K2– коэффициент учитывающий одновременность работы стендов (принимают равным 0,85-1,0);
Хст – количество стендов;
q – расход воды при циркуляции на охлаждение одного двигателя, м3/ч.
Q 1,3 0,9 2 4500 10530
м3/ч
Ориентировочные данные расхода воды на охлаждение одного двигателя в процессе приработки и испытании (при условии цир- куляции воды в системе охлаждения) приведены ниже:
Модель двигателя ... . ЗМЗ-53 ЗИЛ-130 ЯМЗ-236 Расход воды, л/ч . . . 1500-1700 1600-2000 4000-5000
Расход воды, поступающей из водопровода, составляет 20-35% от указанных величин.
Из приведенных данных видно, что расход воды при приработке и испытании дизельных двигателей достигает значительной величины. В этом случае рекомендуется использовать воду многократно.
Система удаления отработавших газов
На испытательных станциях применяют индивидуальный или централизованный способ отвода отработавших газов от прирабатываемых двигателей. При индивидуальном способе отработавшие газы от каждого стенда отводят через отдельный трубопровод, выходящий за пределы
помещения станции. Этот способ характеризуется простотой конструкции вытяжного устройства и применяется при большом количестве испытательных стендов на станции.
При большом количестве испытательных стендов применяют централизованный способ удаления отработавших газов. При этом способе отработавшие газы от каждого двигателя по гибким металлическим шлангам поступают в сборник-коллектор, откуда с помощью эжекционного устройства отсасываются за пределы помещения. Устройство для питания системы зажигания карбюраторных двигателей. При наличии в испытательной станции нескольких обкаточных стендов рекомендуется предусматривать централизованное питание электрическим током первичных обмоток индукционных катушек. Источниками централизованного питания могут быть: аккумуляторная батарея; генератор постоянного тока, который приводится во вращение от электродвигателя переменного тока; понижающий трансформатор.
Расчет потребности испытательной станции в электроэнергии
Годовой расход электроэнергии (кВт·ч) определяется по следующей формуле:
W Руст Фо з Ксп , (2.11)
где
Руст
– сумма установленных мощностей всех
токоприемников, кВт;
Фо – годовой фонд времени работы оборудования, ч;
з – коэффициент загрузки оборудования, 0,75;
Ксп– коэффициент спроса, учитывающий не одновременность работы потребителей, 0,4.
W 65 1965,17 0,75 0,4 38320,82кВт ч
Расход электроэнергии для освещения (кВт*ч) определяется по формуле:
Wосв R Q Fу , (2.12)
где R – норма расхода электроэнергии, Вт на 1 м2 площади пола участка за 1 ч (принимается 15- 20 Вт на 1 м2);
Q – количество часов работы электрического освещения в течении года, 2100 ч.;
Fу– площадь пола участка м2.
Wосв 15 2100 72 2268кВт ч
Сжатый воздух. Годовой расход сжатого воздуха (м2) определяют как сумму расходов сжатого воздуха равным потребителями
/воздухоприемниками/ по формуле:
Qсж
1,5 q n Кн Кодн Ф о , (2.13)
где 1,5 – коэффициент, учитывающий эксплуатационные потери сжатого воздуха;
q – удельный расход сжатого воздуха одним потребителем при его непрерывной работе, м3/ч;
n – количество одноименных потребителей сжатого воздуха;
Кн – коэффициент использования воздухоприемников оборудования;
Кодн – коэффициент одновременности.
Qсж 1,5 5 1 0,2 11965,17 2947,76м3
Расход производственной воды
Qг.р
1,25 qП nсм , (2.14)
где Qг.р– годовой расход воды, м3;
qП– емкость потребителя, м3;
nсм– количество смен воды в баке за год с учетом ежедневной доливки, выраженной в % от емкости (25%).
Qг.р
1,25 2 128 320м3
Перечень основного оборудования испытательной станции приведен в табл. 3.3
Транспортирование двигателей на испытательную станцию и обратно осуществляется на транспортной тележке. Для установки двигателей на обкаточно-тормозные стенды и снятия их служит подвесная кран-балка.
Технология обкатки дизельных двигателей
Теоретические основы приработки двигателей и начальный износ деталей
В технической литературе, изданной до настоящего времени, нет четкого разграничения между понятиями обкатка двигателя и приработка.
Согласно ГОСТ 16429-70 «Трение и изнашивание в машинах. Основные термины и определения», приработка – это процесс изменения геометрии поверхностей трения и физико-механических свойств поверхностных слоев материала в начальный период трения, обычно проявляющийся при постоянных внешних условиях в уменьшении работы трения, температуры и интенсивности изнашивания. Соответственно под обкаткой следует понимать технологическую операцию (изготовления машины, при которой прирабатываются ее детали).
Термин «режим» в различных литературных источниках отражает различные явления. В одних случаях под режимом обкатки понимается весь процесс обкатки двигателя от начала и до его окончания, включая как обкат- ку под нагрузкой, так и без нагрузки, в других случаях под режимом понимают сочетание определенной нагрузки и числа оборотов коленчатого вала двигателя, употребляя, например, этот термин в выражении «нагрузоч- ный режим», «режим работы на холостом ходу» и т. п.
