Повышение долговечности цилиндропоршневой группы автомобильных бензиновых двигателей Суханов, Николай Федорович

Введение к работе

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛИЫ. Долговечность ЦПГ существенно зави-ояг от оовсрзенствовалкя конструкции и технологии изготовления пориви, порпяевнх колец и гильз цпляндроз двигателей. Работы по дальнейшее повышению долговечности двигаталоЁ делзнн бать ипдравлекц на увеличение равнопрочности и износостойкости пора-nott, компрессиоиннх колец и гкльз цилиндров. Выполнении вншоука-ванних задач требует дальнейшего изыскания и совершенствования янканерішх мотодоз расчета и оценки рациональшгх конструкций сопряженных деталей Щ.Г двигатялой.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Совораеиствование методики расчета выбора зазоров в соцряасішк гильза цилиндра-поршень-порзшевов кольцо с учетом величины ц характера деформации юбки поршня, обоснование выбора упругости кснарэссиокнах. колец для позшіеїшя долговечности ЦПГ.

НАУЧНАЯ НОВІША» Разработшш новые. Метода расчета и испытания по определения деформации юбки поршня и влиянию элементов конструкции и гее связей на аооткость- поршня и работоспособность ЦПГ, шбору рациональные' значений зазоров в сопряжении гильза цзляїдра-порлюїЕЬ-пор'Яіевоо кольцо. Определены рациональные значения аеоткоотя юбки пориня, зазоров* з сопряжениях ЦПГ, упру-госгп шяфвссисшпдс колец, разработки катода увиорешпэс повителей на задир и условия смазки ІЩГ двигателей.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ПОЛЕЗНОСТЬ. Разработзшшэ методы определения п сцеакп деформации ndra -шрЕяей, аезороз- в сопрглокьн гсдьза цзлш!дра-поряень-порияезоо польцо, величин упругое»:; колец, боч-ксобрзгнести прекгдия рабочей поверхности коипресскотиас: хэлец п устройства для кк осуществления позволяет решать задачи ще доводке конструїгцгаї деталей ЦПГ. Использование разработанных г.:э— тсдоз позволит ускорять поиска конструктивних; решений, способ-отвутрпдк повнпеигю долговечности ІЩГ.

РЕАЛІЗАЦІЙ В ІШС^ЗШЇЇНССЇИ. Разработанные г.і'отодц определения и оцс-нга деформации пбкл перш эй, рационального табора зазора в сопря.-ояки гильза іпшмдра-яортень-порпяевоо кольцо,ускоренные методы испнт ium на задир и условия смазки ЦПГ, а таю.:е устройства и прибор:; для их осуществления шіздренц на 2йволт.скс:л моторном заводе.

ЛПРОЕАЦЖ PAJEOTii. Материалы диссертации дсклдаЕались на научно-технической конференции "Исследование в области конструирования и повышбшш надежности автомобильных бензинових двигателей", МД.Ш, ШТИ, ГАЗ, ЗМЗ (г.Заволжье-Горький, 1971г.), научно-технической конференции, ЫШ (г.Волгоград, 1974г.), Всесоюзном совещании "Повышение технического уровня качества, надежности и долговечности автомобильнііх двигателой", НАШ (Млокьа, 1977 г.) и научно-технической конференции Заволжского моторного завода имени 50-летия СССР (г. Заволкьо, 1985г.).

ПУБЛИКАЦИИ. По темо диссертации опубликовано 'г'г печатные работы, в том число 2 авторских свидетельства.

ОБЪЕЛ. Диссертация состоит из введения, 6-ти глав, шво-дое, содержит 193 стр. машинописного текста, 37 рис., 35 табл., библиография из УБ наименований и приложения на 2Ь\ стр.

