Ускоренные испытания на долговечность втулки игольчатого подшипника поршневой головки шатуна

Abstract

В статье проводится исследование подшипникового узла поршневой головки шатуна (ПГШ) транспортных дизелей типа 6ДН12/2х12. Подшипниковый узел ПГШ содержит двухрядный безсепараторный игольчатый подшипник нестандартной конструкции. Игольчатые подшипники в узле ПГШ часто применяются для конструкций высокооборотных малогабаритных двухтактных двигателей внутреннего сгорания. Отказы подшипника ПГШ проявляются как следствие износов рабочих поверхностей при значительных скоростях вращения коленчатого вала и малых нагрузках. С целью повышения долговечности проводится совершенствование технологий производства его деталей, повышение качества монтажа и обеспечение теплоотвода. Приводится конструкция, полный анализ геометрии и материалов, из которых выполнены основные элементы. Отличительными признаками конструкции являются установка втулки в ПГШ с зазором, обеспечивающим необходимую ее подвижность относительно шатуна, и проворот поршневого пальца в рабочем состоянии в бобышках поршня. Эксплуатационные температуры нагруженной части поверхности дорожек качения обеспечиваются лишь достаточным поступлением смазки. Для смазки дорожек качения и игольчатых роликов во втулке подшипника выполнены четыре радиальных отверстия. Для повышения производительности и понижения стоимости процесса скругления острых кромок отверстий по наружной и внутренней поверхности втулки, эту процедуру предлагается выполнять электро-химическим методом. Для сравнения усталостной прочности втулок, изготовленных по серийной технологии (вручную) и с применением метода электро-химической обработки, были проведены их ускоренные испытания на долговечность, проанализированы результаты. В процессе исследований разработана расчетная схема нагружения втулки. С этой целью изготовлено специальное приспособление для усталостных испытаний. Составлена математическая модель и проанализирован оптимальный выбор режимов. Проведены исследования, позволяющие сделать практически важные выводы об усталостной прочности при изгибе опытных и серийных втулок. Установлено, что электро-химическая технология обработки кромок отверстий не снижает усталостную прочность стали ШХ15-Ш.

The article investigates the bearing unit of the piston head of the connecting rod (PGS) of 6DN 12/2x12 type diesel transport. The PGS bearing assembly contains a two-row, non-standard needle bearing of a non-standard design. Needle bearings in the PGS assem-bly are often used for the designs of high-speed small-sized two-stroke internal combustion engines. Bearing failures PGS appear as a result of wear of the working surfaces at significant speeds of rotation of the crankshaft and low loads. In order to increase durability, the production technology of its parts is improved, the quality of installation is improved and the heat sink is provided. A design, a complete analysis of the geometry and materials of which the basic elements are made is given. Distinctive features of the design are the installation of the sleeve in PGSh with a gap that provides the necessary mobility relative to the connecting rod, and rotation of the piston pin in working condition in the piston bosses. The operating temperatures of the loaded part of the raceway surface are pro-vided only by a sufficient supply of lubricant. To lubricate the raceways and needle rollers in the bearing bush there are fourradial holes. To increase productivity and reduce the cost of rounding off the sharp edges of the holes along the outer and inner surface of the sleeve, it is proposed to perform this procedure using the electrochemical method. To compare the fatigue strength of the sleeves manufactured by serial technology (manually) and using the method of electro-chemical processing, their accelerated durability tests were carried out, the results were analyzed. In the process of research, a design scheme for loading the sleeve was developed. For this purpose, a special device for fatigue tests has been manufactured. A mathematical model was compiled and the optimal choice of modes was analyzed. Studies have been carried out that make it possible to draw practically important conclusions about the fatigue strength in bending of experimentaland serial bushings. It has been established that the electrochemical technology of processing the edges of the holes does not reduce the fatigue strength of steel SHKh15-Sh.