В настоящей работе под режимом обкатки понимается совокупность этапов работы двигателя на стенде при определенных нагрузках, оборотах коленчатого вала и показателях его теплового состояния, осуществляемых в определенной последовательности и на протяжении установленного времени. Этапом называется часть режима обкатки двигателя, выполняемая при неизменяющихся условиях (оборотах коленчатого вала, нагрузке на
двигатель, температуре охлаждающей воды).
Режим обкатки делится на несколько стадий. Наибольшее число стадий четыре: холодная обкатка без нагрузки; холодная обкатка под нагрузкой; горячая обкатка на холостом ходу и горячая обкатка двигателя под на- грузкой.
Под холодной обкаткой понимается процесс, при котором коленчатый вал обкатываемого двигателя получает вращение от постороннего источника. Тепловое состояние двигателя при этом поддерживается за счет подачи горя- чей воды и подогретого масла.
Под горячей обкаткой понимается процесс, который происходит на работающем двигателе. Если при этом двигатель не нагружается тормозным устройством стенда, то обкатка считается на холостом ходу независимо от положения дросселя карбюратора или рейки топливного насоса и скорости вращения коленчатого вала. При торможении работающего обкатываемого двигателя тормозным устройством стенда происходит горячая обкатка под нагрузкой.
Холодная обкатка под нагрузкой практически не применяется, и поэтому под термином «холодная обкатка» понимается холодная обкатка без нагрузки.
Наконец, необходимо установить, что следует, понимать под терминами
«оптимальный режим» и «рациональный режим».
Во всех известных нам работах авторы ставят своей целью разработать оптимальный режим обкатки. Несмотря на то, что при этом не указывается критерий, по которому оптимизируется режим, можно полагать, что таким критерием служит качество приработки трущихся поверхностей при их минимальном начальном износе.
Факторов, влияющих на процесс трения и износа, в особенности в период приработки деталей, много. Главнейшими из них являются: качество поверхностей трения; правильность сборки деталей и их взаимного положения после сборки; нагрузки, скорости скольжения и температуры поверхностей трения, а также их изменение по времени; качество смазочного масла. Кроме того, на процесс приработки деталей оказывает влияние ступенчатость или непрерывность изменения нагрузки и оборотов коленчатого вала двигателя, а также стадии обкатки.
Технология проведения обкатки на стендах
Двигатель, поступающий на обкатку, должен быть с чистой и сухой поверхностью, особенно в местах соединения деталей, сварочных швов и заплат. По комплектности и качеству сборки двигатель должен отвечать требованиям технических условий на ремонт, сборку и испытания.
Обкатку двигателей и сдаточные испытания следует проводить на маслах, применяемых для заправки системы смазки в эксплуатации.
Рекомендуется применение централизованной системы смазки. При отсутствии централизованной системы смазки масло заливается в картер двигателя до верхней метки указателя уровня масла.
Температура воды, подводимой в двигатель, должна быть 60-70° С, масла – 60-80° С.
При температуре 80-85° С давление масла должно быть:
При 500 об/мин не менее 1 кг/см2;
При 2600 об/мин не менее 0,4-5,5 кг/см2.
После установки двигателя на стенд, заправки его водой, маслом и подключения топливной системы, необходимо проверить все соединения на герметичность.
Исправность механизмов стенда проверяется покачиванием корпуса электродвигателя в обе стороны. При этом в механизме не должно быть заеданий, а стрелка после успокоения должна находиться на нуле шкалы ве- сового механизма.
Холодная обкатка
Перед началом холодной обкатки необходимо:
проверить и отрегулировать тепловые зазоры между торцами
клапанов и коромыслами (на холодном двигателе они должны быть 0,25-0,30 мм);
прогреть двигатель горячей водой в течение 5-7 мин.
Процесс холодной обкатки протекает в 3 этапа в соответствии с табл. 2.4.
Таблица 2.4 – Режимы холодной обкатки.
| № Режима | Скорость вращения коленчатого вала, об/мин | Продолжительность обкатки, мин |
| 1 2 3 | 500 700 1000 | 15 15 20 |
| Итого: | | 50 |
В процессе холодной обкатки стетоскопом прослушиваются шумы и стуки распределительных шестерен, шатунных и коренных подшипников, поршневых пальцев и поршней; проверяется температура охлаждающей жидкости и масла.
При обнаружении дефектов обкатку двигателя приостановить и только после их устранения продолжить.
Горячая обкатка на холостом ходу и под нагрузкой
Перед началом горячей обкатки необходимо установить угол опережения подачи топлива с точностью ± 1° и прокачать топливную систему ручным насосом.
Процесс горячей обкатки протекает в соответствии с режимами указанными в табл. 2.5.
