Расчетно-экспериментальная модель изнашивания опор скольжения коленчатых валов поршневых ДВС

• Автор: Черепанов, Дмитрий Андреевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Глава 1. Современные представления о проблеме износа сопряжений трения ДВС
1.1 Общие характеристики процесса изнашивания
1.2 Обзор методов определения износа
1.2.1 Усталостная теория износа
1.2.2 Метод расчета износа сопряжений по А. С. Проникову
1.2.3 Изнашивание с позиций термофлуктуационной теории прочности
1.2.4 Изнашивание с позиций энергетических теорий износа
1.2.5 Прогнозирование износа по методу «1ВМ»
1.2.6 Экспериментальные методы определения износа
1.2.7 Метод оценки ресурса деталей машин по статистическим данным об их изнашивании в условиях эксплуатации
1.3 Обобщения по обзору теорий и методов оценки износа
1.4 Выводы. Постановка задачи исследования
Глава 2. Математическое моделирование нагрузок и длин путей трения в подшипниковых узлах ДВС
2.1 Длина пути трения и нагрузка как ключевые параметры, определяющие скорость изнашивания
2.2 Газовая и инерционная нагрузка на шатунный и коренной подшипник коленчатого вала
2.3 Основные допущения модели круглого подшипника скольжения

2.4 Численная схема решения задачи о траектории движения центра вала
2.5 Обобщение модели работы подшипника на случай произвольно деформированных поверхностей трения
2.6 Температура масла в подшипнике
2.7 Выводы
Глава 3. Уточненная модель износа подшипниковых узлов скольжения поршневого ДВС
3.1 Предпосылки для построения модели изнашивания подшипниковых узлов скольжения ДВС
3.2 Особенности контактного взаимодействия поверхностей трения при изнашивании
3.3 Расчетно-экспериментальная методика оценки скорости износа радиальных подшипников скольжения КВ ДВС
3.4 Пример расчетной оценки износа сопряжений подшипникового узла ДВС
3.5 Выводы
Глава 4. Методика экспериментального исследования скорости накопления продуктов износа в ДВС
4.1 Обоснование выбранного метода экспериментальной оценки скорости износов
4.2 Объекты исследований. Основные характеристики ДВС
4.3 Описание и выбор расчетных режимов стендовых испытаний для различных конструкций ДВС
4.4 Описание экспериментальных стендов, измерительной аппаратуры
4.4.1 Испытательный стенд для ДМ-1к

4.4.2 Испытательный стенд для двигателей ВАЗ-2108, ВАЗ-21083 и
стенд для двигателя ЗМЗ-4021
4.4.3 Погрешности измерений
4.5 Методика спектрального анализа моторных масел
4.6 Результаты экспериментальных исследований скорости накопления продуктов износа
4.6.1 Двигатель ДМ-1к
4.6.2 Двигатель ЗМЗ-4021
4.6.3 Двигатель ВАЗ-21083
4.6.4 Двигатель ВАЗ-2108
4.7 Выводы
Глава 5. Расчетно-экспериментальное исследование процессов износа подшипников коленчатого вала различных поршневых ДВС
5.1 Постановка задачи расчетно-экспериментального исследования
5.2 Расчеты рабочих процессов ДВС
5.2.1 Цель, метод, исходные данные расчетов
5.2.2 Результаты расчетов
5.3 Расчет динамики КШМ двигателя на режимах различных скоростных характеристик
5.3.1 Цель, метод, исходные данные расчетов
5.3.2 Результаты расчетов
5.4 Расчет подшипников скольжения коленчатого вала двигателя
5.4.1 Цель, метод, исходные данные расчетов
5.4.2 Результаты расчетов
5.5 Расчетная оценка изнашивания подшипников и шеек КВ ДВС
5.5.1 Цель, метод, исходные данные расчетов
5.5.2 Результаты расчетов

Из опыта вычислений по этой формуле установлено, что оптимальные значения ускоряющего множителя применительно к данной задаче 5у=(0,5ч-0,75).
После нахождения поля давлений в масляном слое переходят к расчету траектории движения центра вала. Из уравнения баланса сил (2.13) получены следующие выражения для угловой и поступательной (радиальной) скоростей движения центра вала (в конечно-разностном виде) [34, с. 19]:

dy___ dx~

Py -sinO! -Pw -COS0! cos©2 ■ sinOj — cos0] • sin02
Pw ■ COS0] - Py ■ sin©!
(2.26)
SB -Lm-dm-i- cos02 - sin 0i — cos©! •sin©2
где Pv, Pw - проекции вектора внешней нагрузки Р на оси Ки W(рис. 2.3).
На систему (2.26) накладываются условия периодичности т„ - период процесса:
Х(0) = 5с(х„> У(0)=у(х„>
dx dx dx dx Для начального определения положения центра вала задаются начальные условия: относительный эксцентриситет и угол расположения сечения с минимальным масляным зазором, а также скорости изменения этих величин.
Расчет траектории центра цапфы позволяет определить наименьшую толщину масляного слоя (рис. 2.3):
Ао = 2’ ~е = °т 2dm -е = Кт~Гт~е-
(2.27)
Так для каждого положения вала в подшипнике за цикл работы ДВС на конкретном эксплуатационном режиме определяется набор значений минимальных толщин масляного слоя.