряжений в первый раз отремонтировали или заменили при пробеге /0, износ непрерывно работающего составил S S0e*4 Отремонтированное сопряжение начнет работать при износе (зазоре) непрерывно работающего S, которое, как видно, больше S0, и поэтому динамическая нагруз­ка на отремонтированное или вновь поставленное тоже боль­ше, что увеличит интенсивность изнашивания его и сократит срок службы до очередной ре­гулировки или замены. Пробег /; между регулировками, заме­нами будет уменьшаться по экспоненциальной зависимости И еще один вывод можно сделать на основе системного под­хода к оценке технического состояния последовательно связан­ных элементов. Поскольку из-за взаимного влияния износа та­ких элементов срок службы детали до очередной замены умень­шается экспоненциально, то в процессе эксплуатации автомобиля удельный расход деталей па единицу пробега возрастает экспо­ненциально: где /?0 — удельный расход деталей, приведенный к началу эксплуатации; / — пробег с начала эксплуатации. С увеличением пробега автомобиля возрастают затраты труда и средств на поддержание работоспособности агрегата (рис. 10). Поэтому и удельные расходы с, руб/1000 км, увеличиваются по экспоненциальной зависимости с — c0ebl. Так, зависимость удельных затрат с по интервалам на под­держание автомобиля МАЗ-503Б в исправном состоянии от про­бега в конкретных условиях эксплуатации с = 0,123е°'031/ руб/1000 км. Итак, на основе закономерности износа сопряжений в про­цессе эксплуатации можно прогнозировать расход деталей и удель­ные затраты с на поддержание работоспособности сопряжения. Затраты на поддержание автомобиля в работоспособном со­стоянии зависят от условий эксплуатации и организации техни­ческого обслуживания и текущего ремонта в автотранспортном предприятии. Поэтому и пробег автомобиля до минимальных сум­марных удельных затрат будет разный. Так, в одной из строи­тельных организаций пробег до капитального ремонта агрегатов автомобилей МАЗ-503Б по экономическому критерию составляет 155 тыс. км (рис. 10), а в соответствии с «Положением о техническом
Предельное значение контролируемых параметров агрегатов трансмиссии и
системы управления автомобилем
Наименование параметров
Условия измерения и прибор
Величина суммарного люфта
Люфт в шестернях коробки передач,
На ведомом валу прн ве-
град, на передачах:
личине крутящего мо-
мента   для   ГАЗ —
2,0   кгс-м,   ЗИЛ —
2,5   кгс-м, люфтомер-
динамомстр
заднего хода
Люфт шарниров   карданного вала,
Л юфтомер—д и н а мометр
Люфтомер—динамометр
Люфт     шестерен   заднего моста
(главной передачи и дифференциала),
Усилие на рулевом ко-
Люфт рулевого управления (на ру-
левом колесе), град
лесе 1 кгс, люфтомер—
Диаметральный зазор в шкворневом
динамометр
Прибор с индикатором
соединении переднего моста, мм
часового типа
Осевой зазор, мм
Усилие вращения  рулевого колеса,
Динамометр
кгс, автомобилей:
обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта» — 130 тыс. км. Это подтверждает целесообразность корректирования межремонтных пробегов автомобилей для каж­дого АТП в соответствии с его уровнем оснащенности и механи­зации технологических процессов, а следовательно, и пре­дельную величину параметра состояния агрегата. Ориентировоч­ные данные по величине предельного состояния агрегатов транс­миссии и системы управления автомобилем приведены в табл. 4.
Значения параметров корректируют применительно к конкрет­ным условиям эксплуатации и пробега автомобиля с начала экс­плуатации. За предельное значение параметра принимают вели­чину люфта или зазора после пробега автомобиля, при котором суммарные удельные затраты на замену детали, узла, агрегата и удельные затраты на ремонт, поддержание работоспособности сопряжения, узла, агрегата минимальны. Пробег, при котором суммарные удельные затраты минимальны, определяют анало­гично примеру, показанному на рис. 8.
Таким образом, в заданных условиях эксплуатации и пробеге автомобиля с начала эксплуатации затраты на поддержание рабо­тоспособности агрегата можно значительно снизить главным об-
разом за счет повышения чистоты поверхности трущихся дета­лей, а также чистоты и качества смазки, своевременности про­ведения крепежных и регулировочных работ.
