Научное обоснование процесса формообразования поршневых колец судовых дизелей

• Автор: Загребин, Герман Георгиевич
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 405 с. : ил. + Прил. (214с. )

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Условия эксплуатации поршневых колец дизелей
1.2. Материал поршневых колец и способы отливки
заготовок
1.3. Краткий анализ способов формообразования
поршневых колец
1.4. Выбор исходных данных для расчета поршневых колец
1.5. Основные законы распределения радиальных давлений
поршневых колец на стенки цилиндра двигателя
1.6. Существующие методики расчета формы
поршневых колец в свободном состоянии
1.7. Способы учета упругих свойств чугуна в расчетах
формы кольца
1.8. Расчет профиля копира
1.9. Влияние установочных технологических операционных
размеров на форму поршневых колец
1.10. Анализ особенностей формообразования поршневых
колец на станках с масштабным копирным узлом
1.11. Бескопирный способ формообразования поршневых
колец на станках с ЧПУ
1.12. Выводы и задачи исследований
2. ОБЩАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ФОРМЫ В СВОБОДНОМ СОСТОЯНИИ И КОПИРОВ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ
2.1. Выводы

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОРМЫ ПОРШНЕВОГО КОЛЬЦА В СВОБОДНОМ СОСТОЯНИИ
(“ПРЯМОЙ” РАСЧЕТ)
3.1. Теоретическое исследование точности существующих
методик расчета формы колец в свободном состоянии
3.2. Учет физико-механических свойств материала
при определении формы поршневых колец в свободном состоянии
3.3. Расчет замкнутой формы поршневого кольца
с обоснованием положения центра точения заготовки
3.3.1. Замыкание зоны замка кольца параболой 2-го порядка
3.3.2. Замыкание зоны замка кольца параболой п-го порядка
3.3.3. Примеры профилирования зоны замка поршневого
кольца параболами разных порядков
3.3.4. Обоснование выбора положения центра полярной системы координат (оси вращения
заготовки поршневого кольца)
3.4. Выводы
4. РАЗРАБОТКА ОБЩЕЙ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА
ПРОФИЛЯ КОПИРОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ
4.1. Обзор основных схем копирования и кинематических схем копирных узлов для обработки поршневых колец
судовых дизелей
4.2. Методика расчета профиля копира к копирному узлу 7УК
4.3. Теоретическое исследование погрешности определения
профиля копиров по приближенным методикам
4.4. Экспериментальное исследование параметров поршневых
колец, обработанных на копирном узле РД и станке КС
4.5. Выводы

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ
РАЗМЕРОВ НА ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ
5.1. Разработка методики и исследование влияния диаметра
копирной обточки на основные характеристики готовых поршневых колец
5 Л Л. Разработка схем и методик определения основных
параметров поршневых колец при изменении диаметра копирной обточки
5.1.2 Проверка точности методик определения параметров поршневого кольца по известной форме
в свободном состоянии
5.1.3. Теоретическое исследование основных параметров поршневых колец 0230, 355 и 150 мм при изменении диаметра копирной обточки
5.1.4: Экспериментальное исследование параметров
поршневых колец 0230 и 355 мм при изменении диаметра копирной обточки
5.1.5. Экспериментальное исследование параметров
поршневых колец 0150 мм при изменении
диаметра копирной обточки
5.2. Разработка математической модели процесса
формообразования и исследование влияния масштаба копирования на основные характеристики поршневых колец
5.2.1. Разработка методики определения формы поршневого
кольца по известному профилю копира (“обратный” расчет)
5.2.2. Проверка точности методики определения формы кольца
в свободном состоянии по известному профилю копира (проверка точности “обратного” расчета формы кольца)
5.2.3. Определение формы в свободном состоянии
готового поршневого кольца по его увеличенной форме
5.2.4. Проверка точности методик определения основных
параметров поршневого кольца по его форме, рассчитанной по известному профилю копира (проверка точности “обратного” расчета параметров кольца)
5.2.5. Теоретическое и экспериментальное исследование
основных параметров поршневого кольца при изменении масштаба копирования
5.2.6. Научное обоснование процесса изготовления поршневых колец близких номинальных диаметров
по одному копиру
5.3. Выводы

время работы двигателя во внутреннюю полость между кольцом и поршнем.
Среднее удельное давление на стенку цилиндра от собственных сил упругости кольца составляет 0.15...0,8 Н/мм. Некоторые ученые считают, что определяющим при работе поршневых колец является заколечыое давление газов [209].
Известно [25. 134, 204] что, при высоких частотах вращения имеет место “аккумулирование” давления в канавках поршня, т.е. создаются условия, при которых канавки в течение всего рабочего цикла не успевают разгружаться от проникающего в них газа, поэтому кольца имеют дополнительную упругость, превалирующую над силами собственной упругости поршневых колец [80,210].
Величина давления колец на стенку цилиндра двигателя непосредственно связана с износом колец, толщиной масляной пленки, компрессией и т.д. [15, 76, 131, 144]. Поэтому вопрос о превалирующем влиянии характера давления сил собственно упругости кольца или давления зако-лечных газов на стенку цилиндра является довольно важным и сложным.
Некоторыми исследованиями [183] были выполнены экспериментальные работы, показавшие, что на износ колец при работе двигателя оказывают в основном силы собственной упругости.
Анализируя условия, влияющие на износ колец и цилиндров, автор отмечает, что высокое давление газов имеет место лишь на протяжении
части рабочего хода (для двухтактных двигателей - —, а для четырех-

тактных - — -ь — цикла по углу поворота коленчатого вала), а в остальное время износ происходит за счет давления от сил собственной упругости колец. Выполненные экспериментальные исследования подтвердили предположение автора: при увеличении сил собственной упругости колец на 30-40% (при неизменном заколечном давлении) увеличение износа колец и втулок возросло в 2-3 раза.