Отзыв_Опп__Васильев (Снижение механических потерь в быстроходном дизеле воздушного охлаждения совершенствованием конструкции деталей ЦПГ)

ОТЗЫВ официального оппонента доктора технических наук, профессора Васильева Александра Викторовича на диссертационную работу Агеева Артема Геннадьевича «Снижение механических потерь в быстроходном дизеле воздушного охлаждения совершенствованием конструкции деталей ЦПГ», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.04.02 — Тепловые двигатели Акт альность выполненной диссе тационной аботы Актуальность диссертационной работы обусловлена необходимостью совершенствования .

конструкции деталей цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) быстроходных двигателей воздушного охлаждения. Известно, что на долю ЦПГ приходится до 50 % механических потерь в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). При этом особое место занимают быстроходные дизели с воздушным охлаждением, где проблемы повышенных механических потерь и изнашивания деталей, в особенности, деталей ЦПГ, проявляются в наибольшей степени. Это обусловлено значительными деформациями цилиндра и поршня в таких двигателях в связи с существенными монтажными, температурными и динамическими нагрузками. Анализ выполненных работ показывает, что одним из эффективных путей решения указанных проблем является научно обоснованная конструкторская модернизация взаимодействующих деталей, основанная на новых подходах к профилированию их поверхностей и обеспечению стабильности выбранных параметров и характеристик в условиях эксплуатации двигателя. Исходя из сказанного, данную диссертационную работу, направленную на разработку ряда технических решений для снижения механических потерь в быстроходном дизеле воздушного охлаждения, следует считать актуальной.

На чная новизна 1. На основе выявленных взаимосвязей между параметрами конструкции деталей ЦПГ (поршня, верхнего поршневого компрессионного кольца и цилиндра) и определяющими трение и износ внешними факторами (нагрузкой, температурой, скоростью, ускорением и др.) разработаны и рекомендованы меры по снижению механических потерь в ЦПГ быстроходного дизеля воздушного охлаждения путем совершенствования конструкции упомянутых деталей. 2, В результате выполненного расчетного исследования выявлено влияние нескольких типичных искажений формы исходного бочкообразного профиля юбки поршня на ее гидродинамическую несущую способность (ГНС). 3.

Выполнено математическое моделирование деформации юбки поршня под действием гидродинамической реакции со стороны масляного слоя, а также цилиндра под действием сжимающих сил анкерных связей, по- 1 зволяющее исследовать влияние конструкционных модернизаций деталей ЦПГ на механические потери. П актическая енность Состоит в разработанных технических эскизах, рабочих чертежах и изготовленных образцах энергосберегающих деталей ЦПГ для двигателя- объекта исследования. Кроме того, практическую ценность представляет используемая процедура проектирования деталей ЦПГ, позволяющих уменьшить трение и изнашивание в сопряжениях, а также снизить механические потери. остове ность и обоснованность на чных положений Достоверность и обоснованность сформулированных научных положений и выводов обусловлены применением классической теории гидродинамической смазки и граничного трения, использованием апробированных программных продуктов и методов расчета, современных и точных средств измерения и регистрации параметров, подтверждением результатов расчета в ходе экспериментов.

Ст кт а и со е жанне аботы Диссертация состоит из оглавления, введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Она включает 146 страницы основного текста, содержащего 15 таблиц и 77 рисунков, а также 15 страниц списка литературы из 158 наименований и 16 страниц приложения. Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, определяется объект исследования, формулируются положения, содержащие научную новизну и выносимые на защиту, перечисляются используемые методы исследования, обосновываются практическая ценность работы, а также достоверность научных положений. Здесь же приводятся формулировки цели и задач исследования.

В пе вой главе приведен анализ состояния проблемы снижения механических потерь и износа в ДВС. Обсуждены режимы трения и баланс механических потерь в поршневых двигателях. Выполнен обзор программных средств для численного моделирования динамики, гидродинамики и трибологии в основных сопряжениях ДВС. Проанализированы современные направления конструирования деталей ЦПГ быстроходных ДВС.

Сделан вывод о том, что одним из эффективных путей решения задачи снижения механических потерь на трение является научно обоснованная модернизация трущихся деталей, связанная с адаптацией конструкции к условиям внешних силовых и температурных воздействий. Глава завершается постановкой цели и задач исследования, которые уже были сформулированы во введении. Следует отметить значительный объем обзорной главы — 51 из 146 страниц основного (за вычетом списка литературы и приложений) текста диссертации.

