РАБОЧАЯ ПРОГРАММА;pdf

САМАРСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫ Й
УНИВЕРСИТЕТ
имени
академика
АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
С .П .К О Р О Л Е В А
М ИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗО ВАНИЯ
РО С СИ ЙСКО Й
ФЕДЕРАЦИИ
САМ АРСКИЙ
ГО СУДАРСТВЕННЫ Й
АЭРО КО С М И ЧЕС КИ Й
У Н И В Е Р С И Т Е Т им е н и а ка д е м и ка С .П .К О Р О Л Е В А
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ
ЦИЛИНДРОВО-ПОРШНЕВОЙ
ГР УП ПЫ
ДВИ ГАТЕЛЯ А Ш -6 2И Р НА САМОЛЕТЕ АН-2
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ
ЦИЛИНДРОВО-ПОРШНЕВОЙ
ГРУППЫ
ДВИГАТ ЕЛЯ АШ-62ИР НА САМОЛЕТЕ АН-2
Методические указания к лаборат орной работе
С А М А Р А
2 0 0 3
С А М А Р А
2 0 0 3
С оставители: И .М . М акар о вски й , Г.А. Н ови ко в
У Д К 6 2 9 .7 .6 5 8 .5 8.0 0
Д иагности рование
цилиндрово-порш невой
группы
д в и г а т е л я А Ш - 6 2 И Р на с а м о л е т е А н -2 : М етод , ука за н и я к
лаб. работе / Самар, аэрокосм, ун-т; Сост. И.М. Макаровский, Г.А.
Новиков Самара, 2003. 12 с.
И зл а га е тс я
м е то д и ка д и а гн о с т и р о в а н и я
цилиндрово­
п о р ш н е во й гр у п п ы (Ц П Г ) д в и га те л я А Ш -6 2 И Р на са м о л е те
А н -2 в п р о ц е ссе за п уска и о п р об ов а ния ; п р и во д я тся те хн о л о ­
гические указания по проверке герм етичности и поиску дефектов
ц и л и н д р о в.
Работа рассчитана на шесть учебных часов и предназначена
для студентов 5-го курса специальности 130300. Подготовлена на
кафедре ЭЛАиД.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Ознакомление студентов с методикой диагностирования ЦПГ в
процессе запуска и опробования двигателя; приобретение навыков в
проведении работ по проверке герметичности и поиску дефектов
цилиндров.
П О РЯ Д О К
ВЫ ПО ЛНЕНИЯ
РАБОТЫ
1. Изучить особенности конструкции, условия эксплуатации и
методику диагностирования ЦПГ.
2. Ответить на контрольные вопросы.
3. Провести диагностирование ЦПГ заданного двигателя.
4. Оформить отчет по работе.
1. ТЕ О РЕ ТИ Ч Е С КА Я ЧАСТЬ
П ечатаю тся по реш ению редакционно-изд ател ьского совета
С а м а р с ко го го с у д а р ств е н н о го а э р о ко с м и ч е с ко го у н и в е р си те та
имени академика С.П. Королёва
Рецензент Т и х о н о в
А. Н.
1.1. Особенности конструкции и условия
эксплуатации ЦПГ
На двигателе АШ-62ИР [1] установлено 9 цилиндров с порядком
работы 1-3-5-7-9-2-4-6-8 и степенью сжатия 6,4±0,1. Общий рабочий
объем всех цилиндров - 29,87 литра. ЦПГ двигателя включает в себя
собственно цилиндры, поршни, поршневые кольца и пальцы. Она
предназначена для преобразования химической энергии топлива в
механическую энергию вращения воздушного винта и приводных
агрегатов. От технического состояния (ТС) ЦПГ во многом зависят
все эксплуатационны е характеристики двигателя (эф ф ективная
мощность, удельный расход топлива и другие).
Детали ЦПГ работаю т в усл о в и я х вы соких м еханических и
т е п л о в ы х н а гр узо к, а та кж е п о д в е р ж е н ы и зно су от тр е н и я .
