ВКР: Исследование возможности повышения термостойкости поршней форсированных дизельных двигателей.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ………………….5

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………..6

ГЛАВА 1. ОБЗОР МЕТОДИК ОЦЕНКИ ТЕРМОСТОЙКОСТИ ПОРШНЕЙ И ЗАДАЧИ ИХ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ…………………………………….8

1.1 Условия нагружения поршней и причины образования трещин в кромке их камеры сгорания…………………………………………………………………………..8
1.2 Методы повышения термостойкости поршней…………………………………14
1.3 Критерии разрушения теплонапряженных деталей и обзор методик оценки термостойкости поршней……………………………………………………………..18
1.4 Обзор моделей усталостного роста трещин……………………………………..23
1.5 Тепловые стенды для исследования теплового и напряженно-деформированного состояния поршней……………………………………………………………...27
Выводы и постановка задач исследования………………………………………….29

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТНДС ПОРШНЯ ТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ
………………………………………………………………………………………….31
2.1 Определение исходных данных для расчета……………………………………31
2.2 Решение задачи нестационарной теплопроводности…………………………...34
2.3 Определение теплового напряженно-деформированного состояния поршня..36
2.4 Определение нестационарных тепловых нагрузок на поверхности поршня….39
2.5 Результаты расчета теплового состояния поршня……………………………...42
2.6 Анализ теплового напряженно-деформированного состояния поршня………44
Выводы по главе………………………………………………………………………45


ГЛАВА 3. МЕТОДИКА УСКОРЕННЫХ МОТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПОРШНЕЙ НА ТЕРМОСТОЙКОСТЬ………………………………………………………46

3.1 Программа испытаний и объекты исследований……………………………….46
3.1.1 Результаты испытаний……………….…………………………………………48
3.2 Экспериментальная оценка температурного состояния поршней дизелей в условиях их моторных стендовых испытаний………………………………………52
3.2.1 Исследование температурного состояния поршней
автомобильного дизеля……………………………………………………………….52
3.2.2 Исследование температурного состояния поршня тракторного дизеля…….56
3.3 Результаты исследований температурного состояния поршней на нестационарных режимах работы………………………………………………………………….58
3.3.1 Температурное состояние поршней дизеля Д-240……………………………59
3.3.2 Температурное состояние поршня дизеля Д-245……………………………..62
Выводы по главе………………………………………………………………………65

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА И СРЕДСТВА ПРОВЕДЕНИЯ БЕЗМОТОРНЫХ УСКОРЕННЫХ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ПОРШНЕЙ………………...66

4.1 Безмоторный тепловой стенд…………………………………………………….67
4.2 Методика безмоторных ускоренных термоциклических испытаний………….70
4.3 Методика измерения температуры поршней на БТС…………………………...72
4.4 Экспериментальная оценка влияния некоторых конструктивных решений на термостойкость поршней……………………………………………………………..75
Выводы по изучению экспериментальной работы………………………………….78
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………...………………………………………………………...79
ЛИТЕРАТУРА………………………………………………………………………...80
Приложение 1………………………………………………………………………….82


ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

БТС - безмоторный тепловой стенд;
ГУ - граничные условия;
ДВС - двигатель внутреннего сгорания;
КС - камера сгорания;
КЭ - конечный элемент;
КЭМ - конечноэлементная модель;
КИН - коэффициентом интенсивности напряжений;
МКЭ - метод конечных элементов;
НДС - напряженно-деформированное состояние;
ТНДС - тепловое напряженно-деформированное состояние;
XX - холостой ход;
ЦПГ - цилиндропоршневая группа.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Настоящий этап развития ДВС характеризуется высокими темпами роста их удельных показателей, например, литровой и поршневой мощностей, что приводит к существенному возрастанию тепловой и механической нагруженности деталей, образующих КС (поршень, гильза, головка цилиндров и т.д.). Теплонапряженные детали двигателя имеют, как правило, сложную геометрическую форму, а их отдельные элементы находятся в тепловом, силовом и кинематическом взаимодействии. При проектировании, расчете и доводке двигателя необходим более полный и точный учет всех величин, определяющих надежность и ресурс. На неустановившихся режимах, характерных для эксплуатации большинства современных двигателей, напряженность поршня меняется во времени, что приводит к появлению усталостных трещин в кромке его КС. В первую очередь это относится к КС полуоткры