Во введении обоснованы актуальность работы, научная новизна и практическая полезность, даны сведения о ой реализации ишробации.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ обобщен и проанализирован отечественный и. зарубежный опит, по конструкции, расчету и испытанию ЩИ' бензиновых двигателей. Поставлены следующие задачи:

- аналитическое исследование дефоімации юбки поршня п ее влияние на работоспособность ДТП?;

разработка методов экспериментальных исследований напряжений и деформации юбки поршня;

экспериментальные исследования напряжении и деформаций юбки поршня и их влияние на технико-экономические показатели двигателя;

определение рациональных значений зазоров в сопряжении гильза цилиндра - поршень - компрессионное кольцо, а такае упругости компрессионных колец;

- s -

- влияние нсзого рабочего процесса двигателя на долговечность 1ІПГ.

ГО 3T0F0/1 ГЛАВЕ дано аналитическое исследование деформации юбки поршня и её влияния на работоспособность ЦПГ.,

Под действием боковой составляющей силы // (рис.1) образующая 'обки гторіетя имеет соответственно в верхнем и никнем её поясах величины деформации ZVn D* . Пря этом Л12--^-.

Зго приводит в отклонению образующей юбки на угол с<. и, кшс оледствпэ, к повороту оси поршня и горизонтально;! оси канавки под поршневое кольцо относительно оси цилиндра на угол соответственное^, и гХ^. Зіачокка AjBj = Н является отклонением сси канавки под поршневое кольцо вследствие деформации юйкя поршя, которое определяется вдракэнием Н =а2)-2)ц/2.

Продольное значение деформации й-Ъяр^Ипр^б/!)^. Результаты расчетов отклонений, кананки Н в зависимости огл2?дяии по 2-й глазе диссертации.

Для оценки жесткости юбки першей введены показатели:
податливость с = І/К --'///, . жесткость К = )

л/ - коэффициент неравномерности деформации юбки по её обра-

гдо .-'V - боковая нагрузка, действупгая на юбку порзшя; і/ ~ деФоргшция юбка йот дзйствяом нагрузки/У; , к &«

- податливости соответственно в верхнем и нижнем поясах измерении пбки поршня; Д| и До - показатели деформации соответственно в гархнем и нижнем поясах измерений, юбки.

Деформация ибі:я пораня зависит от конструктивной связи
отдельіих ого злемонгоз: -

где С₂ - свяь головки о юбкой порзня; С_п - связь юбки f нагруженной и незагруженной части) меццу собой и с бсбгажс!!: погоня; С_я - влияние поперечных и продельных прсрезей на юбко; С - влияние термозставки на юбкз.

_ 4 -

его

Pvc.i. Czma раслагеясемя по/ше rd?a 0еірошсщі/і/ /e&rs/ neJ fyi/ernv?/-f fcjcafoi? тгр/ім /У-

... — .... - ^uip^ - іj*

ff - пе/игясе/шг яфшия $ utvriU/tfte при Зачеркнум мим-, &.~ди,і тршса оси rapumuj-ja нграЗнсмер/ясп іїедюр.іаці/и ш5м.

fit. 2.

Схема тщжекия /соки перяих силы // и ЁзимктЬмм
реакці/2 %r _t, p_t : _t. '

_ 5 _

При отделении гзлозіск цоршія от его юбки ликвидируется роль конструктивной связи калду ними.на деформации псслэдпей:

C_z=0, 2),o~f(CH>).
Следовательно, деформация юбки целого поршія D меньше дефор-
шции І)* Т)ю и A D/o - Ла -2).

Оценка роли конструктивной связи отдельных элементов порпь ня на жесткость его юбки произведена коэффициентом J3i s

где ЛІ'/? - приращения воливши деформаций, получешшх при испытании поршня без головки 2)_т или отдельных частей юбки 2)яр и поряня в целом D .

При разделении нагруженной от пенагрукейной части вбки. поршня без его головки Си>'^лО , 1)ю—^(Сір\Ст)у-яв. при отсутствии термовставки на юбке Сг^О', Div^ffCnp).

Тогда при исштании нагруяенной часта юбки ео деформация

При кспыташш ненагруаенной части юбки со деформация Зкм > JD'rsff >D j, лJW -- 2?л>л' -3.

По результатам испытаний построены характеристики деформации юбки поршня в зависішости от нагрузки (ркс.З). Результата исследований приведены в 4 главо.

Неравномерность деформации пбки способствует контактиро
вания головки портя о поверхность гнльзн цилиндра, вызшзая
поїшіеипуз щумность ІЩГ. Величину смещения головіш поритої МОЗКО'
определить: __ _Ау\ — . .

где сС - угол поворота оси' поршня из-за деформации ого юбки;

FF' - «лощение головки поршня; 7Z - расстояниэ от оси кольца до кромки поршня:

где % - нгсота головки порлзш от сси пальца; ft₂ - радиуо го-ловки пориия.

Следовательно, при увеличении неравномерности деформации юбки поршня всегда проязляэтея отклонение канавка под пертае- -зоо кольцо.и возникает контакт головки о"поверхность гпльш штлнпдра.-

.-6-

а -стандартный! б' -стандартный без вортшсалыюЗ прорози:; в -с термовсїавкой: І-Ґ-деформацЕя юбзш целого пораня

соответствзино в верхней її muatcM ое поясах, 2-2^-яо ге без головки пораня, 3-3-де<$ормация нєнагружонной части (без головкл в нагрухеїшой часта) в верхнем и юснсї

Піс. 4. ЙШРА ДБЗОЕШШИ ЮЕКЙ ПОЇШ! ДЕ-ІГАТЕЛЕЙ ЗМЗ:

u'-doa термовотавкз пра боковой нагрузко:0,98, 1,47, 1,03 2,45 кН; б -без термовставки прп нагрузке 2,45 ?й: І- новый порзєнь, 2-посла наработки 60 я^с.км.. 3-посло наработка 130 тас.ки..

При недостаточном зазоре в сопряжении коліцо-дно канавки поршня под действием нагрузки // возникают реакции на юбке Us. и головко поршня #Ві(Р%-1), упругости кольца Р« и реакции 7!і', составляет:

P^Pn+BiM + P*, . ^Q_ (З)

Рк - давление от силы упругости кольца: neⁿg_f.])_K \ доля от давления газов в цилиндре в і -й подкольцевой канавко поршня: для 1-го кольца В_г =0,8, для 2-го-Да =0,2; давление газов в камере сгорания -Р? ; давление от силы' реакции "f"" H/"jJ^3*7x 5 расстояние мерду осяглі середины длины кбки и линией действия нагрузки А/ - і ; расстояние медду осями середины длины юбка и канавки поршня под компрессионные кольца- 2^; высота рабочей части кольца - &i .

Давление Р&(ії{) значительно превышает величину Рк . Надежность работы поршней,'колец и гильз цилиндров обеспечивается при установлении необходимой величины монтажного зазора в данном сопряжении, при котором полностью исключается контактирование кольца с дном канавки поршня.

Рациональный монтаянца зазор $р . кезду кольцом л дном канавки поршня следует установить с учетом основных конструктивных и производствэиш-технологачоских факторов:

теплового расширения гильзы цилиндра -^-1^^ ; теплового расширения дна канавки поршня !D_n*unt- ; отклонения дааматра канавки пориня &:## ; реформации юбки поршня й&А/ I диаметральной толщины поршневого кольца ЛР^ ц ее отклонения u%t ; овальности гильзы цилиндра Л_ац ; допуска на зазор дк для ходовой посадки кольца по радиальной.толщине в канавко поршня во время работы двигателя.

Выведена формула для определения монтажного зазора в сопряжении кольцо-дно канавки поршня: , . ,

Результаты расчета зазоров в вышеуказанном сопряжении приведены в главе 4 диссертации.

Приоцредолзкл" рационального зазора медду юбкой поршня п гильзой. . цилиндра следует исходить из условия наивыгоднейшей приработки и обеспечения работоспособности без появления задиров и стуков ІЩГ с учетом конструктивной их особенности и наиболее ПрО-валяруюших технологических факторов.

