ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Изнашивание деталей и узлов двигателей внутреннего сгорания из "Применение смазочных масел в двигателях внутреннего сгорания" В работах [16, 29] показано, что в процессе трения микрошероховатость поверхностей становится оптимальной. При излишне гладких поверхностях происходит их огрубление, при высокой шероховатости осуществляются срез и пластическая деформация микровыступов до значений, обеспечивающих минимальные потери на трение и изнашивание. [c.28] О структурной приспособляемости поверхностей было указано выше в связи с работами Б. И. Костецкого с сотрудниками. В главах П1 и V подробно рассмотрен механизм улучшения про-тивоизносных и антифрикционных свойств масел в процессе их применения. Здесь отметим лишь, что в результате окисления масла в двигателях внутреннего сгорания и в других машинах образуются продукты, молекулы которых являются полярными, что способствует появлению на металлических поверхностях и на взвешенных в масле твердых частицах граничных масляных пленок. Эти же продукты, как было указано выше, вызывают повышение проводимости масла, следствием чего является снижение электростатической составляющей износа. Одновременно снижается интенсивность окисления масла, лако- и нага-рообразования в связи с возникновением процессов, тормозящих ход этих побочных явлений. [c.28] Рассмотрим вначале общие факторы, определяющие интенсивность изнашивания основных деталей двигателей. [c.28] Целесообразно рассмотреть влияние основных размеров двигателя и особенностей рабочего процесса на износостойкость пар трения. [c.29] Известно, что детали поршневой группы в большей части типов двигателей внутреннего сгорания изнашиваются наиболее быстро и поэтому по их состоянию судят о необходимости ремонта. В этой связи принято считать, что средняя скорость поршня Ут, определяющая его путь в единицу времени, в первую очередь влияет на скорость изнашивания деталей. Однако при более глубоком рассмотрении оказывается, что это не так [8]. Наибольший износ наблюдается при движении поршня вблизи верхней мертвой точки. Гильза цилиндра в наибольшей степени изнашивается в верхней части, максимальному износу подвергается также верхнее компрессионное кольцо и его канавка. Это вызвано влиянием дорожной пыли, проникающей в цилиндр по воздушному тракту снижением или полным нарушением гидродинамического режима смазки пары кольцо — гильза в верхней части хода поршня в связи с уменьшением скорости относительного перемещения высокой температурой и давлением газов в закольцевом пространстве канавки верхнего компрессионного кольца. Кроме того, в карбюраторных двигателях масляная пленка смывается топливом в жидкой фазе, прежде всего вблизи верхней мертвой точки. [c.29] Следовательно, интенсивность изнашивания определяется не суммарным путем поршня, зависящим от средней его скорости, а количеством актов описанных выше воздействий на детали ЦПГ, т. е. частотой вращения коленчатого вала. Изложенное подтверждается меньшей долговечностью быстроходных двигателей по сравнению с тихоходными, независимо от близких численных значений средней скорости поршня. Увеличение средней скорости может оказаться даже полезным — способствовать снижению износа поршневых колец и направляющей части поршня в связи с усилением гидродинамического эффекта смазки в поршневой группе. [c.29] Величины удельных нагрузок, температурные условия, применяемые материалы и их механические характеристики, условия смазки и т. д. в двигателях с большими и малыми диаметрами цилиндров существенно не различаются, если сравнивать их при одинаковой степени форсирования. При этих условиях скорости изнашивания одноименных деталей, отнесенные к единице площади, будут близкими. Однако относительные величины износов за одно и то же время работы у двигателей большей размерности будут соответственно меньше. [c.30] Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна г// влияет определенным образом на условия смазки, в частности смазки шатунных подшипников. Известно, что во время работы шатунных и коренных подшипников происходят циклически повторяющиеся провалы несущей способности гидродинамического слоя и опасные сближения шейки вала с вкладышем. Определены оптимальные соотношения между массами вращающихся и прямолинейно движущихся частей кривошипно-шатунного механизма и величинами отношения