Таблица 2.5 – Режимы горячей обкатки двигателя.
| № Режима | Скорость вращения коленчатого вала, об/мин | Нагрузка на двигатель | Продолжительность обкатки, мин | |||
| Nе, л.с. | Р, кг | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| Горячая без нагрузки | ||||||
| 1 | 1000 | - | - | 10 | ||
| 2 | 1200 | - | - | 10 | ||
| 3 | 1500 | - | - | 10 | ||
| Горячая под нагрузкой | ||||||
| 1 | 1100 1300 1500 1700 | 38 51 83 127 | 35 39 55 75 | 25 25 25 25 | ||
| 2 | ||||||
| 3 | ||||||
| 4 | ||||||
Во время обкатки необходимо проверить подачу масла к подшипникам коромысел и периодически прослушивать с помощью стетоскопа работу
распределительных шестерен, шатунных и коренных подшипников, поршней, поршневых пальцев, толкателей.
Течь масла, воды, топлива, пропуск воздуха и отработавших газов в местах соединения не допускаются.
В случае если двигатель при переходе на очередной этап не воспринимает нагрузку, следует повторить обкатку на предыдущем этапе. Если и после этого двигатель не развивает требуемой мощности, необходимо прекратить обкатку, выяснить причину, устранить ее и в зависимости от выявленных причин либо продолжить обкатку, либо повторить ее сначала.
При замене поршня, поршневого пальца, подшипников коленчатого вала, поршневых колец проводится повторная обкатка на всех стадиях.
При замене распределительных шестерен, распределительного вала и его втулок, клапанов и толкателей, маслосъемных поршневых колец, масляного, водяного и топливоподкачивающего насоса и насоса высокого давления двигатель подвергают только горячей обкатке на холостом ходу и под нагрузкой при условии, что до замены указанных деталей была проведена холодная обкатка. При работе и прослушивании двигателя на стенде не допускается резкое изменение нагрузок и оборотов.
Приемка двигателя
После окончания обкатки каждый двигатель проверяется ОТК и проходит сдаточное испытание, которое проводится в соответствии с режимами, указанными в табл. 2.6.
При приемке двигателя необходимо проверить:
уровень масла в картере двигателя;
отсутствие течи воды, масла и топлива во всех соединениях двигателя;
правильность работы масляной системы;
правильность установки зажигания;
легкость вращения рукоятки масляного фильтра;
работу двигателя прослушиванием. Шум работающего двигателя должен быть ровным без резко выделяющегося местного стука и шума.
При этом допускается:
Таблица 2.6 – Режимы сдаточных испытаний.
| Контрольные операции | Скорость вращения коленчатого вала, об/мин | Нагрузка | Продолжи- тельность, мин | |
| Nе, л.с. | Р, кг | |||
| Проверка работы двигателя под переменной нагрузкой Проверка оборотов холостого хода: минимальных максимальных Проверка развиваемой двигателем мощности | 1300 – 2100 450 – 550 2000 – 2250 2100 | 46 – 152 – – 162 | 36 – 72 – – 77 | 4 3 4 4 |
| Итого | | | | 15 |
равномерный стук клапанов и толкателей, сливающийся в общий шум;
ровный нерезкий шум высокого тона от работы распределительных шестерен;
не выделяющийся шум шестерен привода распределителя. Не допускается:
стук поршней, коренных и шатунных подшипников, прослушиваемых стетоскопом;
стуки поршневых пальцев, резкие выделяющиеся стуки клапанов, коромысел или толкателей;
стук или резкий шум высокого тона распределительных шестерен или шестерен масляного насоса;
шум высокого тона крыльчатки или подшипников водяного насоса;
пропуск газов или подсос воздуха через прокладки. Двигатель считается принятым, если:
он прошел обкатку и испытание по заданным режимам;
устойчивые обороты холостого хода и максимальные обороты коленчатого вала двигателя соответствуют величинам;
работа во всех цилиндрах дизельного двигателя при всех нагрузках и числах оборотов происходит равномерно (проверяется по равномерности работы двигателя при поочередном выключении цилиндров). При 1000 об/мин холостого хода равномерность должна находиться в пределах 30 об/мин коленчатого вала. Получение необходимой равномерности достигается регулированием подача топлива каждой форсункой;
температура воды, масла, а также давление масла находятся в заданных пределах.
Результаты сдаточного испытания должны быть занесены в журнал испытаний установленной техническими условиями формы.
Контрольный осмотр двигателя
Для определения качеств ремонта деталей, сборки и обкатки двигатели после сдаточного испытания разбирают и осматривают. На каждом двигателе снимают и промывают поддон картера и элемент трубой очистки масла (при индивидуальной системе маслоснабжения), проверяют подшипники и крепление отдельных узлов. На каждом десятом двигателе, необходимо проверить вкладыши шатунных подшипников и шатунных шеек коленчатого вала и выборочно – вкладыши коренных подшипников и шейки коленчатого вала без его снятия.
На каждом пятидесятом двигателе снимают головки цилиндров, проверяют гильзы, поршни, поршневые кольца, клапаны и их пружины, втулки и оси коромысел.
К техническому состоянию деталей предъявляют следующие требования:
прилегание поверхностей колец поршня должно быть 75-100%, вкладышей подшипников коленчатого вала 75-85%;
поршневые кольца должны свободно перемещаться в канавках;
на поршневых кольцах и шейках коленчатого вала не допускается огранка;
все детали не должны иметь трещин, задиров, натиров, грубых рисок, забоин.
