Исследование прочностных и эксплуатационных характеристик биметаллических головок цилиндров судовых дизелей

• Автор: Алимов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 122 с. : ил

Оглавление
Введение
1 .Конструкция и технология изготовления головок цилиндров судовых малоразмерных дизелей
1.1.Условия работы головки цилиндров в двигателе и анализ существующих конструкционных вариантов
1.2.Конструкция и технология изготовления головок цилиндров из алюминиевого сплава с биметаллическим днищем и его научное, обоснование
. 1.3.Обзор научных методов положенных в основу прочностных
расчетов головок цилиндров
1.4.Теоретическое исследование и анализ нагрузок действующих на головку цилиндров
1.5. Выводы по разделу
2.Расчетно-аналитическое исследование деформированного состояния
огневого днища головки цилиндров
2.1 .Общие принципы расчета деформированного состояния балки,
лежащей на упругом основании
2.2.Разработка методологии и расчет деформированного состояния
огневого днища головки цилиндров
2.3. Аналитическое определение прогиба огневого днища головки
цилиндров
2.4.Выводы по разделу
3.Экспериментальное исследование теплового и деформированного
состояния головки цилиндров
3.1 .Исследование температурного состояния и термических
напряжений в огневом днище головки цилиндров
3 .2.Разработка экспериментальной установки для определения
деформаций огневого днища
3.3.Экспериментальное исследование деформаций огневого днища
головки цилиндров
3.4.Выводы по разделу
4.Обеспечения надежности биметаллического огневого днища
4.1.Материалы головок цилиндров с биметаллическим огневым днищем
4.2.Исследование и оценка совместимости температурных деформаций составляющих элементов огневого днища головки цилиндров
4.3. Вы воды по разделу
5.Экономическое обоснование принятых научно-технических
решений
Заключение. Выводы по диссертации
Список использованных источников
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Перспективы развития транспортной энергетики в том числе и судовой показывают, что дизели сохранят в обозримой перспективе доминирующее положение вследствие их сравнительно высокой экономичности, особенно в условиях резкого сокращения запасов углеводородного сырья [1].
По мере роста производства двигателей, расширения их модификаций, особо остро стоит проблема сокращения материальных и трудовых затрат на их производство, снижения расходов топлива, масла, атак же материалоемкости [2].
Малоразмерные дизели, выпускаемые ОАО Завод «Дагдизель» типов ч 8,5/11, ч 9,5/11 и агрегаты созданные на их базе используются в различных отраслях промышленности в качестве вспомогательных и главных судовых двигателей, а также различных комбинированных агрегатов.
Технология изготовления деталей остова двигателя и головки цилиндров (ГЦ) предполагает литье в земляные формы.
В двигателестроении широко практикуется применение в качестве конструкционных материалов алюминиевых сплавов [3] для изготовления элементов остова и его составляющих. Алюминиевые сплавы позволяют применять более производительные методы получения заготовод и их механической обработки, что дает возможность уменьшения трудоемкости и себестоимости изготовления изделий из них, а также способствует улучшению условий труда.
В дизелестроении применение алюминиевых сплавов влечет за собой обеспечение требований к их физико-механическим характеристикам, а именно к прочности, жесткости и термической стойкости. Это объясняется тем, что дизели имеют более высокую степень сжатия, а следовательно и повышенные зна-

Однако, как видно из рис. 12, если в 3-м цилиндре давление газов достигает максимума при <р = 370°, то в этот момент положение 4-го цилиндра определяется углом (р4 = фз - 180° = 190°, при котором только заканчивается процесс впуска, т.к. впускной клапан закрывается лишь спустя 37° после нижней мертвой точки (ф = 217°). Если взять более поздний момент времени для 3-го цилиндра, например, фз = 400°, при котором Ргз. = 2,45 МН/м2, то положение 4-го цилиндра будет характеризоваться утлом фд = фз - 180° = 220°, при котором давление газов не превышает 0,098 МН/м .
Таким образом ГЦ наиболее нагружена в положении ф = 370°, при котором давление газов в одном цилиндре достигают максимума, а участок головки над другим цилиндром остается свободным от распределенных нагрузок.
Вышеизложенное остается в силе и для двухцилиндрового двигателя, т.к. минимальный промежуток между одноименными тактами в двух цилиндрах при плоской кривошипной схеме коленчатого вала так же равен 180° п.к.в.
В шестицилиндровом двигателе при порядке работы цилиндров 1-5-3-6-2-4 ни одна пара смежных цилиндров, закрываемых одной ГЦ, не работает одна за другой, хотя одноименные такты в цилиндрах двигателя чередуются равномерно через каждые 120° п.к.в.
Минимальный промежуток между моментами достижения максимального давления сгорания в 2-х смежных цилиндрах1 (5-м и 6-м), закрываемых одной ГЦ, составляет 240° п.к.в., т.е. еще больше, чем в 2-х и 4-х цилиндров двигателях.
Поэтому схема нагружения ГЦ газовыми силами, предложенная выше остается справедливой и для шестицилиндрового двигателя (рис. 13). Остается лишь учесть, что суммарная сила, нагружающая шпильки для «неработающего» цилиндра будет меньше на величину газовой составляющей Рб.г.= 4596,22 Н.
Обозначив внешнюю распределенную нагрузку через q(z) и реакцию упругого основания через Р(г), общую картину нагружения головки можно предста-