58

индикаторной диаграммы и кинестостатическими особенностями кривошипно-шатунного механизма. За основные расчетные режимы для комбинированных дизелей принимаются режимы максимальной мощности и холостого хода. При этом с целью упрощения расчета максимальные динамические нагрузки Р_п и Pj заменяются силами, направленными по оси цилиндра [5]. В связи с тем, что абсолютные величины указанных сил имеют максимальные значения при положении поршня в ВМТ или вблизи последней, ударное воздействие динамической силы на цилиндровую втулку в расчете исключается, так как указанная сила при положении поршня в ВМТ равна нулю.

Динамические нагрузки, действующие на цилиндровую втулку комбинированного дизеля ЧН 21/21 и определяемые на основе кинетостатических расчетов по методике [5] с учетом погрешности измерений, составляют: РоОРсж.0307 КН, PjD 129,5 КН.

Во время работы высокофорсированного дизеля между внутренней и наружной поверхностями цилиндровой втулки возникает значительный перепад температур, вызывающий тепловые напряжения. Результаты расчетно-экспериментальных исследований температурных напряжений в цилиндровой втулке, определенных по методике разделов 2 и 3, приведены в таблице 4.3.

Температурные напряжения в цилиндровой втулке дизеля ЧН 21/21

Таблица 4.3

Термопара	Расчетное сечение	L-'расчетно-эксп.j JVLlia
0	0-0	35,3
1	1-1	19,6
2	2-2	15,7
3	3-3	Н,8
4	4-4	0

---

59

Как показали исследования, температурные напряжения на наружной поверхности втулки в зоне опорного фланца (сечение О-О, рис 3.2) соответствуют по знаку с динамическими напряжениями от действия сил давления газов. В остальных расчетных сечениях втулки положительные температурные напряжения постепенно уменьшаются до нуля.

Анализ температурного поля цилиндровой втулки дизеля ЧН 21/21 показывает:

- значительный тепловой поток через стенку цилиндровой втулки
локализуется в ее верхней части, охватывающей опорной фланец и
посадочной пояс;

• судя по величинам температур и эпюре тепловых напряжений, имеет место интенсивный отвод тепла от этой части цилиндровой втулки в верхнюю плиту блок-картера за счет контактного теплообмена между опорными торцами фланца и гнезда в блок-картере;

• так как тепло от верхней плиты блок-картера, в конечном счете, отводится в охлаждающую жидкость, повышение скорости жидкости должно оказывать положительное влияние на теплонапряженность цилиндровой втулки, тем более что в данном случае имеет место однофазный конвективный теплообмен, для которого коэффициент теплоотдачи зависит от скорости жидкости в степени 0,5-0,8.

В результате исследования температурного поля цилиндровой втулки дизеля ЧН 21/21 установлен умеренный уровень ее теплонапряженности, т.е. при положении поршня в ВМТ на уровне верхнего компрессионного кольца максимальная температура составляет 408 К, что по условиям гидродинамической смазки поршневых колец допустимо.

4.2. Безотходный дифференцированный технологический метод упрочнения наружной поверхности цилиндровой втулки высокофорсированного дизеля

---

60

Ввиду сложности конфигурации наружной поверхности цилиндровой
втулки неравномерности распределения рабочих динамических напряжений,
неадекватности распределения остаточных и рабочих напряжений по
поверхности, теоретически задать и определить уровень остаточных
напряжений в цилиндровой втулке не представляется возможным.
Аналитически учесть факторы, влияющие на формирование напряженно-
деформированного состояния поверхностных слоев, сложно. Однако,
разработка основ расчета с приемлемой для практики точностью является
одной из актуальных проблем теории и практики поверхностного
пластического деформирования цилиндровых втулок высокофорсированных
дизелей. В ОАО «Волжский дизель им. Маминых» разработан новый
безотходный технологический метод дифференцированного

гидродробеструйного упрочнения наружной поверхности цилиндровой втулки, сущность которого состоит в следующем. В поверхностном слое всех сечений втулки уровень остаточных напряжений получают дифференцированным упрочнением по высоте от нижней точки опорного фланца:

• в зоне протяженностью 0,025-А ^ <*■„ =0-

• в зоне протяженностью (0,025-042)-А_t ст_а =-(0-0,12)-о-_од -

• в зоне протяженностью (042-0,61)-А_? <т_ш =-0Д2-<т_0Д -

• в зоне протяженностью (0,61-0,75)-А_? <г„ =-(0,12-0)-сг₀₂ -где h высота цилиндровой втулки;

D„ - остаточные сжимающие напряжения;

D(U - предел текучести материала цилиндровой втулки.

Повышение верхнего предела D„ во всех зонах цилиндровой втулки приводит к нарушению условий адекватности напряжений разгрузки - П_и напряжениями нагрузки о? не обеспечивает выравнивание напряженности

---

61

смежных объемов металла и, следовательно, их равнопрочность. При уменьшении нижнего предела П_хх значительно падает эффективность упрочняющего влияния параметра сжимающих напряжений как самостоятельного фактора, а также нарушается условие обеспечения

адекватности распределения Dxx распределению ^а_ш. .

Сущность изложенного метода поясняется на рис. 4.1.

а) распределение характерных зон (поз. 1) по поверхности
цилиндровой втулки (распределение рабочих динамических и
температурных напряжений имеет 4 зоны);

б) эпюры средних динамических напряжений (поз. 2), построенные на
основе расчетно-экспериментальных исследований;

в) распределение упрочняющих остаточных напряжений сжатия Dxx вцилиндровой втулке (поз. 3) после их взаимодействия с рабочими
динамическими напряжениями в различных сечениях конструкций;

г) распределение результирующих <*%*' (поз. 4) напряжений после
упрочнения цилиндровой втулки дизеля ЧН 21/21.

---

62

Распределение характерных зон и эпюры средних рабочих динамических, остаточных и результирующих напряжений но ним

_{Позиций}

Рис. 4.1

Известно, что для цилиндровой втулки высокофорсированного дизеля характерно крайне неравномерное распределение рабочих динамических напряжений на различных участках наружной поверхности. Отрицательным фактором является ее невысокая работоспособность, обусловленная неполным использованием эксплутационных возможностей материала детали вследствие неоптимального распределения остаточных напряжений в поверхностном слое на различных участках. В результате неадекватно

---

Смотрите также файлы

• втулка.doc

• Дизели ЧН 21.doc

• Первые листы 2010 уч. год.doc

• список лит-ры .doc

• последовательность листов.doc