ПОРІВНЯННЯ ПОРОГУ ПОВЗУЧОСТІ ПОРШНЕВИХ АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ З УРАХУВАННЯМ ЇХ ЗМІЦНЕННЯ В ЧАСІ
DOI:
https://doi.org/10.20998/0419-8719.2023.1.03Ключові слова:
поршень, бічна поверхня поршня, термічна навантаженість, поршневі алюмінієві сплави, повзучість матеріалів, межа повзучостіАнотація
Напрями робіт, що пов’язані з покращенням показників економічності та екологічності при збереженні тенденції збільшення питомої потужності двигунів внутрішнього згоряння, призводять до зростання теплової напруженості деталей камери згоряння і, зокрема, поршня. Це зумовлює випадки втрати параметричної надійності бічної поверхні поршнів як під час експериментальних досліджень, так і під час початкової експлуатації. Такі випадки характеризуються появою натирів в зоні бобишки пальцевого отвору. Вказані факти свідчать за високу актуальність додаткових досліджень властивостей алюмінієвих поршневих сплавів, особливо на початковому етапі термічних навантажень конструкцій. Метою роботи є отримання порівняльних відомостей щодо порогу повзучості матеріалів, перевищення якого викликає деформування бічної поверхні поршня в часі та, відповідно, виникнення непрогнозованого зменшення зазору в парі тертя поршень – дзеркало циліндру. В роботі представлено принциповий підхід, за яким визначено поріг повзучості матеріалів в процесі їх зміцнення. Враховано процес повзучості матеріалу на перших двох її стадіях. Досліджено поріг повзучості сплавів АЛ25 та АК4 у їх початково незміцненому та зміцненому з часом стані. Встановлено залежності між рівнем температур і термічних напружень, що визначають пороги повзучості досліджуваних поршневих алюмінієвих сплавів. Показано, що зміцнення досліджуваних сплавів відбувається протягом перших 10 годин термонапруженого навантаження. Встановлено, що межа повзучості незміцнених сплавів АЛ25 та АК4 є меншою у 1,5–2 рази у порівнянні зі межею повзучості зміцнених матеріалів. Запропоновано підхід до забезпечення параметричної надійності бічної поверхні поршня, який полягає в унеможливленні термонавантаження матеріалу рівнем, що перевищує поріг повзучості незміцнених матеріалів. Представлений підхід рекомендується до використання з урахуванням концепції гарантованого забезпечення надійності конструкцій на початкових етапах їх проектування. Детальне викладення основного матеріалу дослідження подано на прикладі сплаву АК4. Наведений підхід щодо визначення змінного в часі порогу повзучості може бути використаний для довільних матеріалів.
Посилання
Damage analysis of details of ICE, DFCDIESEL. Available at: http://www.dfcdiesel.com/warranty-info/failure-analysis
Piston damage – recognizing and rectifying. MS Motorservice International GmbH –50 003 973-02 – EN –07/15 (012020), 92p.
Влияние химической неоднородности отливки поршня из сплава АК12М2МГН (АЛ25) на задирообразование в цилиндропоршневой группе / Булгаков В. П., Чеботарев Ю. В., Рубан И. Н. // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. – 2016. – Вып. 5 (39). – с. 151-158 DOI:10.21821/2309-5180-2016-8-5-151-158.
Шатунно-поршневая группа двигателей для бронетанковой техники / С.В. Лыков // Двигатели внутреннего сгорания. – 2006. – №1. – С. 17-23.
Алехин С.А. Анализ температурного состояния корпусов составных поршней двухтактных дизелей специального назначения / С.А. Алехин, С.В. Лыков, В.А. Пылёв // Двигатели внутреннего сгорания. – 2013. –- №1. – С. 33-36.
Пильов В.О. Автоматизоване проектування поршнів швидкохідних дизелів із заданим рівнем тривалості міцності: монографія / В.О.Пильов. – Харків: Видавничий центр НТУ «ХПІ». – 2001. – 332 с.
Современные дизели: повышение топливной экономичности и длительной прочности. Под ред. А. Ф. Шеховцова / Ф. И. Абрамчук, А. П. Марченко, Н. Ф. Разлейцев, Е. И. Третьяк, А. Ф. Шеховцов, Н. К. Шокотов. – Київ: Техніка, – 1992. – 272 с.
