Повышение прочностной надежности транспортных дизелей (1025560), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Далее материалработает в области неупругого деформирования и при £-т=-0,365% <г тах =-338МПа. Таким образом, после первого нагружения произошло упрочнение материала на 61МПа. В соответствии с кинематическим законом упрочнения, предел упругости материала при растяжении снизился на 61МПа и составил°о,о2 =3 60-61 =299МПа.Предельное состояние конструкции по критерию исчерпания возможностиквазиупругого деформирования наступит, когда <jocm =CTQ 0 2 =299МПа. Это соответствует времени выдержки на режиме полной мощности двигателя, в течение которого максимальные напряжения в конструкции снизятся от -338МПадо -253МПа.
По формуле (2.26) главы II это время составит 1600 часов. Такимобразом, установлено, что при повышении уровня температуры в перемычкахдо 400°С конструкция неработоспособна, поскольку полученная величина пре-137Таким образом, показано, что разработанная упрощенная модель можетдостаточно широко применяться для предварительного анализа напряженногосостояния наиболее нагруженных элементов огневого днища - межклапанныхперемычек. При наличии достоверных сведений по тепловому состоянию перемычки и её силовом взаимодействии со смежными элементами в виде коэффициентов стеснения тепловых деформаций, полученные данные могут использоваться для анализа долговечности конструкции.Для получения сведений о силовом взаимодействии перемычек со смежными элементами может использоваться трехмерная конечно-элементная модель.
В этом случае необходимо выполнить расчет температурных полей и температурных напряжений в линейной постановке.Рассмотренные модели (конечно-элементная и балочная) образуют иерархическую систему моделей разных уровней адекватности, построенных на изложенных выше единых принципах анализа упругих, пластических и термических деформаций, а также вязких деформаций ползучести.Таким образом, показано, что разработанная упрощенная модель можетдостаточно широко применяться для предварительного анализа напряженногосостояния наиболее нагруженных элементов огневого днища — межклапанныхперемычек.
При наличии достоверных сведений по тепловому состоянию перемычки и её силовом взаимодействии со смежными элементами в виде коэффициентов стеснения тепловых деформаций, полученные данные могут использоваться для анализа долговечности конструкции.Для получения сведений о силовом взаимодействии перемычек со смежными элементами может использоваться трехмерная конечно-элементная модель. В этом случае необходимо выполнить расчет температурных полей и температурных напряжений в линейной постановке.Рассмотренные модели (конечно-элементная и балочная) образуют иерархическую систему моделей разных уровней адекватности, построенных на изложенных выше единых принципах анализа упругих, пластических и термических деформаций, а также вязких деформаций ползучести.138ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ДОЛГОВЕЧНОСТИ КРЫШЕК ЦИЛИНДРОВСРЕДНЕОБОРОТНЫХ ДИЗЕЛЕЙДля оценки долговечности конструкции в первую очередь необходимопроанализировать условия её работы, виды нагрузок, выявить (если возможно)модель разрушения.
Одним из наиболее важных вопросов при этом являетсяопределение количества циклов основного вида нагружения и определение типа цикла, в случае, когда частотный спектр нагружения не представляет собой(явно) типовой цикл, такой как синусоидальный, трапецеидальный, пилообразный и др.Вторым важным вопросом при оценке долговечности является определение стойкости материала к основной нагрузке, определение которой осуществляется на основании соответствующих испытаний материала на образцах илинатурных деталях.Чаще всего оценка долговечности производится по пределу выносливости;для деталей, подвергающихся циклическому нагружению, определяют запас повыносливости.
Как было показано в предыдущих главах, для крышки цилиндране всегда удается обеспечить запас по выносливости, поскольку часто размахнапряжений в цикле нагружения превышает располагаемый предел выносливости материала. Поэтому при оценке долговечности крышек цилиндров обычноиспользуют понятие запаса по долговечности. Запас по долговечности представляет собой отношение числа циклов до разрушения конструкции к числуциклов, накапливаемых конструкцией в эксплуатации.Для крышек цилиндров задача определения количества циклов температурного нагружения особенно сложна, поскольку история температурного нагружения крышки (которая в первую очередь зависит от назначения двигателя)в сущности, не имеет типового блока нагружения.
Кроме того, системы диагностики, устанавливаемые на энергетическую установку, не распространены в настоящее время в отечественной практике, поэтому нет достаточно полных упо-139рядоченных сведений об эксплуатационных изменениях мощности дизеля и соответствующего изменения теплового состояния деталей камеры сгорания.Системы диагностирования с записью параметров дизеля в процессе эксплуатации позволили бы более обоснованно назначать типовой цикл нагружения иподсчитывать количество циклов.Ввиду отсутствия таких данных для подсчета числа циклов нагружения иназначения типового блока нагружения используют данные хронометража, которые получают для конкретного режима работы дизеля (чаще наиболее нагруженного).