Шероховатость поверхностей должна соответствовать требованиям технических условий на обкатку, испытания и приемку двигателей соответствующих марок.
Конструкторская часть
Роль смазочно-охлаждающих жидкостей в процессе приработки и сорта масел, применяемые при обкатке
Условия, предотвращающие возникновение дефектов приработки, сводятся к постепенному повышению скоростей и нагрузок поверхностей трения при необходимом количестве смазки с момента пуска двигателя.
При больших нагрузках и скоростях скольжения в результате трения выделяется большое количество тепла, что влечет за собой повышение температуры деталей. Чрезмерное повышение температур поверхностей трения особенно опасно в период приработки. В этом случае благодаря малым зазорам между сопряженными деталями, отклонения их формы и расположения относительно друг друга, при наличии повышенной шероховатости и металлического контактирования возможен повышенный износ и полное заклинивание.
Это значит, что начальный период приработки, несомненно, можно классифицировать как процесс, протекающий в тяжелых условиях граничного трения. И по этой причине оптимальные режимы смазки во время обкатки приобретают громадное значение.
А.М. Никитин [4] доказывает, что все процессы, протекающие в период приработки, совершаются при крайне несовершенной смазочной пленке,
поскольку состояние трущихся поверхностей еще не обеспечивает достаточной ее прочности. По его мнению, основным условием, обеспечивающим более благоприятное протекание начального износа, является увеличение подачи смазки на стенки цилиндров в их верхней части. Наряду с этим величина начального износа будет тем меньше, чем лучше окажутся следующие свойства смазочной пленки:
а) чистота;
б) способность быстро удалять продукты износа с поверхностей трения; в) охлаждающая способность;
г) смазывающая способность и прочность пленки.
Одним из элементов противозадирного действия смазки во время приработки является пластическое течение металла [5]. Молекулы веществ, из которых состоят смазочные масла, делятся на активные или полярные или неактивные. Активные молекулы под действием молекулярного поля поверхностного слоя металла детали проникают в микрощели шероховатостей, разрыхляют металл и способствуют его диспергированию на поверхности, в связи с чем значительно облегчается процесс пластической деформации металла. При этом происходит пластическое течение выступов, микрообъем которых частично заполняет впадины микронеровностей.
Благодаря этому происходит измельчение микроструктуры металла и образуется упрочненный полировочный слой. Площади контакта увеличиваются, а удельное давление снижается.
Вопросам влияния качества масла на процесс приработки пар трения посвящено большое количество теоретических и экспериментальных работ.
Исследованиями академика П.А.Ребиндера установлено, что качество применяемого при обкатке масла влияет не только на процесс срезания и подравнивания шероховатостей, но и на упрочнение поверхностных слоев металла в результате измельчения его микроструктуры, при этом установлена целесообразность добавления к маслу активирующих присадок,
обеспечивающих в процессе приработки интенсивное срезание микровыступов и повышение сопротивляемости износу поверхностей трения.
В работе Б.И.Костецкого, М.Э.Натансона и др. [9] говорится, что эффективные смазочные материалы должны предотвращать процессы схватывания металла, обусловленные атермичеокой (при малых скоростях вращения и больших давлениях) и термической (при больших скоростях и высоких температурах) пластичностью, и износ при окислительном трении. Эти задачи могут быть решены увеличением эффективности смазочных материалов различными присадками. Авторы работы полагают, что положительное влияние этих присадок обусловлено разложением их под влиянием высокой температуры, возникающей на поверхности металла во время трения, при этом продукты разложения этих соединений взаимодействуют с поверхностью трения и образуют на них химически фиксированные стойкие адсорбционные слои.
Н.П. Воинов [10] пишет, что применением различных масел во время обкатки установлено значительное влияние масла на формирование качества поверхностей трения, понимая под этим не только чистоту поверхностей, но и другие физико-механические свойства.
Обкатку рекомендует Н.П. Воинов вести на менее вязком масле, так как маловязкая среда имеет более высокий коэффициент теплопередачи, чем высоковязкая среда. Это необходимо, по его мнению, для того, чтобы предупредить критическую температуру испарения пленки. В результате этого чистота поверхностей трения после обкатка на маловязких маслах получается значительно лучше (меньше царапан, а рисок, меньшая макрошероховатость), мощность трения на передвижение подвижных узлов затрачивается меньшая, а в процессе приработки с трущихся деталей меньше снимается металла.
Н.Ф. Дронова приходит в своей работе [11] к выводу, что ускорение обкатка двигателей монет быть достигнуто использованием разжиженных картерных масел. Считает, что разжиженные масла, благодаря большой подвижности и охлаждающей способности, допускают большее форсирование режимов обкатки, чем масла, на которых двигатель работает в условиях эксплуатации и которые обычно применяются для обкатки. В качестве разжиженных масел рекомендуются: веретенное 2 или 3, дизельное топливо в чистом виде иди в смеси с картерной смазкой.
