Диссертация (1026217)
Текст из файла
2 ОГЛАВЛЕНИЕСтр.ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………..5ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ СНИЖЕНИЯМЕХАНИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ И ИЗНОСА В ДВС………………………101.1 Распределение механических потерь по узлам и агрегатам ДВС.101.2 Способы снижения механических потерь………………………..131.3 Обзор конструкций и технологий, обеспечивающих снижениетрения деталей ЦПГ ДВС……………………………………………...141.3.1 Конструкция……………………………………………………141.3.2 Топография трущихся поверхностей………………………...221.3.3 Материалы и покрытия……………………………………….311.4 Анализ конструкции и резервов минимизации трения деталейЦПГ дизелей семейства ТМЗ…………………………………………..361.5 Описание расчетных средств и программ………………………..441.5.1 Известные программы численного моделированияпроцессов динамики, гидродинамики и трибологии восновных сопряжениях ДВС………………………………………441.5.2 Расчетная программа PISTON-DHT…………………………461.5.3 Расчетная программа HOT- COOL.....................................…481.5.4 Расчетная программа RING…………………………………..481.6 Выводы по первой главе, постановка цели и задачисследования……………………………………………………………49ГЛАВА 2.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ВЫБОРУСПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ЦПГ……522.1 Оценка влияния основных показателей конструкции и режимаработы поршневого двигателя на общие механические потери……. 523 Стр.2.2 Применение общего принципа рационального конструированияк деталям ЦПГ дизеля 1Ч 8,5/8,0………………………………………592.2.1 Сущность и ряд примеров применения принципасогласования при проектировании деталей ЦПГ…………………592.2.2 Применение принципа согласования к профилированиююбки поршня и поршневого компрессионного кольцадизеля 1Ч 8,5/8,0………..……………………………………………632.2.3 Применение принципа согласования к конструкциицилиндра……………………………………………………………...702.3 Анализ влияния деформации юбки поршня на еегидродинамическую несущую способность.........................................782.4 Выводы по второй главе…………………………………………...86ГЛАВА 3. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙСНИЖЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ЦПГ ДВС…………………..3.1 Результаты моделирования деформации юбки поршня………..87873.2 Уменьшение искажений геометрии внутренней поверхностицилиндра…………...............................................................................973.3 Расчетная оценка эффективности опытных конструкцийпоршней и поршневых колец………………………………………….1083.4 Выводы по третьей главе……………...…………………………...112ГЛАВА 4.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКАЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ОПЫТНОГО ПОРШНЯ И УСЛОВИЙ МАСЛОСНАБЖЕНИЯ ЦПГ ДИЗЕЛЯ 1Ч 8,5/8,0…………1144.1 Проверка эффективности применения опытного поршня……….1144.1.1 Цель испытаний………………………………………………..1144.1.2 Задачи испытаний……………………………………………...1144.1.3 Объект испытаний……………………………………………..1154.1.4 Средство испытаний…………………………………………..1174 Стр. 4.1.5 Оборудование и приборы……………………………………..1204.1.6 Оценка погрешности измерений контрольных величин……1234.1.7 Программа и методика проведения испытаний……………..1264.1.8 Результаты испытаний………………………………………...1274.2 Проверка условий маслоснабжения ЦПГ дизеля 1Ч 8,5/8,0……..1334.2.1 Цель испытаний………………………………………………..1334.2.2 Задачи испытаний……………………………………………..1344.2.3 Метод и его техническая реализация…………………………1344.2.4 Методика проведения испытаний…………………………….1394.2.5 Результаты испытаний………………………………………...1404.3 Выводы по четвертой главе………...……………………………...143ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………….145СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………...147ПРИЛОЖЕНИЕ………………………………………………………….1625 ВВЕДЕНИЕИзвестно, что цилиндропоршневая группа (ЦПГ) практически во всех типахдвигателей внутреннего сгорания (ДВС) является средоточием потерь на трение иизнашивание деталей.
Однако особое место занимают в этом ряду быстроходныедизели с воздушным охлаждением, где проблемы повышенных механических потерь и изнашивания деталей вообще и деталей указанной выше группы, в особенности, проявляются в наибольшей степени.Это обусловлено как спецификой крепления оребренных цилиндров на блоке, так и условиями их охлаждения. В работах известных исследователей конструкций ДВС с воздушным охлаждением Поспелова Д.Р., Попыка К.Г., ЭфросаВ.В.
и др. обращалось внимание на высокий уровень деформаций цилиндра ипоршня в дизелях этого типа, вызываемых монтажными, температурными и динамическими факторами. В последние годы с проблемой высоких механическихпотерь, изнашивания и, даже, задира поршня столкнулись разработчики и производители семейства малоразмерных быстроходных дизелей с воздушным охлаждением ОАО АК «Туламашзавод им. В.М.
Рябикова». Анализ выполненных работ в этой области показывает, что одним из эффективных путей решения проблемы неудовлетворительных условий смазки и трения в ЦПГ ДВС с воздушнымохлаждением является научно обоснованная конструкторская модернизация трущихся деталей, связанная с разработкой новых подходов не только к профилированию их поверхностей, но и обеспечению стабильности параметров профиля вусловиях силового и температурного воздействия на детали во время работы двигателя.Из анализа литературы по теме диссертации установлено, что для поршня,преимущественно работающего в гидродинамическом режиме, эффективнымсредством улучшения условий смазки и трения было и остается профилированиетрущейся поверхности.