Напряженность работы трущихся поверхностей деталей усугубляется
тем, что они смазываются маслом без давления, на них попадают
сажа, нагар и тверды е частицы пыли вместе с воздухом . При
некоторых условиях слой масла с трущихся поверхностей может быть
3
смыт бензином или чрезмерно разжижен за счет перегрева цилиндров,
что существенно увеличивает скорость изнашивания деталей.
Ц ил индр состоит из головки и гильзы, соединенны х между
собой неразборной резьбой. При работе двигателя на цилиндр
действую т значительны е механические и тепловы е нагрузки от
давления и температуры газов, сил бокового давления поршня, сил
трения и т.д. Сила бокового давления прижимает поршень то к одной,
то к другой стенке гильзы, в результате чего происходит овализация
трущихся поверхностей гильзы и поршня.
Для уменьшения сил трения между гильзой и поршнем имеется
зазор (0,54.......1,14 мм), который при работе двигателя заполняется
маслом. При перегреве цилиндра и смывании масла бензином режим
трения изменяется и приближается к сухому. Длительная работа ЦПГ
в таких условиях приводит к задиру зеркала цилиндра, разрушению
поршневых колец, прогару поршня и другим повреждениям.
Сила трения поршневых колец о гильзу зависит от удельного
давления кольца на стенку гильзы, которое обусловлено упругостью
кольца и давлением газов на его тыльную поверхность. Действие
газов наиболее сильно выражено на верхних кольцах, у которых
удельное давление от газов в 30
60 раз превышает давление от сил
упругости (0,06.......0,1 МПа).В результате на двигателях обычно имеет
м есто повы ш енны й износ в е р хн и х (ко м пресси онн ы х) колец и
верхнего пояса гильзы цилиндров.
В верхней части головки цилиндра расположены две клапанные
коробки, в которых размещаются детали клапанов впуска и выпуска.
Кроме того, в головку цилиндра спереди и сзади ввертываются две
бронзовые футорки для установки свечей зажигания.
Поршень служит для передачи сил давления газов на шатун и
для герметизации ЦПГ. При работе поршень испытывает значительные
м еханические (до 140 кН) и тепловы е (нагрев днищ а до 330°С)
нагрузки. Неравномерный нагрев и силы давления газов приводят к
деформации поршня, которая совместно сдеформацией гильзы может
привести к ум еньш ению зазора, увеличению сил трения и, как
следствие, заклиниванию поршня в цилиндре, повреждению зеркала
цилиндра (образованию рисок) и поршня.
Порш невы е кольца предназначены для герметизации ЦПГ,
так как ограничивают возможность интенсивного прорыва газов в
картер двигателя и подсос воздуха из картера в камеру сгорания.
При работе кольца нагреваются до температуры 200...... 250°С от
со п р и ко с н о в е н и я с го р я ч и м и га зам и и по рш не м , а та кж е от
4
воздействия сил трения. В результате нагрева колец и масла
увеличиваются силы трения, происходит интенсивный износ колец
и гильзы цилиндра, а также смолообразование на поверхностях кольца
и в канавках поршня. Кольца устанавливаются в канавках поршня с
боковым зазором до 0,2 мм и по стыку до 1,8 мм, чем обеспечивается
их подвижность при работе. При интенсивном смолообразовании
подвижность колец может быть нарушена, что приводит к снижению
герметичности цилиндра.
Герметичность цилиндров необходима для обеспечения сжатия
рабочей смеси для ее быстрого и полного сгорания. Увеличение
скорости горения смеси способствует повышению давления и тем­
пературы газов в камере сгорания и, тем самым, величины по­
лезной работы газов в такте расширения. Мощность двигателя при
этом растет, а удельный расход топлива уменьшается.
В процессе эксплуатации за счет износа деталей ЦПГ происходит
постепенное снижение герметичности цилиндров, что сопровождается
ухуд ш е н и е м э кс п л у а та ц и о н н ы х ха р а кт е р и с т и к д в и га те л я . На
герметичность цилиндров, кроме износа ЦПГ, оказывают влияние
и неисправности (дефекты) клапанов газораспределения (обгорание
клапанов и седел, обрыв и зависание клапанов, неплотное закрытие
клапанов из-за отсутствия эксплуатационных зазоров в механизме
газораспределения и другие). Такие дефекты обычно имеют место в
отдельных цилиндрах, сопровождаются скачкообразным изменением
контролируемых параметров (Рк) и внешними признаками (тряска).