Из гидродинамической теории смазки известно:

где 4,- минимальный зазор в сопряжении деталей; h_Mi_n ~ минимальная толщина масляной пленки,* fi- коэйфициаит.учптыватодий отклонения формы деталей; Ац^б* - ыакрогеометрия поверхности трения деталей; 2 - добавка на неразрывность масляной пленки. По данным измероний деталей двигателей ЗМЗ:

h₄ = 0,22 + 0,35 мкм; h_n = 0,40 + 0,70 мкм

В общем случае при Л увеличивающих и/? уменьшающих размерах в сопряжении цилиндр-обка поршня на основе уравнения размерной цепи выведена формула расчета рационального зазора S^xt:

Sp^'Sin,*S_4t + S_K0 + St&i*Smv , (6)

где iSfcjj, - увеличение зазора за счет монтажной деформации и рас-
шарзния диаметра цилиндра при_ нагрове до сродной рабочей темпе
ратуры 10Оч105^оС; '<&»*> - остаточная деформация юбки поршня пос
ле обкатки двигателя; $»? расширение юбки поршня при. темпера
туре 150-160С; йюв ' г увеличение или умоньсенио диамотра юбки
при запрессовке.пальца в поршень.-Результати расчета зазоров при-
ведены в главе 4. '

Контактирование головки приводит к повышенному износу самой головки и нарушению приработки поверхностей поршневых колец, поршней и гильз цилиндров. Следовательно, при выборе зазора, следует исходить из условия наивыгоднейшей приработки v. обеспечения надежной работы 1ЩГ без задарови стуков, что возможно при отсутствии контактирования головки о поверхность гиле.зы цилиндра.

Монтажный зазор S^r между головкой поршня и гильзой цилинд
ра в плоскости качания шатуна зависит от теплового расширения
гильзы Ац „ головки поршня Ant » деформации юбки поршня при
боковой нагругке й^и» микроотклонений' головки поршня &_Mi>,
допуска на минимальный зазор для подвижной посадки головки
J3-W , начального зазора между юбкой поршня и гильзой цяливдра
Ss . На основе теории размерной цепи выведена формула, опреде
ляющая зазор в данном сопрявэкии: ' , . , . ^,-^.^/
$pr <=(ufll-Q-Ama-o-&wt-J$i№} -(&к^й_ні) .(7)

В общем случае основное услоаиа выбора рационального зазо-pa-^w, обеспечивающее надежную работу.ЦПГ, -имеет вид:' .

Spr & Spr^Spr -., lJ3)

< пзкталышо исследования приведень: а 4 главо. .'-.

_ 9 -

Радиус погархнсс-яс бочкообразного црофаля ьоиарессрошого кольца додкзя Скть coEsuspai* с певэрхносгьа гильэн цилиндра „ чтоба компенсировать конструктивные д"технологические факворн;

лзравнокзрность деформации юс'кн лсргня <3iD ; отклоненяо горизонтальной оса канавки относительна ввртзкалькой оси пордь ня // ; зззор месту канязкой и кольцом по висота &$ .

G учетом вшюуказегипис зедущих факторов получена форцула выбора утла сгоса шайбы при притирке рабочей поверхности бочкообразного профиля етюмирозачного компрессионного кольца:

гдо б - гасота кольца; Д$ - диаметр азншндра*

Тангенс угла оС , олредолеккнй по предложенной формуле, позволяет обеспечить ко»,яф<зссиоинни хромированным кольцам не-об.ксдлшй бочкообразный профиль, ксхшгахшй кроілочннй его дон-тзкт с поверхнею тьа гильза цщсшдра_в

В ТРЕТЬЕЙ ГДАЗЙ разработана'мзтодлка доводки ЦПГ. Оценка яооїхюоти нг,прєвлящзн чесгп юбяа поршавй дзнгаталэй SA3 прогга~ ведена m згл^ш:о go кгйоригцгя, одргд&зяомой при дййствш 0о~ ес^ой яагрузіа.о Есмодыо специального-разработанного устройскза я пщргзлп'всхаго аэидз 'csna ffil-IQ. Исследованию подвергались сгэтдартанэ и оайііше поршни шкггагалей 8МЗ;

/ICpS-ra S ївр.\*ОЯСУаВ.ІС?І Н ,"'ОЩ^гСПОбрЗЗГОВ5 щххіилом EdJE?

