Study of the process of connecting rod liners’ shape changing in the pre-failure operation period of transport and technological machines and equipment

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: During the operation of transport and technological machines and equipment, the most frequent failure is loose running of connecting rod liners of a crankshaft. Previous studies on tractor, locomotive and automotive diesel engines did not sufficiently disclose the reasons for loose running of liners.

AIMS: Study of the stress-strain state of the steel base of connecting rod liners as the initial and developing factors of the process leading to failure.

METHODS: The research is based on the analysis of numerous works devoted to the study of the causes of loose running of connecting rod liners of various internal combustion engines. The methods and results on the operational and bench studies of the stress state and shape changing of connecting rod liners for the KAMAZ-740 (8Ch 12/12) engine obtained by the team of authors are used as the basic data.

RESULTS: The process of change in stress state and consequent change in geometric parameters of the steel base, accompanied by change in the shape of connecting rod liners of the KAMAZ-740 engines has been revealed. It is established with the study that the occurrence of failure is not sudden. The process proceeds according to a certain pattern in three stages. The first stage is characterized by the appearance of deformation of a liner due to excessive stress state; the second stage is caused by development of obtained deformations up to critical values; the third stage is loose running of a connecting rod due to obtained deformations and violations of liner’s hydrodynamics conditions. The main result is justification of requirements and conditions for ensuring stability of parameters and shape of liners during long-term operation of engine.

CONCLUSIONS: Knowledge of the process leading to the change in shape of crankshaft bearing liners makes it possible to develop design and technological solutions and recommendations to eliminate failures by optimizing the parameters of liners.

About the authors

Alexander T. Kulakov

KAMAZ-Autosport

Email: alttrak09@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6443-0136
SPIN-code: 6745-0764

Dr. Sci. (Tech.), Professor of the Automobile Transport Operation Department

Russian Federation, Naberezhnye Chelny

Oleg A. Kulakov

KAMAZ-Autosport

Email: kulakov.o@mail.ru
ORCID iD: 0009-0003-0102-4856
SPIN-code: 8504-0605

Chief Mechanic KAMAZ-Autosport

Russian Federation, Naberezhnye Chelny

Ruslan F. Kalimullin

Naberezhnye Chelny Institute (Branch) of Kazan Federal University

Email: rkalimullin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4016-2381
SPIN-code: 3492-4311

Dr. Sci. (Tech.), Professor of the Automobile Transport Operation Department

Russian Federation, 18A Shamilya Usmanova street, 423813 Naberezhnye Chelny

Elena P. Barylnikova

Naberezhnye Chelny Institute (Branch) of Kazan Federal University

Author for correspondence.
Email: 692401@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1457-1598
SPIN-code: 8003-0262

Associate Professor, Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Automobile Transport Operation Department

Russian Federation, 18A Shamilya Usmanova street, 423813 Naberezhnye Chelny

References

  1. Buravtsev BK. Build quality of crankshaft bearings and reliability of diesel engines. Avtomobilnyy transport. 1982;12:41–42. (in Russ).
  2. Buravtsev SK, Buravtsev BK. Increasing the reliability of connecting rod bearings of engine crankshafts. Dvigatelestroenie. 1983;3:3–7. (in Russ).
  3. Gafiyatullin AA. Obespechenie rabotosposobnosti shatunnykh podshipnikov avtotraktornykh digateley putem sozdaniya nerazryvnosti maslyanogo potoka [dissertation] Saratov; 2005. (in Russ).
  4. Grigoriev MA, Doletsky VA. Ensuring engine reliability. Moscow: Izd-vo standartov; 1978. (in Russ).
  5. Surkin VI, Popov GP. Optimization of parameters of a tractor diesel connecting rod bearing. Dvigatelestroenie. 1984;3:41–43. (in Russ).
  6. Denisov AS, Kulakov AT. Analysis of the causes of operational destruction of connecting rod bearings of KamAZ-740 engines. Dvigatelestroenie. 1981;9:37–40. (in Russ).
  7. Kulakov AT. Razrabotka sposoba diagnostirovaniya shatunnykh podshipni¬kov dvigateley i prakticheskikh rekomendatsiy dlya snizheniya ikh otkazov v protsesse ekspluatatsii (na primere KamAZ-740) [dissertation] Saratov; 1986. (in Russ).
  8. Bykov VG, Saltykov MA, Gorbunov MN. Reasons for irreversible changes in thin-walled bearings and ways to improve the reliability of bearings in highly loaded diesel engines. Dvigatelestroenie. 1980;6:54–57. (in Russ).
  9. Bykov VG, Saltykov MA, Gorbunov MN. A new way to ensure stability of the geometric parameters of liners for highly loaded diesel bearings. Dvigatelestroenie. 1985;8:32–36. (in Russ).
  10. Antropov BS, Yanovsky MA, Nesterov DA. Improving the performance of crankshaft bearings. Tractors and agricultural machinery. 2007;12:35–36. (in Russ).
  11. Kulakov AT, Sakhapov IA, Kulakov OA. Diagnosis of shape changes in connecting rod bearings of diesel engines. Avtotransportnoe predpriyatie. 2008;8:47–49. (in Russ).
  12. Patent RUS № 2691259 / 11.06.2019. Byull. № 17. Makushin AA, Kulakov AT, Kulakov OA, et al. Sposob opredeleniya zazora v shatunnom podshipnike kolenchatogo vala pri ispytanii i diagnostike dvigatelya vnutrennego sgoraniya avtomobiley, transportnykh i transportno-tekhnologicheskikh mashin. (in Russ). Accessed: 29.05.2023. Available from: https://yandex.ru/patents/doc/RU2691259C1_20190611

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Change of protrusion t, and straightening δ from of the KAMAZ-740 engine runtime in bench conditions, reduction of mounting stresses in the steel base of connecting rod liners σ at the side of the working surface.

Download (96KB)
3. Fig. 2. Boundary of the stable state of the liners after 200 hours of operation in the engine at the initial values of the protrusion t and diameter Dcv: А–Б — line of stable states of the liners; zone “X” — zone of undesired initial parameters; zone “Y” — zone of preferable values of initial parameters.

Download (126KB)
4. Fig. 3. View of connecting rod liners after tests with specific rubbing in the middle on cylinders #3 and #6 (left-to-right — from the cylinder #1 to the cylinder #8).

Download (75KB)
5. Fig. 4. Diagram of transverse deformation of a liner 2 with formation of deflection ∆: 1 — a connecting rod; 2 — a liuner; 3 — a shaft pin; S — bearing clearance.

Download (106KB)
6. Fig. 5. Increase of average residual deflection of liners ∆ with operating time.

Download (45KB)

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».