Основными причинами преждевременного износа ЦПГ являются
многократный перегрев цилиндров и засорение масла механическими
примесям и, играющ ими роль абразива. Внеш ними признаками
нарушения герметичности цилиндров из-за износа ЦПГ являются:
- появление белого дыма на выхлопе вследствие интенсивного
поступления масла в камеру сгорания;
- повышенный расход масла;
-выброс масла через систему суфлирования вследствие повышения
давления газов в картере;
- тряска двигателя из-за замасливания свечей и другие.
Следует отметить, что при равномерном износе ЦПГ всех ци­
линдров указанные признаки могут быть выражены слабо даже при
значительном ухудшении эксплуатационных характеристик двигателя.
Все детали ЦПГ взаимозаменяемы и могут быть заменены на
новые (ремонтные) в условиях эксплуатации.
5
1.2. Методика диагностирования ЦПГ
Определение
р инд.
Диагностирование ЦПГ проводится в процессе ТО, а также при
запуске и опробовании двигателя (рис.1). Целью диагностирования
я в л я е тс я п р о ве р ка р а б о т о с п о с о б н о с т и , п о и ск и у с тр а н е н и е
неисправностей (дефектов) цилиндров. Проверку работоспособности
ЦПГ проводят в процессе запуска и опробования двигателя путем
ЦПГ работоспособ'
на
нет
сопоставления текущего значения наддува цилиндров Р ™ д с его
7
нормативными значениями
,р'к и Р ’
Методика проверки
подробно изложена в [3]. Поиск неисправностей (дефектов) ЦПГ
проводят путем проверки герметичности цилиндров по компрессии,
утечкам воздуха, а также путем визуального осмотра камеры сгорания
при пом ощ и о п ти ч е с ки х пр иборо в (эн д о ско п о в ). К ом пресси ю
(максимальное давление воздуха в камере сгорания в конце такта
сжатия) определяют с помощью пульта ЦПГ и других приспособ­
лений при прокрутке коленчатого вала двигателя за лопасти воз­
душного винта или от статора. Для этого из всех цилиндров двигателя
(непосредственно после его прокручивания от статора) выворачивают
один ряд свечей, а в свечное отверстие проверяемого цилиндра
ввертывают приемный штуцер 1 пульта (рис. 2). Открывают кран
наполнения 2 (положение "компрессия") и проворачивают коленчатый
вал двигателя от стартера до полной остановки. По показанию
манометра 3 определяют величину компрессии в цилиндре. Нор­
мальной герметичности цилиндра соответствует компрессия более
3 кг/см2 (0,3 МПа). Аналогично определяют компрессию и в осталь­
ных цилиндрах двигателя. Неисправным цилиндром при этом считают
тот, у которого выявлена недостаточная компрессия. Для стравливания
давления из баллона 4 кран 2 переводят в положение "герметичность"
и открывают кран 5 "наддув".
Данный метод проверки герметичности цилиндров не позволяет
с достаточной точностью оценить степень износа деталей ЦПГ, а
также выявить причину нарушения герметичности (дефект). Поэтому
после проверки герметичности цилиндров по компрессии цилиндр,
вызвавший подозрение, проверяют по утечкам воздуха. Для этого
поршень проверяемого цилиндра устанавливают в положение ВМТ в
конце такта сжатия. Проверяют наличие давления воздуха в баллоне
4 по манометру 3 (после открытия крана 2). Давление в баллоне
должно быть не менее 3 кг/см2 (0,3 МПа).
6
Постановка дви­
гателя на осо­
бый контроль
Поиск и устране­
ние причины в о зкожного отказа
/Р е з . N
положит
нет
Поиск и устране­
ние причины от­
каза ЦПГ
нет
Замена ЦПГ (вос­
становление)
Рис. 1. А лгоритм диагностирования д вигателя А Ш -62И Р
7
проведением проверки к датчику давления 9 подключают самопи­
сец; закрывают кран 2 (положение "компрессия") и проворачивают
коленчатый вал двигателя от стартера. По осциллограмме (см. рис. 3)
определяют максимальное давление в цилиндре (компрессию), а
также работоспособность механизма газораспределения, кривошипно­
шатунного механизма и других систем двигателя.
