Поломка двигателя
Техническое обслуживание трактора Komatsu стало причиной поломки двигателя.
Трактор Komatsu вышел из строя через шесть часов после проведения второго технического обслуживания (ТО) с начала эксплуатации.
Для установления причины поломки двигателя представлено:
- Двигатель – трактора «Komatsu». Наработка по счетчику – 818 часов.
- Журнал учета работ трактора.
- Маслофильтр, снятый с двигателя при проведении ТО № 2 – фильтрующий элемент без наружного корпуса.
- Маслофильтр, снятый с двигателя, отработавшего 818 часов – наружный корпус вскрыт для обеспечения доступа к фильтрующему элементу.
ДОПОЛНИТЕЛЬНО ИСПОЛЬЗОВАЛАСЬ ЛИТЕРАТУРА:
- Триботехника Д.Н. Гаркунов. Машиностроение, 1989г.
- «Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей» А.С. Орлин, М.Г. Круглова, М.: Машиностроение, 1980г.
ИССЛЕДОВАНИЕ:
При внешнем осмотре двигателя обнаружено:
- Со стороны выпускных коллекторов вторая головка, а так же частично первая и третья покрыты копотью – следствие прорыва газов через уплотнения выпускных коллекторов.
- На второй и третьей головках, на технологических заглушках со стороны выпускного коллектора, установлены пломбы «Лузар» с температурой плавления 104 ºС. Пломбы выплавлены, что свидетельствует об их нагреве до температуры выше 104 ºС.
- Для установления причины поломки двигателя произведена его частичная разборка – сняты головки двигателя и поршни (в сборе с шатунами).
При внешнем осмотре снятых с двигателя деталей и узлов обнаружено:
- Наволакивание антифрикционного слоя на 4 шатунную шейку коленчатого вала;
- Местный износ 4 шатунной шейки коленчатого вала в зоне противоположной масло-подводящему отверстию;
- Шатунные вкладыши 4-го шатуна провернулись «в постели», раскатаны и деформированы.
- На наружной поверхности вкладышей прижоги и кольцевая выработка в результате трения о болты крепления крышки шатуна.
- На внутренней поверхности прижоги, антифрикционный слой изношен местами до стальной основы, следы попадания в зазор металлической частицы (фото № 3 и фото № 4).
- 7 отпечатков лежащих практически в одной плоскости на расстоянии около 10мм от оси маслоподводящего отверстия. Размер отпечатков в поперечнике 3 – 5мм. Деформирована стальная основа вкладыша. В окружном направлении отпечатки расположены в интервале расстояний 20 – 22мм и 31- 36мм.
- На поверхности отпечатков – темные лаковые отложения, по контуру – следы наволакивания метала. Все отпечатки имеют сходную сферическую форму.
Фото № 3 Фото № 4
На остальных шатунных и коренных вкладышах (фото № 5 и фото № 6) местный износ приработочного слоя олова в зоне подвода смазочного масла и незначительное количество отдельных рисок в приработочном слое от попавших в зазор мелких инородных частиц.
Фото № 5 Фото № 6
Поршни чистые, без лаковых отложений, все кольца подвижные. На головке четвертого поршня (фото № 7), выше второго кольца толстый слой легко отделяющегося свежего нагара. Следы задира на поршнях - отсутствуют.
Фото № 7 Фото № 8
Головки блока, со стороны камер сгорания и клапана с незначительным нагаром, носики распылителей форсунок чистые, без следов подтеков.
Гильзы цилиндров без следов задиров. В некоторых местах наблюдаются легко удаляемые сажистые «натиры» (фото № 8).
На упорном полукольце следы износа и выкрашивания антифрикционного слоя (фото № 9).
Нижняя головка четвертого шатуна со следами местного перегрева (фото № 10).
Фото № 9 Фото № 10
При ознакомлении с журналом учета работ трактора Komatsu выявлено:
На дне корпуса маслофильтра, в осадке, кроме частиц металла обнаружена древесная стружка.
Результаты лабораторного исследования фильтрующего элемента маслофильтра, снятого при проведении второго ТО, показали отсутствие на фильтрующем элементе металлических включений цветных металлов, что свидетельствуют о том, что процесс разрушения шатунных вкладышей четвертого шатуна начался после проведения второго ТО. В то же время отмечено наличие ферромагнитных частиц и песка.
