Диагностика технического состояния шатунно-кривошипной группы двигателя

    Вид износа и разрушения Вероятность повторения, %                               

Смятие и  абразивный износ зубьев и шлицев

соединительных  муфт     ..........................       14,8

Усталостное разрушение поверхностного

слоя и абразивный износ зубьев шестерен ..............       15,8

Отколы и  абразивный износ зубьев шестерен ..........      20,1

Абразивный износ деталей .......................      38,8

Контактное  схватывание деталей ..................      10,5

Коррозия некоторых  деталей в сочетании с

различными  видами износа и разрушениями

поверх-ностного слоя ...................    3,5—10

Абразивный износ превалирует над всеми остальными: около 40% деталей имеют чисто абразивный износ и 50% -  абразивный износ в сочетании с другими видами износа и разрушений поверхностного слоя.

Исследования  показали, что значительное количество деталей автомобилей заменяется в эксплуатации по причине износа. При обработке статистических данных по отказам деталей автомобилей установлено следующее их распределение:

износ - 53,4%; разрушение (трещины, поломка, обрыв части детали) - 18,9%;

деформация (растяжение, скручивание, изгиб) - 10,4%, другие виды дефектов - 17,3%. Анализируя дефекты деталей, возникающие при эксплуатации, следует иметь в виду, что каждая отдельная деталь подвержена различной нагрузке, виду деформаций и условиям смазки.

Разновидности износа и разрушений деталей и причины их возникновения в процессе эксплуатации можно систематизировать следующим образом:

1. Смятие поверхностного  слоя возникает на поверхностях  деталей, обладающих низким пределом текучести и недостаточным сопротивлением пластическим деформациям. Обычно этот дефект присущ деталям, имеющим низкую твердость.

2. Усталостное  разрушение поверхностного слоя  возникает на рабочих поверхностях деталей в условиях циклических контактных напряжений и характеризуется появлением микротрещин, расположенных под углом около 30° к рабочей поверхности, образованием трещин и выкрашиванием поверхностного слоя.

Усталостное разрушение поверхностного слоя наблюдается часто  у зубьев шестерен, на рабочих поверхностях сбоим шариковых и роликовых подшипников и др.

3. Хрупкое разрушение поверхностного слоя имеет место у деталей, прошедших термическую или химико-термическую обработку. Обычно разрушение поверхностного слоя начинается с образования трещины и дальнейшего выкрашивания поверхностного слоя при отсутствии предварительной или сопровождающей пластической деформации.

4. Абразивный  износ является основным видом  износа и характеризуется систематическим съемом металла твердыми частицами в процессе взаимодействия двух трущихся поверхностей.

5. Контактное  схватывание наблюдается в деталях, работающих без смазки при высоких удельных нагрузках, с низким пределом текучести тончайших поверхностных слоев.

6. Коррозионное  разрушение поверхностного слоя  возникает в результате химического воздействия окружающей среды.

7. Усталостное разрушение детали возникает при действии циклических напряжений и характеризуется двумя зонами:

Ø      зона с  мелкозернистым строением, постепенное  усталостное

разрушение;

Ø      зона с крупнозернистым строением, мгновенное разрушение.

8. Хрупкое разрушение детали характеризуется отсутствием заметных следов предшествующей пластической деформации. Оно развивается при появлении трещины, обусловленной действием рабочих напряжений, превышающих предел прочности. Поверхность излома имеет кристаллическое строение. Хрупкое разрушение возникает у деталей, изготовленных из материалов с относительно малой пластичностью, подвергавшихся термической и химикотермической обработке.

