Головка блока дизеля ЯМЗ

Как показало обобщение обширной и объективной информации, систематически поступающей на завод из эксплуатирующих организаций, поставленная на производство головка блока обеспечивала ресурс, заданный техническим заданием. В связи с задачами, поставленными перед заводом по повышению ресурса двигателей, был проведен комплекс опытно-конструкторских работ по дальнейшему повышению надежности головки блока.

Совершенствование силовой схемы. Как показал опыт эксплуатации дизелей ЯМЗ первых партий выпуска, при наработке свыше 4000 мото-часов иногда образовывались трещины на верхней полке головки блока. Вероятной причиной возникновения этих трещин могли быть изгибные деформации верхней полки, являющиеся результатом действия сил от затяжки шпилек крепления и от сил газов.

Сложность тензометрических исследований данного элемента головки обусловлена тем, что применение тензодатчиков с относительно большой базой не позволяет выявить закономерность концентрации напряжений вследствие сложной конфигурации поверхностей. Поэтому производилось непосредственное измерение деформации полки головки в местах возникновения трещин с помощью индикаторов. За измерительную базу принималась практически неподвижная упорная плита. На верхнее кольцевое ребро головки блока устанавливалась на трех точках жесткая стальная шлифованная плита, имеющая точно обработанные отверстия в местах предполагаемых деформации верхней полки. Эти отверстия являлись направляющими для удлинителя ножки микронного индикатора, расположенного на верхней плоскости плиты. Головку блока размещали на специальном приспособлении, позволявшем имитировать действие сил затяжки шпилек крепления головки и сил газов. Действие сил газов воспроизводилось при помощи тарированного нагрузочного устройства.

В результате проведенных исследований было выявлено, что трещины на верхней полке являются следствием повышенной и несимметричной деформации бобышек отверстий под шпильки крепления головки блока и участка перехода от бобышки к верхней полке. Проведенные измерения деформации показали целесообразность изменения конфигурации бобышек и участков перехода их в верхнюю полку. Смещение осей бобышек относительно оси отверстия при увеличении радиусов перехода от бобышки к верхней полке позволило уменьшить деформацию указанных участков.

Чтобы проверить эффективность данного мероприятия при длительном воздействии динамических нагрузок, были проведены форсированные испытания на усталость, которые позволили установить целесообразность изменения конструкции головки блока - трещины около бобышек не возникали. Однако участок максимальной деформации сместился в район отверстия для литейного знака, поэтому оно было ликвидировано, что не отразилось па качестве литья, поскольку для отвода газов оказалось достаточным отверстия под форсунку. Данные испытания показали, что изменение силовой схемы головки блока требует всесторонней опытной проверки из-за статической неопределимости и связанных с этим трудностей расчетного прогнозирования результатов ее изменения.

Обобщение опыта эксплуатации дизелей показало, что при наработке свыше 8000 мото-часов в местах пересечения поверхностей обработанных гнезд для пружин клапанов с поверхностями отверстий под стаканы форсунок в отдельных случаях возникают трещины. Отработанная методика форсированных усталостных испытаний головок блока способствовала выявлению отрицательного влияния на прочность верхней полки глубоких цековок под клапанные пружины. Сравнение усталостной прочности головок блока проводилось при их испытании с гнездами для пружин без них. Конструктивно уменьшение глубины цековок на верхней полке возможно за счет увеличения длины стержня клапана, что неприемлемо, так как при этом клапаны переставали быть взаимозаменяемыми. Поэтому была создана конструкция узла крепления клапанных пружин, позволяющая без потери взаимозаменяемости клапанов и клапанных пружин уменьшить глубину цековки от 7 до 2,5 мм.

В дальнейшем целесообразно гнезда под пружины заменить выступающими бобышками.