Новым в современных условиях является установлениефакта существенного искажения исходного (заданного чертежом) профиля юбкипоршня факторами внешней нагрузки и температуры, что приводит к аномальной 6 форме контактирования поршня с цилиндром, часто сводящей на нет все усилияконструкторов по профилированию поршня на стадии проектирования. Анализпоказывает, впервые описанная еще в известной работе Б.Я.
Гинцбурга формааномального, «рамочного», контактирования юбки поршня с цилиндром, характерная для ступенчато-конических продольных профилей образующей поршня,встречается и в случае овально-бочкообразных поршней. Особенно часто такаяаномалия контактирования поршня характерная для цилиндров с воздушным охлаждением, у которых образующая внутренней поверхности в поперечном сечении в рабочем состоянии данной детали вместо круга приобретает форму овала всредней части и огранки в верхней, что, главным образом, вызвано действиеммонтажных усилий от затяжки гаек анкерных шпилек. Другая причина возникновения нарушений нормального контактирования поршня с цилиндром связана сдействием на тонкостенную неразрезную юбку поршней гидродинамической реакции со стороны масляного слоя, под воздействием которой заданная чертежомовальная форма юбки в поперечном сечении искажается с образованием провалапрофиля, заключенного между двумя участками вспучивания юбки, часто выходящими за пределы окружности номинального диаметра цилиндра.Такая ситуация нетерпима и требует принятия адресных технических решений, направленных, во-первых, на повышение гидродинамической эффективностипрофиля юбки, во-вторых - на повышение его сопротивляемости искажениям отдействия внешних сил.Целью исследования была поставлена разработка и проверка эффективности применения ряда рациональных с точки зрения снижения механических потерь технических решений для основных деталей ЦПГ быстроходного дизеля своздушным охлаждением.Целевым объектом исследования были выбраны быстроходные дизели своздушным охлаждением типоразмерного ряда ТМЗ (ОАО АК «Туламашзавод»),в частности, серийно выпускаемый дизель 1Ч8,5/8,0 - ТМЗ-450Д.Для достижения поставленной цели в работе было намечено решение следующих задач: 7 1.
Анализ тенденций конструирования энергосберегающих деталей современных быстроходных ДВС и оценка соответствия этим тенденциям конструкцийдеталей ЦПГ дизелей ТМЗ;2. Процедура применения принципа согласования для получения численныхзначений параметров трибологически рациональных профилей для юбки поршня,поршневых колец и цилиндра двигателя-объекта исследования;3. Расчетно-аналитическая оценка влияния типичных искажений профиляюбки поршня на ее гидродинамическую несущую способность (ГНС) ;4. Моделирование напряженно-деформированного состояния (НДС) поршняи цилиндра при нагружении юбки гидродинамической реакцией со стороны масляного слоя, а цилиндра усилиями анкерных связей;5.
Разработка новых технических решений для вышеуказанных деталейЦПГ на уровне изобретений, конструкторской документации и (выборочно)опытных образцов с последующей сравнительной расчетной и экспериментальнойпроверкой эффективности их применения с точки зрения снижения механическихпотерь.Положениями, содержащими научную новизну и выносимыми на защиту,являются:1. Применение общего принципа согласования для выполнения энергосберегающей модернизации основных трущихся деталей ЦПГ быстроходного дизеля: поршня, поршневого компрессионного кольца, цилиндра;2. Метод осуществления и результаты расчетно-аналитической оценкивлияния типичных искажений бочкообразного профиля юбки на ее гидродинамическую несущую способность в течение прямого и обратного ходов поршня.3.
Постановка и результаты решения задачи численного моделированияНДС сопряжения «поршень-цилиндр» при нагружении поршня гидродинамической реакцией со стороны масляного слоя, а цилиндра - сжимающими силами анкерных связей. 8 Практическая ценность результатов исследования состоит в:1. Технических эскизах, рабочих чертежах и выполненных в металле образцах энергосберегающих деталей ЦПГ для дизеля - объекта исследования.2.
Процедуре применения принципа согласования для проектирования деталей ЦПГ с пониженным трением.3. Устройствах и методиках экспериментальной оценки малых изменениймеханических потерь и условий маслоснабжения сопряжения «цилиндрпоршень».Методы исследования:1) расчетно-аналитический анализ ГНС бочкообразного профиля юбкипоршня;2) численное моделирование НДС, а также динамики, гидродинамики итрибологии поршня, цилиндра и поршневого кольца;3) натурный эксперимент на макетной установке, выполненной на базе двигателя-объекта исследования.Достоверность и обоснованность научных положений и результатов работыобусловлены применением классической теории гидродинамической смазки играничного трения; использованием апробированных расчетных средств; подтверждением результатов расчета в ходе экспериментов, выполненных на типовом, метрологически аттестованном оборудовании с соблюдением правил учетапогрешностей при обработке и сопоставлении результатов.Работа выполнена на кафедре поршневых двигателей Московского государственного технического университета им.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