9. Вязкое разрушение  детали характеризуется предварительной  пластической деформацией и волокнистым строением излома. Разрушение происходит при величине рабочих напряжений, превышающих предел прочности материала, и имеет место у деталей, изготовленных из пластичного материала, который не подвергался термической и химпко-термической обработке. [3, c. 47-49]

     5. Понятия и определения ремонтопригодности втомобилей

Под ремонтопригодностью  понимается свойство конструкции машины, которое заключается в ее приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Из этого  следует, что ремонтопригодной является такая конструкция автомобиля, которая при оптимальных затратах на проектирование, изготовление и эксплуатацию и при надлежащем уровне технической эксплуатации будет наименьшее время находиться в неработоспособном состоянии за установленный цикл его работы. В этом случае показателем ремонтопригодности является время нахождения автомобиля в неработоспособном состоянии, а также могут быть минимальные затраты труда и средств на осуществление технического обслуживания и ремонтов, рациональные затраты на производство автомобилей и наименьший ущерб, наносимый простоями автомобилей в период восстановления их работоспособности. Следовательно, ремонтопригодность является таким свойством, которое характеризует приспособленность автомобиля, его агрегатов и узлов к работам, осуществляемым при выполнении различных видов технического обслуживания и ремонтов. Но характер выполнения, объемы и содержание работ, осуществляемые при выполнении, в одном случае, технического обслуживания, в другом, ремонта автомобилей, при которых привлекаются совершенно отличные технические средства, состав и квалификация рабочих и специалистов, обусловили необходимость введения таких понятий, как эксплуатационная технологичность и ремонтная технологичность.

     Эксплуатационная технологичность является свойством конструкции автомобиля, которое характеризует его приспособленность к поддержанию работоспособности всех его компонентов, проведению регулировочных и заправочных работ, всех видов технического обслуживания и эксплуатационных ремонтов; устранению отказов и неиспраыюстей, выполняемых как в условиях эксплуатации, так и при подготовке автомобиля к работе и после окончания работы при             оптимальной затрате труда, материалов, времени и средств.           

     Ремонтная технологичность является свойством конструкции автомобиля и ее составных частей: деталей и сборочных единиц, которое характеризует приспособленность к ремонтным работам, осуществляемым с целью восстановления утраченной работоспособности при обеспечении заданного ресурса, оптимальных затратах труда, материалов, времени и средств.

Более частными показателями ремонтопригодности автомобилей  являются: контролепригодность, доступность, легкосъемность, взаимозаменяемость, преемственность оборудования.

     Контролепригодность есть свойство узлов и агрегатов автомобиля, заключающееся в их приспособленности к контролю технического состояния методами безразборной оценки, т. е. методами технической диагностики. Это свойство характеризуется удобством применения технических средств для диагностирования параметров различных технических систем с наименьшей затратой труда.

     Доступность конструкции узлов и агрегатов автомобиля является свойством, которое характеризует их приспособленность к удобному и быстрому осуществлению технологических операций при устранении отказов, проведении технического обслуживания и ремонта.

     Легкосъемность есть свойство конструкции автомобиля, характеризующее приспособленность к выполнению операций разборки и сборки, вызванных необходимостью замены отказавших деталей, при проведении контроля технического состояния отдельных узлов и агрегатов автомобиля.

     Взаимозаменяемость является свойством конструкции автомобиля, позволяющим из произвольного множества однородных деталей, узлов и агрегатов производить замену без дополнительной подгонки при сохранении нормального выполнения рабочих функций. Допускается регулировка узла, предусмотренная его конструкцией.

     Преемственность оборудования относится к сфере автотранспортных и авторемонтных предприятий, станций обслуживания и означает возможность использования уже имеющегося оборудования для осуществления технического обслуживания и ремонта.

Автомобили  создаются для длительного применения. Их работоспособность поддерживается системой технического обслуживания и ремонта. [3, c. 111-112]

    

5.1.  Показатели оценки  ремонтопригодности автомобиля

 

Необратимые процессы, происходящие в материалах деталей  под влиянием сложного взаимодействия большого количества факторов и условий работы, со временем изменяют их химические, физические и механические свойства. В процессе работы деталей кроме изменения свойств материала изменяются микрогеометрия трущихся поверхностей, геометрия деталей и их параметры. В результате беспрерывно происходящих изменений нарушаются зазоры и натяги в узлах трения, кинематические связи деталей, узлов и агрегатов; проявляются различные дефекты и отказы. Отказы, возникающие в процессе работы автомобиля, приводят к простоям, устранение отказов требует значительных затрат труда, времени и средств.

