Распределение температур (t, °C) (а) и напряжений (МПа) (б) в поршне дизеля 4ЧН 11/12,5

“Young Scientist”
. 
# 52 (342)
. 
December 2020
97
Technical Sciences
Рис.
 
2.
 Расположение трещин в кромке КС поршня тракторного дизеля
К основным причинам образования трещин на кромке КС, 
относятся:
– переменные напряжения, вызываемые воздействием пе-
ременного давления газов в цилиндре в течение рабочего цикла;
– низкочастотные колебания температуры поршня, свя-
занные со сменой режимов работы двигателя;
– высокочастотные циклические термические колебания, 
обусловленные изменением температуры материала в поверх-
ностном слое камеры сгорания в течение каждого рабочего 
цикла.
Величина напряжений в кромке КС, вызванная, температур-
ными градиентами превосходит напряжения, вызванные си-
лами давления газов в цилиндре. Максимальные значения на-
пряжений от воздействия температуры и силы давления газов, 
отстоят друг от друга на несколько градусов поворота коленча-
того вала (5…20 °пкв). Это объясняется протеканием зависи-
мости характеристики тепло выделения dX/d
ϕ
= ƒ(
ϕ
, °пкв), 
которая показана на диаграмме, характерной для четырехтакт-
ного ДВС (рис. 3).
Экстремумы зависимостей давления газов 
z
P
= ƒ(
ϕ
, °пкв) 
и температуры Т = ƒ(
ϕ
, °пкв) также не совпадают. Температура 
рабочего тела возрастает в процессе сгорания и достигает мак-
симального значения после момента достижения максималь-
ного давления.
Рис.
 
3.
 Типичные диаграммы изменения максимального давления сгорания Pz и температуры Т в цилиндре 4-х тактного ДВС
Согласно исследованиям с увеличением форсирования 
двигателя кромка КС становится локальным концентра-
тором температурных напряжений, что приводит к появ-
лению упругопластических деформаций циклического харак-
тера и появлению микродефектов. При оценке долговечности 
при высоких температурах нагружения также необходимо 
учитывать изменение прочностных свойств алюминиевых
сплавов.
Образование трещин связано с нестационарными режи-
мами работы двигателя. При переходе с режима холостого хода 
на режим номинальной мощности резко изменяется темпера-
тура газов, коэффициент теплоотдачи и вследствие, теплофизи-
ческие процессы, происходящие на кромке КС.
Поршень нагревается неравномерно, что приводит к воз-
никновению температурных градиентов. Так как материал в по-
верхностных слоях расширяется интенсивнее, чем материал 
в толщине поршня, то кромка КС испытывает сжимающие на-
пряжения. При дальнейшей работе двигателя величина этих 
напряжений уменьшается, так как температурное поле поршня 
выравнивается. При переходе с номинального режима работы 

«Молодой учёный»

жүктеу/скачать 4,47 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: