УДК: 629.018
https://doi.org/10.25198/2077-7175-2023-6-79
EDN: BJAKHC


просмотр

МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ШАТУННЫХ ВКЛАДЫШЕЙ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ В ЭКСПЛУАТАЦИИ (НА ПРИМЕРЕ КАМАЗ-740)

О. А. Кулаков
Некоммерческое Партнерство «КАМАЗ-Автоспорт», Набережные Челны, Россия
e-mail: kulakov.o@mail.ru

А. А. Гафиятуллин
Завод двигателей, Публичное акционерное общество «КАМАЗ», Набережные Челны, Россия
e-mail: gafiatullin@kamaz.ru

Р. Ф. Калимуллин
Набережночелнинский институт (филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет», Набережные Челны, Россия
e-mail: rkalimullin@mail.ru

Аннотация. Актуальность темы статьи обусловлена нерешенностью проблемы отказов автомобильных двигателей, в частности, современных массовых двигателей семейств КАМАЗ-740.10, 7403, из-за проворачивания шатунных вкладышей, и необходимостью более глубоких исследований процессов и явлений, приводящих к ним, и разработки решений, исключающих их в эксплуатации.

Цель исследования – обеспечение надежности автомобильных двигателей уменьшением риска проворачивания шатунных вкладышей коленчатого вала в эксплуатации за счет разработки метода исследования их формоизменения и применения его при обосновании и внедрении различных конструктивных, технологических и эксплуатационных решений.

Описаны прототип и разработанные способ и устройство для определения зазора в шатунном подшипнике, пригодные для исследования формоизменения шатунных вкладышей в условиях стендовых испытаний двигателей. Прототипом служило пневматическое устройство дифференциального типа, применяемое в приборах активного контроля при хонинговании гильз цилиндров. С применением описанного устройства разработана и апробирована методика исследования формоизменения шатунных вкладышей в условиях стендовых испытаний дизельных двигателей КАМАЗ-740.10.

Применение новых способа, устройства и методики позволяет исследовать закономерности формоизменений шатунных вкладышей во взаимосвязи с условиями смазки, температурными и нагрузочными режимами работы двигателя, и другими факторами.

Представленные результаты экспериментов показывают, что зазор в шатунном подшипнике не является стабильным, обусловлен не только износом, но и образующимся прогибом вкладыша, и существенно зависит от температурного режима двигателя – с увеличением температуры масла зазор уменьшается из-за увеличения прогиба. Образование прогиба и формоизменение вкладышей авторами объясняется потерей его устойчивости от действия нагрузок и внутренних напряжений в условиях нестабильности подвода масла.

Представленные в статье результаты экспериментальных исследований обладают научной новизной, поскольку установлено ранее не описанное и не фиксированное уменьшение зазора из-за прогиба вкладышей, который образуется сразу с момента начала работы после сборки двигателя, а его величина переменна и определяется температурным режимом.

Практическая значимость – разработанный метод позволяет проводить исследования закономерностей формоизменения шатунных вкладышей коленчатого вала для проверки эффективности конструктивных, технологических и эксплуатационных решений для исключения их проворачивания при работе автомобильного двигателя.

Основными направлениями перспективных исследований является обоснование практических решений для обеспечения стабильности формы вкладышей в процессе длительной работы двигателя.

Ключевые слова: коленчатый вал, шатунный подшипник, вкладыши, формоизменение, зазор, прогиб, проворачивание, условия смазки.

Для цитирования: Кулаков О. А., Гафиятуллин А. А., Калимуллин Р. Ф. Метод исследования формоизменения шатунных вкладышей коленчатого вала автомобильного двигателя в эксплуатации (на примере КАМАЗ-740) // Интеллект. Инновации. Инвестиции. – 2023. – № 6. – С. 79–91. – https://doi.org/10.25198/2077-7175-2023-6-79.