г//, при которых провалы несущей способности подшипников и, следовательно, их износы будут минимальными [36]. [c.30] Рассмотрим вкратце влияние особенностей рабочего процесса на смазку и на износ деталей цилиндров и поршневой группы. Наибольшее значение это имеет для дизелей. [c.30] При выборе способа смесеобразования в дизеле исходят в частности, из стремления обеспечить мягкую работу двигателя при умеренных давлениях сгорания и невысоких градиентах его возрастания. Предполагается, что градиент не должен превышать 0,4—0,6 МН/(м2 Град.). В некоторых двигателях градиент нарастания давления достигает 1,5 МН/(м град.). В соответствии с существующими понятиями жестко работающий двигатель подвержен ускоренному изнашиванию и, следовательно, он недолговечен. [c.30] Известно, что дизели с неразделенными камерами дают обычно более высокую жесткость сгорания, чем дизели с разделенными камерами, а также с пленочным и объемно-пленочным смесеобразованием. Резкое взрывоподобное сгорание во второй фазе приводит к повышенному выдавливанию масла из зазоров в парах трения ЦПГ и подшипниках коленчатого вала. Кроме того, оно вызывает снижение усталостной прочности деталей и в особенности антифрикционного слоя подшипников коленчатого вала. Совершенно обоснованным следует считать мнение ряда исследователей о том, что высокая жесткость сгорания более опасна, чем его кратковременно действующее максимальное давление. [c.30] Современным путем форсирования двигателей является применение газотурбинного наддува. Форсирование по скоростному режиму дизеля осуществляется в меньшей степени, так как трудно обеспечить высокое качество смесеобразования. При наддуве жесткость сгорания, как правило, снижается или остается неизменной. Износостойкость при применении наддува снижается в меньшей степени, чем при форсировании скоростного режима. Ухудшение смазки при наддуве вызвано относительно высокими температурами рабочего процесса. Эти условия способствуют в какой-то степени увеличению скорости изнашивания, но главная опасность заключается в относительно более интенсивном нагаро- и лакообразовании. В связи с этим, а также по ряду других причин для обеспечения надежности работы двигателя при высоком наддуве должен быть обеспечен значительный избыток воздуха во время сгорания и в некоторых случаях нужно предусматривать промежуточное охлаждение наддувочного воздуха. Однако, несмотря на эти мероприятия, усложняющие конструкцию двигателя и увеличивающие его первоначальную стоимость, все же приходится применять наиболее качественные масла с комплексами соответствующих присадок. [c.31] Значительно усложняется подбор масел в двигателях с высоким наддувом и большими диаметрами цилиндров. В таких двигателях для обеспечения необходимой надежности работы вводится масляное охлаждение поршней. Для этой цели необходимо отбирать часть масла из циркуляционного контура мас-.ляной системы, подавать его на нагретое до высоких температур донышко поршня со стороны картерной части двигателя, в результате чего эти порции масла интенсивно окисляются. Вследствие этого ускоряется срабатываемость присадок и за-грязняемость масла в двигателе. В отдельных типах тяжелых дизелей предусмотрена специальная система охлаждения поршней. [c.31] Значительное ухудшение условий работы масла в карбюраторных двигателях связано с детонацией. Для детонации характерны неполнота сгорания и перегрев. Развитая, не приостановленная во-время детонация, как известно, может в значительной степени снизить надежность работы двигателя, вызвав прогар клапанов и пригорание колец. Одновременно резко увеличиваются температурные перепады по образующей гильзы цилиндров. В связи с этим ухудшаются условия работы масла, усиливается прорыв газов из камеры сгорания в картерную часть двигателя, что способствует повышенному износу, особенно деталей цилиндропоршневой группы. Меры борьбы с детонацией известны, и непосредственного отношения к смазке они не имеют. При использовании масел, склонных к образованию значительного количества нагаров, детонация может возникать в результате уменьшения объема камер сгорания. [c.31] Опыт эксплуатации и ремонта двигателей внутреннего сгорания различных типов показывает, что наиболее изнашиваемыми узлами являются ЦПГ, опоры коленчатого вала (шейки и вкладыши) и детали механизма газораспределения. [c.32] Вернуться к основной статье