ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.04.2020
Просмотров: 1370
Скачиваний: 24
переменной (суммарной) силой Р, которая может быть перенесена по линии действия к
поршневому пальцу П. Здесь сила Р в каждый момент времени может быть разложена на
нормальную (к поверхности цилиндра) силу N и силу, действующую вдоль шатуна Рш.
Знакопеременная нормальная сила N действует через кольца на масляную плёнку и
формирует её при движении поршня от ВМТ и НМТ и обратно.
В момент изменения направления действия силы N имеет место «перекладка зазора», то
есть поршень прижимавшийся ранее к правой стороне втулки, быстро перебрасывается к
правой стороне (выбирается зазор). При этом удар поршня и колец о втулку смягчается
демпфирующим действием масляной пленки, которая при больших удельных давлениях удара,
резко повышает вязкость.
Следует отметить, что микронная масляная плёнка является как динамическим, так и
тепловым демпфером. Она тормозит тепловые потоки от колец в плёнку и втулку.
При работе ДВС имеет место насосное действие колец. Как это происходит показано на
рис. 10.
Положение 1 - около ВМТ. Все поршневые кольца прижаты к верхней части канавок.
Масло (М) заполняет нижнюю часть зазоров. Положение 2 - около НМТ. Все поршневые
кольца прижаты к нижней части канавок. Масло (М) по зазорам идёт вверх. Положение 3 -
около ВМТ. Поршневые кольца опять прижимаются вверх, освобождая зазоры. Масло движется
еще выше и т. д.
Рис. 9. Силы, действующие в ЦПС
Рис. 10. Насосное действие колец
Рис. 11.
Формирование масляной пленки
Рис. 12.
Схема основных зон пленки (по высоте и толщине)
Далее масло заполняет весь зазор, образуя масляную плёнку на всей поверхности
цилиндровой втулки. Эта плёнка имеет переменную толщину h по высоте втулки. При избытке
масла, больших износах, может иметь место заброс масла и его сгорание в камере над поршнем
(угар масла).
Работа триады трения кольцо-плёнка-втулка происходит в очень сложных условиях.
Кольцо, двигаясь по плёнке, формирует её с переменной высотой h.
На рис. 12 (а) дана эпюра толщины масляной плёнки П
hT по высоте цилиндровой
втулки, а также зависимость температуры на поверхности плёнки TП от высоты втулки.
На этом же рисунке показаны характерные зоны по высоте втулки. .
Зона ВС - зона стационарной плёнки минимальной толщины (зона заброса).
СЕ - зона подвижной (освежаемой с каждым ходом вследствие движения колец) плёнки.
СД - высокотемпературная зона интенсивных процессов в плёнке; ДЕ -
низкотемпературная зона; Е - зона стекания.
На рис. 12(б) показан в сечении элемент масляной плёнки С′С .
По глубине плёнки также есть три характерных зоны. Тонкая масляная плёнка
подвергается воздействию комплекса, переменных физико-химических факторов, особенно в
зоне СД. На неё действуют:
давление в цилиндре 0,6...12 МПа,
температура газов 250-1600 °С,
парциальное давление
кислорода 0,8...1,2 МПа.
При этом за короткое время 20-50 милисекунд температура на поверхности плёнки в
верхней зоне возрастает до 350-400 °С – идёт интенсивное испарение масла и уменьшение
толщины плёнки. Одновременно углеводороды плёнки подвергаются кислородной атаке - идёт
интенсивное окисление. В плёнку непрерывно поступают продукты неполного сгорания -
мельчайшие частицы твердого углерода - сажи, окислы серы и т. д.
И внутри плёнки идут сложные физико-химические процессы деструкции, окисления,
диффузии, карбонизации и т. д.
Первая зона (рис. 12(б) по глубине I - это неподвижный адсорбированный слой
полярных молекул, который образуется на заряженных микроэонах металла (см. также часть 1
рис. 9); 2 - неподвижный жидкий слой, 3 - пары углеводородов.
Трение, износ, смазка www.tribo.ru Том 11 № 1 Март 2009
Рис. 13.
Изменение толщины масляной пленки
по высоте втулки (по ходу поршня) 1 –
расчетная кривая 2 – действующая эпюра
(без учета испарения и заброса масла) 3 –
характерная эпюра износа втулки по высоте
hм
э – средняя эквивалентная толщина пленки__