Современному двигателю дорогостоящего трактора приходится сталкиваться с суровыми украинскими реалиями. Как избежать внепланового ремонта и лишних расходов на обслуживание без ущерба для производства (Опубликовано в № 09.2011 г.)

Средняя стоимость 1 кВт мощности трактора отече­ственного произ­водства составляет 2618­ – 6437 грн, а зарубежного – 3600 -10692 грн. Высокая сто­имость импортной техники обусловлена тем, что в нее включена оплата надежно­сти, ведь наработка более 600 моточасов, достигнутая иностранными производите­лями тракторов, позволяет хозяину меньше тратить средств и времени на устра­нение неполадок по сравне­нию с отечественными, в которых этот показатель составляет 8-46 моточасов. К плюсам иностранной техни­ки (ЕС и США) относятся лучшие эргономические показатели, низкая удельная стоимость технического обслуживания, высокие показатели наработки и, что больше всего привлекает покупателя, экономичность. Однако не следует забывать, что задекларированные показатели трактора могут быть воспроизведены в поле только при условии соблюде­ния правил его использова­ния (качество технического обслуживания (ТО), своевре­менный ремонт, замена рас­ходных материалов, культура производства и т.д.). Из одного литра дизельного топлива можно получить 4,25 кВт-ч механической энергии при потенциально возможной тепловой энер­гии 9,89 кВт-ч. Согласно тех­ническим характеристикам, КПД дизельного двигателя тракторов иностранного производства (Caterpillar, John Deere, Class и др.) дости­гает 0,5 (отечественных – 0,3), а в реальных условиях использования этот показа­тель снижается на десятки процентов.

 

Кривошипно-шатунный механизм

Как и все детали трактора, цилиндро-поршневая группа (ЦПГ) в течение всего меж­ремонтного периода прохо­дит два состояния – работо­способное и допустимое. После достижения третьего, предельного состояния использовать ЦПГ становит­ся убыточно. Перерасход топлива при прохождении первых двух состояний уве­личивается до 11% за счет износа деталей. Полностью избежать износа ЦПГ как параметра, лимитирующего технический ресурс, нельзя, можно только уложиться в запланированный межремонтный ресурс двигателя, который для отечественных двигателей (и изготов­ленных на территории СНГ) составляет 6 тыс. моточасов, а для иностранных -12 тыс. моточасов. На интенсивность износа ЦПГ влияют следующие факто­ры:

1) качество топлива (содержание серы и других примесей);

2) качество масла (содержание присадок и качество очистки);

3) своевременность и качество ТО. Установить неисправность ЦПГ можно измерением количества масла на угар, количества газов, проникающих в кар­тер, компрессии в цилиндрах (рис. 1), потери воздуха, введенного в цилиндры. Масло на угар проверяют по учетным листам оператора за последние 10 дней или после контрольной смены. Для большинства двигателей расход масла больше 3,5-4% расхода топлива свиде­тельствует о предельном износе деталей ЦПГ.

Рисунок 1. Приборы для определения компрессии в цилиндрах

Рис. 1. Приборы для определения компрессии в цилиндрах: а) анализатор герметичности цилиндра HS-A0021; б) компрессметр HS-1020A ДСТУ 4840:2007

 

Дизельное топливо повышенного каче­ства по содержанию серы делится на два вида: I – массовая доля серы не более 0,001% (соответствует требованиям стандарта Евро-5); II – массовая доля серы не более 0,005% (соответствует требованиям стандарта Евро-4). Более очищенное топливо, соответственно, стоит дороже. В случае недостаточности средств при проведении весенних и осенних полевых работ в рядовых хозяйствах качеством топлива не пере­бирают, чем уменьшают и без того низ­кую надежность техники. Сертификат соответствия объективной информа­ции не несет, поскольку существенную корректировку делает коррупция, а заказать проверку топлива в лаборато­рии за 700-1000 грн не всем по карману. Результаты работы передвижных лабо­раторий по проверке качества топлива, купленных за 27 млн грн, пока не дово­дились до сведения украинской обще­ственности.

На качество топлива обращают внима­ние только отдельные владельцы транс­портных средств. Они за свой счет выборочно делают анализ проб топлива с АЗС и на основе результатов форми­руют так называемые черные списки недобросовестных продавцов. По их данным, некачественным топливом в Украине торгуют от 25 до 80% АЗС (в зависимости от области).

Один из важнейших показате­лей качества дизельного топли­ва, требования к которому с каждым новым европейским стандартом растут, является содержание в нем серы. Превышение содержания серы в топливе, которым торгуют на украинских АЗС, достигает 0,225%. Напомним, допусти­мый уровень согласно требова­ниям ДсТУ 4840:2007 (и евро­пейского стандарта EN 590) составляет 0,001%. Интересно, каким будет ресурс трактора иностранного производства, если его заправлять таким топливом? По данным Международного центра каче­ства топлива, около 50-60% нефтепродуктов, реализуемых на украинских АЗС, являются фальсификатом. Наверное, если закрыть так называемых АЗС-бодяжников, то оставшихся АЗС не хватит, чтобы напоить миллионы железных коней.

