ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛОВОГО СТАНУ ЦИЛІНДРОВОЇ ГІЛЬЗИ З АЛЮМІНІЄВОГО СПЛАВУ

Анотація

Оптимізація теплового стану циліндрової гільзи в проведеному дослідженні передбачає вирівнювання температури її робочої поверхні на ділянці роботи компресійних кілець до певного рівня, при якому досягається оптимальна в’язкість моторного мастила і зменшуються механічні витрати в спряженні поршень-гільза. Як основний засіб вирівнювання температури розглядається використання алюмінієвих сплавів з більш високою теплопровідністю, ніж у матеріалів більшості серійних гільз – чавуну СЧ. Зносостійкість робочої поверхні гільзи забезпечується корундовим покриттям. Наведені результати безмоторного експерименту з визначення теплоізоляційного ефекту покриття, результати розрахункових досліджень теплового стану для варіантів гільзи з алюмінієвого сплаву з корундовим покриттям. Розрахункові дослідження виконані з використанням математичної моделі на основі методу скінчених елементів. Показано, що використання алюмінієвого сплаву АЛ19 з високою теплопровідністю у робочому діапазоні температур дозволяє, за рахунок більш інтенсивного відведення теплоти від верхнього поясу гільзи, суттєво зменшити температури в цій найбільш термічно напруженій зоні (від 278 до 214 °С). Зниження температур на 30-50 °С спостерігається також у прилеглих зонах робочої поверхні. В той же час теплоізо-люючий ефект корундового прошарку є незначним та оцінюється в межах 2-5°С. Тому такий прошарок з товщиною 0,2-0,3 мм розглядається лише як засіб захисту робочої поверхні від зношення. Наведені результати дослідження показують, що робоча зона тертя компресійних кілець все одно залишається переохолодженою (158-102 °С), особливо поблизу нижнього посадочного поясу. Вирішенням проблеми може бути застосування на зовнішній поверхні гільзи емалевого або інших покриттів, що мають значно менший коефіцієнт теплопровідності.