О
и
с;
х
Рис. 2. Пневматическая схема пульта ПГЦ
Удерживая воздушный винт от проворачивания, кран 2 устанав­
ливают в положение "герметичность", открывают кран 5 "наддув" и
по показанию манометра 6 определяют величину утечек воздуха из
цилиндра.
Манометр 6 градуируется так, чтобы при отсутствии утечек воздуха
(полной герм етичности цил инд ра) и постоянном давл ени и за
редуктором 7, равном 1,5 кг/см2 (0,15 МПа), он показывал 100%, а
при отсутствии герметичности - 0%. Промежуточные показания
манометра характеризуют степень нарушения герметичности цилиндра.
Нормальной герметичности цилиндра в этом случае соответствуют
показания манометра не менее 60%.
Причину наруш ения герм етичности цилиндра (место утечки
воздуха) определяют входе проверки путем прослушивания двигателя
в контрольных точках. Так, если утечка воздуха происходит из-за
нарушения герметичности выпускного клапана (отсутствие зазоров
в механизме газораспределения, обрыв клапана и т.д.), шипящий
звук возникает в вы хлопной тр уб е д вигате л я, при наруш ении
герметичности впускного клапана -в воздухозаборнике карбюратора,
ЦПГ - в суфлере двигателя и т.д.
В некоторых случаях может быть целесообразно зафиксировать
результаты проверки герметичности на самописце. Для этого перед
ал
90
но
г*о
збо
tfSo
sw
Угол поворота коленчатого вала, градусов
Рис. 3. О сциллограм ма изменения давления в цилиндре
по углу поворота коленчатого вала двигателя
2. П РА КТИЧ ЕС КАЯ
ЧАСТЬ
При проведении диагностирования ЦПГ заданного двигателя
необход им о придерж иваться сл едую щ ей по след овательности
выполнения работ.
1 .Провести запуск и опробование двигателя согласно [2]. Оформить
"Протокол испытания" (Приложение 1).
2. Провести проверку работоспособности двигателя согласно [3].
Занести результат проверки в "Протокол испытания".
3. Провести поиск и устранение неисправности неработоспособной
системы (при необходимости) согласно [4].
9
4. Провести повторный запуск и опробование двигателя. Убедиться
в устранении дефекта. Оформить "Протокол испытания".
5. Провести проверку герметичности и поиск дефектов цилиндров
(пр и н е о б х о д и м о с т и ) с о гл а с н о "Т е х н о л о ги ч е с к о й ка р те "
(приложение).
6. Составить технический диагноз работоспособности ЦПГ и занести
его в "Протокол испытания".
М етод, указания к па б. р а б о те/С ам ар, гос. аэрокосм , ун-т;
Сост. И.М. М акаровский, Н.Н. Игонин, Г.А. Новиков. Самара,
2001.
4. Поиск и устранение неисправностей в системах ЛА с исполь­
зованием рабочих алгоритмов диагностирования: Метод, указания
к паб. работе/Самар, гос. аэрокосм, ун-т; Сост. И.М. Макаровский,
Г.А. Новиков, Самара, 2001.
2.1. Содержание отчета
1. Изложение особенностей конструкции, условий эксплуатации
и методики диагностирования ЦПГ.
2 . И з л о ж е н и е с у щ н о с ти м е то д о в п р о в е р ки ге р м е ти ч н о с ти
цилиндров и поиска причин неисправностей (дефектов).
3. Р е зул ь та ты провер ки р а б о то с п о с о б н о сти ЦПГ и проверки
герметичности цилиндров.
4. Протокол испытания заданного двигателя.
2.2. Контрольные вопросы
1. Каково назначение ЦПГ и как влияет ее ТС на эксплуатационные
характеристики двигателя?
2. Как и для чего проводят диагностирование ЦПГ?
3. Как проводят проверку герметичности цилиндров по компрес­
сии?
