Снижение теплонапряженности поршневых групп судовых дизелей

• Автор: Сибриков, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Глава 1 Анализ возможности снижения теплонапряженности поршней судовых дизелей

1.1 Особенности эксплуатации дизелей речного флота

1.2 Обзор и анализ методов теплозащиты поршня

1.3 Анализ влияния керамического покрытия донышка поршня

на показатели рабочего процесса дизеля

1.4 Выводы по обзору. Постановка задач дальнейшего

исследования

Глава 2 Отработка технологии нанесения плазменного нанесения теплозащитных покрытий и

экспериментальная проверка их качества

2.1 Основные проблемы применения керамических покрытий

стенок камеры сгорания ДВС

2.2 Выбор материала для теплозащитных покрытий
2.3 Выбор технологии нанесения теплозащитного покрытия на поршень
2.4 Оценка механической активации и модификации металлического порошка на адгезионную прочность плазменных покрытий
2.5 Экспериментальное исследование ресурса теплозащитного покрытия, напыленного на донышко поршня
2.6 Основные результаты исследования, выводы
Глава 3 Теоретическое исследование тепловых
процессов в дизеле с теплоизолированными поршнями
3.1 Определение коэффициента теплопроводности теплоизолирующего покрытия
3.2 Исследование теплового состояния поршня
3.3 Теоретический анализ влияния теплозащиты поршня на основные показатели работы дизеля
3.4 Основные результаты исследования. Выводы
Глава 4 Экспериментальное исследование предлагаемой системы
теплозащиты поршня на действующем дизеле
4.1 Описание экспериментальной установки и методики

проведения опытов
4.2 Анализ погрешностей измерений
4.3 Разработка прибора для измерения расхода воздуха
4.4 Экспериментальное исследование влияния керамического
покрытия поршня на рабочий процесс дизеля
4.5 Экспериментальное исследование влияния керамического покрытия на токсичность отработавших газов
4.6 Основные результаты исследования. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения

Актуальность темы. Характерной особенностью эксплуатации речных судов является необходимость частой перегрузки их главных двигателей, что вызвано условиями судовождения (прохождение судна через перекаты, быстрины, крутые повороты реки и т. д.).
Форсировка двигателей ведет к росту их теплонапряженности. Особо уязвимыми при этом являются детали поршневых групп (прогары и трещины поршней, быстрый износ трущихся деталей, закоксовывание компрессионных колец и т.п.). В результате ресурс двигателя существенно сокращается. Поэтому выбор и исследование действенного метода снижения теплонапряженности поршневых групп главных судовых дизелей, является весьма актуальной задачей.
Цель исследовании. Выбрать и исследовать эффективный и достаточно простой в осуществлении метод снижения теплонапряженности поршневых групп главных судовых дизелей.
Методы исследовании. В работе использованы как методы математического моделирования, так и экспериментальные исследования. Расчет рабочего процесса дизельного двигателя проводился с помощью программы «01а§гатта», разработанной проф. С.А. Калашниковым. Расчет теплового состояния поршня выполнен методом конечных разностей с помощью программы «МаФсас!». Экспериментальные исследования проводились на одноцилиндровом отсеке двигателя ЗД6, получившем широкое распространение в различных отраслях народного хозяйства.
Научная новизна работы.
1. Материалы по длительному (-100 часов) лабораторному изучению надежности теплозащитного покрытия поршня, нанесенного по выбранной технологии. После проведения испытаний повреждений теплоизоляционного покрытия обнаружено не было.

значение за теоретическое, можно качественно оценить влияние толщины покрытия на его плотность.
Теоретическая масса образца может быть определена по формуле
7г-с/2 •И
"Р>
(3.1)
где с/-диаметр образца, м;
И - толщина образца, м; р - плотность материала образца, кг/м3.
Действительная масса образца т определялась взвешиванием. Зависимость отношения действительной массы образцов к теоретической приведена на рисунке 3.2.

0,8
0,6
0,4
0,2

0,5
0,7
0,9
1,1
1,3
1,5 Л,мм
Рисунок 3.2 — Зависимость отношения массы образцов т к теоретической т, ог толщины покрытия Ь.
Плотный диоксид циркония и покрытия с пористостью до 15% имеют теплопроводность 1 -2 Вт/(м-К) [37, 68]. Тем не менее, встречаются работы, в которых при более высоком уровне пористости были получены значения 0,897 Вт/(м-К) [115]. II.И. Захаровым [21] для плазменных покрытий из Zr02 без указания пористости в диапазоне температур 200 - 900 °С - 0,069 -- 0,278 ккал/(м-ч-град), что соответствует 0,059 - 0,24 Вт/(м-К).
Полученные в эксперименте значения находятся в диапазоне 0,1 - 0,6 Вт/(м-К), таким образом, большого расхождения между