Повышение долговечности сопряжения гильза - поршневое кольцо путем применения антифрикционных добавок в моторное масло

• Автор: Брэдеску, Роман Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 106 с. : ил.

4. Экспериментальные исследования влияния антифрикционных добавок в моторное масло на работу сопряжения гильза поршневое кольцо.

4.1. Лабораторные исследования эффективности действия добавок в моторное масло

4.2. Результаты проведения стендовых испытаний

5. Экономический эффект применения антифрикционных добавок

Выводы.
Литература


Общий анализ и требования к деталям сопряжения. Износ цилиидропоршневой пары является главной причиной выхода из строя ДВС. Скорость изнашивания втулок цилиндров и поршневых колец зависит от механического напряженного состояния контактирующих тел, величины смазочного слоя, физикохимических поверхностных процессов, уровня температуры и др. Нестационарность полей напряжений, деформаций, температур, значительное химическое воздействие среды, смазочного материала, топлива, продуктов сгорания, проникающих абразивных частиц существенно затрудняют получение точных расчетных значений. Критерий, определяющий относительную толщину смазочного слоя, имеет вид ,,. Яа1 и Яа2 параметры шероховатости . В знаменатель выражения вместо параметров шероховатости можно ввести характерный размер абразивной частицы. Толщина смазочного слоя рассчитывается как сумма размеров граничного и контактногидродинамического смазочных слоев. Величина граничного смазочного слоя в настоящее время не поддается аналитической оценке, поэтому принимается условно равной 0,1 мкм . Размер слоя контактногидродинамической природы рассчитывается и измеряется в экспериментах как функция геометрических, кинематических, силовых, температурных характеристик контакта и свойств смазочного материала. Напряженное состояние в контакте оценивается комплексами
О
или. Рк давление на контакте. И.В. В расчетное уравнение необходимо ввести временные характеристики. Например, симплекс типа Трт3, характеризующий отношение времени тр разрушения защитных пленок различной природы ко времени тв их восстановления. На основе уравнения АррениусаЖуркова находится комплекс, характеризующий физикохимические процессы, протекающие на трущихся поверхностях, разрушение граничных смазочных и модифицированных поверхностных слоев материалов. На работу трения поршневых колец приходится приблизительно всех механических потерь в двигателе. При прочих равных условиях линейный износ кольца больше износа цилиндров вследствие больше работы зрения, отнеснной к единице поверхности трущихся деталей. Температура первого кольца, считая от камеры сгорания, достигает С. Средняя температура остальных колец не превышает С0. Температура стенок цилиндра и слоя масла, воспринимающих тепло от поршневых колец, достигает С. Вследствие высокой температуры снижается механическая прочность колец, а также происходит коксование масла. Особенно сильно повышается температура колец при прорыве через них продуктов сгорания. Большое число исследований посвящено износу поршневых колец. Установлены причины неравномерного износа колец как по толщине, таки по высоте. Выявлены наибольшие значения верхних колец, взаимодействующих с наиболее изнашиваемой частью цилиндра и подверженных наибольшему влиянию абразивов, коррозии, температуры и давления. Одной из причин повышенного износа является неудовлетворительная структура материала присутствие свободного феррита и крупного графита. Нецилиндрическая форма гильзы и ее коробление вызывают перемещение кольца в канавке в радиальном направлении при движении поршня, что также способствует увеличению износа колец. Пропуск газов может происходить через просветы между стенкой цилиндра и кольцом при его неплотном прилегании и через торцовые зазоры кольца. Прорыв газов через замок кольца незначителен. В результате прорыва газов через неплотности усиливается перегрев колец, ухудшается смазка, и кольца теряют упругость. Кроме того, перегревается поршень, ухудшается наполнение цилиндра, мощность двигателя, мощность двигателя падает, сами кольца пригорают, закоксовываются в канавках и ломаются вследствие уменьшения прочности. Пригорание получается вследствие недостаточного зазора между кольцом и канавкой поршня по высоте или избытка масла, проникающего в верхний пояс поршня через неплотности в результате неравномерного давления по окружности кольца. Продукты разложения масла в виде смол попадают в зазоры поршневых канавок, вследствие чего уменьшается подвижность колец, увеличиваются неплотности между стенками цилиндра.