Анализ результатов осмотра деталей и узлов:
Двигатель эксплуатировался при нормальном тепловом режиме. Состояние деталей поршневой группы хорошее. Признаки перегрева на деталях двигателя не обнаружены. Выплавление контрольных пломб «Лузар» объясняется их неудачной установкой – рядом с раскаленным выхлопным коллектором.
Состояние 4-й шатунной шейки и вкладышей свидетельствует о произошедшем схватывании металла шейки вала с антифрикционным слоем вкладышей с последующим проворотом шатунных вкладышей. Причина – разрушение смазочной пленки под действием повышенных нагрузок и температур. («Триботехника» Д.Н. Гаркунов. Машиностроение, 1989г. стр. 109).
Первопричина всех явлений – недостаток масла в зоне трения. Недостаток масла приводит к повышению теплонапряженности пары трения, снижению надежности работы пары трения (одна из функций масла в системе смазки – отвод тепла из зон трения «Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей» А.С. Орлин, М.Г. Круглова, М.: Машиностроение, 1980г стр. 166). О недостатке масла в зоне трения свидетельствуют выкрашивание и износ антифрикционного слоя на поверхности полукольца.
Учитывая, что масло на смазку 4 шатунной шейки и на смазку полуколец поступает через пятую коренную шейку, следовало ожидать износа и коренной шейки. Однако нормальное состояние 5-го коренного подшипника свидетельствует о том, что он работал в нормальных условиях смазки. Следовательно, проблемы со смазкой воз-никли на участке от коренного до шатунного подшипника – в сверлениях щеки и шейки коленчатого вала. Наиболее вероятная версия случившегося - попадание инородного тела, препятствовавшего в какой - то момент попаданию масла в зону трения. В пользу этой версии свидетельствует наличие 7 отпечатков на вкладышах 4 го шатунного подшипника.
На отпечатках присутствуют темные лаковые отложения и неровный наружный контур – следствие наплывания металла в процессе износа, что свидетельствует о том, что отпечатки появились на начальной стадии разрушения подшипника (возможно, инородная частица запустила процесс разрушения подшипника). Наличие однотипных следов, свидетельствует о том, что частица была металлической (не хрупкой) размерами около 5 мм в поперечнике. Деформация стальной основы подшипника свидетельствует о том, что частица была стальной. Об этом же свидетельствует и то, что все отпечатки имеют сходную сферическую форму и размеры.
Вторая возможная версия разрушения шатунных вкладышей – недостаточное давление масла в системе смазки двигателя (в зоне минимально допустимого и ниже) при работе в режимах с максимальным крутящим моментом (низкие обороты двигателя и большая цикловая подача топлива).
Такие внешние признаки характерны для двигателей с долго эксплуатирующимися масляными насосами системы смазки. В данном конкретном случае следы от инородной частицы на шатунном вкладыше не укладываются в эту версию - отсутствуют следы сколов стальной частицы, которая в дальнейшем могла вызвать подобные деформации вкладышей.
Разрушения на полукольце вторичны. После разрушения шатунных вкладышей и увеличения зазора между шейкой и вкладышами произошло перераспределение масляных потоков, смазывающих подшипники, основная часть масла стала уходить через увеличившийся зазор, и упорные полукольца стали работать в условиях масляного голодания.
В пользу версии попадания инородного тела свидетельствуют и результаты лабораторного исследования фильтрующего элемента маслофильтра, снятого при проведении второго ТО.
Отсутствие частиц цветных металлов на фильтрующем элементе свидетельствует о том, что разрушение вкладышей началось после проведения второго ТО. В то же время наличие ферромагнитных частиц на фильтрующем элементе свидетельствует о процессах износа деталей двигателя (шестерни передач, в том числе и шестерни масляного насоса).
Инородная частица могла миновать фильтрующий элемент и попасть в канал смазки при работе перепускного клапана (резкий набор оборотов не прогретого двигателя при запуске после второго ТО). Наличие рыхлых сажистых отложений на головке 4 го поршня вызвано нарушением процесса сгорания в связи с уменьшением степени сжатия в 4-м цилиндре из-за большого люфта в шатунном подшипнике.
Вывод:
Наиболее вероятные причины поломки двигателя трактора «Komatsu» – попадание в систему смазки инородного металлического тела при проведении работ во время второго ТО.
Результат:
Стороны пришли к мировому соглашению. Ремонт трактора бы выполнен стороной проводящей ТО.
Правила проведение технической экспертизы