Потребность в текущем ремонте, пробег автомобиля до теку­щего ремонта агрегата, узла, сопряжения можно прогнозировать в конкретных условиях эксплуатации и пробеге автомобиля с на­чала эксплуатации при наличии первых данных о затратах на текущий ремонт агрегата, на поддержание работоспособности агрегата. Совершенно очевидно, что оптимальный пробег до те­кущего ремонта, до отправки в капитальный ремонт не может быть единым, его необходимо уметь определять. Методика опреде­ления пробега до ремонта любого агрегата такая же, как мы пока­зали для шеек коленчатого вала и цилиндро-поршневой группы деталей. Контроль за затратами на поддержание работоспособности агрегата позволяет не только заранее определить момент наступ­ления текущего ремонта, но и устранить причины резкого увели­чения затрат, интенсивности изменения технического состояния агрегата.
ВЛИЯНИЕ СТАРЕНИЯ  МАСЛА  НА ИЗМЕНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АВТОМОБИЛЯ
Количество и состав образующихся в процессе эксплуатации примесей в масле (смазке), изменение его физико-химических свойств оказывают существенное влияние на износ и нагарообра-зование, а в конечном счете на техническое состояние агрегатов автомобиля, на пробег автомобиля до текущего ремонта. Совер­шенно очевидно, что срок службы масла, износ и надежность работы деталей зависят от исходных физико-химических свойств масла и изменения его эксплуатационных свойств в процессе старения. Необходимо знать закономерность старения масла в двигателе по времени и влияние старения на эксплуатационные свойства масла.
Изменение эксплуатационных свойств масла
в процессе старения
Естественно, что наиболее интенсивное старение масла в зоне поршневых колец, где тонкая пленка масла имеет высокую тем­пературу и концентрацию продуктов сгорания топлива, особенно сернистого. В результате нейтрализации кислых соединений продуктов сгорания сернистого топлива снижается щелочность масла. Окислы в присутствии воды дают сернистую и серную кис­лоты, которые, в свою очередь, при взаимодействии с углеводоро-
дами масла и продуктами их окисления образуют сульфоновые кислоты. Если щелочной присадки мало, то роль металла при­садки выполняют материалы стенок цилиндров, поршневых колец, при этом увеличивается коррозионный износ.
Кроме того, происходит полимеризация сульфоновой кислоты с образованием сажеподобного полимера, твердого и нераствори­мого в масле. Это усиливает абразивный износ. По зарубежным данным, наличие основной массы частиц размером 2—3 мкм мо­жет служить основанием для замены масла.
Особенно опасными продуктами окисления являются окси-кислоты и асфальтены, нерастворимые в масле и липкие. Они забивают кольцевые канавки и вызывают пригорание поршневых колец. Нейтрализующее действие присадки основано на взаимо­действии металла щелочной присадки с кислыми продуктами сго­рания топлива или окисления масла. О щелочности масла с при­садками судят по концентрации водородных ионов, которую при­нято характеризовать величиной водородного показателя рН,
pH = -\g[H-\,
где  ] — концентрация водородных ионов.
Для нейтральной среды рН -- 7,0, для щелочной рН > 7,0. Определение щелочности масла производят по ГОСТ 11362—65 потенциометрическим титрованием спиртобензольного раствора масла 0,1  н   (децинормальным)   раствором соляной кислоты.
Щелочность масла уменьшается из-за расхода присадки на диспергирование поступающих в масло нерастворимых загрязне­ний. Наиболее сложные условия работы масла в двигателе. При работе двигателя на постоянном режиме и постоянной скорости поступления кислых сернистых соединений скорость расхода щелочности снижается по мере уменьшения концентрации щелоч­ного компонента присадки в масле, как это и следует из закона действующих масс. На рис. 11 приведены примеры снижения щелочности с в зависимости от времени работы т двигателя. При снижении щелочности ниже значения сш1п (браковочный признак) увеличивается коррозионный износ за счет неполной нейтрализа­ции кислот; масло следует заменить. Срок службы масла зависит при прочих одинаковых условиях от начальной щелочности; чем больше серы в топливе, тем выше должен быть уровень началь­ной щелочности.
Таким образом, процесс старения масла в условиях двигателя внутреннего сгорания зависит от; теилонапряженности двигателя (температура, давление и количество кислорода в единице объема); параметров масляной системы (объем масла в системе, режим слива, кратность циркуляции, эффективность фильтров тонкой очистки); условий работы двигателя (режим, содержание серы в топливе, защита от попадания пыли, воды, топлива, изношен­ность двигателя); качества исходного базового масла, концентра­ции и композиции присадок.
<<< Предыдущая страница  1  2  3  4  5  6  7    Следующая страница >>>


1 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я