Dependence of durability and wear resistance on forcing and inaccuracies in ICE production

Abstract


In this paper, the dependence of durability and wear resistance of parts on forcing and technical capabilities of the ICE production is analyzed. The development of engine building characterizes acceleration of ICE. Errors include a gap and correspondence of micro- and macrogeometry of the friction surfaces of the parts to their optimal, attained parameters. To ensure the operability, preservation and improvement of durability and wear resistance of parts, when forcing, the errors decrease. The purpose of the study is to evaluate the durability and wear resistance of parts from the technical capabilities of engine building, caused by design and production errors and the level of ICE forcing. The relationship between forcing, production and reliability is analyzed by the dynamics of development of automotive ICEs, empirical and predicted durability data and wear resistance of the crank mechanism and cylinder-piston group. The proportionality coefficient and the theoretical error of design and production of internal combustion engine for GAZ and ZMZ engines are being calculated. With modernization of production and reduction of errors, the technical characteristics of both an engine and a vehicle are improving. The connection between the engine and the car is given. Dependences of design and production errors and wear rates of the details of the crank mechanism and the cylinder-piston group on the forced internal combustion engine are derived. It is determined that with increase in compression ratio and the speed of a crankshaft, the wear rate decreases faster than the errors. This is due to the influence of errors on the properties of tribo-coupling, motor and car, the coordinated development of which provides increased growth of durability and wear resistance of parts.

Full Text

Введение Развитие двигателестроения характеризует форсирование ДВС - степень сжатия и частота вращения коленчатого вала на режиме максимального крутящего момента , погрешности проектирования и производства . Погрешности включают зазор и соответствие микро- и макрогеометрии трущихся поверхностей деталей своим оптимальным, приработанным параметрам. Для обеспечения работоспособности, сохранения и улучшения долговечности и износостойкости деталей при форсировании погрешности уменьшаются. Теоретическая погрешность проектирования и производства определится: , где - коэффициент пропорциональности. Цель исследования Целью исследования является оценка долговечности и износостойкости деталей от технических возможностей двигателестроения, обусловливаемых погрешностями проектирования и производства и уровнем форсирования ДВС. Взаимосвязь форсирования, производства и надежности анализируется по динамике развития ДВС автомобилей [1], эмпирических [2, 3] и прогнозируемых [4] данных долговечности и износостойкости кривошипно-шатунного механизма и цилиндропоршневой группы. Результаты анализа Используя технические характеристики двигателей, эмпирические данные погрешностей проектирования и производства , рассчитываем коэффициент пропорциональности ; теоретическую погрешность проектирования и производства (табл. 1). Таблица 1 Прогнозирование предельного износа и ресурса деталей двигателей Марка двигателя ГАЗ-51 ГАЗ-69 ЗМЗ-21 ЗМЗ-53 ЗМЗ-24 ЗМЗ-402 ЗМЗ-406 Среднее значение Год производства 1945 1947 1960 1963 1970 1982 1996 6,2 6,7 7,15 7,6 8,2 8,2 9 , мин -1 1500 2000 2100 2200 2400 2600 4000 Коренные шейки коленчатого вала , мкм 20 45,7 55 32 28,8 12,5 18,8 19 104 61 104 83 104 54 104 57 104 27 104 68 104 52 104 , мкм 56 39 35 31 26 24 14 Шатунные шейки коленчатого вала , мкм 46,7 46,7 0 21,7 7,25 3,33 5 43 104 63 104 0 36 104 14 104 7 104 18 104 26 104 , мкм 28 19 17 16 13 12 7 Цилиндры , мкм 55 60 42 80 58 64 67 51·104 80·104 63·104 133·104 114·104 136·104 241·104 117·104 , мкм 126 87 78 70 59 55 33 Тепловой зазор в замке первого компрессионного кольца , мм 0,25 0,06 0,15 0,11 0,05 0,04 3350 901 2508 2164 1066 1440 1905 , мм 0,14 0,127 0,11 0,10 0,09 0,05 Считаем, что для исследования аналитического типа получено высокое соответствие теоретических и эмпирических, эксплуатационных данных. Погрешности проектирования и производства трущихся поверхностей деталей отражают свойства трибосопряжений, непосредственно влияя на их долговечность и износостойкость. Кроме этого, влияние погрешностей на изнашивание выражается через технические возможности двигателя и машины. С модернизацией производства и уменьшением погрешностей техническая характеристика и двигателя и машины улучшается. Пример связи двигателя и автомобиля приводится в табл. 2. Таблица 2 Величины, характеризующие связь двигателя с автомобилем Модель автомобиля ГАЗ -51А ГАЗ-53А ГАЗ-66 Тип двигателя Р-6 V-8 V-8 Ход поршня, мм 110 80 80 Радиус качения колеса, мм 440 463 507 Передаточное отношение заднего моста 6,67 6,83 6,83 Число оборотов колеса на 1 км пути 362 344 314 Число оборотов двигателя на 1 км пути 2415 2350 2145 Путь поршня на 1 км пути автомобиля на прямой передаче, м 531 376 343 Мощность на 1 т полной массы автомобиля, кВт/ч 9,9 11,7 15,4 Форсирование и повышение мощности двигателя, увеличивает энерговооруженность и передаточное отношение трансмиссии автомобиля, уменьшает вероятность езды на пониженных передачах, уменьшает путь трения деталей двигателя на 1 км пути, что увеличивает долговечность и износостойкость. На основании данных прогнозируемого предельного износа и ресурса деталей [4] определим интенсивность износа: , где - коэффициент пропорциональности. На рис. 1 и 2 представлены зависимости погрешностей проектирования и производства и интенсивности износа деталей кривошипно-шатунного механизма и цилиндропоршневой группы от форсирования ДВС. Рис. 1. Зависимость погрешностей проектирования, производства и интенсивности износа коренных а и шатунных б шеек коленчатого вала Рис. 2. Зависимость погрешностей проектирования, производства и интенсивности износа цилиндров а и поршневых колец б Заключение С повышением степени сжатия и частоты вращения коленчатого вала интенсивность износа уменьшается быстрее погрешностей. Это объясняется влиянием погрешностей на свойства трибосопряжения, двигателя и автомобиля, согласованное развитие которых обеспечивает повышенный рост долговечности и износостойкости деталей.

