Двигатели внутреннего сгорания. 2010. №2 PDF (Size:7770 МБ)

Технология производства ДВСнепосредственно влияют и на надежность ГК [4].Формулирование проблемыНеоднократно наблюдавшиеся отказы ГКвследствие схватывания рабочих поверхностей приработе их на неустойчивых режимах [5-8] потребовалиустановления адекватности расчетных зависимостей,используемых при назначении зазоров,как одной из возможных причин этих явлений.В работе [9] величины зазоров между поршнеми цилиндром (без уплотнительных колец) ГКмощностью до 3 кВт, рекомендуется назначать,исходя из соотношения: на каждые 10 мм диаметразазор составляет 3…4 мкм (поршень – сталь, втулка– чугун).Для компрессоров больших типоразмеров (суплотнительными кольцами), мощность которыхпревышает 4 кВт, соотношения между цилиндроми рекомендуемой величиной зазора иные. На каждые10 мм диаметра – 7…8 мкм зазора (поршень –алюминиевый сплав, втулка цилиндра – чугун), и5…6 мкм, если поршень стальной.Целью работы является сопоставление расчетныхи экспериментальных значений габаритовцилиндропоршневого сопряжения при экстремальныхтемпературных режимах, установление адекватностии изучение возможности влияния размерныххарактеристик на показатели надежности поверхностейтрения.Решение проблемыДля объективной оценки явлений, происходящихв сопряжении цилиндр-поршень, проведеныиспытания компрессоров КХГ–14.Исследования осуществлялись в Отраслевойнаучно-исследовательской лаборатории «Надежностьсудовых машин» Национального университетакораблестроения (НКИ).Основные триботехнологические характеристикицилиндропоршневого сопряжения приведеныв таблице 1.Основные характеристики компрессора:• тип поршневой, герметичный, одноступенчатый;• холодопроизводительность 14000 ккал/ч(16,3 кВт);• число цилиндров – 4;номинальный диаметр цилиндра 5,0·10 -2 м.Таблица 1. Основные триботехнологические характеристики цилиндропоршневогосопряжения компрессораДетали узлатренияЦилиндрПоршеньНоминальныйдиаметр, мм0,27МатериалТвердостьповерхноститрения, HBШероховатостьповерхности,мкмСкоростьскольженияv, м/сКоэф. линейногорасширения,(°С) –1 .50 + Чугун АСЧ-4 180…229 0,16 10 · 10 –30,220,00550 + − 0.020Сталь 45 241 0,1611,7 · 10 –3Для сопряжения поршень (сталь) – цилиндр(чугун) диаметром 50 мм номинальный зазор составляет~ 30 мкм.Допуски и зазоры соединения назначали, исходяиз рекомендаций [9], которые коррелируютсяс данными других исследователей.Проверка правильности выбора величины зазораосуществлялась расчетом изменения зазоравследствие температурных деформаций:Δз = (α п – α ц ) · d · t ст ,где Δз – изменение зазора, мкм; α п и α ц – коэффициентылинейного расширения поршня и втулкицилиндра; d – диаметр цилиндра, мм; t ст – температурастенок, °С.Тогда при температуре стенок цилиндра ипоршня t ст = 70:Δз = (11,7 – 10) · 10 –3 · 50· 70 = 6,0 мкм128Следовательно, назначенный зазор достаточени при экстремальном температурном режиме.Исходные параметры сопряжения цилиндрпоршеньКФГ-14 приведены в таблице 2.Испытания компрессора были проведены наразличных режимах работы кондиционера. На каждомиз режимов осуществлялась диагностика сопряжений.Анализ осциллограмм показал, что величиназазоров изменялась незначительно (табл. 3).Визуальный осмотр позволил, однако, в некоторыхслучаях зафиксировать следы схватыванияна поверхностях трения.Сделано предположение, что причиной могутявляться пусковые износы, которые при циклическойработе кондиционера являются критическими.ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2'2010