Н.М. Быков [12] предложил производить холодную обкатку на водном растворе эмульсола, а горячую на эксплуатационных маслах. По его замыслам применение водного раствора эмульсора, обладающего малой вязкостью, хорошей текучестью и высокой теплоемкостью (поскольку основу смазывающей жидкости составляет вода), будет обеспечивать интенсивное сглаживание неровностей прирабатываемых поверхностей без их повреждения. Идее применения маловязких смазочно-охлаждающих жидкостей при обкатке придерживается большинство исследователей [13,11].
П.И. Земсков, например, считает, что от оптимальной вязкости масла, соответствующей для каждого режима приработки, во многом зависит и полезная мощность, развиваемая двигателем после обкатки. При этом разница в мощности в зависимости от применения того или иного сорта масла может доходить до 2-3 л.с. [14]. Однако следует иметь в виду, что снижение вязкости смазочных масел приводит к понижению прочности и смазывающей способности масляной пленки. Поэтому этот вопрос из-за отсутствия единого мнения по оптимальной вязкости применяемых для обкатки масел является дискуссионным.
Необходимо также рассмотреть роль дисперсных частиц, главным образом продуктов износа, имеющихся в смазке, в процессе приработки.
И.В. Корогодский [15] эти частицы делит на две группы:
я группа – твердые частицы крупных размеров (свыше 5мк), которые должны из смазки непрерывно удаляться;
я группа – измельчающиеся мягкие частицы и мелкие частицы, которые должны всячески в масле сохраняться, так как они дают положительный эффект в процессе трения и изнашивания,
При этом высокодисперсные частицы выполняют следующие важные функции:
а) заполняют, зашпаклевывают микровпадины, адсорбируясь на поверхностях трения за счет свободных связей молекул пристенного слоя, и увеличивают площадь фактического контакта, а, следовательно, снижают удельное давление в сопряжении;
б) прочно адсорбируются на микровыступах, что приводит к резкому сокращению случаев разрыва и полного исчезновения смазочной пленки;
в) повышают несущую способность смазочной пленки;
г) обеспечивают пластифицирование тончайших поверхностных слоев, тонкое диспергирование и выглаживание выступающих микронеровностей за счет расклинивающего действия поверхностно-активных веществ смазки.
В работах С.В.Венцеля и В.А.Лелюка [16,17] основным направлением является то, что работавшие минеральные масла могут успешно применяться как "приработочные" смазки. Это обосновано содержанием в составе работавших масел своеобразных поверхностно активных "присадок" (кислород и серусодерлащнх соединений высокодисперсных продуктов износа и других механических примесей), образующихся в масле в процессе его применения. Механические примеси соответствующих размеров представляют собой сложные конгломераты, наружная поверхность которых покрыта коллоидной защитой, обладающей антифрикционным действием. Эти частицы разделяют поверхности трения, смягчают воздействие высокотемпературных локализованных вспышек микроконтактов. За счет указанных влияний работавшие масла должны способствовать тонкому
диспергированию, адсорбционному пластифицированию поверхностей трения и, в конечном счете, оказывать эффективное воздействие на протекание процесса приработки, обеспечивая получение поверхностей трущихся пар высокого качества и повышенной износостойкости.
Авторы «считают, что стабилизация силы трения и температур в процессе приработки связана не с установившимся состоянием поверхностей трения, а с появлением в смазочном масле продуктов его окисления и механических примесей. Отсюда понятие "приработка" в Общем смысле по их мнению является неточным, и эффект процесса трения в действительности определяется состоянием масла. Согласно их рекомендаций следует, что для приработки двигателей пригодно любое работавшее масло того сорта, которое применяется в данном двигателе при условии, что оно отработало ранее не менее 50 часов без замены. Необходимо лишь применять отработанное масло, не содержащее воды, близкое по вязкости к свежему маслу, и не содержащее механических примесей с частицами размером более 5 микром.
Особенности проточно-циркуляционной системы смазки двигателей
Влияние мазки на процесс приработки не ограничивается качеством применяемого масла. Немаловажную роль играют режимы работы смазочных систем, как циркуляционный расход, давление, температура, степень фильтрации масла и т.д.
Следует отметить также, что надежность и качество смазки во многих случаях зависит и от рациональной конструкции масляной системы.
В последние годы стала применяться централизованная проточно- циркуляционная система смазки двигателей во время стендовой обкатки. Особенно эта система нашла применение на моторостроительных и крупных мотороремонтных заводах, где она дала возможность помимо повышения качества приработки повысить производительность испытательных станций.
При такой системе осуществляется схема смазки по принципу «сухого» картера, при которой масло в основном сосредоточено в дополнительных баках, радиаторах и внешних коммуникациях. При этом система разделяется на две части: циркуляционную (внешнюю) и смазочную (внутреннюю). Циркуляционная часть включает оборудование необходимое для прокачивания и обработки масла. Сюда входят сборные емкости, масляные насосы, фильтры, маслопроводы, сигнальная аппаратура, контрольно-измерительные приборы. Смазочная часть состоит из напорной магистрали двигателя.
Наличие внешней масляной системы значительно улучшает условия работы масла. При такой системе только небольшая часть масла (около 10%) находится в самом двигателе, подвергаясь воздействию специфических "моторных" влияний. Следовательно, каждая частица масла будет находиться в двигателе во столько раз меньше всего времени, соответствующего сроку службы масла, во сколько раз внешняя часть системы больше внутренней [6].