В соответствии с принятым делением ремонтопригодности на эксплуатационную и ремонтную технологичность рассмотрим критерии, показатели и методы их оценки.

Оценка эксплуатационной технологичности автомобиля предусматривает  учет всех условий, на которых осуществляется технологическое обслуживание и ремонт, и заложенных в автомобиль конструктивно-технологических особенностей. В целях сопоставимсстн результатов оценки в качестве исходных предпосылок предполагается обязательное выполнение всех регламентных операций технического обслуживания.

Оценочными  параметрами эксплуатационной технологичности  автомобиля, по которым производится накопление информации, являются: периодичность выполнения отдельных операций технического обслуживания, трудоемкость каждой операции технического обслуживания и текущего ремонта, количество крепежных изделий, в том числе стандартизованных и нестандартизованных, количество мест смазки и очистки, количество мест проведения контрольно-крепежных и контрольно-регулировочных работ. Креме этого, учитывается обеспечение автомобиля заводом инструментами и прпнадлежностями, требуемым оборудованием и приспособлениями для выполнения технического обслуживания и текущего ремонта. Очень важным показателем является агрегатно-узловая унификация автомобиля.

Установлены три  основных показателя эксплуатационной технологичности автомобиля:

1) периодичность  технического обслуживания, тыс.  км;

2) удельная трудоемкость технического обслуживания, чел.-ч/тыс. км;

3) удельная трудоемкость  текущего ремонта, чел.-ч/тыс. км.

Периодичность технического обслуживания автомобиля определяется наработкой или временем между двумя последовательно проводимыми техническими обслуживаниями одного вида.

Удельная трудоемкость технического обслуживании представляет собой отношение средней трудоемкости технического обслуживания к средней наработке изделия за один н тот же период эксплуатации.

Удельная трудоемкость текущего ремонта определяется отношением средней трудоемкости текущего ремонта к средней наработке изделия за один и тот же период эксплуатации.

Кроме этих показателей  для дифференцированной оценки эксплуатационной технологичности изделия в ходе исследования допускается применять дополнительные показатели. [3, c. 189-194]

     6.  Диагностика технического состояния шатунно-кривошипной группы двигателя

Кривошипно-шатунный механизм двигателя предназначен для  восприятия давления расширяющихся газов и для преобразования прямолинейного возвратно- поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Сопряжения  шатунно-кривошипной группы деталей  двигателя являются динамически нагруженными, последствия разрушения которых являются весьма тяжелыми.

О техническом  состоянии судят по внешним признакам, главным образом по наличию стука (но это уже свидетельство предельного состояния сопряжения), по результатам измерения зазора в сопряжении без его разборки.

Диагностика технического состояния сопряжения позволяет  объективно определить износ сопряжения и необходимость его ремонта. Увеличить работу двигателя до ремонта можно только при помощи автоматов, которые обеспечат оптимальный температурный режим сопряжения с максимальной очисткой масла от абразивных частиц. Особенно это важно для подшипников коленчатого вала.

Диагностику технического состояния узлов двигателя производят главным образом по эксплуатационным параметрам: по утечке в картер двигателя отработавших газов или воздуха из камеры сгорания (сопряжение цилиндр - кольцо), по расходу масла (сопряжение канавка поршня - кольцо), по изменению давления в системе смазки (шатунно-кривошипная группа деталей). Конструкция применяемых при этом приборов сравнительно проста, но она не позволяет оценить техническое состояние конкретного сопряжения, а только всей их совокупности. По результатам диагностирования и при известной закономерности изменения параметров в зависимости от пробега автомобиля можно прогнозировать изменение технического состояния узла, сопряжения, величину пробега до ремонта. Для прогнозирования пробега до текущего ремонта по экономическому критерию необходимо, кроме того, знать закономерность изменения удельных затрат на поддержание работоспособности узла, агрегата, в котором установлен узел, в  процессе эксплуатации.