зортаї о теркозетажой л бзіксобрззнш; профзлш Ебіщ

зорк-53 без тзрігагзїззгд я прздояьясЗ ярорззн яа вЗкз,,

а - 9ССН2; 6.« ;;осло i7ap">3c-?rr> SO газ „гаї, в - поадэ = ІЗ їн2»гм.

Дта гклглежі ко;-:оїрукиїв:-:ой зз.г,зя ояяашшЕ ашгзктоз aa
шдатаггезть r-dira псшдаякЕм нод^ергяукг поргвз з слздущ-вЁ ?.сс-
лодовагельЕоогиг іюргісщ» в 'целом, абка Еортш без ого гаясетл,,
гадальные тяста С іяйгруязнной н венагрузенной) ізбіш без голов-
?іи перпшл. _

По рззульуаїі~ і гасладозанжй етрояїСй хараетеркеїжш дефор-гзцш їхі:с5 керкк з ззелсгуосея ог нагрузка (pss.3).

Райрйбоїйпо узїрейгзт.з f-яі етаедсакяя Rcg-оршцза ;s-5ze

ПС-р^ЗЙ Ярії бЗКЯЇ'-С'Л ЕЗГруЗНЯ. 0р'?Д9ЯЄШїЄ 5?ГЗрН K?ffl0p?S.2J3J Э'5~

ія порвет з.рс:гтаг-?.йнс за <ухс~л%ч с до-.гагшз разработанного уст-ро&зтзй, Зз о.^таг'Ко^Е'.! зежйзлл:.-! зелктак-дэфорыащш отроятся г.віш рЕ5зр;.--:аї!Ш кс:-гр51?жс*цзй чао'лЖ'гіб:'.а для каэдохо гначомпя негрузга (рио. 4).

Характер изменения деформации л напряшшй ко образующей* юбки исследованы с псмсщью тенге-датчиков типа ІІКІІ—15-І00—Ш, наклеенных па юбку в опасных ее сечениях. Запись величина деформации велась самопишущим прибором Н-338-4 л с помощью усилителя УТЧ-І.

Разработаны приборы для визуальной оценки состояния приработки деталей ДПГ и для определения величины и направленности овальности гильз цилиндров и просвета колец.

Разработана методика оценки условий смазки ЦІП', основанная на использовании реального двигателя с незначительным изменением поршня. Окончательная оценка условия смазки Щ1Г производится по качеству приработки поверхностей доталой после стендовых форснро-вашшх испытаний двигателей по специальному режиму на задир.

Оценка задиростойкости производится с помощью разработанного прибора без разборки двигателя или после ого разборки визуально путем срг внешш о эталоном приработки деталей. Методика испытаний двигателей на задир ЦПГ внедрена на Заволжском моторном заводе.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ по результатам исследований определено влияние деформации юбки поршня на технико-экономические показатели двигателя. С целью- выявления концентрации напряжений в опасных сечениях в зоне перехода юбки в бобышки пордня проведены испытания поршней двигателей модели ЗМЗ по мотодико, изложенной-в глава 2. Экспериментальные зависимости абсолютной и относительной величин деформаций от изменения нагрузки [^lJ')^vf(P) для всех образцов поршней приведены на графіках в приложении к диссертации. Результаты испытаний показывают: появление трещин и разрушение юбки поршня наблюдаются у всех образцов в местах перехода юбки в бобышки под поршневой палец; уменьшение толщины юбки поршня на 0,5-0,6 мм вызывает.снижение усилия ее разрушения на 150-280 кГс (1,42-2,72 кЮ.-что составляет 9-IJ#; отделение головки поршня от юбки вызывает снижение усилия разрушения на 3,85-4,7 кН, что составляет 20,8-22,5$; поршни без термовставкп сникают усилия разрушения юбки на 5,4-5,85 кН по сравнению с поршнями с термовставкой, что составляет 30,8-32,Ь%.

