Методика измерения расхода масла через первую шатунную шейку

Исследования проводили на двигателе КамАЗ-7408. В коленчатом вале двигателя заглушили масляный канал 1-й коренной шейки, установкой заглушки  - 1 (рис. 3.1.).

Рис. 3.1. Схема определения расхода масла через первую шатунную шейку

 

На передний фланец коленчатого вала установили полумуфту - 2 (дет. 740.1005534), которую доработали, для того чтобы к ней можно было закрепить штуцер (рис. 3.2), обеспечивающий подвод масла к шатунным подшипникам по оси коленчатого вала (патент РФ № 2278366).

Масляный насос, обеспечивающий подачу и давление масла, тоже претерпел некоторые изменения. Заблокирован его дифференциальный клапан для того, чтобы обеспечить максимально возможное давление масла.

К фильтру полной очистки масла - 3 в области чистого масла крепится штуцер с краном (рис. 3.3), с которым соединён манометр давления масла - 4. К крану крепится маслопровод, соединяющий кран с полумуфтой (дет. 740.1005534) коленчатого вала. В маслопровод включён счетчик расхода масла ШЖУ-25М-15 - 5 и дроссель - 6. Двигатель КамАЗ-7408 установлен на испытательный стенд фирмы «AVL», с гидротормозом фирмы «SCHENCK».

Испытательный стенд укомплектован необходимым оборудованием и приборами, точность которых соответствует требованиям ГОСТ 14846. Все приборы испытательного стенда установленные на установку аттестованы и тарированы.

Для исследования на коленчатый вал последовательно устанавливали специально подобранные шатунные вкладыши с различной степенью износа. Перед сборкой двигателя проводится микрометраж по диаметру первой шатунной шейки. На первом этапе определения расхода масла через шатунные подшипники зазор в них составлял 0,09 мм. Двигатель заправлен маслом М10Г2к, кран регулировки давления открыт полностью. После запуска двигателя, его прогрева регулировкой вентиля крана устанавливали давление в системе смазки Р = 0,2 МПа. Затем снимали внешнюю скоростную характеристику двигателя, записывая все показания приборов и датчиков, а также показания расходомера ШЖУ-25М-15.

Рис. 3.2. Подвод масла к первой шатунной шейке по оси коленчатого вала для измерения расхода из системы смазки двигателя через внешний маслоканал (на переднем плане муфта, подвод масла от фильтра через расходомер ЖУ25).

 

Рис. 3.3. Отбор масла с фильтра для подвода к первой шатунной шейке по внешнему трубопроводу (справа) и регулирование величины давления принудительным сливом (слева) на работающем двигателе.

Далее поднимали давление в системе смазки до Р = 0,3 МПа и снимали скоростную характеристику. Так повторяли испытания, постепенно поднимая давление в системе смазки краном до Р = 0,7 МПа.

На втором этапе исследования устанавливали шатунные вкладыши с износом и зазором в шатунных вкладышах 0,16мм. Повторяли испытание, предварительно устанавливая давление в системе смазки от Р = 0,2 МПа до Р = 0,7 МПа. Все полученные данные испытания обрабатывали и сводили в таблицу.

 

3.2.2. Определение давления и расхода масла через каналы 

1-ого коренного подшипника

 

В коленчатом вале двигателя просверлили дополнительное отверстие, обеспечивающее подвод масла на подшипники 1-й шатунной шейки со 2-й коренной опоры, а в шатунный маслоканал подвода масла с 1-й коренной опоры установили заглушку - 1 (рис. 3.4, патент РФ № 2278366).

Рис. 3.4. Схема определения расхода масла через 1-ю коренную шейку.