Литература

  1. Активный контроль размеров / под ред. С. С. Волосова. – М.: Машиностроение, 1984. – 223 с.
  2. Антропов Б. С., Яновский М. А., Нестеров Д. А. Повышение работоспособности подшипников коленчатого вала // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2007. – № 12. – С. 35–36. – EDN: IISKZF.
  3. Быков В. Г., Салтыков М. А., Горбунов М. Н. Новый способ обеспечения стабильности геометрических параметров вкладышей для высоконагруженных подшипников дизелей // Двигателестроение. – 1985. – № 8. – С. 32–35, 48.
  4. Денисов А. С., Кулаков А. Т. Обеспечение надежности автотракторных двигателей. – Саратов: Саратовский гос. технический ун-т, 2007. – 422 c. EDN: QNUBXL.
  5. Диагностика технического состояния подшипников коленчатого вала в процессе эксплуатации автомобиля / А. Т. Кулаков [и др.] // Проблемы экономичности и эксплуатации автотракторной техники: Материалы Международного научно-технического семинара имени В.В. Михайлова, Саратов, 15–16 мая 2019 года. Том Выпуск 32. – Саратов: Общество с ограниченной ответственностью «Амирит», 2019. – С. 189–196. – EDN: ADQVTX.
  6. Королев А. Е., Фролов В. К. Внутренние напряжения в биметаллических вкладышах коленчатого вала дизелей Д49 // Механика и физика фрикционного контакта. – 2003. – № 10. – С. 61–71. – EDN: SDKXAF.
  7. Кулаков А. Т., Денисов А. С. Нестабильность зазоров в шатунных подшипниках из-за образования прогиба вкладышей // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2006. – Т. 3(14). – № 1. – С. 83–91. –EDN: KVQZVB.
  8. Кулаков А. Т., Сахапов И. А. Методика и результаты расчетно-экспериментального исследования деформации вкладышей // Мир транспорта и технологических машин. – 2010. – № 1(28). – С. 27–32. – EDN: QJDQHX.
  9. Кулаков О. А., Сахапов И. А., Кулаков А. Т. Диагностирование формоизменений шатунных вкладышей дизельных двигателей // Автотранспортное предприятие. – 2008. – №1. – С. 47–49. – EDN: KKXWFT.
  10. Причины и устранение случаев задира и проворачивания вкладышей подшипников коленчатого вала автомобильного дизеля КамАЗ / В. Н. Барун [и др.] // Двигателестроение. – 1983. – № 4. – С. 3–5.
  11. Способ безразборной диагностики подшипников двигателя внутреннего сгорания и фильтроэлементов: пат. 2398200 Рос. Федерация. № 2009123745/06; заявл. 22.06.2009; опубл. 27.08.2010, Бюл. № 24. – 7 с.
  12. Способ измерения зазоров в подшипниковых узлах шатуна двигателя внутреннего сгорания: пат. 2295703 Рос. Федерация. № 2005116816/28; заявл. 01.06.2005; опубл. 20.03.2007. Бюл. № 8. – 5 с.
  13. Способ определения зазора в шатунном подшипнике коленчатого вала при испытании и диагностике двигателя внутреннего сгорания автомобилей, транспортных и транспортно-технологических машин: пат. 2691259 Рос. Федерация. № 2018105459; заявл. 13.02.2018; опубл. 11.06.2019. Бюл. № 17. – 36 с.
  14. Das San., Das Shub. (2019) Applications of Tribology on Engine Performance. Automotive Tribology. pp. 307– 325. http://dx.doi.org/10.1007/978-981-15-0434-1_16.
  15. Dong Q., Yin Zn., Li H. (2019) Simulation and Experimental Verification of Fatigue Strength Evaluation of Journal Bearing Bush. Engineering Failure Analysis. No 109(1), рр. 104275. http://dx.doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.104275.
  16. Ghiasvand A., Abdollahi S. A. (2023) Designing a Connecting Rod for an Internal Combustion Engine. Conference: 7thInternational Conference on Applied Researches In Science And Engineering At: Aachen, Germany.
  17. Kulakov A. T., Barylnikova E. P., Kulakov O. A. (2019) Machine elements evaluation diagnostic devices development using compressed air on crankshaft bearings example. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vol. 570, Is.1, pp. 012064. https://doi.org/10.1088/1757-899X/570/1/012064. EDN: GCTBJF.
  18. Someya T., Okamoto Y. (2003) On the Standardization of Damages in Plain Bearings. Journal Japanese Society of Tribologists. No. 48(10), рр. 776–781.
  19. Sun J. et al. (2019) Lubrication Performance of Connecting-Rod and Main Bearing in Different Engine Operating Conditions. Chinese Journal of Mechanical Engineering. No. 32(23). http://dx.doi.org/10.1186/s10033-019-0335-9.
  20. Vencl A., Rac A. (2014) Diesel engine crankshaft journal bearings failures: Case study. Engineering Failure Analysis. Vol. 44, рр. 217–228. http://dx.doi.org/10.1016/j.engfailanal.2014.05.014.