Одной из особенностей данной системы является возможность более эффективно очищать всю внутреннюю полость двигателя от продуктов первоначального износа и прочих механических частиц, попавших внутрь в процессе ремонта, сборки и приработки. Имеется возможность наиболее качественно очищать само масло во внешнем контуре масляных магистралей, а также поддерживать стабильность подачи, температуры и давления масла независимо от режимов обкатки двигателя.
Обычно после обкатки на стенде смазочное масло заменяется с целью удаления из двигателя вместе со старым маслом посторонних примесей и продуктов первоначального износа. Централизованная проточно- циркуляционная система смазки позволяет многократно использовать смазочные масла при условии эффективной регенерации их во внешнем контуре системы.
В первый период приработки существует прямая необходимость усиленной прокачки подшипников маслом с целью повышенного охлаж- дения, т.к. в окружающую среду отводится лишь незначительная часть тепла (5-6 %), образующегося в подшипниках в результате трения.
При первых пусках двигателя масло поступает к трущимся по- верхностям не сразу. Это приводит особенно в период приработки к большим первоначальным износам, а часто и задирам указанных поверхностей. А. Серебрянский и др. [7] опытами установили, что при незаполненной системе смазки двигателя масло начинает поступать к подшипникам лишь после того, как коленчатый вал сделает от 90 до 105 оборотов.
Техническое описание и работа централизованной системы подачи масла к двигателям
В системе смазки был произведен ряд изменений, главными из которых явилась включение агрегата для центробежной очистки и в соответствии с этим изменение схемы потока масла (рис. 2.2).
Все оборудование централизованной системы смазки находится в помещении, расположением ниже отметки пола, что обеспечивает слив отработанного масла в емкость 1 самотеком. Отработанное масло по сливной магистрали сливается в первый отсек рабочей половины масляной емкости. Из него масло переливается через предохранительный отсек, а затем через промежуток между днищем резервуара и второй перегородкой оно попадает в заборный отсек. Такое направление потока масла создает благоприятные условия для отделения крупных механических примесей и воды, накапливающихся впоследствии в нижней части емкости. Заборный патрубок находится от днища на расстоянии, равном 1/3 высоты блока, что обеспечивает в течение длительного промежутка времени забор масла из чистых слоев.
5
74
6 3
1
2
Рисунок 2.2 – Схема централизованной системы смазки:
1 – сливной резервуар; 2 – насос; 3 – предохранительный клапан; 4 – фильтр; 5 – двигатель; 6 – калорифер; 7 – манометр.
Масло в системе прокачивается по следующему циркуляционному контуру: емкость 1 – насос 2 – агрегат для центробежной очистки 4 – двигатели 5 – емкость 1.
В качестве агрегата для центробежной очистки масла используется блок из запараллеленных серийных полнопоточных центрифуг двигателя КамАЗ 740 (рис. 2.3).
Блок состоит из двух центрифуг 1, смонтированных на плите 2, через которую осуществляется подвод масла из магистрали 6 и отвод в магистраль
5. Блок центрифуг устанавливается над масляным баком, для слива в него очищенного масла.
16
54
Рисунок 2.3 – Схема установки блока центрифуг для очистки масла:
1 – полнопоточная центрифуга двигателя КамАЗ-740; 2 – установочная плита; 3 – дифференциальный манометр; 4 – стойка; 5 – магистраль для отвода масла; 6 – магистраль для подвода масла.
Давление масла в напорной магистрали поддерживается насосом НШ – 46, производительностью 46 л/мин при оборотах приводного вала 1000 в минуту. В случае уменьшения потребления масла испытательной станцией излишки его перепускаются через обратный клапан в масленую емкость.
Расчет насосной станции централизованной системы смазки двигателей
Для обеспечения необходимой подачи моторного масла к обкатываемым двигателям производим расчет насосной станции исходя из возможности пропуска масла, через трущиеся сопряжения двигателя. По статистическим данным дизельный двигатель ЯМЗ-236 способен пропускать 12-16 л/мин
моторного масла. Для расчета принимаем расход масла 16 л/мин, учитывая, что на используемой станции два обкаточно-тормозных стенда, общая производительность должна быть не менее 30 л/мин.
Для использования в системах подобного типа, рекомендуется использовать насосы типа НШ.
Учитывая то, что необходимо увеличить поток масла с целью пропуска его через блок центробежных очистителей, для использования станции принимаем насос НШ-50. Который в состоянии обеспечить необходимое давление (0,8 МПа) для обеспечения качественной очистки в центрифугах блока.
Техническое обслуживание
Согласно исследовательским работам [8] средняя продолжительность использования масла в централизованных системах смазки с учетом процесса освежения составляет три месяца. Это позволяет значительно экономить дорогостоящие моторные масла, т.е. использовать многократно не снижая качества приработки.
Техническое описание и работа централизованной системы охлаждения двигателей
В целях обеспечения необходимого теплового режима двигателей используется централизованная система охлаждения, в которой вода, охлаждающая двигатель, совершает круговые движения по замкнутой схеме (рис.2.4).