Для улучшения некоторых показателей дизельного топлива рынок сейчас пред­лагает установки для ультра­звуковой обработки топлива. В результате такой обработки содержание механических примесей в дизельном топливе снижается на 90%, коэффициент фильтруемо-сти улучшается на 20%, цета-новое число увеличивается, температура замерзания лет­него топлива снижается до -21 °С, расход топлива умень­шается на 10% (за счет депо­лимеризации топлива), а также на 27% снижается закоксованность. Задекларированные результа­ты подтверждены соответ­ствующими исследованиями. Однако такие установки -слишком дорогое удоволь­ствие, позволить их себе могут только состоятельные вла­дельцы техники со значитель­ным потреблением нефтепро­дуктов. Стоимость таких уста­новок составляет $8-20 тыс. (рис. 2).

 

Рисунок 2. Ультразвуковые технологические аппараты

Рис. 2. Ультразвуковые технологические аппараты: а) УЗТА-3/22-О б) УЗТА-8/22-О в) УЗТА-8/22-ОПг

 

Ситуация с качеством масла аналогична. Повышенное содержание серы приводит к образованию кислотных сое­динений, что способствует повышенной коррозии эле­ментов ЦПГ, камеры сгорания и выпускного тракта, а также быстрому износу присадок в моторном масле. На практике выйти из данной ситуации можно двумя путями:

1) уменьшить периодичность замены масел в 1,5-2 раза;

2) использовать присадки к маслам, восстанавливающие утраченные свойства. Стоимость необходимого количества моюще-диспергирующих присадок приводит к повышению сто­имости 1 л масла на 18-27%, а замена масла – на 50-100%. Причиной перерасхода топлива и сопутствующих проблем, вызванных неис­правностью деталей ЦПГ, кривошипно-шатунного и газораспределительной меха­низмов, является образова­ние отложений (шламы, лаки и нагар). Кроме того, образо­ванию нагара способствует и моторное масло. Некоторая часть масла неизбежно попа­дает в камеру сгорания вслед­ствие естественных расходов на угар. Современные масла содержат большое количе­ство присадок, которые при сгорании образуют зольные отложения. Чем выше каче­ство масла, тем больше в нем присадок, но сгорать они должны с минимальным количеством зольных отло­жений.

В практике эксплуатации тракторов также встречается залегание маслосъемных колец. Маслосъемные кольца залегают при длительных простоях двигателя, когда жидкие отложения смол постепенно стекают сверху и задерживаются в поршневых канавках маслосъемных колец. Залеганию маслосъемных колец способствуют также длительная работа двигателя без замены масла (из-за срабатывания мою­щих присадок), применение некачественного масла (с низкой термостабильностью или с малым содержанием моющих присадок), перегре­вы двигателя с интенсивным окислением масла. Нагарообразование и износ – два взаимосвязанных процесса, которые ухудшают работу тракторных двигате­лей. На первой стадии фор­мирования нагара компрес­сия может повышаться в результате уменьшения объ­ема камеры сгорания (увели­чения степени сжатия), а также ухудшения теплоотвода от рабочего объема. При дальнейшей эксплуатации двигателя твердый нагар, образовавшийся на боковой поверхности поршня, достигнув толщины в десят­ки микрометров, приводит к полировке и абразивному износу наиболее нагружен­ной верхней части цилиндра. Далее этот процесс развива­ется с большей интенсивно­стью. Износ цилиндров ведет к снижению компрессии и, соответственно, к уменьше­нию полноты сгорания топлива. В результате увели­чивается количество проме­жуточных продуктов сгора­ния, которые, оставаясь в рабочем объеме, ускоряют процесс закоксовывания двигателя.

Внешние признаки закоксованности:

  • двигатель трудно запускается;
  • двигатель не развивает номинальной мощности;
  • двигатель работает с дым­ным выхлопом, температура выхлопных газов повышена, дым черный;
  • выделение газов из откры­той горловины для заливки масла.

Если уровень масла превы­шает верхнюю контрольную метку, это приводит к обра­зованию нагара на днищах поршней, стенках камеры сгорания, вызывает коксова­ние поршневых колец, задымление двигателя и повышенный расход масла. Основные признаки неис­правности кривошипно-шатунного механизма:

  • уменьшение давления в конце такта сжатия (ком­прессии) в цилиндрах;
  • появление шумов и стуков при работе двигателя;
  • прорыв газов в картер;
  • увеличение расхода масла;
  • разжижение масла в картере (вследствие проникновения рабочей смеси при тактах сжатия);
  • попадание масла в камеру сгорания.

Уменьшение компрессии дизельного двигателя являет­ся закономерным результа­том его износа, так называе­мого физического старения. Компрессия является диа­гностическим параметром, позволяющим прогнозиро­вать остаточный ресурс дви­гателя. Для дизельных двига­телей давление воздуха в конце такта сжатия должен составлять 16-23 атм. (1621,2­2330,5 кПа). В настоящее время рынок присадок к рабочим жидкостям ДВС предлагает разнообразные вещества для восстановле­ния геометрии деталей дви­гателя, повышения плотно­сти камеры сгорания, ком­прессии, доведения мощно­сти двигателя до 100% и т.д. (LIQUI MOLY, MOBIL, SHELL, CASTROL, XADO), стоимость курса «лечения» которыми достигает более 1500 грн. Исследования относительно подтвержде­ния задекларированных результатов использования присадок к топливу извест­ных мировых производите­лей в Украине не проводи­лись. Практика показала, что задекларированные свой­ства работают на 100% толь­ко как моральная поддержка для водителей, а капиталь­ный ремонт двигателя неиз­бежен.

