Ч а с т ь I i главный редактор
жүктеу/скачать 4,47 Mb. Pdf көрінісі
|
moluch 342 ch2
| Технические науки
Условия нагружения поршней и причины образования трещин в кромке камеры сгорания Тельпиз Егор Валерьевич, студент магистратуры Московский политехнический университет П ри увеличении литровой мощности дизелей часто возни- кают отказы, связанные с появлением трещин на кромке камеры сгорания в поршне, в связи с этим повышенный интерес представляет оценка долговечности поршней при наличии тре- щины при действии циклических температурных нагрузок. ДВС, как правило, эксплуатируются на неустановившихся ре- жимах работы в широком диапазоне частоты вращения ко- ленчатого вала, а угловая скорость и момент на валу двигателя постоянно меняются во времени. Переходные процессы, воз- никающие в цилиндре ДВС во время эксплуатационных ре- жимов работы, частности тракторных дизелей (трогание трак- тора с заглублением плуга, с прицепом, переключение передач), являются наиболее неблагоприятными для деталей ЦПГ. Не- прерывное чередование циклов, в течение каждого из которых изменяются в широких пределах давление и температура газов в цилиндре, скорость перемещения поршня и активная поверх- ность теплообмена, создает чрезвычайно сложные условия на- гружения поршня. Так, например, экспериментальные исследо- вания, выполненные кафедрой ДВС ЛПИ на двигателе ЯМЗ-238, показали, что пиковые значения тепловых потоков через тепло- воспринимающую поверхность днища на неустановившихся режимах в 2,5 раза превосходят значения на установившихся режимах. Аналогично изменению тепловых потоков изменя- лись температурные градиенты и напряжения. Кроме того, вы- сокий уровень форсирования современных дизелей определяет тепловые и механические нагрузки, действующие на поршень, что приводит к его преждевременному разрушению. По данным работы форсирование двигателя ЯМЗ-240 по мощности свыше 30% с помощью газотурбинного наддува (ГТН) привело первоначально к массовому выходу поршней из строя по причине образования трещин на кромке КС. Длина трещин составляла от 5 до 18 мм, глубина от 3 до 10 мм. При этом наблюдались несколько трещин порядка 25 мм. Для трак- торных дизелей с КС в поршне характерны наибольшие ско- рости изменения температуры при набросе и сбросе нагрузки (5 °C/с), а также наибольшие значения температурных гради- ентов (3…7 °C/мм). Так, например, на рис. 1 приведено распре- деление температур и напряжений в поршне дизеля 4ЧН11/12,5 на режиме номинальной мощности, полученное при оценке ТНДС. Разрушения в поршнях может быть обусловлено действием механического и термического нагружения. Механическое на- гружение представляет, в свою очередь, действие инерционных и газовых сил. Воздействие давления газов может привести к возникновению трещины в области А, указанной на рис. 1б. Термические (термоусталостные) разрушения обусловлены воздействием тепловых нагрузок. Такие разрушения могут присутствовать в виде трещин на кромке КС (область Б, рис. 1б). Наличие даже небольшой трещины на кромке КС может стать причиной разрушения поршня, вследствие ее дальнейшего роста. Как показывает опыт эксплуатации дизелей, часть отказов поршней с полу- открытой КС, связана именно с возникновением трещин на кромке. Рис. жүктеу/скачать 4,47 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|