Прогнозирование ресурса цилиндропоршневой группы дизелей с учетом контактной гидродинамики

• Автор: Пономарев, Артем Вячеславович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1Л. Обзор методик расчета износа и прогнозирования ресурса цилиндропоршневой группы дизелей
1.2. Выводы, цель работы и задачи исследования
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВЕРХНЕГО КОМПРЕССИОННОГО КОЛЬЦА И ГИЛЬЗЫ ЦИЛИНДРА С УЧЕТОМ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СМАЗОЧНОГО СЛОЯ
2.1. Разработка алгоритма методики прогнозирования ресурса цилиндропоршневой группы с учетом контактной гидродинамики
2.2. Расчет давления в смазочном слое между верхним компрессионным кольцом и гильзой цилиндра
2.3. Определение теплофизических характеристик смазочного слоя в микроконтактах и уточнение зон потери несущей способности
2.4. Исследование факторов влияющих на несущую способность смазочного слоя в микроконтактах шероховатых поверхностей верхнего компрессионного кольца и гильзы цилиндра
2.5. Определение длин участков интенсивного изнашивания кольца и гильзы цилиндра двигателя ЯМЗ-238Б
Выводы
ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ВЕРХНЕГО КОМПРЕССИОННОГО КОЛЬЦА И ГИЛЬЗЫ ЦИЛИНДРА ПРИ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ
3.1. Основные соотношения, применяемые в расчетах напряженно-деформированного состояния деталей ЦПГ
3.2. Решение задачи взаимодействия верхнего компрессионного
кольца с гильзой цилиндра и поршнем
3.2.1. Результаты вычислительных экспериментов плоской осесимметричной задачи по определению напряженно-деформированного состояния кольца и гильзы цилиндра
3.2.2. Результаты вычислительных экспериментов объемной задачи по определению напряженно-деформированного состояния кольца и гильзы цилиндра
Выводы
ГЛАВА 4. Сравнение расчетных и экспериментальных данных и прогнозирование ресурса цилиндропоршневой группы дизелей
4.1. Проведение экспериментальных исследований по определению износа гильзы цилиндра и верхнего компрессионного кольца
4.2 Расчет скорости изнашивания верхнего компрессионного кольца и гильзы цилиндра
4.3. Прогнозирование ресурса цилиндропоршневой группы дизелей и сравнение расчетных данных с экспериментальными
4.4. Расчет технико-экономической эффективности от внедрения результатов работы
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время в эксплуатации находится большое количество дизельных двигателей. В процессе их работы возникает необходимость прогнозирования ресурса цилиндропоршневой группы (ЦПГ) как пары трения, определяющей ресурс двигателя. Своевременное техническое обслуживание дизеля позволит сократить затраты, связанные с внезапным отказом двигателя по причине износа ЦПГ и перерасходом горюче-смазочных материалов.
Наиболее распространенным способом оценки ресурса ЦПГ является получение на основе опытных данных эмпирических зависимостей с их последующим уточнением по результатам стендовых и эксплуатационных испытаний. Одним из недостатков разработанных методик является пренебрежение теплофизическими свойствами смазывающей жидкости в сопряжении «верхнее компрессионное кольцо - гильза цилиндра». В одном случае гидродинамическим расчетом полностью пренебрегают, а в другом используют упрощенные алгоритмы, недостаточно полно учитывающие различные факторы, такие, как зависимость сдвиговой вязкости от давления и температуры в слое, а также сжимаемость и объемную вязкость. Гидродинамический расчет с учетом указанных факторов позволяет рассчитать несущую способность смазочного слоя и определить границы участков, где происходит интенсивное изнашивание кольца и гильзы цилиндра. При известных границах этих участков с использованием существующих зависимостей по определению интенсивности изнашивания можно спрогнозировать ресурс ЦПГ дизеля. Точное решение этой задачи позволяет скорректировать межремонтные сроки технического обслуживания и ремонта дизельных двигателей. Поэтому задача определения износа и прогнозирования ресурса ЦПГ дизельных двигателей с учетом контактной гидродина-

Таблица
Анализ режимов работы дизельных двигателей ЯМЗ
порядковый номер испытанного двигателя Режим работы двигателя
холостой ход, ч номинальный режим, ч переходные режимы, ч
1 26,68 469,49 5,34
2 22,38 485,62 8,12
3 23,64 463,25 5,65
4 27,13 495,31 7,63
5 25,53 486,82 6,98
6 26,41 502,3 6,34
7 23,88 463,59 5,62
8 24,51 468,32 6,12
9 25,42 479,52 6,84
10 26,18 476,38 7,11
11 23,92 465,21 6,35
12 24,62 473,85 6,24
13 23,9 477,63 6,72
14 24,23 471,18 5,98
15 25,12 482,93 6,94
16 22,34 468,44 5,78
17 26,95 479,38 6,49
18 27,26 486,54 6,72
19 24,15 472,76 6,61
20 23,89 467,13 5,58
Допуская, что время работы двигателя на переходных режимах малое и пренебрежение этим фактом не приведет к значительным погрешностям, давление в камере сгорания целесообразно определять на номинальном режиме и холостом ходу.
Процесс построения индикаторной диаграммы достаточно подробно описан во многих работах, поэтому в настоящей не приведен. По формулам и