Исследование и разработка методологии определения теплового состояния деталей цилиндропоршневой группы судовых дизелей

• Автор: Зеббар Джаллел
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Оглавление F
1 Анализ структуры тепловых балансов судовых дизелей и методов их определения
1.1 Теоретические исследование принципов построения структуры внешнего и внутреннего тепловых балансов судового дизеля
1.2 Структура тепловых балансов судовых дизелей фирмы Caterpillar серии 35, SKL типа VD29/24AL и МаК типа М453С
1.2.1 Анализ теплобалансовых составляющих двигателей Caterpillar серии
1.2.2 Анализ теплобалансовых составляющих двигателей SKL типа VD29/24 AL
1.2.3 Анализ теплобалансовых составляющих двигателя фирмы МаК типаМ453С
1.3 Современные среднеоборотные и повышенной оборотности двигатели внутреннего сгорания. Основные направления повышения технического уровня
1.3.1 Основные инженерные решения, заложенные в концепции двигателей МаК
1.3.2 Основные инженерные решения, заложенные в концепции двигателей Wârtsila
1.3.3 Экологические показатели двигателей фирмы Wârtsilâ
и МаК
1.4 Анализ взаимосвязи отдельных статей теплового баланса с
температурным состоянием деталей рабочего цилиндра
Выводы. Цель и задачи исследования

2 Формирование суммарной тепловой нагрузки на зеркало цилиндра
2.1 Теплообмен в цилиндре двигателя
2.2 Гидродинамический и тепловой масляный слой
2.3 Расчетно-экспериментальное исследование формирования суммарной тепловой нагрузки на цилиндровую втулку судового дизеля
2.3.1 Расчет плотности тепловых потоков от газов в стенку цилиндра
2.3.2 Расчет плотности тепловых потоков, воспринимаемых цилиндровой втулкой в результате трения о зеркало цилиндра юбки поршня и поршневых колец
2.3.3 Расчет плотности тепловых потоков, воспринимаемых цилиндровой втулкой дизеля от поршня
2.3.4 Проверочный расчет теплопередачи в систему охлаждения через стенку цилиндровой втулки
2.4 Обобщение результатов расчетно-экспериментального исследования тепловой нагрузки на цилиндровую втулку судовых
дизелей
Выводы
3 Математическое моделирование температурного состояния цилиндровой втулки дизеля
3.1 Моделирование граничных условий теплообмена цилиндровой втулки
3.1.1 Моделирование локальных граничных условий теплообмена со стороны камеры сгорания
3.1.2 Моделирование локальных граничных условий теплообмена со стороны охлаждения
3.2 Программное обеспечение, используемое для моделирования температурного состояния
Выводы
4 Экспериментальная установка. Программа н методика исследования
4.1 Экспериментальная установка
4.1.1 Основные технические данные дизеля
4.1.2 Характеристики измерительных приборов
4.2 Программа и методика экспериментального исследования
4.2.2 Методика проведения первого этапа экспериментов
4.2.3 Методика проведения второго этапа экспериментов
Выводы
5 Обобщение результатов экспериментального и расчетно-аналитического исследования
5.1 Результаты математического моделирования температурного состояния цилиндровой втулки
5.2 Оценка адекватности определения температурного состояния цилиндровой втулки
5.3 Анализ результатов теплобалансовых испытаний дизеля 1417,5/24 с полной и частичной комплектацией поршня поршневыми кольцами
5.4 Экспериментальное исследование механических потерь двигателя 1417,5/24 с полной и частичной комплектацией
поршня поршневыми кольцами
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения
Приложение 1 Протокол испытания
Приложение 2 Результаты теплобалансовых испытаний
2 ФОРМИРОВАНИЕ СУММАРНОЙ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ НА ЗЕРКАЛО ЦИЛИНДРА
Исследования воздействия тепловой нагрузки на цилиндровую втулку дизелей, в том числе и на ее зеркало, нашло отражение в работах многих ученых и специалистов двигателестроения: Р.М. Петриченко, М.К. Овсянникова, Г.А. Давыдова, B.C. Стефановского, Б.Я. Розенблита, М.Р. Периченко, Полманна Харвига, Хариза Джюнглаза и др.
Эти исследования рассматривали разные аспекты проблемы, от исследования результирующей Тг и аг, теплового и напряженного состояния цилиндра, до общего воздействия всех факторов на тепловоспринимающую поверхность цилиндровой втулки.
В работах [20,50] были получены результаты расчетноэкспериментального исследования плотностей тепловых потоков на цилиндровой втулке как со стороны тепловоспринимающей поверхности так и со стороны охлаждения. Но эти результаты были получены в результате прямого тер-мометрирования, что делает невозможным, в силу высокой трудоемкости, применение этого метода ко всем типам двигателей.
В данном исследовании разрабатывается обобщенная методика аналитического расчета суммарной нагрузки на цилиндровую втулку дизеля с учетом отдельных составляющих теплопередачи: от газов ко втулке, через поршень и поршневые кольца и трение от тронка поршня и колец. Объектом исследования являлся судовой дизель 449,5/11 с камерой сгорания в поршне, Ne-HoM =23,5 КВт (32 л. с) и п = 1500 мин'1. При этом результаты исследований, полученные в работах [20,50, 51] могут быть использованы, как объективные реперные данные.
2.1 Теплообмен в цилиндре двигателя
Выражения для оценки теплоотдачи от рабочего тела к стенке камеры сгорания можно подразделить на два типа. Выражения с аддитивным подходом конвективного и лучистого теплообмена и выражения со сложной взаимосвязью между конвективным и лучистым теплообменом. К первым можно отнести