DOI: https://doi.org/10.20998/0419-8719.2019.2.05

СПРОЩЕННЯ ГРАНИЧНИХ УМОВ НЕСТАЦІОНАРНОЇ ЗАДАЧІ ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ ПРИ ВИЗНАЧЕННІ РЕСУРСНОЇ МІЦНОСТІ ПОРШНЯ ДИЗЕЛЯ

І. О. Мордвінцева, В. О. Пильов

Аннотация


Виконано аналіз літератури щодо отримання функцій керування граничних умов нестаціонарної задачі теплопровідності поршня, що дозволяє оцінити його ресурс. На основі експериментального дослідження поршня двигуна 4ЧН12/14 встановлено, що для зон першого та другого поршневих кілець необхідно мати дані щодо функції керування Фt(τ) граничних умов для ряду перехідних процесів. Враховуючі складність отримання даних функцій, запропоновано допустимі спрощення граничних умов, а саме функції керування Фt(τ) при визначенні ресурсної міцності поршня на початкових етапах проектування. Для цього запропонована миттєва зміна граничних умов із запізненням у часі τ відносно реального початку перехідного процесу. Дослідження проводилося для поршня дизеля 4ЧН12/14 при потужності Nе=75,3кВт. Встановлено, що розрахунковий рівень накопичених пошкоджень матеріалу в зоні кромки камери згоряння з урахуванням високочастотної складової є на порядок більший, ніж без урахування. Також було виконано ряд розрахунків для спрощених граничних умов Фt(τ) для зон першого та другого поршневих кілець із різною величиною запізнення в часі відносно моменту початку перехідного процесу дизеля. Автентичність запропонованих спрощень граничних умов із дотриманням концепції гарантованого забезпечення ресурсу визначалася з використанням показника відносного розрахункового збільшення ресурсу ϕ. Значення показника ϕ наведені з урахуванням високочастотної складової та без неї. Результати показали, що для різного виду спрощень граничних умов вплив високочастотної складової змінюється. Так на початкових етапах проектування застосування спрощеного виду граничних умов функції керування із запізненням у часі в діапазоні 17-22 сек можливо проведення порівняльного аналізу конструкцій без врахування високочастотної складової їх температурного стану. Оскільки ці дані мають вагомість менше 1%. Для забезпечення достовірності результату, шляхом дотримання концепції гарантованого забезпечення фізичної надійності конструкцій в процесі їх проектування і доводки, урахування високочастотної складової температури в поверхневому шарі денця поршня є обов’язковим.

Ключевые слова


дизель; поршень; камера згоряння; ресурсна міцність; граничні умови; функції керування

Полный текст:

PDF (Українська)

Литература


Кавтарадзе Р. З. Расчетно-экспериментальное исследование локального теплообмена на огневом днище поршня дизеля, конвертированного в газожидкостный двигатель / Р. З. Кавтарадзе, А. И. Гайворонский, А. А. Зеленцов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. – 2009. – № 2. – С. 45–57.

Повреждения поршней –– как выявить и устранить их / [за ред. Motor Service Technical Market Support, Motor Service Product Management]. – Heilbronn : MS Motor Service International GmbH, 2010. – 92 с.

Damage analysis of details of ICE, DFC DIESEL available at [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://www.dfcdiesel.com/warranty-info/failure-analysis

Чайнов Н. Д. Оценка усталостной долговечности поршня транспортного дизеля при циклическом нагружении / Н. Д. Чайнов, А. В. Тимохин, А. Б. Иванченко // Двигателестроение. – 1991. – № 11. – С. 14–15.

Напряженно-деформированное состояние чугунного поршня при нестационарных нагружениях / А. Ф. Шеховцов, П. П. Гонтаровский, Ф. И Абрамчук, А. М. Левтеров // Двигатели внутреннего сгорания. – 1990. – № 52. – С. 54–61.

Левтеров А. М. Исследование теплового и напряженно-деформированного состояния деталей цилиндропоршневой группы быстроходного дизеля при нестационарных нагружениях: дис. ...канд. техн. наук : 05.04.02 / А. М. Левтеров. – Харьков, 1991. – 213 с.

Работнов Ю. Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 1966. – 752 с.

Турчин В.Т. Удосконалення методики визначення ресурсної міцності поршнів тракторних дизелів / В.Т. Турчин, В. О. Пильов, А. П. Кузьменко // Двигатели внутреннего сгорания. – 2007. – № 2. – С. 30–35.

Шеховцов А. Ф. Процессы в перспективных дизелях / Шеховцов А. Ф., Абрамчук Ф. И.,. Крутов В. И. и др. ; под ред. А. Ф. Шеховцова. – Харьков : Изд-во «Основа», 1992. – 352 с.

Пильов В. О. Автоматизоване проектування поршнів швидкохідних дизелів із заданим рівнем тривалої міцності: монографія / Пильов В. О. – Харків : Видавничий центр НТУ «ХПІ», 2001. – 332 с.

Костин А. К. Теплонапряженность двигателя внутреннего сгорания: справ. пособие / А. К. Костин, В. В. Ларионов, Л. И. Михайлов – Ленинград : Машиностроение, 1979. – 222 с.

Мордвинцева И. А. Особенности задания граничных условий нестационарной задачи теплопроводности поршня дизеля / И.А. Мордвинцева, А.Н. Клименко, Р. Ариан, О.Ю. Линьков, В.А. Пылев // Двигатели внутреннего сгорания. – 2017. – № 1. – С. 33–41.

Мордвінцева І. О. Моделювання в САПР нестаціонарних термічних навантажень та ресурсної міцності поршнів швидкохідних дизелів : автореф. на здоб. наук. ступ. канд. техн. наук спец : 05.05.03 «Двигуни та енергетичні установки» / І. О. Мордвінцева. – Харків, 2019. – 21с.

Мордвінцева І. О. Вплив виду керуючих функцій нестаціонарної задачі теплопровідності на ресурсну міцність поршня / І. О. Мордвінцева, А. М. Зозуля, В. О. Пильов, Р. Аріан // Двигатели внутреннего сгорания. – 2018. №2. – с.66-71.

Марченко А. П. Моделювання нестаціонарного високочастотного температурного стану поршня ДВЗ з теплоізольованою поверхнею камери згоряння / А. П. Марченко, В. В. Пильов // Двигатели внутреннего сгорания. – 2015. – № 2. –С. 41–47.




Creative Commons License
Эта работа лицензирована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.