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

ляного охлаждения. Конечноэлементная модельпоршня представлена на рис.2б.б)Рис. 2. 3D-модель тонкостенного поршняМеМЗ-2457 с характерными зонами локальнойнапряженности (а) и соответствующая конечноэлементнаямодель (б)Расчет рабочего процесса двигателя осуществлялсяпо методике и программе кафедры ДВСНТУ «ХПИ». По полученным параметрам цикла сиспользованием формулы Эйхельберга определялисьсредние по поверхности КС мгновенные значениякоэффициента теплоотдачи. Моделированиестационарного температурного состояния конструкциивыполнялось с учетом данных о локальных поповерхностям граничных условий (ГУ) 3-го рода.Использованы экспериментальные данные и результатыидентификации ГУ по двенадцати характернымзонам поверхности поршня [12].В силу специфических особенностей эксплуатациидвигателей с рассматриваемым поршнем ва)Конструкция ДВСкачестве модельного переходного процесса принятпроцесс мгновенного наброса нагрузки от состоянияхолостого хода непрогретого ДВС до режиманоминальной мощности. В соответствии с информациейо стационарных режимах, между которымиосуществляется переходный процесс, принят одноступенчатыйзакон изменения ГУ между ними.Расчет единичного цикла низкочастотного теплонапряженногосостояния тонкостенного поршнявыполнен на временной базе 120 с.Для определения высокочастотных составляющихтемператур и термоупругих напряженийрассчитывался единичный цикл, соответствующийстационарному режиму работы двигателя. В качественачального условия принято стационарноетемпературное поле соответствующего режима.Расчет механического нагружения поршнявыполнялся для двух положений поршня – в верхнеймертвой точке в период перекрытия клапанов(0 град. п.к.в.) и в точке достижения максимальногодавления цикла Р z (370 град. п.к.в.).При рассмотрении термомеханического высокочастотноговоздействия на поршень моделировалисьдва режима нагружения, соответствующие максимальноймощности двигателя и максимальномукрутящему моменту. При этом для определения размахаэквивалентных термомеханических напряжений(4) за определяющий модельный цикл работы принятостационарное температурное состояние поршня нарежиме максимальной мощности с высокочастотнымнагружением режима максимального крутящего момента.Важно, что рассмотрение такого комплексногонагружения, является близким к предельно возможномусостоянию конструкции и отвечает концепциигарантированного обеспечения ресурса на стадиипроектирования поршня. Основные параметры расчетныхрежимов рассматриваемого двигателя представленыв табл. 1, а ряд результатов расчетов – нарис. 3.Анализ представленных результатов показалследующее.Температура поверхности КС тонкостенногопоршня в зоне выступающего концентратора (т. 4)достигает уровня 240 ºС, в зоне кромок КС (т.2 ит.3) – 215 ºС, в зоне верхнего ПК (т.6) – 195 ºС. Дляработоспособного поршня дизеля с открытой КСДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2'2010 77