Во вто ой главе получена и проанализирована эмпирическая зависимость давления механических потерь на трение от трех параметров: средней скорости поршня, среднего индикаторного давления и кинематической вязкости моторного масла при заданной температуре. Результаты этого анализа (в частности, доминирующее влияние вязкости моторного масла и скоростного режима) позволили сделать вывод о превалировании смешанного (в большей мере, гидродинамического) режима трения в смазываемых подвижных сопряжениях рассматриваемых двигателей. Из этого, в свою очередь, делается вывод о том, что рациональное профилирование трущихся поверхностей деталей ЦПГ является эффективным средством снижения общих механических потерь ДВС. Далее на основе так называемого принципа согласования, подразумевающего проектирование деталей ЦПГ с учетом определяющих трение и износ внешних факторов, предложены рациональные параметры профиля юбки поршня, верхнего поршневого компрессионного кольца и образующей цилиндра.

Кроме того, рекомендовано изменение зоны нанесения микрорельефа на внутренней поверхности цилиндра. Во второй главе диссертации представлено также упрощенное расчетно-теоретическое исследование влияния трех типичных искажений бочкообразной формы юбки поршня на ее ГНС. В результате этого исследования сделан вывод о целесообразности снижения этих искажений путем совершенствования конструкции поршня. В т етьей главе для опытных вариантов конструкций поршня и поршневых колец с рациональными профилями трущихся поверхностей с помощью программ Р1ЯТОХ-РНТ и %ХО выполнены сравнительные (по отношению к серийным вариантам исполнения этих деталей) расчеты параметров гидродинамики и трибологии. В среде КОПАЯ'ОБК5 проведено моделирование деформации юбки поршня под действием гидродинамического давления со стороны слоя моторного масла на стенке цилиндра. Моделирование напряженно-деформированного состояния цилиндра под действием монтажной нагрузки выявило значительное снижение искажений исходной геометрии цилиндра в результате перехода с серийной на свободную фланцевую схему его крепления на блоке с использованием участков повышенной жесткости шпилек.

В четве той главе выполнена экспериментальная оценка изменений механических потерь в ЦПГ при использовании опытной конструкции поршня с ребрами жесткости на внутренней поверхности юбки. Кроме того, экспериментально исследованы условия смазывания сопряжения «юбка поршня — цилиндр». Полученные результаты подтвердили наличие нарушений маслораспределения в ЦПГ дизелей ТМЗ. П бликации ап оба ии и еализации аботы Все основные научные положения диссертационной работы достаточно полно изложены в публикациях и автореферате автора. По материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ, из них 7 в изданиях по списку ВАК РФ, получены два патента на полезные модели, подана заявка на изо- бретение. Диссертация прошла достаточную апробацию. В тексте диссерта- ции отмечено, что результаты исследования используются в учебном процес- се кафедры поршневых двигателей МГТУ им.

Н.Э. Баумана и отделе дизелей ТМЗ, однако акты внедрения в диссертации не представлены. Замечания по диссе та ионной аботе 1. В подразделе 2.2.2 диссертации на странице б9 приводится рекомендуемое соотношение (2.12) для определения длин несущих участков 11 и 1з рабочей поверхности поршневого кольца, из которого следует, что несущие способности соответствующих участков должны быть обратно пропорциональны их нагруженности. Известно, что, в отличие от юбки поршня, поршневое компрессионное кольцо должно снимать излишки масла (проявлять скребковые свойства) на прямом и всплывать (глиссировать) на слое масла на обратном ходе поршня. Однако в тексте диссертации не приведено, на наш взгляд, достаточного обоснования того, что оптимальные (рациональные) длины 11 и 12 должны в точности соответствовать выражению (2.12).

2. При увеличении жесткости юбки поршня следовало бы рассматривать снижение механических потерь и изнашивания сопряжения «юбка поршня-цилиндр» в сочетании с ростом нагруженности КШМ и ЦПГ из-за увеличения массы поршня, а также с усложнением его конструкции и удорожанием производства. 3. В автореферате следовало бы представить оценку погрешности измерения контрольных величин при проведении экспериментальных исследований. В данном случае это особенно актуально, так как исследовались малые изменения механических потерь.

В тексте диссертации этот материал присутствует (глава 4). 4. В связи с экспериментальным исследованием, представленным в разделе 4.2 диссертации, следует отметить, что, к сожалению, в диссертации не приведен в полной мере анализ причин аномалии маслоснабжения цилиндра двигателя 1Ч8,5/8,0, последствий этой аномалии, а также не даны рекомендации по ее устранению. Заключение На основании изложенного считаю,что диссертация Агеева А.Г.

соответствует требованиям, предъявляемым «Положением о присуждении ученых степеней», утвержденным постановлением Правительства РФ Мо 842 от 24 сентября 2013 года. Диссертация представляет собой завершенную научноисследовательскую работу на актуальную тему. Новые научные результаты, полученные диссертантом, имеют существенное значение для науки и практики двигателестроения.