С помощью тензорезисторов определены величшш напряжений, по данным которых определены запасы прочности в наиболее нагруженной части юбки поршня: расчетные значения Хр. - ^/Єу^ =3,0, по экспериментальным данным К$ =2,8. Запас прочности при ^иІБ0С:Кр=2₄4Є, К₃=-2,38. Таким образом, запас прочности юбки поршня -приближается к нижнему предельному значению.

- II -

Опредалзш н&лбшіоз спаскнэ зоіш концентрации напряжвн/Л в юбке пораня, ьедущих к сё разрушению. Основной причиной разрушения направляющей части юбки являются: недостаточная .хосткссті, нзправлякцой части юбки, нелично различных прорезей й юбке, грубая гдэхакичоская обработка при подгонке кассы порчня, концентрация напряжений з галтелях бобашс поршневого пальца вследствие их малого радиуса, острие кромки стоик^-,; ебки и 0*5 разиостонкость.

Для оярэдоления характера деформации направляшей части юбки при. действии боковой нагрузки исследованы 400 яор-лне.. двигателей ЗМЗ. Порани с тврчовставкей з верхнем поясз юбки по кесткости на 5-I2J? выше, чем поршня с продольной прорезью (рис.3). Ачаляз результатов исштакий пчзкагнЕзпт,' что от донот-руктивнбй связи головки с пбкой зависит, на 10-30$ sees кос is ішгаой v на 5—X8/S меткость вэрхнойчастей юбкп поршня.

На основании стендових а зкеплуатацаенкчх испытаний установлена рациональные значения податливости юбіш в верхнем поя-^С(3 Еі^0,05іГ\ -о ішгшом лоясо С^ЦОГ^дг я когфф-цнзот Неравномерности ПОЛаПДТОЛОЙ ПОДПТДИЕОСТИ !ЗбХИ /'f4/,3.

ІІо результатам исследований гпарц деформации ибкз ucjtaie!! ГЛЗ установлено, что асидаотри^ность деформации является одной из основних причин заротдення усгаюоткых трэалн в юбках поі-о нэй, тал ко;', приводит к пэрэраспрэдолэшга ко!прнтрпд-!а шхани-часких напряжений и сосредоточение) их в опасном участка 2 постах галтэлыш:С переходе з (рио.4)„ Яря карзботяэ около 60 тнс. км эпюра деформации іобіп «кээт вид егммэтрнчних парабол, свидетельствующих о равномерном распределения механических напряжений э юбке, при наработка свышэ 130 тис.юл жесткость паправ-лявдей части юбки значительно уменьшится я резко возрастает концентрация напрядений п опасных сё евчепяях.

Основными мероприятиями, опособстоулщимк уяодігчегст гест-кости юбки порияя бзз ториовстазки, являигоя лпквддйцяя продельной прорези z уменьшение рассогзанпя рззностеплоста тогшны юбки поршня. Изложенное подтверждается стондоеыки зспитьцияга по специальной ускоренней методико на задир.

Повышенная иеравнаэрность деформецпи юбки по её образующей приводит к откдаштго вертикальной оси поршня относительно оси гильзы цилиндра и, как следствие, к поЕылеинсг^у износу канавок под кольца и сами:: колец, увеличенному расходу масла и

- 12 -задараи даталаїі ЦДГ. По рэгуаыдагеы етондошх ІСО--?асошх иеш~ таниї: на бзаоигагиоет» Есаггшглэй иодожа S3 (44 шїЛ вкязлеао, чго с увеличение податяшэосук в шшієі! появ иаі'руйєаной часке юбян ііоршя нб&юдэдж-я узмшчвзив расхода ьгасла н шщіосте ms-ісєішчосизс потерь а деагагазях (рис »6 н 6). При увелнчшяж ео-дцзлниооиі EKJics поркая о 0,040 до 0,070 мш/Н возрастав мощаооЕ» «ихаїшчбсзісс Еогзрь дашгаголя на 10. и средний pscsoa і^аола на 5С$₀

