Коленчатый вал входит в состав кривошипно-шатунного механизма и является лимитирующим элементом двигателя (рис. 1).
Согласно требованию ГОСТ «Р 5344-2009 Автомобильные транспортные средства. Валы коленчатые двигателей. Общие технические требования и методы испытаний» ресурс коленчатого вала должен как минимум превышать ресурс двигателя до капитального ремонта. В связи с этим требования к усталостной прочности коленчатых валов как наиболее нагруженному элементу кривошипно-шатунного механизма возрастают.
Усталостная прочность коленчатых валов в зависимости от жизненного цикла зависит от множества факторов, основные из которых представлены на рис. 2.
Под действием вышеперечисленных факторов и циклических нагрузок данный параметр постоянно снижается [1]. В процессе непосредственной эксплуатации автотранспортного средства усталостная прочность коленчатого вала может быть снижена на 25-30% [2-3], а в процессе восстановления работоспособного состояния поверхностного слоя (шлифовка под ремонтный размер) данный показатель снижается еще на 10-25% [4], что непосредственно ведет к сокращению ресурса вала после ремонта.
Для прогнозирования ресурса коленчатого вала по критерию усталости необходимы специализированные стенды [5].
Одним из стендов позволяющих выполнять такого рода испытания, в частности натуральных объектов, является резонансный стенд Л11-20 «Ремдеталь» (рис. 3).
Данный стенд был доработан в МГУ им. Н.П. Огарева. Изменению подверглась система для контроля и оценки деформации коленчатого вала [7]. Суть заключалось в следующем: на шатунные шейки коленчатого вала в плоскости кривошипа монтировались измерительные тензорезисторы включаемые по мостовой схеме с двумя балансирными датчиками, сигналы от этих датчиков подавались на предварительный усилитель TDA и далее на аналого-цифровой преобразователь Zet-210 «Sigma USB» (ЗАО «Электронные технологии и метрологические системы — ЗЭТ»), и затем в компьютер.
В ходе проведения испытаний на данном стенде была выявлена необходимость в его дальнейшей модернизации, так как регулировка частоты вращения выходного вала электродвигателя ведется вручную (рис. 4). Во время проведения эксперимента возникает необходимость в корректировке частоты вращения двигателя, что непосредственно ведет к погрешности при оценке усталостной прочности исследуемого натурного коленчатого вала.
Для решения данной задачи наиболее рациональным предложением является полная замена системы управления электродвигателем. В связи с этим мы планируем установить частотный преобразователь, электродвигатель и повышающий редуктор с созданием программного комплекса по его управлению.
Литература
- Денисов А. С., Тугушев Б. Ф., Горшенина Е. Ю. Оценка напряженно-деформированного состояния коленчатого вала автотракторного двигателя // Вестник саратовского государственного технического университета . 2010. №1 (46). С. 31-39.
- Токликишвили А.Г. Cовершенствование технологии восстановления шеек коленчатых валов судовых среднеоборотных дизелей формированием износостойких покрытий : автореф. дис. … канд тех наук: 05.08.04. Владивосток , 2013. 183 с.
- Завистовский С.Э., Завистовский В.Э. Остаточный ресурс восстановленных коленчатых валов // Вестник полоцкого государственного университета. серия в: промышленность. прикладные науки . 2015. №3. С. 34-38.
- Кургузкин М.А., Валеев М.Р., Фомин А.И. Восстановление коленчатых валов в условиях ремонтных мастерских сельскохозяйственных предприятий // Материалы XXIII Научно-практической конференции молодых ученных, аспирантов и студентов Национального исследовательского Мордовского университета им. Н.П. Огарева. Саранск, 21-28 мая 2019 г. С. 151–154.
- Фомин А.И., Кудряков М.С., Кургузкин М.А. Анализ стендов для проведения усталостных испытаний коленчатых валов // Материалы Междунар. науч.-практ. конф.– Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2019. С. 419–423.
- Школкин Е.А., Денисов В.А. К вопросу о проведении усталостных испытаний коленчатых валов // Труды ГОСНИТИ . 2010. №105. С. 133-140.
- Пат. 101830 Российская Федерация, МПК G 01 M 15/02. Устройство для контроля и оценки деформации коленчатого вала / П. В. Сенин, А. И. Фомин, Е. А. Школкин ; Патентообладатель ГОУВПО «Мордовский государственный универ-ситет им. Н.П. Огарева». – 2010136897/28, заявл. 02.09.2010 ; опубл. 27.01.2011, Бюл. № 3, ч. 4. – 1 с. : ил.
Literatura
- Denisov A. S., Tugushev B. F., Gorshenina E. Ju. Ocenka naprjazhenno-deformirovannogo sostojanija kolenchatogo vala avto-traktornogo dvigatelja // Vestnik saratovskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta . 2010. №1 (46). S. 31-39.
- Toklikishvili A.G. Covershenstvovanie tehnologii vosstanovlenija sheek kolenchatyh valov sudovyh sredneoborotnyh dizelej formirovaniem iznosostojkih pokrytij : avtoref. dis. … kand teh nauk: 05.08.04. Vladivostok , 2013. 183 s.
- Zavistovskij S.Je., Zavistovskij V.Je. Ostatochnyj resurs vosstanovlennyh kolenchatyh valov // Vestnik polockogo gosudar-stvennogo universiteta. serija v: promyshlennost’. prikladnye nauki . 2015. №3. S. 34-38.
- Kurguzkin M.A., Valeev M.R., Fomin A.I. Vosstanovlenie kolenchatyh valov v uslovijah remontnyh masterskih sel’skohozjaj-stvennyh predprijatij // Materialy XXIII Nauchno-prakticheskoj konferencii molodyh uchennyh, aspirantov i studentov Nacio-nal’nogo issledovatel’skogo Mordovskogo universiteta im. N.P. Ogareva. Saransk, 21-28 maja 2019 g. S. 151–154.
- Fomin A.I., Kudrjakov M.S., Kurguzkin M.A. Analiz sten-dov dlja provedenija ustalostnyh ispytanij kolenchatyh valov // Materialy Mezhdunar. nauch.-prakt. konf.– Saransk : Izd-vo Mor-dov. un-ta, 2019. S. 419–423.
- Shkolkin E.A., Denisov V.A. K voprosu o provedenii usta-lostnyh ispytanij kolenchatyh valov // Trudy GOSNITI . 2010. №105. S. 133-140.
- Pat. 101830 Rossijskaja Federacija, MPK G 01 M 15/02. Ustrojstvo dlja kontrolja i ocenki deformacii kolenchatogo vala / P. V. Senin, A. I. Fomin, E. A. Shkolkin ; Patentoobladatel’ GOUVPO «Mordovskij gosudarstvennyj univer-sitet im. N.P. Ogareva». – 2010136897/28, zajavl. 02.09.2010 ; opubl. 27.01.2011, Bjul. № 3, ch. 4. – 1 s. : il.
