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

Конструкция ДВС0,6 [3,7]; b – показатель цикличной прочности, b =– 0,12 [3,7]; – обратимая (неразрушающая)ε пл.нпластическая деформация, = 3·10 -5 ..4·10 -5 [8].ε пл.н2′Рис. 1. Упруго-пластическое деформированиематериала в особо нагруженной зоне КСа – деформирование по закону Гука; б –обобщенное соотношение Нейбера; в –действительная диаграмма деформированияЗначения показателя степени m, изменяющегосяв пределах 0..1, определяют методом математическогомоделирования нагружения детали в упруго-пластическойпостановке с последующим сравнениемрезультатов с данными линейной модели.Для зоны кромки КС поршней быстроходных дизелей4ЧН12/14 и 4ЧН11/12,5 эти данные получены в[9,10]. Установлено, что для открытых камер показательm равен 0,13, для полуоткрытых – 0,12. Спрактической точки зрения получен идентичныйрезультат, который свидетельствует, что упругопластическоедеформирование зоны кромки КСпоршня быстроходного дизеля после стабилизациипетли гистерезиса отвечает циклу 1 ′ − 2′− 1′′ , представленномуна рис.1.Применительно к тонкостенным поршням бензиновыхДВС определение показателя степени m дляиспользования в выражениях (6,7) не осуществлялось.Формулировка целей статьи (постановказадания). Целью исследований является установлениеособенностей термонапряженного состояниятонкостенного поршня ДВС и на этой основе совершенствованияметодики и выполнение оценки762′′баεплв1′ ′их ресурсной прочности относительно конструкцийпоршней дизелей.На основе представленного анализа достижениецели выполнялось путем разрешения рассмотренныхвыше трех вопросов. В условиях неполнойинформации о действительном термомеханическомнагружении тонкостенного поршня в эксплуатации,аналогично методике оценки ресурсной прочностикромки КС поршня дизеля, все необходимые допущенияпринимались в соответствие с концепциейгарантированного обеспечения ресурса.Изложение основного материала исследований.Расчетное исследование выполнено дляконструктивного варианта поршня, результатыанализа которого могут быть обобщены. Рассмотренпоршень двигателя МеМЗ-2457, имеющий концентраторв КС. Это позволяет установить завышенныйуровень теплонапряженности конструкцииотносительно совокупности аналогов.Результаты расчетов сравнивались с даннымио теплонапряженности поршней дизелей 4ЧН12/14с открытой КС и КС типа ЦНИДИ при эффективноймощности 117 кВт и частоте вращения коленчатоговала (КВ) 2000 мин -1 [11]. При этом литроваямощность принятого для сравнения дизеля вдва раза ниже, чем у двигателя МеМЗ-2457, а ресурснаяпрочность указанных поршней двигателя4ЧН12/14 отличается более чем в 40 раз [6].Расчетное исследование включало анализ низкочастотногоизменения температур и термоупругихнапряжений в теле поршня в характерном переходномпроцессе наброса нагрузки; высокочастотногоизменения температур и термоупругих напряженийв поверхностном слое КС в течение характерногоцикла работы двигателя; высокочастотного изменениянапряжений, вызванных силами давления газа вцилиндре в течение характерного цикла работыдвигателя.Анализ термомеханических нагружений выполненв трехмерной постановке. На рис.2а представленорасположение зон локальных экстремумовнапряженности (точек), предложенных дляанализа: т.1 – периферийная зона КС; т.2 и т.3 –кромки КС; т.4 – выступающий концентратор в КС;т. 5 – концентратор в углублении КС; т.6 – зонапервого поршневого кольца (ПК); т.7 – наиболеенагруженная зона днища поршня со стороны мас-ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2'2010σ1′σ ′mσ ′mε