С учаїом тахкодогической всзшшосїи селективного подбора а расоеивянзїя огдальншс сос-шшвдих формулы {) suopna в&зор, разячі г-3-GQ v/кйр яогор^ій щ;оно?і;:ї в уславша ускоренных сїсядо-ше Есшгзяай на дпдяр ЦЇЇГ ( І?& двагателай). Иссладоаано алия-нчо зазоре в ссяряконла аока порина - гильзе, цилиндра на вибро--аі'ч/сїич»сіз:е Hoia-sasejai даіігаївлйй S3. Еибрашшй saaop апробирован мнсгояої'Неу. Е-іцусшл серя&шзг. а шдорниоярованнш; докга-ї-злей ЗМЗ ua Зааол&скіга юторном оакодОс.

І'едсокелінлій згзвор игшцу гололкей аоршх я пш.зо2 цглгпдра опрвдолеа ио (городе' (V) _в

Расчетные всдікеке аезоров сестазиетт в ш;оскосга іазчаиая ши.гука 0,53-1 -0»7Е9 sai_t а в.шісекоота иарашагаюй ось (іяока -0,420- 0.GS0 гаиДші обеспочоагя шкаяасота. работа ЩГ боа кок-хаыщювешш і'оюшгя коршая о поьерхкоегь гизьзя кшзцгре ра~ іїгозйдьішй sa;-.op їжіряїї в крадажг:-: 0₍СС'0-=0₀830 ка, колірні: :>.-po&rpoujs. 5'(т:о1'о^асл;йкаш иеЕУяазшса'. їш йевоїкаакооть дз^гаїедай

В ПЯТОЙ ГЛЙ'-і^-, ощо.з;:.сайгщ юзілззш р.ііданашіцх акмеягй упругеоіЕ KoiaipscKKoiSE: шавЦо Кзозодоказгр' ската 250 єдшїііЛ»-не стосіраііші?. дахетелзй Vfi { . ^SSmm) к Vg ( Д. «lOfea), прзгбмсіїіяиа в процессе казодсной 0&S3T2CI її і:3/іНї.СЛЯЙ н« аадот, аоьї:одкл;і. устааошіь осао.шішо'ітй'гасіц Е'Жздєкгй їтзгроь и-sa»» даров ЦДГ„

СрзїніЛ'ййьшаіі сїєлсоеіш; жші'Нійлїу; й.й «адар боліде І0 дгс'ігая'скей Vj к \4 Щ гг&шшет важкій сочегакай vspjX'Ocnt кстец узїаксдЕйіїО, vio ьв уеххаг нда/г&гакей 'чесї'/іостл нояасг-j-sjx йг:„>да1! (не болу о J;.' os общего кагагаезнеа зідагаозг ІЩГ) рацно-ііаиїїак г'-і^і^зая ycpyiwis ет&шгроошюггзжк кшіец соо'хавл,-тзк- дгш \^ - ^/р « ^,0* 22,7 Н Е Vs^ra l?_e./20^ 25,6 Н. Ув&пгееш.-е ут-РД'&^ігі літлііс їчіа:ші'л колец o^vxd ^saas'ires вгусічЗДі ео.з^йы-елзй.х« ао.гї'.сш:ісеї,їіІ яысхозйс-лий' ког.лд на польіаао aa,uspo'j в ЩГ, есоїі:стиш}'.іе, дкг г^^'иіівл.'і V« K^f; 5? v> \Д до 3.?.

- ІЗ

'&L.

S. ?'? Лгґ

W~ &4 ~&f 4S 4/ SigP-

WfrteMcsrS/tac/rru. t/j^awtiSa/шо У am noJbr/rsn'Sffcmt' WMwet?лежа тгрретж/ vacmtr#$&#. .с,:

Л,~гяз ли?, Керима ягр:>'};гЗгй Ccwad.te/.

/Цр, хЗл?

43 Ш SffJ 40S #07 4М S,M^~ Fxs. ff. Jafoct/Kwms paczeffa пасла Q_M t/ мщ/імти мехвштсіїия

Испытания Vf (6 кт.) при С5-2І0 ткс.ки к Vz (7 шт.) при 34-65 .тне.км наработка пскааывают, что при рациональном значении упру-іости набдадается наименьшая интенсивность износа поршневих колец, ;:анаьок горагей к гкльз цилиндров. Наиболее высокую эффективность по ешконию задира ЩЕ' шеи г двигатели V& .