4. Как проводят проверку герметичности цилиндров по утечкам
воздуха?
5. Как определяют место утечки воздуха из цилиндра (дефект)?
6. Каково содержание технического диагноза о работоспособности
ЦПГ?
Библиографический список
1. Авиационный двигатель АШ -62И Р: Учеб. пособие/Б.А. Углов;
Самар, гос. аэрокосм. ун-т. Самара, 1992.
2. Запуск и опробование двигателей АШ -62ИР: Метод, указания
к паб. работе/Самар, гос. аэрокосм, ун-т; Сост. Н.Н. Игонин,
Г.А. Новиков. Самара, 1993.
3. Д и а гн о с ти р о в а н и е д в и га те л я А Ш -6 2 И Р на са м о л е те А н-2:
10
Прилож ение
Технологическая карта № 1
Проверка герметичности цилиндра двигателя А Ш -6 2 И Р
Содержание операции и технические
Работы вы­
требования (ТТ)
полняемые
при отклоне­
нии от ТТ
1. Проверка компрессии в цилиндрах
1.1. Подготовьте самолет и двигатель к запуску
согласно инструкции [2]
1.2. Проверните коленчатый вал двигателя от
стартера без включения зажигания, крана ос­
танова и при откры тых заслонках карбюрато­
ра
1.3. Откройте капоты двигателя, выверните пе­
редний ряд свечей из цилиндров
1.4. Вверните в свечное отверстие проверяемого
цилиндра приемный штуцер Ц П Г
1.5. Подготовьте Ц П Г к определению компрессии
согласно инструкции
1.6. Проверните коленчатый вал двигателя старте­
ром
1.7. Определите компрессию по манометру Ц П Г
При ком ­
«Компрессия»
прессии ме­
нее 0,3 М П а
цилиндр от­
бракуйте
1.8. Выполните заключительные работы по вос­
становлению двигателя
2.
Проверка герметичности цилиндров
2.1. Выполните работы согласно пп. 1.1, 1.2, 1.3,
1.4
2.2. Подготовьте Ц П Г к определению герметично­
сти согласно инструкции
Контроль
К
К
11
Окончание приложения
Технологическая карта № 1
Проверка герметичности цилиндра двигателя А Ш -6 2 И Р
Содержание операции и технические
Работы вы­
требования (ТТ)
полняемые
при отклоне­
нии от ТТ
2.3. Откройте кран «Наддув» и определите герме­ При давле­
тичность цилиндра по манометру «Герметич­ нии менее
ность»
60% цилиндр
отбракуйте
3.
П оиск места утечки воздуха из цилиндра
3.1. Выполните работы согласно пп. 2.1, 2.2, 2.3
3.2. Прослушайте двигатель в контрольных точках
При обнару­
согласно инструкции и определите места
жении боль­
утечки воздуха
ш их утечек
воздуха ци­
линдр отбра­
куйте
3.3. Выполните заключительные работы по вос­
становлению двигателя
Оборудование: пульт Ц П Г, набор
ключей
Контроль
К
Учебное издание
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ
ЦИЛИНДРОВО-ПОРШ НЕВОЙ
ГРУППЫ
ДВИГАТЕЛЯ АШ -62ИР НА САМОЛЕТЕ АН-2
М етодические указания к лаборат орной работе
С оставители: М акаровский И горь М стисл аво вич
Новиков Герман Арсеньевич
Редактор Л. Я. Ч е г о д а е в а
Корректор Л. Я. Ч е г о д а е в а
Компьютерная верстка О. А. А н а н ь е в
Подписано в печать17.03.2003 г. Ф ормат 60x84 1/16.
Бумага офсетная. Печать офсетная.
Усл.печ.л. 0,69. Усл.кр,- отт. 0,73. Уч. - изд.л. 0,75.
Тираж 100 экз. Заказ
Арт.С-31/2003.
С ам арский госуд арственны й а эр о ко см и ческий уни ве р сите т
имени академика С.П. Королева.
443086, Самара, М осковское ш оссе, 34.
РИО С ам арского го суд ар стве нно го аэр о ко см и ческого
университета. 443001, Самара, ул.М олодогвардейская, 151.
12