Повышение долговечности автотракторных дизелей путем обеспечения оптимальных параметров поршневых колец на основе копирной обработки

• Автор: Хохлов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 404 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРИНЯТЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗЫАЧЕ1ШЯ

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1Л. Влияние износа деталей цилиндропоршневой группы на эксплуатационные характеристики дизелей.

1.2. Снижение расхода масла совершенствованием конструкции поршневых колец.

1.3. Тенденция повышения требований к параметрам поршневых колец .

1.4. Анализ существующих моделей, схем и методов расчета формы поршневых колец в свободном состоянии

1.4.1. Заводские методы расчета формы заготовок.

1.4.2. Расчет колец по линейной теории изгиба кривого бруса.

1.4.3. Методы нахождения контура кольца по нелинейной теории изгиба

1.4.4. Определение формы кольца с помощью интеграла Мора
1.4.5. Оценка точности расчета формы поршневых колец
1.5. Анализ технологий изготовления поршневых колец.
1.6. Выводы, цель и задачи исследований.
2. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ВЫПОЛЕНИЯ РАБОТ И СТРУКТУРА ИССЛЕДОВАНИЙ
3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ФОРМЫ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ В СВОБОДНОМ СОСТОЯНИИ.
3.1. Учет растяжимости кольца и направления наузки при расчете кольца.
3.1.1. Дифференциальное уравнение упругой линии
3.1.2. Расчет формы в свободном состоянии методом стрельбы
3.2. Форма биметаллических колец с износостойкими покрытиями.
3.3. Выводы
4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ
4.1. Влияние конфигурации ЭРД на долговечность поршневых колец
4.1.1. О виде функций, описывающих ЭРД
4.1.2. Влияние ЭРД на приспособляемость поршневых колец.
4.1.3. Оптимизация ЭРД по износостойкости поршневых колец.
4.1.3.1. Модель абразивного износа радиальной толщины поршневого
кольца
4.1.3.2. Определение износа радиальной толщины поршневого кольца и гильзы цилиндров.
4.2. Обоснование ЭРД верхнего компрессионного поршневого кольца по условию равномерности износа .
4.3. Выбор параметров поршневых колец при плановопредупредительных ремонтов дизеля.
4.4. Экспериментальная проверка повышения долговечности поршневых
колец.
4.5. Выводы.
5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ.
5.1.Расчет формы копиров к станку МК
5.2. Влияние конирномасштабного устройства станка МК на параметры поршневых колец.
5.3. Определение точности обработки на станке МК
5.4. Изменение параметров при изготовлении поршневых колец
5.5. Выводы.
6. МЕТОДЫ, СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ
ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ.
6.1. Измерение формы поршневых колец с помощью большого микроскопа инструментального.
6.2. Определение формы кольца в гибкой ленте с помощью кругломера
6.3. Расчет ЭРД по форме в гибкой ленте.
6.3.1. Расчет ЭРД по форме в гибкой ленте с помощью интеграла Мора
6.3.2. Расчет ЭРД по форме в гибкой ленте с помощью уравнения изгиба кривого бруса.
6.4. Выводы.
7. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ, ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.
7.1. Результаты производственных испытаний
7.2. Расчет экономической эффективности исследований
7.3. Выводы.
8. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Износ по периметру кольца связан с давлением его на гильзу цилиндра, которое перераспределяется по окружности вплоть до нарушения контакта поверхности кольца и цилиндра. Герметизирующая способность поршневых колец в процессе эксплуатации двигателя понижается в основном изза износов. Износ поршневых колец приводит к изменению их кривизны формы и перераспределению ЭРД, которая задается при расчете формы в свободном состоянии. Многие ученые Б. Я. Гинцбург, . I. Рабинович, К. Эбихара и др. ЭРД, а ряд авторов М. М. Хрущов, Р. В. Кугель, Ф. Н. Авдонькин, В. Г. Гончаренко, ЛЮ. Пружанский, И. Б. Гурвич, К. Энглиш, И. П. Боровских и др. Б . Я. Гинцбург предложил грушевидную ЭР Д. Ф, равному отношению времени снижения давления до нуля для предложенного распределения ко времени снижения до нуля равномерного давления, соответствует двукратному увеличению. Л 1. Использование ЭРД с повышенным давлением у замка рекомендуемая степень коррекции отношение давления в замке к среднему давлении равно 2, при изготовлении колец затрудняло получение полного прилегания к калибру, а так же при эксплуатации двигателя такие кольца по периметру изнашивались неравномерно. Поэтому потребовалось корректирование распределения давления по периметру колец с понижением давления у замка до 1,,9. Теоретические исследования показали , что износ по радиальной толщине поршневого кольца происходит в направлении нормали к кривой, описываемой его наружный контур, и пропорционален собственной упругой силе. Чем больше неравномерность давления по периметру кольца, тем неравномернее оно изнашивается. Закономерность перераспределения ЭРД определяется разностью кривизны кольца в сжатом и свободном состоянии. При малых износах до 0, мм распределение давления по периметру существенно не изменяется. С увеличением износа наблюдается резкое снижение давления у замка, повышение давления на участке от замка, снижение давления на участке 0 от замка и постепенное повышение давления у спинки. Появление участков кольца с пониженным или нулевым давлением приводит к пропуску газов и потере уплотняющей способности сопряжения. Используя проведенные многими авторами исследования необходимо выявить оптимальные законы распределения ЭРД кольца, опираясь на его приспособляемость, учитывая износ рабочей поверхности и гильзы цилиндра при условии обеспечения герметизирующей способности колец при их работе в двигателе. Снижение расхода масла совершенствованием конструкции поршневых
Задача снижения удельного расхода масла на угар в дизелях является частью решения проблемы экономии топливноэнергетических ресурсов страны. При снижении расхода масла уменьшается загрязненность деталей двигателя и выброс с отработанными газами токсичных и канцерогенных компонентов, повышается ресурс деталей трения и всего двигателя в целом. Разработка мероприятий по снижению расхода масла на угар связана с оценкой факторов, влияющих на экономичную работу двигателя. Определение влияния отдельных факторов на снижение расхода масла экспериментально или эмпирически не представляется возможным. Поэтому выбор перспективных направлений исследований был осуществлен с помощью экспертного метода 7 с привлечением экспертовспециалистов, которые оценивали влияние факторов в баллах по 0бальной схеме. На рисунке 1. Факторы разбиты на три группы с сильным I, средним II и слабым III влиянием на расход масла. Пути совершенствования отечественного двигателестроения, в основном, совпадают с общим направлением мировых исследований, в которых исследованиям по поршневым кольцам уделяют первостепенное значение. Дизелестроитсльные фирмы идут по пути уменьшения количества колец в комплекте. Так, например 7, половина моделей дизелей США имеют в комплекте два компрессионных и одно маслосъемное поршневые кольца. Рис 1. Уменьшение количества колец в комплекте с пяти до трех сокращает проникновение масла в камеру сгорания на и на уменьшается мощность на трение колец, что снижает расход топлива на гкВт ч. Долговечность и экономичность работы двигателя зависит во многом от компрессионных поршневых колец.