 

К переднему фланцу коленчатого вала через полумуфту – 2 (дет. 740.1005534) крепится маслопровод, к которому прикреплен кран с манометром -3 и счетчик расхода масла ШЖУ-25М-15 - 4. От расходомера по маслопроводу слив масла осуществляли в поддон двигателя, для чего маслопровод посредством штуцера крепили к поддону двигателя. Дифференциальный клапан масляного насоса также заблокирован, как и на предыдущем испытании. Перед сборкой двигателя проводили микрометраж 1-й шатунной и коренной шеек. Двигатель КамАЗ-7408 устанавливали на испытательный стенд фирмы «AVL» с гидротормозом фирмы «SCHENCK».

На первом этапе определения расхода масла через каналы 1-ой коренной опоры. Зазор в коренном подшипнике составлял 0,100мм. Двигатель заправляли маслом марки М 10 Г2К, кран регулировки давления открыт полностью. После запуска двигателя и его прогрева регулировкой вентиля крана устанавливали давление в системе смазки двигателя Р = 0,2 МПа.

Снимали внешнюю скоростную характеристику двигателя, записывая все показания приборов и датчиков, а также показания расходомера ШЖУ-25М –15. Далее поднимали давление в системе смазки до Р = 0,3 МПа и снимали скоростную характеристику. Так повторяли испытания, постепенно поднимая давление в системе смазки краном до Р = 0,7 МПа.

На втором этапе исследования устанавливали коренные вкладыши с износом и зазором в коренном подшипнике 0,127мм. Повторяли испытание, предварительно устанавливая давление в системе смазки от Р = 0,2 МПа до Р = 0,7 МПа. Полученные данные испытаний обрабатывали и сводили в таблицу.

 

3.3. Методика определения неразрывности и постоянства подвода

масла к шатунным подшипникам

 

Неразрывность потока оценивали визуально по истечению масла из зондирующих трубок (патент РФ № 2168106). В канал подвода масла непосредственно в зоне шатунного подшипника вставлены трубки, выходящие через носок коленчатого вала в переднюю часть двигателя с выходом по оси наружу. Третья трубка установлена внутри полости центробежной ловушки в точке, наиболее близкой к оси вращения, и также выведена по оси наружу двигателя. К передней части двигателя крепится колба индикатора неразрывности потока жидкости (рис. 3.5) , в которую входят эти трубки.

В нижней части колбы имеется отверстие для слива, поступающего масла. В масляном насосе двигателя жестко заблокированы в постоянно закрытом положении дифференциальный и предохранительный клапаны. Это необходимо, чтобы давление масла, подаваемое насосом, не было строго фиксированным, и регулирование давления масла обеспечивал принудительно оператор через канал слива.

В масляном фильтре убран предохранительный клапан, а вместо него ввернут штуцер, к которому подсоединен кран. К выходному отверстию крана подсоединен один конец маслопровода, а другой конец маслопровода подсоединен к штуцеру, установленному вместо заглушки в поддон двигателя. Посредством крана и стендового манометра регулируется давление масла в масляной системе двигателя. Открывая кран, уменьшали давление масла в системе, закрывая кран, увеличивали давление.

 

Рис.3.5. Схема определения потерь на участке кольцевого канала коренного подшипника до оси коленчатого вала и режимов истечения из шатунной полости: 1 - трубка от канала в коренной шейке; 2 и 3 - трубки из шатунной полости

 

Двигатель КамАЗ-7408 устанавливали на испытательный стенд фирмы «AVL», с гидротормозом фирмы «SCHENCK». Испытательный стенд укомплектован необходимым оборудованием и приборами, точность которых соответствует требованиям ГОСТ 14846. Все приборы испытательного стенда установленные на установку аттестованы и тарированы.

Далее запускали двигатель, предварительно открыв кран, регулирующий давление масла в системе до конца, визуально определяли по следам масла на колбе индикатора неразрывности потока жидкости истечение масла из трубок. Увеличивая частоту вращения коленчатого вала двигателя и регулируя давление масла в системе, визуально оценивали по 3-х бальной шкале истечение масла из трубок. Когда истечение масла из трубок сильное, след на колбе постоянный и сплошной, то давали ему оценку в 3 балла. Истечение жидкости слабое, след на колбе узкий – 2 балла. Истечение жидкости прерывистое, след на колбе прозрачный, получаемый из отдельных капель – 1 балл; при отсутствии истечения жидкости – 0 баллов.

