Діагностика технічного стану кривошипо-шатунного механізму автотракторного двигуна

1. Мета роботи:

Провести перевірку технічного стану циліндро-поршневої групи (ЦПГ) двигуна за кількістю газів, що прориваються в картер. Виконати перевірку величини зазорів у деталях кривошипно-шатун­ної групи (КШГ) двигуна.

2. Тривалість заняття: 2 академічні години.

3. Обладнання робочого місця:

Двигуни Д-37М і Д-21, компресорно-вакуумна установка КИ-4942, індикатор ви­трати газів КИ-13671, пристрій КИ-11140 для замірювання зазорів у КШГ, компресиметр КИ-861, набір слюсарних інструментів.

4. Місце проведення заняття: лабораторія технічного діагностування МТП.

5. Загальні відомості:

Кривошипно-шатунний механізм (КШМ) включає: ЦПГ (гільзи циліндрів, поршні та порш­неві кільця), колінчастий вал із шатунними і корінними підшипниками, шатуни з втулками, поршневі пальці і маховик.

Основним показником стану ЦПГ вважається витрата картерної оливи на ви­горання. Однак, відсутність досить точного експрес-методу визначення цього показника не завжди дозволяє об’єктивно оцінити стан даного механізму.

Інтенсивність зношування спряжень двигуна можна оцінити за кон­цен­тра­ці­єю продуктів зношування в картерній оливі за допомогою спектрографа. У цьому разі для оцінки ступеня зношування основних деталей поряд із регулярним спек­траль­ним аналізом проб оливи, які відбираються через певний інтервал роботи дви­гуна, не­обхідно знати їх хімічний склад і співвідношення швидкостей зношування спря­жень. Про доцільність розбирання двигуна для ремонту чи усунення не­справностей роб­лять висновок за різким збільшенням концентрації основних елементів у від­працьованій оливі.

Найпоширеніший спосіб для оцінки стану ЦПГ – це спосіб визначення кіль­кос­ті га­зів, що прориваються в картер. Під час вимірювання кількості газів за до­по­мо­гою зви­чайного приладу, наприклад, ротаметра, через високий опір виходу газів із картера і наявності в картері надлишкового тиску частина газів виходить в ат­мо­сферу через сальники колінчастого вала та інші нещільності, обминаючи пристрій.

Щоб уникнути цього, під час вимірювань необхідно відсмоктувати гази із кар­те­ра, забезпечуючи проходження їх лише через вимірювальний пристрій.

Вигорання картерної оливи та кількість газів, що прориваються в картер під час роботи дви­гуна на всіх циліндрах, є інтегральними (сумарними) оцінними показниками технічного стану ЦПГ.

Щоб оцінити стан кожного циліндра окремо, їх почергово вимикають (деком­пре­сують). Потім підраховують різницю між витратою газів, отриману при де­ком­пре­суванні циліндра, який перевіряють, і середньою витратою газів, отриману при де­компресуванні кожного з решти циліндрів. При однаковому стані всіх ци­ліндрів вка­зана різниця буде незначною. якщо ж вона буде великою, то це свідчить про аварійний стан даного циліндра.

Стан підшипників колінчастого вала можна оцінити за зазорами в них. Еліпсо­подібність і конусність шийок вала до розбирання двигуна на ремонт можна не пере­віряти, оскільки ці показники являються наслідком зношування підшипників.

На даний момент часу найпоширенішими способами безрозбірного діагнос­ту­ван­ня технічного стану підшипників колінвала є ті, які базуються на визначенні наступних показників:

§ тиск оливи в головній магістралі;

§ кількість оливи, яка протікає через підшипники за одиницю часу;

§ шумів і стуків, які виникають від ударів у спряженнях під час роботи двигуна;

§ стуків, які виникають від ударів деталей у результаті штучного переміщення поршня шатуна на величину зазорів у спряженнях.

6. Опис установки і методика експерименту:

6.1. Тиск оливи перевіряють за допомогою пристрою КИ-4940. Пристрій під­клю­ча­ють до мастильної магістралі паралельно до робочого манометра трактора. Для цьо­го від’єднують трубку робочого манометра від штуцера, який вкручений у корпус оливних фільтрів або блока циліндрів.

Запускають і прогрівають двигун до нормального теплового режиму, після чо­го перевіряють тиск оливи в магістралі спочатку при нормальній, а потім при міні­мально стійкій частоті обертання колінчастого вала на холостому ходу.