Для тепловозных дизелей выбирают отрезок пути (100..250 км), накотором производят регистрацию параметров нагружения дизеля. По результатам обработки этих диаграмм и производится подсчет количества циклов теплового нагружения.Обработка диаграмм нагружения чаще всего производится методом полных циклов [86], который дает лучшее соответствие с действительным нагружением [90,92], или методом «дождя».Основными целями обработки таких диаграмм в данной работе являлись:во-первых, оценка времени температурной выдержки и количества циклов теплосмен для использования в качестве исходных данных при расчете; во-вторых,уточнение степени эксплуатационной нагруженности крышек цилиндров судовых и тепловозных дизелей для последующей оценки запасов долговечности.1405.1.1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ БЛОКА ТИПОВОГО НАГРУЖЕНИЯ ПО ДАННЫМ ХРОНОМЕТРАЖА ДЛЯ ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЯКоломенским заводом выпускаются дизельные двигатели тепловозного назначения. В основном это модификации дизеля Д49 в 12-ти и 16-цилиндровомV-образном исполнении, мощностью от 2000 до 3100 кВт для магистральныхпассажирских и грузовых локомотивов. Меньшими сериями выпускаются рядные 6-ти и V-образные 8-ми цилиндровые версии для маневровых тепловозов.Моторесурс современных модификаций дизелей составляет не менее 1200 тыс.км пробега тепловоза (10 лет эксплуатации до капитального ремонта (КР)) в соответствии с требованиями ОАО «РЖД».Для дизеля 16ЧН26/26 пассажирского тепловоза ТЭП-70, эксплуатирующегося в депо Ташкент Среднеазиатской железной дороги имеются данные хронометража.
Для одного из наиболее нагруженных участков пути (ТашкентАрысь см. таблицу 6. и рис 5.1.) протяженностью примерно 155 километровбыли получены данные по сменности режимов работы дизеля в прямом и обратном направлении движения на этом участке. Вес состава (1200 т.) и машинист при этом не менялись.
На рис.5.2. и 5.3. изображены диаграммы изменения мощности дизеля соответственно для прямого и обратного направления. Втаблице 7. приведено соответствие мощности дизеля позициям контроллера.Таблица 6. Характеристика пути Ташкент-АрысьХарактеристика путиобщая длина, км.в % к длине путиТашкент-Арысь154,625100площадки 0-ой кривизны10,9137,06подъемы и спуски143,71292,94уклоны более 7%74,75748,3141ТашкентАрысь3363 3353 3343 3333 3323 3313 3303 3293 3283 3273^9263 3253 3243 3233 3223 3213Рис 5.1. Продольный профиль участка пути Ташкент-АрысьлкI- -1513119ш531-РItг-гтL.Itlrп+__-4- I - -ИИ -Р4-Х JFJL/fl-i- •-J1ff~ l .Z JJ0,51.51.0т.чРис.
5.2. Диаграмма изменения мощности дизеля тепловоза ТЭП-70на участке пути Ташкент-АрысьПК15-г-13I1195310-и-4... 2\f._cт r^::_i": ;: ;i. ::t:.1__?. .; ^г п.г jit__±.>._,..„..._L. ,[___. 1- - I -4 I-l.i1Л0.5_ 111.0JJLI1,5Рис. 5.3 Диаграмма изменения мощности дизеля тепловоза ТЭП-70на участке пути Арысь-Ташкентт. ч142Как видно, даже в относительно близких условиях эксплуатации диаграммы довольно существенно различаются, что вызывает затруднения при назначении расчетного (базового) режима эксплуатации с точки зрения степени нагруженности дизеля на том или ином отрезке пути.Таблица 7. Изменение мощности дизеля в соответствии с положениемрегулирующего органа (контроллера)п/к02356714мощность,кВтп/кмощность,кВт13430643055867681296011078910111213141512201400155217701965216023402540С целью выделения полных циклов по результатам полученных данных всоответствии с [86] была произведена статистическая обработка результатовметодом полных циклов.Сущность метода выделения полных циклов состоит в следующем: рабочий диапазон нагрузки разбивается на классы равной ширины.
Ширина классаопределяется исходя из соотношения А = -ш^-; где А — ширина класса, атах —/77диапазон изменения нагрузки (Xmax-Xmin),14<т<32. На рис. 5.4 показана схемаприведения с разбиением на классы (т=14).Выделение полных циклов производится в несколько этапов. На начальномэтапе (после разбиения диаграмм на классы) из рассмотрения исключают циклы с размахами А<а<2А. Далее из полученной новой схемы исключают циклы сразмахами 2А<а<ЗА. На конечном этапе из рассмотрения исключают циклы самплитудами а<(т-1)*Д.Результаты обработки сведены в таблицу, в которой зафиксировано количество накопленных циклов соответствующих амплитуд (таблица 8.).
Полученный новый процесс (рис. 5.4) содержит только циклы с амплитудами полныхтеплосмен. При этом повреждаемость, вносимая в каждом полученном цикле(полной теплосменой) предполагается одинаковой, то есть реализуется линей-143ная гипотеза накопления повреждений. Использование нелинейных гипотез повреждаемости в данном случае не оправдано, поскольку при усложнении теории лучшего соответствия действительному процессу добиться удается не всегда [90,92].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