Централизованная система охлаждения испытательной станции должна обеспечивать тепловой режим прирабатываемых двигателей. Температура воды, поступающей в двигатель, должна быть 65…70 °С, а воды, выходящей из двигателя – 85…90 °С.
Постоянство температуры воды, подаваемой к двигателям, достигается за счет подогревателя, вмонтированного в напорный бак 4, или включением
вентилятора калорифера 3. Расход воды связанный с потерями при обкатке двигателей и подготовительных операциях (установка двигателей на стенде и демонтаж), компенсировался автоматическим добавлением воды из водопроводной сети поплавковым клапанном. Колебания охлаждающей жидкости должны быть в пределах 5 °С.
1Рисунок 2.4 – Схема централизованной системы охлаждения
1 – сливной бак; 2 – насос; 3 – калорифер; 4 – напорный бак; 5 – термометр; – 1 – подача воды на двигатель; – 2 – слив с двигателей; – 3
– водопроводная сеть; – 4 – подогреватель
Вода в системе прокачивается по следующему циркуляционному контуру: емкость 4 – двигатель – емкость 1 – насос 2 – калорифер 3 – емкость 4. Все оборудование централизованной системы охлаждения находится в помещении, расположением ниже отметки пола, что обеспечивает слив охлаждающей жидкости в емкость 2 самотеком. Затем охлаждающая жидкость перекачивается насосом 2 в емкость 4. Постоянство температуры воды, подаваемой в двигатель, достигается за счет подогревателя. При нагреве охлаждающей жидкости более 70 °С, подается сигнал на калорифер и вода начинает охлаждаться до оптимальной температуры.
3 РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ
Таблица 3.1 – Количество производственных рабочих по участкам и сменам
| Наименование работ | Норма времени | Годовая программа | Годовой объем работ | Годовой фонд рабочего времени | Количество рабочих | По сменам | Участки | ||||||||||
| Расчетное | Принято е | ||||||||||||||||
| Нормативный | Действительный | Явочное | Списочное | Явочное | Списочное | 1 | 2 | | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | |||||
| Разборочно-сборочные работы | |||||||||||||||||
| Предварительная мойка | 0,39 | 525 | 203,49 | 2069 | 1848 | 0,10 | 0,11 | 4 | 4 | 4 | - | Разборочно- моечный | |||||
| Предварительная разработка | 2,44 | 1281,99 | 0,62 | 0,69 | |||||||||||||
| Мойка подразобранных агрегатов | 0,29 | 152,62 | 0,07 | 0,08 | |||||||||||||
| Окончательная разборка на узлы/детали | 3,10 | 1627,92 | 0,79 | 0,88 | |||||||||||||
| Разборка узлов | 3,12 | 1638,09 | 0,79 | 0,89 | |||||||||||||
| Мойка деталей | 0,89 | 468,03 | 0,23 | 0,25 | |||||||||||||
| Снятие нагара и накипи | 0,56 | 295,06 | 0,14 | 0,16 | |||||||||||||
| Контроль-сортировка деталей | 3,14 | 1648,27 | 0,80 | 0,89 | 1 | 1 | 1 | - | Дефектовочный | ||||||||
| Комплектование, слесарно- подготовительные работы, селективный подбор | 3,62 | 1902,63 | 0,92 | 1,03 | 1 | 1 | 1 | - | Комплектовочны й | ||||||||
| Сборка узлов | 11,10 | 5829,99 | 2,82 | 3,16 | 7 | 7 | 7 | - | Сборочный | ||||||||
| Общая сборка из узлов | 11,90 | 6247,14 | 3,02 | 3,38 | |||||||||||||
| Испытание и регулировка | 4,98 | 2614,85 | 1,26 | 1,42 | 2 | 3 | 2 | - | Испытательная станция | ||||||||
| Доукомплектование | 3,64 | 1912,81 | 0,92 | 1,04 | 1 | 1 | 1 | - | Участок готовой продукции | ||||||||
| Разборочно-сборочные работы и проверка испытания | 10,62 | 5575,63 | 2,70 | 3,02 | Сборочный участок | ---- | |||||||||||
| Итого | 59,81 | | 31398,5 1 | | | 15,1 8 | 17,0 0 | 16 | 17 | 16 | | | |||||
| Наименование работ | |||||||||||||||||
| Ремонт блока цилиндров | |||||||||||||||||
| Слесарные работы | 3,22 | 525 | 1688,97 | 2069 | 1848 | 0,82 | 0,91 | 12 | 13 | 12 | - | Слесарно- механический | |||||
| Гидравлическое испытание | 0,66 | 345,93 | 0,17 | 0,19 | |||||||||||||
| Прессовые работы | 0,45 | 234,01 | 0,11 | 0,13 | |||||||||||||