 

Газо­распределительный механизм

Основными неисправностями газораспределительного меха­низма (ГРМ) являются:

  • нарушение тепловых зазоров клапанов (на двигателях с регулируемым зазором);
  • износ подшипников и кулач­ков распределительного вала;
  • неисправности гидрокомпен­саторов (на двигателях с авто­матической регулировкой зазоров);
  • снижение упругости и разру­шение пружин клапанов;
  • зависание клапанов;
  • износ и удлинение цепи (ремня) привода распредели­тельного вала;
  • износ зубчатого шкива при­вода распределительного вала;
  • износ маслоотбивающих колпачков, стержней клапанов, направляющих втулок;
  • нагар на клапанах. Внешние последствия негер­метичности клапанов подоб­ны последствиям негерметич­ности соединения боковой поверхности поршня с вну­тренней поверхностью цилиндра.

При нарушении фаз газора­спределения и герметичности клапанов мощность двигателя снижается, а расход топлива увеличивается, клапаны обго­рают и быстро выходят из строя. Для нормальной рабо­ты газораспределительного механизма через определенное время подтягивают крепления стоек осей коромысел, прове­ряют и при необходимости регулируют зазоры между кла­панами и бойками коромысел. При плановом текущем ремонте проверяют герметич­ность клапанов, в случае нару­шения герметичности прити­рают их. О неплотности при­легания тарелок к гнездам головок цилиндров свидетель­ствует характерное шипение или свист воздуха во впуск­ных и выпускных клапанах головки или трубопроводах при прокрутке коленчатого вала вручную при снятых коромыслах и воздухоочисти­теле. Более точно можно оце­нить герметичность клапанов по расходу воздуха, проходя­щего через каждый клапан отдельно при подаче его в камеру сгорания неработаю­щего двигателя. Герметичность соединения клапана с седлом проверяют одним из следующих спосо­бов:

1) заливают керосин во впуск­ные и выпускные каналы, поя­вившиеся в течение 3 минут капли или течь керосина из-под тарелок клапанов сви­детельствуют о негерметично­сти (рис. 3);

Рисунок 3. Проверка герметичности клапанов керосином

Рис. 3. Проверка герметичности клапанов керосином: а), б), в) клапаны негерметичные

 

2) на тарелки клапанов щет­кой наносят дизельное топли­во или эмульсию. Во впускные и выпускные каналы головки цилиндров подают воздух под давлением 0,3-0,5 МПа (3-5 атм.). По пузырькам из-под тарелок определяют негерме­тичные клапаны (рис. 4).

 

Рисунок 4. Проверка герметичности клапанов пневматическим устройством

Рис. 4. Проверка герметичности клапанов пневматическим устройством. 1 – воздухопровод; 2 – регулятор давления воздуха; 3 – шланг; 4 – переносной прижим; 5 – резиновая прокладка; 6 – головка цилиндров; 7 – дизельное топливо или эмульсия; 8 – воздушные пузырьки

 

В странах ЕС, где производит­ся высоконадежная техника (и импортируется в Украину), стандартом Евро-5 предусмо­трено содержание серы в дизельном топливе 0,001%, что в 225 раз меньше, чем в украинских реалиях. Вследствие этого наработка трактора до капитального ремонта в ЕС и у нас будет зна­чительно отличаться, что отразится на эффективности купленных киловатт за валю­ту.

Несложные расчеты показы­вают, что потеря 1 моточаса ресурса иностранного тракто­ра (в том числе из-за низкого качества топлива) менее болезненна для ее владельцев, чем потеря ресурса отече­ственного. Покупая импорт­ный трактор с определенной мощностью двигателя, владе­лец покупает работу трактора в кВт-ч и платит 31-89 коп./кВт-ч, покупая отечественный агрегат, он платит соответ­ственно 44-107 коп./кВт-ч. Однако каждый владелец трактора, стоимость которого превышает $100 тыс., понима­ет, что низкая стоимость еди­ницы работы дополняется потерями сельхозпродукции за недовыполнение или несво­евременность проведения тех­нологических операций при выращивании сельхозкультур, поскольку потенциал выпол­нения работы у таких тракто­ров выше, чем у отечествен­ных, в разы.

Если у государства нет денег или желания контролировать качество нефтепродуктов, сельхозпроизводителям при­ходится использовать техниче­ские и технологические спосо­бы для минимизации негатив­ного влияния на сельхозтехни­ку некачественных нефтепро­дуктов.

 

Таблица 1. Зазор между бойком коромысла и штоком клапана

 

Андрей Рубец, Белоцерковский национальный аграрный университет