Повышение износостойкости гильз цилиндров бензиновых двигателей биметаллизацией рабочей поверхности трения

• Автор: Салахутдинов, Ильмас Рифкатович
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 208 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Анализ факторов, влияющих на износостойкость гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания.
1.2 Анализ существующих способов восстановления гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания.

1.3 Пути повышения износостойкости гильз цилиндров

двигателей внутреннего сгорания.

1.4 Обоснование цели и задачи исследования

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СНИЖЕНИЯ ИЗНОСА БИМЕТАЛЛИЗАЦИЕЙ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРЕНИЯ ГИЛЬЗЫ ЦИЛИНДРОВ.

2.1 Теория взаимодействия трущихся поверхностей при внешнем трении.

2.2 Теоретическое обоснование применения различных цветных металлов для снижения износа деталей ЦПГ

2.3 Теоретическое обоснование снижения износа за счт вставок из цветного металла

2.4 Теоретическое обоснование формы, геометрических размеров и количества кольцевых канавок на рабочей поверхност и трения
гильзы цилиндров
3 КОНСТРУКТИВНЫЙ ВАРИАНТ ИСПОЛНЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЗИРОВАННОЙ МЕДЬЮ ГИЛЬЗЫ ЦИЛИНДРОВ
3.1 Конструкция бимсталлизированной гильзы цилиндров и работа
пары трения поршневое кольцо гильза.
3.2 Технологический процесс изготовления бимегаллизированной
медью гильзы цилиндров
4 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
4.1 Программа экспериментальных исследований.
4.2 Методика лабораторных исследований.
4.2.1 Методика определения температуры поверхностей трения и смазочного материала.
4.2.2 Методика исследования износа рабочей поверхности образцов
на машине трения СМТ1.
4.2.3 Методика определения износа опытных образцов и гильзы цилиндра весовым методом.
4.2.4 Методика определения элементного состава поверхности
трения опытных образцов
4.2.5 Методика определения шероховатости опытных образцов
4.2.6 Методика микрометража гильзы цилиндров.
4.2.7 Методика ускоренных лабораторных испытаний гильз цилиндров
на износостойкость.
4.3 Методика стендовых исследований
4.3.1 Оборудование и приборное обеспечение
4.3.2 Методика измерения токсичности отработавших газов бензинового двигателя
4.3.3 Методика стендовых исследований бензинового двигателя при работе с типовой и биметаллизированной гильзой цилиндров.
4.3.4 Обработка результатов стендовых исследований.
4.4 Методика эксплуатационных исследований автомобилей, оснащнных двигателями с типовыми и биметаллизированными гильзами цилиндров Выводы.
5 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
БИМЕТАЛЛИЗИРОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕНИЯ.
5.1 Результаты лабораторных исследований биметаллизированных поверхностей трения.
5.2 Результаты ускоренных лабораторных испытаний гильз цилиндров на износостойкость
5.3 Результаты сравнительных стендовых исследований двигателя УМЗ7 в штатной комплектации и оснащнного биметаллизированными гильзами.
5.4 Результаты эксплуатационных исследований автомобилей УАЗЗЗОЗ, оснащнных двигателями в штатной и экспериментальной
комплектации.
Выводы.
6 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ АВТОМОБИЛЯ УАЗ С ДВИГАТЕЛЕМ, ОСНАЩННЫМ
БИМЕТАЛЛИЗИРОВАНЫМИ ГИЛЬЗАМИ ЦИЛИНДРОВ.
Выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Для снижения износа в верхнюю часть гильзы запрессована с натягом 0, . Твердость материала вставки . НКС. Структура аустенит и карбиды в виде отдельных включений или сетки и графита, состоящего из мелких и средних пластин прямой или завихренной формы. Внутреннюю поверхность гильзы обрабатывают до шероховатости Яа 0,. Для увеличения маслоемкости рабочей поверхности на части гильз цилиндров внутреннюю поверхностьподвергают плосковершинному хонингованию. При такой обработке на поверхности гильз формируется редкая сеткаиз рисок глубиной 3 . Риски наклонены к вертикальной оси под углом . Суммарная площадь опорных площадок составляет . Гильзы цилиндров во время работы воспринимают механические и тепловые нагрузки, а также подвергаются износу. В процессе эксплуатации на износ гильзы влияет множество факторов. К основным факторам относятся скоростной, нагрузочный и тепловой режимы работы двигателя, эффективность очистки от пыли и других механических частиц, поступающих в двигатель воздуха и топлива, эффективность очистки от продуктов изнашивания и механических примесей каргерного масла, число холодных пусков и др. При соблюдении установленных заводом правил технического обслуживания и эксплуатации интенсивность изнашивания гильз небольшая и составляет около 0,7 мкм на км пробега ,,. Во время работы двигателя гильзы цилиндров испытывают значительные переменные механические и тепловые нагрузки, подвергаются воздействию коррозионных веществ, абразивных частиц, высоких температур и давления . В момент вспышки максимальное давление газов в цилиндре бензинового двигателя достигает 2,5. МПа, а температура газов в камере сгорания достигает . С, около нижней мртвой точки давление снижается до 0,3. МПа, а температура до 0. С, что вызывает нагревание центра днища поршня у чугунных поршней 0. С у алюминиевых 0. С у кромки камеры сгорания, 0. С в зоне верхнего компрессионного кольца ,,. Температура головки цилиндров достигает 0С. Температура гильзы цилиндра в зоне верхней мртвой точки, достигает0. С и уменьшается вниз по стенке гильзы. В результате нагрева происходит снижение механических свойств материалов, из которых изготовлены детали ЦПГ. При температуре более 0 С механические свойства чугуна снижаются настолько, что нормальная длительная работа ГЦ при такой температуре невозможна ,,,. Попадание механических твердых частиц в цилиндры двигателя вместе с воздухом и топливом приводит к значительным износам рабочих поверхностей гильз и поршневых колец. Так, специальные испытания показали, что при поступлении в цилиндры двигателя с воздухом всего 7. Если с бензином в двигатель поступает пыли 2 гч, за 0 ч работы износ гильз и поршневых колец достигает предельного значения. Существенно увеличивается износ гильз также при попадании ныли или механических твердых частиц в масляный картер ,, . Значительное влияние на работу двигателя оказывает температура окружающего воздуха, которая определяет температуру жидкости в системе охлаждения двигателя. Если двигатель не охлаждать, то газы, имеющие высокую техМпсратуру, сильно нагревают детали двигателя, и они расширяются. Масло на гильзах цилиндров и поршнях выгорает, их трение и износ возрастают, а от чрезмерного расширения деталей происходит заклинивание поршней в цилиндрах двигателя, и двигатель может выйти изстроя. Чтобы избежать отрицательных явлений, вызываемых перегревом двигателя, его необходимо охлаждать. Однако чрезмерное охлаждение двигателя вредно отражается на его работе. При переохлаждении двигателя на стенках цилиндров конденсируются пары топлива бензина, смывая смазку, разжижают масло в картере. В этих условиях происходит интенсивный износ поршневых колец, поршней, цилиндров и снижается экономичность. Нормальная работа системы охлаждения способствует получению наибольшей мощности, снижению расхода топлива и увеличению срока службы двигателя без ремонта ,. Большое число холодных пусков и прогревов, а также длительная работа двигателя с охлаждающей жидкостью температурой ниже С значительно увеличивает износ гильз.