Повышение эффективности ремонта дизельных двигателей путем обоснования величины монтажного зазора в сопряжении "поршень-цилиндр"

• Автор: Новиков, Алексей Михайлович
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург- Пушкин
• Количество страниц: 138 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ причин отказов цилиндропоршневой группы и повреждений деталей.

1.2. Анализ методов восстановления работоспособного состояния цилиидропоршневой группы

1.3. Способы назначения монтажного зазора в сопряжении

поршень цилиндр

1.4. Анализ конструкций юбок поршней дизельных двигателей

1.5. Выводы

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2. РАСЧЕТНОТЕОРТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МОНТАЖНОГО ЗАЗОРА В СОПРЯЖЕНИИ ПОРИЕНЬЦИЛИНДР

2.1. Установление взаимосвязи между деформациями поршня и монтажным зазором.
2.2. Определение математической модели формы боковой поверхности юбки поршня.
2.3. Расчет тепловых деформаций юбки поршня
2.4. Расчет деформаций юбки поршня от боковой составляющей силы давления газов
2.5. Расчет тепловых деформаций цилиндра.
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1. Общая методика исследований.
3.2. Методика исследования формы и износов поршня
3.2.1. Методика исследования технического состояния поршней
дизельных двигателей, поступающих в ремонт.
3.2.2. Методика исследования формы боковой поверхности
юбок поршней
3.3. Методика исследования деформаций поршня от силы
давления газов
3.4. Методика исследования тепловых деформаций поршня.
3.5. Методика исследования тепловых деформаций цилиндра.
3.6. Методика обработки экспериментальных данных
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Результаты исследования формы и износов поршней
4.1.1. Результаты исследования износов поршней
4.1.2. Результаты исследования формы боковой поверхности
юбки поршня.
4.2. Результаты исследования деформаций поршня от силы
давления газов
4.3. Результаты исследования тепловых деформаций поршня.
4.4. Результаты исследования тепловых деформаций цилиндра.
4.5. Обоснование величины монтажного зазора.
4.6. Расчет экономической эффективности от использования при ремонте поршней бывших в эксплуатации
5. РЕКОМЕНДАЦИИ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ .
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Кроме этого, при движении поршня от ВМТ до НМТ и обратно, кольцо, прижатое к зеркалу гильзы цилиндра собственными силами упругости, копирует его неровности и совершает микроскопические перемещения относительно канавки. При переходе колец от нижней стенки к верхней и обратно воздушным потоком и маслом заносится абразив в виде пыли, продуктов износа и частиц нагара. Под воздействием высоких температур пыль окисляется и озоляется, что повышает ее абразивные свойства, а алюминиевые частицы износа, находящиеся в масле в виде окислов А0з в 4,5 раза тверже, чем поршневой сплав [4,,,|. На скорость изнашивания сопряжения «канавка-кольцо» значительное влияние оказывает температура поршня в зоне кольца, которая интенсифицирует этот процесс. Под действием высоких температур ухудшаются механические характеристики материала поршня, уменьшается сопротивление пластической деформации канавок и их износостойкость, что вместе с износом изменяет правильную геометрическую форму стенок канавок [4,,]. В сопряжении «отверстие в бобышке - палец» скорость относительного перемещения деталей невелика и при перемене направления движения она уменьшается до нуля, поэтому масляный слой не обладает достаточной толщиной и сопрягаемые поверхности работают в условиях граничного трения [6. К тому же вследствие изменения величины и направления давления газов в камере сгорания поршневой палец попеременно прилегает то к одной, то к другой стороне отверстия, что обуславливает эллиптическую форму износа отверстий бобышек в вертикальном направлении. По данным литературных источников [,,,,,4,7] установлено, что под действием тепловых и механических нагрузок происходит сложная деформация поршня и гильзы, изменяющая тепловые зазоры, а также величину и характер давления на юбку поршня и, как следствие, сказывающиеся на характере и величине износа сопрягаемых поверхностей. Назначение направляющей части поршня - передавать зеркалу гильзы цилиндра нормальное усилие при возможно низком удельном давлении. Но только часть юбки участвует в передаче усилия, а следовательно и изнашивается. По данным литературных источников [,,,,,,,,,,1], а так же практического опыта ОНИЛ СПГАУ изнашиваемая часть юбки лежит в пределах - ° относительно плоскости качания шатуна. Плошать контакта поршня с цилиндром, равно как и площадь износа, зависит от температуры поршня, его конструкции, формы боковой поверхности юбки и величины начального монтажного зазора между поршнем и цилиндром. Снижение эффективности охлаждения двигателя приводит к уменьшению отвода тепла от поршня в стенки цилиндра, вследствие чего происходит перегрев. Перегретое масло на стенках цилиндра теряет смазочные свойства и масляная пленка легко разрывается. Возникает режим полусухого трения с непосредственным контактом поршня и цилиндра. На поршне появляются задиры на верхней поверхности юбки или в поясе колец и верхней зоне юбки (рис. На поверхности цилиндра также появляются глубокие задиры и отполированные участки в нижней части цилиндра [2]. Целый ряд отказов ЦПГ возникает из-за неисправностей системы питания (несоответствующее топливо, «льющие» форсунки, неправильно установленный угол впрыска и т. К повреждениям по данной причине относят: поломку или прогар перемычек поршня (рис. Характерный износ деталей ЦПГ вызывается загрязнением []. В большинстве случаев возможно определить, принесены ли загрязнения смазкой или всасываемым воздухом [2]. Ьсли кольца больше изношены со стороны головки поршня, особенно в осевом направлении, то грязь, безусловно, была принесена через воздухозаборник. С другой стороны, если больше изношены нижние кольца (особенно маслосъемное кольцо) и на юбке также видны широкие матовые следы износа с отдельными небольшими вертикальными царапинами, то в этом случае причиной является загрязненное масло. Негерметич-ность впускного тракта дизельного двигателя вызывает характерный износ поверхности цилиндра, выражающийся наличием многочисленных мелких царапин на всей поверхности цилиндра, ярко выраженной «ступенькой» в верхней части цилиндра и бочкообразной формой изношенной поверхности. Абразивный износ поршня представлен на рисунке 1. Рис. Рис. Рис.