About the authors

V. A Kochenov

Nizhny Novgorod State Agricultural Academy


Ph.D.

S. S Kazakov

Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics


Ph.D.

K. E Grunin

Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics

Email: konst.grunin2010@yandex.ru

References

  1. Минеев А.М. Двигатели Заволжского моторного завода. Нижний Новгород: Издательство Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, 1998. 256 с.
  2. Коченов В.А., Гоева В.В., Гришин Н.Е., Казаков С.С., Жамалов Р.Р., Грунин К.Е. Унификация исследований надежности ДВС // Сельский механизатор. 2016. № 1. С. 30-32.
  3. Коченов В.А., Сахаров А.Н., Гоева В.В., Гришин Н.Е., Казаков С.С., Жамалов Р.Р., Грунин К.Е. Оценка проектирования и производства ДВС // Тракторы и сельхозмашины. 2017. № 7. С. 43-46.
  4. Коченов В.А., Сахаров А.Н., Гоева В.В., Гришин Н.Е., Казаков С.С., Жамалов Р.Р., Грунин К.Е. Прогнозирование надежности ДВС // Сельский механизатор. 2016. № 2. С. 32-33.
  5. Доронкин В.Г., Петин Ю.П., Колачева Н.В. Диагностика автомобилей и теория распознавания образов // Вестник НГИЭИ. 2016. № 4(59). С. 87-93.

Statistics

Views

Abstract - 6

PDF (Russian) - 3

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

Copyright (c) 2017 Kochenov V.A., Kazakov S.S., Grunin K.E.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies