12. Стадії припрацювання двигунів, призначення холодного припрацювання

Ремонт двигателей заканчивается их испытанием и сдачей ОТК завода. Испытание двигателей согласно техническим условиям состоит из следую­щих этапов:

холодной приработки двигателя путем вращения его электромотором или другим двигателем;

горячей приработки двигателя на холостом ходу и под нагрузкой;

приемки двигателя.

Техническими условиями также рекомендуется снятие контрольной точки характеристики двигателя по эффективной мощности на тормозном стенде.

Приработка двигателя вызывается необходимостью подготовить двига- тель к восприятию эксплуатационных нагрузок и повышению его долговеч­ности. Приработка является необходимым и завершающим этапом процесса ремонта двигателя.

В процессе приработки происходит улучшение качества трущихся по­верхностей деталей, что способствует повышению их износостойкости, уста­лостной прочности и стойкости против коррозии. Наряду с этим, в период приработки выявляются дефекты, указывающие на те или иные отклонения от технических условий на восстановление деталей или сборку двигателя.

В процессе приработки микрогеометрия трущихся деталей существенно изменяется. Начальная шероховатость поверхностей деталей, являющаяся результатом их механической обработки, в процессе приработки сглажи­вается, фактическая опорная поверхность соприкосновения деталей уве­личивается, вследствие чего удельные давления и температура трущихся поверхностей уменьшаются. Гладкие рабочие поверхности деталей, полу­ченные в результате приработки, являются более износостойкими. При гладких поверхностях потери на трение и возможность появления заеданий и задиров уменьшаются.

Кроме того, приработкой устраняется отклонение от правильной геомет­рической формы деталей (овальность, конусность, граненость и т. п.) и неточности сборки (несоосность, непараллельность, неперпендикулярность и пр.). Однако следует отметить, что устранение неправильности геометри­ческой формы деталей и неточности сборки может быть только у деталей, изготовленных из мягких материалов, приработка которых происходит за счет пластических деформаций. В деталях из твердых материалов прира­ботка осуществляется по преимуществу за счет выкрашивания выступов, образующих неровности поверхности после механической обработки.

В процессе приработки происходит сглаживание старых неровностей, оставшихся от механической обработки, и образование новых неровностей, получающих другие форму, размер и направление. Таким образом, в про­цессе приработки устанавливается новая микрогеометрия поверхностей трущихся деталей, являющаяся наиболее благоприятной (оптимальной) для дальнейшей работы двигателя.

Новое качество поверхностей трущихся деталей, полученное в резуль­тате приработки, является основным фактором, определяющим дальнейший срок их службы. Качество поверхности, полученное в результате механи­ческой обработки деталей, влияет на характер и длительность процесса приработки и величину износа деталей за этот период.

Для улучшения прирабатываемости трущихся поверхностей применяют различные способы. Так, поршневые кольца подвергают электролитическому лужению или фосфатированию. Толщина слоя покрытия составляет 0,005— 0,010 мм. Покрытия поршневых колец улучшают качество поверхности цилиндров и колец, повышая этим их износостойкость и предохраняя от появления рисок и задиров.

Химическими покрытиями на поверхности трущихся деталей создается тончайшая пористая пленка, хорошо удерживающая смазку в первый период приработки и легко разрушающаяся до порошкообразного состояния. По­рошкообразная масса, пропитанная маслом, заполняет зазор между поршнем и цилиндром, предохраняя трущиеся поверхности от появления задиров и улучшая их качество.

Улучшение приработки цилиндро-поршневой группы отечественных двигателей достигается лужением или фосфатированием всех поршневых колец, кроме верхнего. Верхнее поршневое кольцо во всех двигателях, а в двигателе ЗИЛ-130 оба верхних кольца покрывают пористым хромом.

Более лучшие результаты дает приработка на осерненном масле. При­садка серы в масло в количестве 0,8—1,2% ускоряет процесс приработки, улучшает качество поверхности сопряженных деталей и уменьшает продол­жительность процесса в 2—5 раз и даже в 6—8 раз. Износ же трущихся поверхностей снижается в 1,2—1,5 раза по сравнению с приработкой на маслах без присадки серы. Уменьшение продолжительности процесса объяс­няется, во-первых, расклинивающим действием молекул серы, адсорбирую­щихся в ультрамикротрещинах поверхностных слоев металла трущихся тел, во-вторых, образованием сульфидов . Расклинивающее действие молекул серы, проникших в микротрещины, ускоряет и облегчает возникновение пластической деформации поверхностных слоев металла.. С другой стороны вследствие высоких температур, возникающих на участках микровыступов, в результате больших удельных давлений сера активно вступает в химическое соединение с металлом, образуя сульфиды. Толщина сульфидных пленок составляет 60—120 мк и более. По сравнению с метал­лом сульфидные пленки обладают большей пластичностью, что также спо­собствует более легкому деформированию микровыступов поверхностных слоев металла и сокращению времени приработки.

В результате действия указанных явлений первоначальное качество поверхности изменяется, микронеровности уменьшаются, опорная поверх­ность увеличивается, удельные давления снижаются и возникает новая микрогеометрия хорошо приработанных поверхностей деталей. Процесс протекает при меньших значениях коэффициента трения, явления схватывания металла отсутствуют благодаря тому, что масляная пленка более прочно удерживается на сульфидных пленках, чем на поверхности металла. При этих условиях смягчается и абразивное действие продуктов износа. В результате износ приработки значительно снижается по сравнению с приработкой на неосерненных маслах.

Хорошие результаты на приработку оказывает коллоидный графит. Од­нако он не нашел применения в производстве и потому этот вопрос здесь не рассматривается.

Продолжительность приработки зависит от качества предшествующей механической обработки, качества сборки, режима трения приработки (число оборотов коленчатого вала) и, как указано, от физических свойств и качественного состояния смазывающих веществ.

Режим приработки двигателей установлен техническими условиями. Иногда ремонтные предприятия не придают режиму приработки должного значения, поэтому следует сказать несколько слов о важности его соблю­дения.

Не выдерживая технических условий, процесс приработки иногда ведут на одном, постоянном режиме. Хотя при этом и добиваются снятия перво­начальной шероховатости и получения некоторой устойчивой гладкости поверхности, все же такая приработка не является надежной, ибо не подго­товляет двигатель в полной мере к работе в эксплуатационных условиях. Получаемая при постоянном режиме процесса микрогеометрия поверхности будет соответствовать только этому режиму трения и при изменении его будет изменяться и микрогеометрия трущихся поверхностей деталей. Вот почему приработку необходимо вести при переменном режиме, получаемом изменением числа оборотов коленчатого вала, как это и предписывается техническими условиями.

Приработку не следует начинать при весьма низких или весьма высоких числах оборотов коленчатого вала, так как в обоих случаях могут быть задиры и заедания трущихся поверхностей деталей. При низких оборотах появление задиров и царапин и даже заедание может произойти из-за плохой подачи масла; при высоких — вследствие большой работы трения и высокой температуры трущихся поверхностей деталей. Начинать приработку надо с минимальных оборотов, указанных в технических условиях, и доводить. нх до максимальных оборотов постепенно, ступенями.

Большое значение для качества приработки двигателей имеет еще и вяз­кость масла. Масло должно обладать не только хорошей смазывающей спо­собностью, но и хорошо охлаждать трущиеся поверхности. В связи с этим следует применять масло с пониженной вязкостью в пределах 20—32 мк м сек при 50°С. Однако, как показывают исследования, более целесообразно применять масло АК-6 или АК-Ю с присадкой серы 0,8— 1,2% для карбюраторных двигателей и ДП-11 с той же величиной присадки серы или смесь ДП-11 с присадкой «ЦИАТИМ-339» и индустриального 20 при вязкости 28,0 сст (28 мк м/сек) .

В первый период приработки в масло попадает значительное количество продуктов износа в виде металлических частиц, не улавливаемых фильтрами тонкой очистки. Продукты износа попадают с маслом на трущиеся поверх­ности деталей и ухудшают условия приработки. Поэтому желательно подачу масла в систему смазки двигателя производить специальным насосом из отдельно установленного бака с маслом. При этом масло, поступающее в двигатель, должно подвергаться предварительной очистке хлопчатобумаж­ными фильтрами, обладающими большей фильтрующей способностью.

На двигатели, поступающие на испытание, устанавливаются смотря по конструкции: карбюратор, бензиновый насос, прерыватель-распределитель, воздухоочиститель, масляные фильтры и воздушный фильтр. В картер дви­гателя масло заливается до нормального уровня по маслоуказателю.

Двигатели автомобилей ГАЗ-51 проходят испытание с дроссельными огра­ничительными шайбами.

Шайбы ставятся между карбюратором и впускной трубой и пломбируются. Назначение дроссельной шайбы — предохранение двигателя от перегрузки. Шайбу следует снимать только после второго периода обкатки в процессе эксплуатации автомобиля (после 1000—2000 км пробега) с составлением соответствующего акта.

С этой же целью в других двигателях, например в ЗИЛ-164, ограничитель­ная шайба ставится после испытания двигателя.

В процессе горячей приработки проверяется работа клапанного меха­низма, зажигания, масляного и водяного насосов, наличие стуков и шумов, плотность соединений и др., контролируется температура масла, входящей и выходящей воды. Температура масла у испытуемого двигателя не должна превышать 85° С, а входящей воды — в пределах 70—80° С.

Для испытания двигателей под нагрузкой применяются различные стенды.

Для испытания двигателей используются гидравлические и электричес­кие тормозные стенды. Из гидравлических стендов применяют стенд Т-4, ОТ-6 и др. Однако гидравлические тормозные стенды все более вытесняются электрическими. Преимуществом электротормозных стендов перед гидрав­лическими является отсутствие потребности воды и специального электро­двигателя для холодной приработки. К числу электротормозных стендов относится балансирная динамомашина. Балансирная динамомашина, рабо­тая электродвигателем, обеспечивает холодную приработку двигателя, а при работе генератором используется как тормоз. Балансирная динамома­шина имеет вращающийся корпус (статор), который при вращении якоря стремится повернуться в обратную сторону. Момент вращения статора численно равен моменту вращения двигателя. Момент вращения статора уравновешивается грузами весового механизма.

Гидравлические тормоза являются наиболее дешевыми, но требуют значительного расхода воды и не являются обратимыми, т. е. не позволяют производить холодную приработку двигателей без наличия ведущего элек­тродвигателя, что и является их недостатком. Использование энергии дви­гателя при гидравлическом тормозе невозможно.

Электрический тормоз постоянного тока (балансирная динамомашина) является обратимым, однако вырабатываемая в период торможения энергия, когда машина работает генератором, не используется. Механическая энергия испытываемого двигателя преобразовывается здесь в электрическую, которая передается в реостаты и преобразуется в тепловую. Поэтому заслуживает внимания электрический тормоз переменного тока, состоящий из обычной асинхронной машины трехфазного тока с контактными кольцами. Асинхрон­ная машина включается в сеть переменного тока и при холодной приработке работает как электродвигатель, а при горячей приработке под нагрузкой, как генератор, приводимый во вращение испытуемым двигателем. Выраба­тываемая последним энергия превращается в электрическую и возвращается или рекуперируется в сеть, в которую включена асинхронная машина.

Работа электрического тормоза переменного тока основывается на тео­рии электрических машин, из которой известно, что асинхронный двигатель трехфазного переменного тока, приводимый во вращение посторонним (ис­пытуемым) двигателем со скоростью выше синхронной, работает на режиме генератора, создавая тормозной момент на валу ведущего двигателя. Работа асинхронного двигателя при скорости вращения выше синхронной, при так называемом отрицательном скольжении, является наиболее экономичной, так как скольжение составляет примерно 2,5—3%, и вся энергия испыту­емого двигателя, за исключением потерь в установке, отдается в сеть. Тормозные установки с рекуперацией энергии, значительно снижающие стоимость испытания двигателей, находят все большее распространение на передовых авторемонтных заводах.