| Расточка гильз | 2,98 | 1566,87 | 0,76 | 0,85 | |||||||||||||
| Хонинговальные работы | 1,61 | 844,48 | 0,41 | 0,46 | |||||||||||||
| Расточные для гнезд коренных подшипников | 0,89 | 468,03 | 0,23 | 0,25 | |||||||||||||
| Итого | 9,81 | | 5148,30 | | | 2,49 | 2,79 | 12 | 13 | 12 | | | |||||
| Ремонт коленчатого вала | |||||||||||||||||
| Слесарные работы | 0,81 | 525 | 427,33 | 2069 | 1848 | 0,21 | 0,23 | Слесарно- механический участок | ---- | ||||||||
| Шлифовальные работы | 2,02 | 1058,15 | 0,51 | 0,57 | |||||||||||||
| Полировальные работы | 0,62 | 325,58 | 0,16 | 0,18 | |||||||||||||
Продолжение таблицы 2.1
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | ||||
| Токарные работы | 0,68 | | 356,11 | | | 0,17 | 0,19 | | | |||||||
| Итого | 4,13 | | 2167,17 | | | 1,05 | 1,17 | | | | | | ||||
| Восстановление деталей | ||||||||||||||||
| Механические работы | 17,04 | 525 | 8943,39 | 2069 | 1848 | 4,32 | 4,84 | Слесарно- механический участок | ---- | |||||||
| Слесарные работы | 9,46 | 4965,16 | 2,40 | 2,69 | ||||||||||||
| Газосварочные работы | 1,12 | 590,12 | 0,29 | 0,32 | ||||||||||||
| Электросварочные работы | 0,78 | 406,98 | 0,20 | 0,22 | ||||||||||||
| Вибродуговая наплавка | 0,81 | 427,33 | 0,21 | 0,23 | ||||||||||||
| Подфлюсовая наплавка | 0,93 | 488,38 | 0,24 | 0,26 | ||||||||||||
| Термические работы | 0,19 | 101,75 | 0,05 | 0,06 | ||||||||||||
| Метализационные работы | 0,14 | 71,22 | 0,03 | 0,04 | ||||||||||||
| Гальванические работы | 0,95 | 498,55 | 0,24 | 0,27 | ||||||||||||
| Полимерные работы | 1,09 | 569,77 | 0,28 | 0,31 | ||||||||||||
| Итого | 32,50 | | 17062,6 4 | | | 8,25 | 9,24 | | | | | | ||||
| Всего | 106,24 | | 55776,6 1 | | | 26,9 6 | 30,1 9 | 28 | 30 | 2 9 | | |||||
Таблица 2.2 – Площади участков
| Наименование участков | Удельная площадь, м2 | Количество рабочих | Принятая площадь, м2 |
| 1. Приемка двигателей | 72 | 1 | 72 |
| 2. Разборочно-моечный | 81 | 3 | 72 |
| 3. Дефектовочный | 14,5 | 1 | 36 |
| 4. Комплектовочный | 26 | 1 | 36 |
| 5. Слесарно-механический | 186 | 12 | 216 |
| 6. Сборочный участок | 96 | 8 | 144 |
| 7. Испытательная станция | 46 | 2 | 72 |
| 8. Ремонт топливной аппаратуры | 18 | 1 | 18 |
| 9. Электротехнический | 18 | 1 | 18 |
| 10. Участок готовой продукции и доукомплектовки | 26 | 1 | 108 |
| 11. Склад двигателей ожидающих ремонта | 72 | 1 | 72 |
| 12. Инструменто-раздаточная кладовая | 36 | 1 | 36 |
| 13. Отдел технического контроля | 72 | 4 | 72 |
| 14. Помещения для мастеров | 42 | 3 | 42 |
| 15. Лаборатория | 30 | 1 | 30 |
| 16. Склад ДОР | 36 | 1 | 36 |
| 17. Отдел главного механика | 72 | 5 | 72 |
| 18. Бытовые помещения | 72 | | 72 |
Таблица 3.3 – Перечень основного оборудования испытательной станции
| Наименование | Модель, тип | Характеристика | Установленная мощность, кВт | Габарит- ные размеры в плане, мм | Зани- маемая пло- щадь пола, м2 |
| Обкаточно-тормозной стенд (для обкатки и испытания дизельных двигателей) | СТЭУ- 28-1000 | Электрическая машина переменного тока мощностью 28 кВт. Наибольшая тормозная мощность 280 л.с. при скорости вращения ротора 3000 об/мин. Наибольший тормозной момент, измеряемый весовым механизмом, 85 кгс*м. | 28 | 1200×3000 | 3,6 |
| Нижний бак для воды централизованной системы охлаждения двигателей | - | Емкость 1 м3 | - | 1500×500 | 0,75 |
| Верхний бак для воды централизованной системы охлаждения двигателей | - | Емкость 1 м3 | - | 1500×500 | 0,75 |
| Эстакада для верхнего бака | - | - | - | 600×1600 | 0,96 |
| Бак для масла | - | Емкость 1 м3 | - | 1500×500 | 0,75 |
| Насосная станция | - | - | - | 400×1000 | 0,4 |
| Топливный бак | - | Емкость 0,8 м3 | - | 800×1000 | 0,8 |
| Шкаф | - | - | - | 500×2000 | 1 |
| Слесарный верстак | - | - | - | 750×1500 | 1,13 |
| Стенд для контрольного осмотра двигателей | - | - | - | 750×1250 | 0,94 |
1 2 3 4 5 6