Повышение технического уровня дизелей оптимизацией геометрических параметров поршней

• Автор: Маслов, Андрей Петрович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 191 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1.
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ Р1ССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Факторы, влияющие на технический уровень дизелей
1.2. Анализ исследований сопряжения «поршень - цилиндр»
1.3. Краткий анализ методов оптимизации
1.4. Анализ методов экспериментальных исследований
1.5. Цели и задачи исследований
ГЛАВА 2.
ДИНАМИКА ПОРШНЯ НА СМАЗОЧНОМ СЛОЕ В ЦИЛИНДРЕ ДВИГАТЕЛЯ
2.1. Уравнения движения
2.2. Реакции смазочного слоя в сопряжении
2.3. Расчет траектории движения поршня в цилиндре
2.4. Методика оптимизации профиля направляющей части поршня
ГЛАВА 3.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СИСТЕМЫ «ПОРШЕНЬ - СМАЗОЧНЫЙ СЛОЙ - ЦИЛИНДР»
3.1. Схема исследований
3.2. Определение траектории движения поршня в цилиндре двигателя
3.3. Определение гидродинамического давления в сопряжении «поршень - цилиндр»
3.4. Определение температуры деталей двигателя и характеристика токосъемных устройств
3.5. Анализ погрешностей измерений
ГЛАВА 4.
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Тепловые состояния поршня и цилиндра
4.2. Динамика поршня
4.3. Изменение гидродинамического давления в системе «поршень -смазочный слой - цилиндр»
4.4. Взаимосвязь динамики поршня и гидродинамического давления смазочного слоя
4.5. Влияние различных факторов на изменение трибологических параметров сопряжения
ГЛАВА 5.
МЕТОДОЛОГИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ
ПОРШНЕЙ
5.1. Предварительные замечания
5.2. Влияние профиля юбки и геометрических размеров поршня на гидродинамические параметры сопряжения
5.3. Результаты исследований поршня с асимметричным профилем юбки для двигателя 8ДВТ
5.4. Результаты исследований поршня с асимметричным
профилем юбки для двигателя Д
5.5. Результаты исследований поршня с асимметричным профилем юбки для двигателя В2Ч 8,2/7
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Повышение технического уровня дизелей является важной социально-экономической задачей. К основным показателям технического уровня ДВС принято относить экономичность по топливу и маслу, долговечность, металлоемкость, шум и вибрацию.
Статистический анализ показывает, что 85% машин выходят из строя в связи с износом трущихся соединений [66, 77, 101]. Стоимость капитального ремонта изношенных двигателей достигает 70% стоимости его первоначального изготовления, а моторесурс в 3...4 раза меньше первоначального [6, 112]. Поэтому, чем выше долговечность работы узла и двигателя в целом, тем меньше затраты на его эксплуатацию и ремонт.
Обеспечение жидкостного режима трения в сопряжениях позволяет существенно повысить технические показатели двигателей [117-119]. Одним из основных узлов, лимитирующих работоспособность двигателей, является цилиндропоршневая группа.
Как видно из анализа научно-исследовательских работ и патентно-лицензионной литературы, вопросам улучшения работы ЦПГ двигателя в настоящее время уделяется все большее внимание. Интерес к этой проблеме не случаен, так как около 70% от общих механических потерь приходится на ЦПГ двигателя, причем 40% на сопряжение «поршень - цилиндр» [77, 78].
Тенденция развития двигателестроения показывает, что уменьшение трибологических потерь и шума двигателя можно обеспечить путем тщательного выбора геометрических параметров поршня, в том числе формы юбки. По некоторым литературным данным, профилирование и оптимизация позволяют в несколько раз снизить расход масла на угар при низком уровне трения.
В целом, оптимизация параметров трибосистемы «поршень - смазочный слой - цилиндр» позволяет: снизить расход топлива за счет уменьшения потерь на трение; снизить расход масла на угар за счет уменьшения зазоров и организации режима смазки в сопряжении; повысить долговечность работы ЦПГ
Примем, что угол наклона поршня в цилиндре пренебрежимо мал. С учетом принятых допущений уравнения движения запишем в виде системы уравнений равновесия поршня на смазочном слое [12,13]:
-(Рг+РфО; (Pr+P+(2.4)
где M=Rxb
Реакция смазочного слоя R_ и момент М являются функцией положения поршня и его скоростей ё,у в момент времени t определяются из выражений: Rx = pRcospdcpdZ; Мр = JJ pR(Z + b') cos(pdcpdZ, 2 5)

где (p - окружная координата; p - гидродинамическое давление в точке смазочного слоя с координатами (Z, Параметры радиального перемещения и угла наклона поршня относительно центра пальца В
е = e(t); у = у(t) (2.6)
определяются интегрированием системы (2.4) с начальными условиями
t = t ; е=е — у . (2.7)
О 0* 0 v '
2.2. Реакции смазочного слоя в сопряжении
При решении задачи по определению гидродинамических параметров смазочного слоя в основном использовались следующие общепринятые допущения:
1) давление по толщине смазочного слоя считается постоянным;
2) вязкость смазочной жидкости в каждый момент времени принимается постоянной и не зависит от давления и координат точки слоя смазки [30, 31];
3) скорость граничных слоев смазки, прилегающих к поверхности поршня цилиндра, считается равной скорости этих поверхностей;
4) смазка рассматривается как Ньютоновская жидкость, в которой напряжения пропорциональны скоростям деформации;
5) течение смазочного слоя считается ламинарным;
6) температура смазочного слоя принималась как среднеарифметическое значение температуры поршня и цилиндра в соответствующих точках.