ПРОФІЛЮВАННЯ ПОВЕРХНІ ПАЛЬЦЕВОГО ОТВОРУ В БОБИШЦІ ПОРШНЯ

Анотація

Мінімізація маси поршневого комплекту, що складається з трьох основних деталей – поршня, пальця і шатуна, пов’язана, в тому числі, і з можливістю зменшенням діаметра сталевого пальця. З іншого боку зменшення його діаметра неодмінно приводить до збільшення напружень в пальцевому отворі (ПО) поршня і можливому руйнуванню. Відомо, що зменшення маси поршневого комплекту від 5 до 20% призводить до підвищення вихідних параметрів ДВЗ – моменту та потужності 1% до 4,5%. Метою дослідження є визначенню можливості зниження напружень в ПО за рахунок профілювання його поверхні при зменшенні діаметра поршневого пальця. Наведено алгоритм дослідження, що складається з побудови геометричної моделі поршневого комплекту, навантаження надлишковим тиском з урахуванням пластичності матеріалу, модифікації геометрії ПО і перевірки напружень навантаженого стану. Модель умовного поршня має наступну геометрію: діаметр – 80 мм; висота – 60 мм; компресійна висота – 30 мм; діаметр пальцевого отвору – 18 мм ; відстань між бобишками – 28 мм. Матеріал поршня – сплав на основі алюмінію – АІSI 2014-0, матеріал пальця і шатуна – сталь АІSI 1020. Умови навантаження тиском: з урахуванням пластичності – нелінійне, гармонійне, 2 цикли, максимальна амплітуда – 8 МПа; перевірочне – статичне, 6,5 МПа. Виявлено зону в ПО, що зминається з залишковими деформаціями, максимальна остаточна деформація практично не відрізняється в першому та другому циклах навантаження (0,0081 проти 0,0084). Залишкові деформації мають місце на 1/3 довжини від внутрішнього краю бобишки. Абсолютні залишкові деформації наведено в вигляді розгортки зміни радіусу ПО. Максимальне значення становить близько 0,04 мм, Цей результат є основою для модифікації геометрії поверхні пальцевого отвору. Модифікована геометрія ПО отримана розточуванням циліндричної поверхні профілем, що змодельовано відповідним сплайном на геометричній моделі. Вісь розточування зміщена на 0,02 мм від осі ПО. Перевірочне моделювання показало, що усереднені навантаження по кромці моделі  складають 143 для циліндричного і 107 МПа для модифікованого ПО (-25% для модифікованого профілю).