Номінальні і граничні значення тиску оливи в магістралі подано у табл. 4.1.

Таблиця 4.1

Номінальні і граничні значення тиску оливи у магістралі тиску, МПа

Двигун	При номінальній частоті обертання колінвала	Граничний при мі­ні­маль­но стій­кій час­то­ті обер­тання ко­лін­вала
номінальний	граничний
ЯМЗ-238НБ	0,40-0,70	0,15	0,10
СМД-60, СМД-62	0,25-0,40	0,10	0,07
А-01,А-01М, А-41	0,30-0,50	0,10	0,07
Д-130	0,20-0,35	0,10	0,07
СМД-14, СМД-14А	0,25-0,35	0,10	0,07
Д-108, Д-54А, Д-240, Д-240Л, Д-50, Д‑50Л, Д-65Н, Д-48ПЛ, Д-48Л, Д‑48М, Д-37М, Д-37Е, Д-21	0,20-0,30	0,08	0,05

 

6.2. Визначення технічного стану ЦПГ дви­гуна за кількістю газів, що про­ри­ва­ють­ся в картер:

§ запустити двигун і прогріти його до нормального теплового режиму;

§ встановити номінальну частоту обертання колінвала двигуна під час роботи на хо­лостому ходу;

§ закрити отвори під мастиломірну лінійку і сапун гумовими заг­лушками;

§ встановити на мастилозаливну горловину газовий витратомір при повністю відкритій дросельній щілині (маховичок приладу повинен бути в положенні, що відповідає максимальній витраті газів);

 

 

 

Рис. 4.1. Схема визначення зазорів у спряженнях кривошипно-шатунного механізму за допомогою компресорно-вакуумної установки:

1, 2 – вакуумнасоси-компресори; 3, 8 – ресивери; 4 – вентиль; 5 – вакуумметр; 6 – ре­гулятор вакууму; 7 – запобіжний клапан; 9 – манометр; 10 – регулятор тиску; 11 – повітророзподільник; 12 – кран; 13 – наконечник; 14 – пристрій КИ‑11140.

§ перекривати дросельну щілину провертанням маховичка приладу за годин­ни­ко­вою стрілкою і слідкувати за поплавком ротаметричного манометра; щойно верхній торець поплавка манометра збігатиметься з рискою на плекси­гла­со­во­му корпусі, припинити провертання;

§ прочитати на шкалі маховичка витрату газів у л/хв, дані занести в протокол перевірки;

§ увімкнути декомпресор у першому циліндрі і заміряти у викла­деній вище послідовності витрату газів під час роботи двигуна на трьох циліндрах;

Заміряти в такий же спосіб витрату газів при почерговому декомпресуванні ін­ших циліндрів, дані занести в протокол перевірки. Зробити висновки про тех.­ніч­ний стан ЦПГ окремих циліндрів, порівнявши значення заміряних втрат по­віт­ря з до­пусти­мими втратами (дод. М).

Витрату газів, які прориваються в картер, визначають за допомогою індикатора витрати газів КИ-13671, який показано на рис. 4.2.

 

Рис. 4.2. Індикатор витрати газів КИ-13671:

1 – корпус; 2 – прозорий циліндр; 3 – поршень; 4 – кольорова мітка; 5 – кришка дроселя; 6 – дросельна щілина; 7 – шкала витрати.

 

6.3. Перевірити технічний стан кривошипно-шатунної групи.

6.3.1. Перевірити технічний стан КШГ за характером стуків у спряженнях в непрацюючому двигуні:

§ зняти з двигуна форсунки, встановити на місце форсунки пер­шого циліндра пристрій КИ-11140 компресорно-вакуумної уста­новки;

§ поставити поршень першого циліндра в положення в.м.т. на такті стиску і зафіксувати колінчастий вал у цьому положенні;

§ увімкнути компресорно-вакуумну установку і створити в одному з його ресиверів тиск 0,2-0,25 МПа (2,0-2,5 кГс/см²) а в другому – розрідження 0,06-0,07 МПа (0,6-0,7 кГс/см²);

§ прикласти наконечник стетоскопа до блока циліндрів у зоні поршневого паль­ця, створюючи почергово в камері згоряння розрід­ження і стиск (шляхом пере­ми­кан­ня крана компресорно-вакуумної установки), прослухати стуки у верхній головці шатуна;

§ прикласти наконечник стетоскопа до торця (або шківа) колінвала і, підтримуючи в ресиверах заданий тиск, прослухати стуки в шатунному підшипнику колінчастого вала;

§ аналогічно прослухати стуки в інших циліндрах; про дані прослуховування зробити відмітку в протоколі перевірки.

