Методики оцінювання довговічності голчастого підшипника поршневої голівки шатуна транспортного дизеля

Abstract

Представлені результати експериментального дослідження та аналітичних оціночних розрахунків для перевірки загального строку служби та підвищення довговічності голчастого підшипника поршневої голівки шатуна транспортного дизеля. Встановлені первісні причини порушення номінальної роботи основних вузлів даного механізму. Надані відповідні рекомендації для проведення прискорених випробувань на довговічність, зменшення теплових навантажень при роботі підшипника та, як наслідок, підвищення якості служби всієї поршневої групи. Пропонуються теоретична та експериментальна методики визначення номінальної довговічності голчастого підшипника поршневої голівки шатуна транспортного дизеля. Теоретична методика дозволяє отримати достовірні величини довговічності з урахуванням розподілення загального робочого навантаження по тілам кочення, а також рухомості поршневого пальця та втулки. Проведені розрахунки надають можливість скорегувати та уточнити стандартну математичну модель визначення номінальної довговічності голчастого підшипника поршневої голівки шатуна в залежності від розподілення навантажень на тіла кочення (ролики) при різних робочих режимах. Експериментальна методика з коефіцієнтом прискореності К=10 будується на двократному збільшенні силового впливу на елементи голчатого підшипника поршневої голівки шатуна. Цього було досягнене збіркою підшипника за спеціальною технологією, що описана в роботі. Встановлено суттєве зниження теплового впливу та зменшення радіальних навантажень на робочі ролики. Для забезпечення штатної подачи мастила в підшипник при роботі двигуна, розроблена методика звеличення навантаження на ролик в зоні контакту, що очевидно впливає на довговічність і дозволяє провести прискорені випробування із достовірним виходом. Результати експлуатаційних випробувань та досвід конструкторських робіт корелюють між собою та достатньо пояснюються розробленими методиками, що дозволяє їх використовувати для удосконалення, а також модернізації шатунів з голчатими підшипниками в поршневої голівки шатуна.

The article presents the results of an experimental study and analytical evaluation calculations to check service life and increase durability of the needle bearing of piston head of connecting rod of a transport diesel engine. The primary reasons for the violation of the nominal operation of the main units of this mechanism have been established. Corresponding recommendations are proposed for carrying out accelerated tests for durability, reducing the thermal loads of the bearing operation and, as a consequence, improving the quality and service life of its entire piston group. Theoretical and experimental methods for determining the nominal life of the needle bearing of the piston head of the connecting rod (PHCR) of a transport diesel engine are proposed. The theoretical methodology allows obtaining reliable values of durability, taking into account the distribution of the working load over the rolling elements, as well as the mobility of the piston pin and sleeve. The performed calculations make it possible to correct and clarify the standard mathematical model for determining the nominal life of the PHCR needle bearing, depending on the distribution of loads on the rolling elements (rollers) under different operating conditions. This experimental technique with an acceleration factor of 10 is based on a twofold increase in the force effect on the elements of the PHCR needle bearing. This was achieved by assembling the bearing using a special technology, which is described in detail in the work. A significant decrease in the thermal effect and a decrease in radial loads on working rollers have been established. For ensure the regular oil supply into bearing during engine operation, a technique was developed to increase the load on the roller in contact zone, which significantly influenced durability and made it possible to conduct accelerated tests with a reliable yield. Its results of operational research and experience in design work correlate and are sufficiently explained by the developed methods, which allows them to be used for the improvement and modernization of connecting rods with needle bearings in PHCR. That is a permission to use these methodic for doing perfect and modern the needle bearing of the connecting-rod piston.