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

Конструкция ДВСbc⎡kc ε ⎤пл.нσа= σ′f ⎢( 2 N fk) + ⎥ . (10)екв⎢⎣ε′f ⎥⎦При этом циклическое деформирование термомеханическинагруженной зоны КС поршня отвечаетлинии 1 ′ − 2′−1′, представленной на рис.1.На рис. 4 точками К1-1 и К2-1 обозначены величинынапряжений в момент их заброса в переходномпроцессе, соответственно, для открытойкамеры и КС типа ЦНИДИ, точками К1-2 и К2-2 –напряжения тяжелого установившегося режима.При этом если в условиях многопрофильной эксплуатациитрактора поршень с открытой КС гарантированновырабатывает ресурс 10 тыс. часов, то сКС типа ЦНИДИ оказывается неработоспособным[6]. Видно, что все точки исследуемого тонкостенногопоршня лежат в одной области с точкамипоршня дизеля с открытой КС. При этом для обоихпоршней напряжения находятся на пороге либовыше порога ползучести сплава АЛ25 [13]. Полученныесведения требуют выполнения анализа учетапроцесса ползучести в (1) для тонкостенногопоршня.kσiд,100МПа80Предел текучестит.К2-1т.К2-2kσi,МПа60т.1 т.240т.К1-1200т.5т.3 т.4т.К1-2Предел ползучестиk150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 ti370, ºСkРис. 4. Максимальные значения упругих напряжений σ i для рассмотренных зон КСтонкостенного поршня бензинового ДВС (т.1-5) и зоны кромки открытой КС (т.К1-1, т.К1-2) иКС типа ЦНИДИ (т.К2-1, т.К2-2) дизеляЕще раз следует отметить, что общим дляпоршней дизелей является наличие забросов термическихнапряжений (т. К1-1, т.К2-1) в переходномпроцессе их нагружения. Это означает, что всоответствии с рис. 5а [6] в процессе такого забросана участке кривой деформирования I-II имеетместо релаксация напряжений, вызванная процессомползучести. Далее, при работе двигателя натяжелом стационарном режиме возникает "обратная"релаксация III-IV, обеспечивающая накоплениеповреждений, вызванных ползучестью материала,в каждом цикле нагружения 1 ′ − 2′− 1′′ .В отличие от сказанного, установлено, что длятонкостенного поршня релаксация напряжений I-II,имеющая место на тяжелом стационарном режиме,приводит к значениям напряжений, лежащих нижепорога ползучести на всех других режимах. Приэтом цикл деформирования поршня после релаксациинапряжений приобретает в соответствии срис. 5б вид 1 ′ − 2′−1′. Последнее означает, что в80оценках ресурсной прочности тонкостенных поршнейбензиновых ДВС выражение (1) может бытьупрощено до вида1dfs = ∑ = 1 . (11)k NfkВыводы по данному исследованию и перспективыдальнейшего развития направления.В работе предложен модельный цикл термомеханическогонагружения тонкостенного поршнябензинового ДВС, разработанный в соответствии сконцепцией гарантированного обеспечения ресурснойпрочности конструкции на начальных стадияхвыполнения проектных работ.Установлено, что в оценках ресурсной прочноститонкостенных поршней бензиновых ДВСпренебрегать составляющей нагружений от силkдавления газов Δ σ ~Mi недопустимо. При этом наначальных стадиях проектирования такого поршняможно не учитывать составляющую термическихДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2'2010