Уменьшая давление масла краном, в процессе эксперимента находили такое давление масла, при котором на определенном скоростном режиме двигателя и при определенной нагрузке, истечение жидкости из трубок полностью прекратится, то есть получили те критические режимы, при которых шатунные вкладыши испытывают масляное голодание.

 

3.4. Методика определения влияния режима работы двигателя и параметров коренных вкладышей на расход масла через шатунные подшипники и пульсации потока масла

 

Для испытания использовался двигатель КамАЗ-740 с доработанным блоком цилиндров и масляным поддоном. В блоке двигателя для проведения исследования в районе 3 и 4 коренных опор создали изолированный от попадания масла «отсек» (рис. 3.6). При этом с целью исключения попадания масла в этот изолированный «отсек» с 3 и 4 втулок распределительного вала между перегородками блока цилиндров закрепили металлическую пластину (поз.1) и на опорах 3 и 4 коренных шеек коленчатого вала установили уплотнительные манжеты (поз.2). В нижней части блока между 3 и 4 коренными опорами смонтировали изолированный поддон (поз. 3), сливную трубку которого вывели через основной поддон двигателя наружу. Эти доработки проведены для того, чтобы в изолированном поддоне собиралось только масло, поступившее через шатунные подшипники 3 и 7 цилиндров двигателя.

При измерении расхода масла через шатунные подшипники 3 и 7 цилиндров определяли массу масла, поступившего за 1 минуту из изолированного поддона (поз.3) в мерную емкость (поз.4), на различных режимах работы двигателя.

Работа по определению расхода масла через шатунные подшипники на двигателе КамАЗ-740 проводилась в два этапа.

I этап - двигатель укомплектован серийными вкладышами коренных подшипников (дет.740.1005.171) с диаметром отверстия 5 мм. и шириной канавки 5 мм.;

II этап - двигатель укомплектован опытными вкладышами коренных подшипников с диаметром отверстия 7 мм. и шириной канавки 7 мм.

Измерения расхода масла через шатунные подшипники для каждого этапа проводили при давлениях масла в системе смазки двигателя 0,5, 0,4, 0,3, 0,2 МПа, отрегулированных при частоте вращения коленчатого вала 2600 мин-1. Для создания требуемого давления в системе смазки двигателя в полно-поточный фильтр системы очистки масла двигателя установлен вентиль, который маслопроводом соединён с поддоном двигателя, для того, чтобы часть масла из полно-поточного масляного фильтра перепускалась в масляный поддон.

С целью исключения влияния дифференциального клапана масляного насоса на давление масла в системе смазки двигателя клапан принудительно зафиксирован в закрытом положении.

Измерения проводились через каждые 200 мин-1, в интервале частот вращения коленчатого вала от 600мин-1, до 2800мин-1 холостого хода и повторялись троекратно. При выполнении каждого этапа работ в промежутках между измерениями в опытных точках температуру охлаждающей жидкости и масла выдерживали:

I режим измерений - tв = 820С, tм = 820С;

II режим измерений - tв = 820С, tм = 950С.

Перед началом и после завершения измерений расхода масла через шатунные подшипники были проведены проверки "отсека" на герметичность.

Рис. 3.6. Схема доработки двигателя, для создания изолированного «отсека»:1– металлическая перегородка; 2– уплотнительная манжета; 3– поддон; 4 – мерная ёмкость.

Испытания двигателя проводились на стенде фирмы "Вилати" (Венгрия), оборудованном балансирной машиной типа АПК 2Б 315S-493, снабженном системами дистанционного управления и приборами, отвечающими требованиям ГОСТ 14846-81.