6.3.2. Заміряти зазори у верхніх головках шатунів і в шатунних підшипниках:

Зазори у верхній головці шатуна і в шатунному підшипнику визначають без­по­середньо на тракторі в непрацюючому двигуні за допомогою пристрою
КИ-11140 (поз. 14 рис. 4.1) індикатором з використанням компресорно-вакуумної ус­та­новки. Пристрій встановлюється на місце знятої форсунки.

§ створити в ресиверах компресорно-вакуумної установки тиск і вакуум відповідно 0,05-0,1МПа (0,5-1,0 кГс/см²) і 0,06-0,07 МПа (0,6-0.7 кГс/см²);

§ встановити стрілку індикатора датчика переміщення поршня в нульове поло­жен­ня, з’єднати ресивер розрідженого повітря з надпоршневим простором і, по­вільно збільшуючи в ньому розрідження, зафіксувати на індикаторі відстані, на які поршень переміщається від початкового положення до першої зупинки та від першої до другої зупинки; результати замірів записати в протокол перевірки.

Переміщення поршня від початкового положення до першої зупинки відповідає зазору в спряженні поршневий палець-втулка верхньої головки шатуна, а від першої до другої зупинки – в шатунному підшипнику.

§ перевірити аналогічно зазори в спряженнях інших циліндрів.

7. Послідовність виконання роботи:

7.1. Визначити технічний стан циліндро-поршневої групи дви­гуна за кількістю газів, що прориваються в картер.

7.2. Перевірити технічний стан кривошипно-шатунної групи.

7.2.1. Перевірити технічний стан КШГ за характером стуків у спряженнях у непрацюючому двигуні.

7.2.2. Заміряти зазори у верхніх головках шатунів і в шатунних підшипниках:

8. Зміст звіту:

Тема роботи.

Мета роботи.

Обладнання робочого місця.

Результати перевірки.

Таблиця 4.1

Протокол перевірки технічного стану циліндро-поршневої групи двигуна

Режим перевірки	Кількість газів, що прориваються в картер	Різниця Qсер-Qi, л/хв
номі­нальна	гранично до­пус­ти­ма	замі­ряна	допус­тима	замі­ряна
1. При роботі на всіх циліндрах
2. При декомпресуванні циліндрів
……….

 

Середнє значення кількості газів під час робои на трьох циліндрах:

, (4.1)

де Q – кількість картерних газів при декомпресуванні одного із циліндрів; і – порядковий № циліндра; n – кількість циліндрів.

Висновки про технічний стан циліндро-поршневої групи.

Таблиця 4.2

Протокол перевірки технічного стану кривошипно-шатунної групи двигуна

Параметри перевірки	Циліндри двигуна
1.Наявність стуків (”+” – прослуховуються, “-” – ні)
а) у верхній головці шатуна
б) у нижній головці шатуна
2.Зазор у спряженні (мм)
а) поршневий палець-втулка верхньої головки шатуна
б) шийка шатуна-підшипник нижньої головки шатуна

 

Висновки про технічний стан кривошипно-шатунної групи двигуна.

9. Питання для самоконтролю:

1. Як перевіряють тиск оливи у головній мастильній магістралі двигуна?

2. Як визначають зазори у спряженнях верхніх головок шатунів і в шатунних підшипниках?

3. Як визначають місця зазорів у спряженнях верхніх головок шатунів і в шатунних підшипниках за допомогою стетоскопа?

4. За допомогою яких установок і пристроїв перевіряють технічний стан кривошипно-шатунного механізму?

5. Який температурний режим двигуна слід встановити для перевірки тиску оливи у головній мастильній магістралі?

6. Який температурний режим двигуна слід встановити для перевірки зазорів у спряженнях кривошипно-шатунного механізму?

7. Який зазор, на вашу думку, S₁ (між бобишками поршня і поршневим паль­цем) чи S₂ (між поршневим пальцем і втулкою верхньої головки шатуна) є на­стільки малим, що ним під час вимірювань можна знехтувати?

Лабораторна робота № 6