Испытания на надежность работы

      

Для того чтобы определить продолжительность работы двигателя без вынужденных перерывов и с установленными показателями, проводят испытания на надежность. Такая оценка двигателя проводится при приемочных или контрольных испытаниях, когда требуется оценить или проверить долговечность или ресурс двигателя, т. е. продолжительность работы до предельного состояния, определяемого невозможностью дальнейшей эксплуатации. Испытания на надежность проводятся также при изменении конструкции, материала или технологии изготовления детали или узла двигателя, когда требуется дать предварительную оценку эффективности мероприятия, направленного на повышение надежности.

Для оценки надежности двигателя раздельно проводят испытания на безотказность и износостойкость. Как те, так и другие испытания проводят в процессе эксплуатации, в лабораторно-дорожных и стендовых условиях.

При эксплуатационных испытаниях систематизируется информация, регулярно поступающая из автохозяйств, в которых под наблюдением находятся автомобили с испытуемыми двигателями. Эти испытания отражают состояние двигателей в условиях реальной эксплуатации. Однако для того, чтобы получить полное представление о надежности двигателя или какой-либо его детали, требуется длительный промежуток времени, иногда составляющий три-четыре года. Кроме того, для получения достоверной информации необходимо, чтобы под наблюдением находилось большое количество автомобилей.

При лабораторно-дорожных испытаниях выдерживают одинаковые дорожные условия, режимы движения и строго соблюдают нормы технического обслуживания. Более высокая стабильность испытаний позволяет сократить количество испытуемых автомобилей. Вследствие увеличения суточных пробегов сокращаются сроки проведения испытаний. Особенно большое сокращение сроков испытания и числа испытуемых автомобилей может быть достигнуто при проведении лабораторно-дорожных испытаний на специальном полигоне.

Стендовые испытания двигателей на надежность значительно сокращают время и стоимость испытаний по сравнению с лабораторно-дорожными и особенно эксплуатационными испытаниями. Однако условия и режимы, в которых проводят стендовые испытания, всегда отличаются от условий работы двигателя в эксплуатации. Поэтому продолжительность и режимы работы двигателя при стендовых испытаниях должны быть подобраны так, чтобы возникающие во время проведения отказы и износы соответствовали отказам и износам, которые происходят при длительных эксплуатационных испытаниях.

Испытания на безотказность. Безотказность двигателя в стендовых условиях определяется при проведении испытаний, табл. 1.

Таблица 1

Испытания состоят из следующих повторяющихся циклов: пуск и прогрев двигателя согласно инструкции предприятия-изготовителя; работа на холостом ходу в течение 5 мин; работа при n_ном и полном открытии дроссельной заслонки (или при полной подаче топлива) в течение 2 ч 50 мин; работа на холостом ходу в течение 5 мин, после чего двигатель останавливают не менее чем на 10 мин.

До и после испытаний определяют основные показатели двигателя, температуру выходящей охлаждающей жидкости, масла в картере, давление масла в системе. Подвергают микрометрированию основные детали двигателя. В процессе испытания регистрируются все неполадки, замена и ремонт отдельных деталей. Двигатель считается не выдержавшим испытания на безотказность:

при наличии отказов, для устранения которых требуется разборка двигателя со снятием головки цилиндров, поддона картера, крышки распределительных шестерен или маховика;

в случае появления стуков, опасных для дальнейшей работы двигателя;

если после окончания испытаний невозможна дальнейшая работа двигателя на любых рабочих режимах без замены деталей;

при снижении мощности и ухудшении экономичности во время испытаний на безотказность более чем на 5%;

при расходе масла свыше пределов, указанных предприятием-изготовителем;

в случае понижения давления масла ниже установленного уровня;

при появлении износов, превышающих установленные предельные.

Испытания на износостойкость. Детали современных автомобильных двигателей обладают такой высокой износостойкостью, что их износ в процессе эксплуатационных, дорожных или стендовых испытаний очень мал. Для выявления эффективности мероприятий, направленных на повышение износостойкости, требуются большие пробеги и длительное время. В связи с этим для оценки эффективности мероприятий по повышению износостойкости двигателя и его деталей применяют ускоренные испытания.

Методика испытаний, при которых в двигатель вводят абразивную пыль, обеспечивает характер износа основных деталей, довольно близко соответствующий эксплуатационному износу, и такую интенсивность изнашивания деталей, при которой общая продолжительность испытаний сокращается до 150 ч.

Для введения пыли с топливом около стенда, на котором проходят испытания двигателя, устанавливают смесительный бак с мешалкой, куда через равные промежутки времени подают порции топлива и пыли. Из смесительного бака топливо поступает в двигатель. Толкование кулинарных терминов и названий блюд разных стран мира. Для введения пыли в картер из него через каждые 30 мин отбирается по 100-150 г масла, в котором размешивают дозу пыли, и смесь вновь заливают в картер.

Установлены следующие режимы работы двигателя при испытаниях:

для карбюраторного двигателя: частота вращения коленчатого вала 0,5 n_ном и мощность, составляющая 0,5 максимальной мощности, развиваемой двигателем при данной частоте вращения;

для дизеля: частота вращения коленчатого вала 0,75 n_max и давление, равное 0,5 максимального давления р_е при данной частоте вращения.

Температура охлаждающей жидкости и масла должна быть в пределах 80-90° С. Общая продолжительность испытаний 150 ч.

Перед испытаниями и после них двигатель разбирают и подвергают микрометрированию. Замеряют размер цилиндров, поршней, колец, шеек коленчатого вала и вкладышей.

Износостойкость двигателя, прошедшего испытания, оценивают по времени его работы с пылью и по величинам

приведенных износов основных деталей и приведенному увеличению зазора в подшипниках. Приведенные износы i (мкм/г) подсчитывают по формуле

,

где:      u - замеренный износ детали или прирост зазора, мк;

            g - суммарная масса пыли, введенная в двигатель.

Приведенные износы деталей серийного двигателя принимаются за 100%. По величинам приведенного износа тех же деталей в сравниваемых двигателях с внесенными в них изменениями определяют среднюю величину уменьшения или увеличения износа в процентах.

Надежность отдельных узлов и деталей двигателя определяют в процессе моторных и безмоторных испытаний. Моторными называются испытания, при которых деталь (или узел) установлена на двигателе, и ее надежность оценивается в процессе работы двигателя. Безмоторными называются испытания, при которых деталь (или узел) на двигатель не устанавливается, а испытывается на специальном стенде.

Для сокращения продолжительности моторных испытаний обычно применяют режимы работы, при которых испытуемая деталь оказывается в особенно жестких условиях. Так, при оценке прочности деталей кривошипного механизма и стойкости против задиров повышают жесткость работы двигателя, устанавливая ранний угол впрыска топлива. Мощность двигателя увеличивают путем применения наддува. Частоту вращения коленчатого вала устанавливают выше номинальной. Для ускоренной оценки износа подшипников коленчатого вала при испытаниях используют масло, вязкость которого ниже требуемой. Ширину вкладышей уменьшают на 25-30%. При испытаниях прокладки головки блока уменьшают усилие затяжки болтов головки блока. Испытания проводятся при значительных изменениях частоты вращения коленчатого вала и одновременном изменении температуры охлаждающей жидкости.

При безмоторных испытаниях применяют стенды, на которых проводятся статические и усталостные испытания. На специальных стендах оценивается надежность работы клапанного механизма, масляного или водяного насоса, на вибрационных установках – усталостная прочность таких деталей, как, например, шатуна, пружины клапана. Путем приложения пульсирующей нагрузки за 100-150 ч проверяют усталостную прочность детали.