При испытаниях использовали моторное масло М8Г2к по ГОСТ 8581-78 и дизельное топливо марки "Л" по ГОСТ 305-81, в качестве охлаждающей жидкости использовалась вода.

3.5. Методика определения влияния давления в системе смазки на режимы пульсаций потока масла к шатунным подшипникам

Дифференциальный клапан двигателя был заблокирован для того, чтобы подавать в двигатель максимальное давление масла. В полно-поточный фильтр двигателя на место редукционного клапана установлен штуцер, к которому закрепили кран. Другой конец крана при помощи маслопровода соединили с поддоном двигателя для того, чтобы обеспечить слив масла в поддон и на одних и тех же оборотах устанавливать различное давление масла.

В коренных опорах двигателя просверлили отверстия Æ 5 мм по направлению к болту крепления крышки коренной опоры с выходом в отверстие коренного болта (рис. 3.7). В стяжных болтах так же просверлили сквозное отверстие, а с наружной стороны ввернули штуцеры. В крышках коренных опор отверстия под стяжной болт довели до отверстия коренных болтов, а так же сделали фаски.

 Рис. 3.7 Схема установки для измерения давления масла в кольцевых каналах коренных подшипников: 1 - пьезометрические столбы; 2 -воздушный коллектор; 3 - манометр; 4 - редуктор; 5 - измерительная шкала

Рис. 3.8. Определение давления масла в коренных опорах

В верхних коренных вкладышах так же просверлили отверстия на таком же уровне, что и отверстия в коренных опорах, для того, что бы масло из кольцевого канала коренной опоры поступало в это отверстие.

После установки коленчатого вала и крышек коренных опор под коренной болт поставили резиновые манжеты, чтобы масло не просачивалось в поддон из отверстия коренного болта. К штуцерам ввернуты трубки, проходящие через отверстия в стяжных болтах под подшипники маслопровода и выведенные к установке (рис. 3.8).

Установка представляет собой 5 пьезометрических столбов по количеству коренных опор верхние концы, которых соединены между собой и посредством манометра с системой подачи воздуха. Маслопроводы соединены с нижними концами пьезометрических столбов. Все работы по доработке проводили на двигателе КамАЗ- 7408. Двигатель установили на испытательный стенд фирмы «AVL» с гидротормозом фирмы «SCHENCK»

При работе двигателя масло из кольцевых каналов подходит в нижнюю часть 5 пьезометрических столбов, а в верхнюю часть с помощью манометра из системы подачи воздуха подается сжатый воздух.

Таким образом, сверху на все пять столбов действует одна и та же величина давления. Нижний (нулевой) уровень пьезометрических столбов находиться на высоте забора масла из кольцевых каналов коренных опор. В этом случае давление в кольцевом канале Pi определяется как сумма высоты пьезометрического столба Hi и показаний манометра P в

Pi = P в + Hi × g ,                               (3.1)

где: P в – давление в воздушном коллекторе; Hi – высота; g - удельный вес масла.

Исследования проводили при работе  двигателя на режимах холостого хода (ХХ) и внешней скоростной характеристики (ВСХ). Частоту вращения коленчатого вала на режиме ХХ изменяли подачей топлива, а на режиме ВСХ – за счет изменения нагрузки на двигатель. При измерениях давления масла фиксировали частоту вращения коленчатого вала, а температуру масла поддерживали в пределах 80 ± 20С с помощью масляного радиатора.

Давление масла в кольцевых каналах коренных подшипников измеряли при различных базовых давлениях в главном масляном канале, этим имитировали понижение давления масла в процессе эксплуатации. Давление в процессе лабораторных исследований снижали при помощи сливного канала с краном: при открытии крана часть масла из фильтра тонкой очистки сливается принудительно в масляный картер и давление в главном масляном канале снижается.

Дата: 2018-11-18, просмотров: 36.