Процессы в перспективных дизелях / А.Ф. Шеховцов, Ф.И. Абрамчук, В.И. Крутов, А.П. Марченко и др. / Под ред. А.Ф. Шеховцова. – Харьков: Изд-во «Основа» при Харьк. ун-те, 1992. – 352 с.
Creep behavior of in situ TiCP/2618 aluminum matrix composite / F. Ji, M.Z. Ma, A.J. Song, W.G. Zhang, H.T. Zong, S.X. Liang, Y. Osamu, R.P. Liu // Materials Science and Engineering: A. – 2009, – Volume 506, Issues 1–2, – P. 58-62. Doi: 10.1016/j.msea.2008.11.010
Марченко А.П. Аналіз причин задиру поршнів транспортних двотактних дизелів і можливі шляхи вирішення цієї проблеми / А.П. Марченко, В.О. Пильов, О.Ю. Ліньков, С.В. Ликов // Marine power plants and operation 2021 (MPP&O-2021): Матеріали 3-ї Міжнар. наук.-практ. мор. конф. каф. СЕУ і ТЕ навч.-наук. ін-ту мор. флоту Одес. нац. мор. ун-ту, квітень 2021 р., м. Одеса. – Харків. – 2021. – С. 202-206.
Ліньков О.Ю. Методика визначення порогу повзучості матеріалу поршня для оцінки параметричної надійності його бічної поверхні / О.Ю. Ліньков, В.В. Пильов, С.В. Ликов, В.О. Пильов // Двигуни внутрішнього згоряння. – 2022. – № 2. – С. 56-61. Doi: 10.20998/0419-8719.2022.2.10.
Доценко В. Н. Методика проектирования профиля поршня ДВС / В.Н. Доценко, А.В. Белогуб, И.Н. Москаленко // Вестник двигателестроения. – 2015. – № 1. – С. 74-80.
Mechanical properties and microstructure of aluminum alloy 2618 with Al3(Sc, Zr) phases/ Kun Yu, Wenxian Li, Songrui Li, Jun Zhao // Materials Science and Engineering: A. – 2004. – Volume 368, Issues 1–2, – P. 88-93. Doi: 10.1016/j.msea.2003.09.092.
Шпаковский В. В. Влияние корундовой поверхности поршней дизеля тепловоза ЧМЭ-3 на эксплуатационные характеристики цилиндро-поршневой группы / В. В. Шпаковский, В. В. Осейчук // Двигатели внутреннего сгорания. – 2007. – № 2. – С. 101-105.
Goritskiy Y.A. Numerical model of mechanical interaction between rough surfaces of tribosystem of the high forced diesel engine / Y.A. Goritskiy, K.V. Gavrilov, Y.V. Rozhdestvenskii, A.A. Doikin // Procedia Engineering. – 2015. – № 129. Р. 518 – 525. doi:10.1016/j.proeng.2015.12.052.
Zabala B. Friction and wear of a piston ring/cylinder liner at the top dead centre / B. Zabala, A. Igartua, X. Fernández, C. Priestner et al. // Experimental study and modelling, Tribology International, – 2017.– №106. – Р. 23-33. doi: 10.1016/j.triboint.2016.10.005.
Ma Z. A Model for Wear and Friction in Cylinder Liners and Piston Rings / Z. Ma, N.A. Henein, W. Bryzik / Tribology Transactions. – 2006. – №49(3). – P. 315-327. doi:10.1080/05698190600678630.
Марченко А.П. Концептуальні положення щодо забезпечення надійності поршнів форсованих дизелів протягом заданого ресурсу / А.П. Марченко, О.Ю. Ліньков, В.В. Пильов, С.В. Ликов, Р. Ариан, В.О. Пильов // Двигуни внутрішнього згоряння. – 2022. – №1. – С. 3–12. Doi: 10.20998/0419-8719.2022.1.01.
Марченко А.П. Порівняльна оцінка повзучості поршневих алюмінієвих сплавів / А.П. Марченко, В.О. Пильов, О.Ю. Ліньков, С.В. Ликов // Двигуни внутрішнього згоряння. – 2021. – № 2. – С. 43-49. doi: 10.20998/0419-8719.2021.2.06.
(2023) Database of Steel and Alloy. Available at: http://www.splav-kharkov.com/mat_start.php?name_id=1407
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Двигуни внутрішнього згоряння
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
