Файл: Взоров, Б. А. Форсирование тракторных двигателей.pdf

часовому расходу топлива. Известно, что количество теплоты, отводимое от поршня кольцами,

где tn — температура характерной точки поршня; ■—температура стенки цилиндра;

Ru. к — теплосопротивление поршневого кольца с прилегаю­ щими участками поршня.

Рис. 58. Температурное поле поршня дизеля СМД-14 при форси­ ровании от минимально устойчивого режима (GT= 4 кг/ч) до ре­ жима номинальной мощности (GT= 15 кг/ч):

--------- режим номинальной мощности;—------минимально устойчивый режим

Приведенное уравнение показывает, что значения t„ прямо пропорциональны значениям Qn, которые пропорциональны ко­ личеству введенной в дизель теплоты, т. е. часовому расходу топлива GT. Так, при форсировании дизеля СМД-14 получены следующие эмпирические зависимости температур отдельных точек поршня от часового расхода топлива

центр днища: tn — 125-f8,35 GT;

центр выемки днища: tn = 123+ 8,25 GT;

край днища со стороны выемки: ta = 117 + 7,85 GT и т. п

Построенное по этим уравнениям температурное поле порш­ ня дизеля СМД-14 при форсировании от минимального устойчи­ вого режима до режима номинальной мощности приведено на рис. 58. Незначительные отличия в температурах поршня, полу­ чаемых на разных скоростных режимах, могут не учитываться, и полученные зависимости легко аппроксимируются одной об­ щей зависимостью, по которой могут определяться температу­ ры поршня с ошибкой на 2%.

В качестве примера на рис. 59 показана такая осредненная зависимость для дизеля ЯМЗ-236, справедливая для любого

кость поршня и образуются трещины на кромках камеры сго­ рания. Размягчение и рост термических деформаций заэвтектического поршневого сплава при нагреве видно по данным табл. 13.

Рис. 60. Температура кромки камеры сгорания ЦНИДИ на ди­ зеле СМД-60 в точках 1—3

Методы борьбы с образованием трещин на кромках камеры разнообразны, но сводятся к следующим: а) снижение темпера­ турного уровня поршней; б) повышение термостойкости мате­ риала поршня; в) применение термостойкой конструкции поршня.

Температурный уровень поршня может быть понижен за счет уменьшения зазора между поршнем и цилиндром по верх­ нему надкольцевому поясу, увеличения расстояния от верхнего кольца до края днища, уменьшения зазоров между поршневыми кольцами и канавками, применения трапецеидальных компрес­

98

ствие этого высокая термостойкость камеры сочетается с хоро­ шей экономичностью и умеренной жесткостью процесса.

Повышение термических напряжений в некоторых элементах сопровождается ростом механических нагрузок, как, например, в соединении головка — блок (или головка — цилиндр в дизелях воздушного охлаждения), что может потребовать конструктив­ ных изменений этого соединения для обеспечения его герметич­

ности.

Серьезную задачу представ­ ляет обеспечение надежной рабо­ ты головки при форсировании дизеля воздушного охлаждения. Температура наиболее опасного места перемычки между клапа-

нами не должна превышать допустимой величины, равной 250° С. Это может потребовать изменения конструкции головки, ее оребрения при форсировании.

3. УРОВЕНЬ ВИБРАЦИЙ

Уровень вибраций дизеля во многом определяет уровень виб­ раций всего трактора, а следовательно, оказывает влияние на условия труда тракториста. Помимо этого, уровень вибраций существенно влияет на число «вибрационных отказов», харак­ теризующих надежность дизеля и трактора в целом, и, наконец, высокочастотные вибрации дизеля являются источником меха­ нических шумов, составляющих примерно 50% всех шумов, гене­ рируемых дизелем. Таким образом, чем выше уровень вибраций, возникающих при работе дизеля, тем опаснее они с точки зре­

100

ния условии труда тракториста и надежности дизеля. Поэтому при форсировании дизеля важна оценка уровня вибраций.

Выявление связи между вибрацией, работоспособностью и надежностью тракторного дизеля, его отдельных узлов, агрега­ тов и деталей представляет большие трудности. Снижение уров­ ня вибраций всегда приводит к заметному повышению надеж­ ности дизеля и трактора в целом. Так, по данным ГСКБД, обо­ рудование дизеля СМД-14 уравновешивающим механизмом уменьшило во время полевых испытаний число вибрационных отказов примерно в 2 раза. Установка дизеля СМД-14 на трак­ тор ДТ-75 на более совершенные упругие амортизаторы привела во время полевых испытаний к снижению этих отказов в 3 раза.

Базой для разработки допустимых норм вибраций явились определенные в процессе испытаний вибрации тракторных ди­ зелей. Поскольку виброактивность дизеля в значительной сте­ пени зависит от способа крепления его на раме, нормы вибра­ ций определялись и разрабатывались применительно к работе дизеля на тракторе. На рис. 63 приведена номограмма предель­ но допустимых общих уровней вибрации тракторных дизелей по ускорению /, скорости v и перемещениям s для корпусных дета­ лей и навесных агрегатов дизелей. Стрелки показывают, как пользоваться номограммой. При этом точки в и д определяют допустимый уровень вибраций иа холостом ходу, а точки г и е — соответственно на режиме номинальной мощности. Приведет ные иа рис. 63 данные могут служить критерием приемлемости того или иного уровня форсирования дизеля с точки зрения вибраций.

Общие зависимости уровня вибраций дизеля от степени фор­

строгих закономерностей. Малое влияние нагрузки на вибрации четырехцилиндровых рядных дизелей объясняется тем, что, как

правило, увеличение общих уровней вибрационных ускорении, скорости и перемещения корпусных деталей дизелей как в вер­ тикальном, так и в горизонтальном направлениях, которое мо­ жет быть принято подчиняющимся прямолинейному закону. Ре-

зонаисные явления имеют место лишь у небольшого числа ди­ зелей. Увеличение общих уровней вибраций, соответствующее повышению частоты вращения на 100 об/мин, находится в пре­ делах 0—4 дБ и в среднем, как это следует из рис. 64, состав-

Рис. 63. Номограмма предельно допустимых общих уровней вибраций трак­ торных дизелей по ускорению /, скорости v и перемещениям s для корпус­ ных деталей н навесных агрегатов дизелей

ляет 1 дБ. Таким образом, можно с достаточной точностью определить общие уровни вибраций корпусных деталей дизелей на различных скоростных режимах, пользуясь следующими за­ висимостями:

S = S0-г *1, (« — п0),

102

Рис. 64. Увеличение общих уровнен вибраций дизелей, соответствующее уве­ личению частоты вращения на 100 об/мин для различных отечественных тракторов и комбайна

Приведенные данные позволяют оценить влияние форсиро­ вания дизеля на уровень вибраций.

4. НАДЕЖНОСТЬ

Моторесурс тракторных дизелей до 1-го капитального ре­ монта должен составлять 5—6 тыс. мото-часов. Форсирование дизелей не должно снижать этот ресурс, а требования к надеж­ ности должны, как правило, повышаться.

Согласно принятой методике надежность дизелей должна характеризоваться следующими показателями: безотказностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью и долговечностью дета­ лей. Для определения значений этих показателей требуются все­ сторонние данные о результатах испытаний партий форсиро­ ванных дизелей (подробный микрометраж, данные о стоимости опытных деталей, затраты на устранение всех выявленных отка­ зов и т. п.), что сложно получить. Обычно ограничиваются анализом долговечности опытных дизелей, а из свойств, обу­ словливающих надежность, анализируют только безотказность..

4* 103