Во боог. случаях рациональное значение упругости компрессионного кольца, обеслечиващее качественную приработку ЩІГ без задира Qnp t должно быть больше или рашо величию упругости, необходимой для обеспечения аадашюЁ наработки поршневого кольца Q₃ ; Q <&. Q ^ обідом случае упругость кольца

*' "^р Q_}~G^+M_4S*&QKs+&Qt , 00)

где Quin - продельное глшимальяо допустимое» значение упругости компрессионного кольца; Л(j - нонккенЕЭ упругости от увеличения зазора в замке кольца вследствие износа гильзы цилиндра;ЛQxs~ понижение упругости от увеличения зазора в замке кольца вследствие ого износа по радиальной толщина; &Qi - ноішшіша упругости кольца из-за релаксации внутреннего іапвяг.еиия ого материала.

По результатам ишэрзння после эксплуатационных испытании' 120 шт. двигателей \/г с -пробегом 167-230 тис.км и У^ 18 шт. с наработкой 42-80 тій, км установлене, что пояеіїзіілє упругости компроссиошых колсц-ие превнаало 14 Н, а минимальная остаточная упругость составляла 9-ІІ Н. Для расчета упругости кольца принято значение Gjuin - ^э *'

Существует зовиеддость: QiJi~KSi_t ^гл- % - коэффициент упругости кольці б зависимости от изменения зазора в ого замке;для V;~K = 2-2,4 Н/'їЛі; для \^-~К = 2,2~2,Ь Н/ым, Si - изменение зазоре, в заы:;о при износе, соответственно, гильзы цилиндра и кольца:

Пониженна упругости кольца из-за теплового воздействия и релаксации внутреннего напрягекия наблюдается в начальный лераод аксплуатациы 100-250 час. наработки и составляет aQ^ ---- 0,80 - 2,10 II. ".

Длг. обеспечения наработка двіїгателя 200 тыс. км исходная упру-гость верхнего компрессионного кольца догана составлять; для V_f -

Q_s --- 21,7 й и для V_z - @_г = 23 Н.

Расчетные зпачекгя упругости во всех случаях меньше величини

Qnp .

У соБремешплс бензиновых двигателей с диаметром іоїщщдра 90-100 и: волкчяка упругости кемпреескошюго кольца находится в предел-ix 12-25 И.

"1 -

Огрглячєїпіо упругости кольца а продолах ршшонашшх значащи позволяет умспыиш. янхоіїсїглгіоать гзнссп гаяьзы гдапгадра л поршневого кольда, ' а їзкез снизить ггощноста кзхаїютсоїйвс потерь дьнгахаля на 5-C-I5J? по влсглей скоростей характеристико. Предвшеніше значеная упругоеиі колец внедрены з производство.

Исследовано влгянно внутрелпіи фесок па аерхнвх іхмирессасі-іпа кольцах л поюташы отклонения торцевих поверхностей канавок под шриісето кольца и оси рСіш поріия но оо.чокшо тохиачео-icso показатели двигателя: пропуск газов, расход гасла, каное ЦИГ п услозлях стондод'і:: испытаний, Многочислсгашз згспср-жптшшше исследования и анализ их результатов поюззивавт, чзо налюте ыут-рошисс CjacoK на глстрзаслошисс кольцах в прадедах {0,2 -0,3)хіі? ЛОЗР.0ДЛ.0Т слнзітть интенсивность лзціаиаснпл канавок Персией по знеото,соответственно в 1,5 - 2,5 разп>я иодазеть кахс.'іттеекк потерь па 2-.

В'»'Ееу:саз5Ші»о мероприятия внедрена'р ьрсизводстсо на 2U3, что позволило снизить зад'лры Щ1Г двагатолсі! болао чем в 2 разд.

В І'Л'СТОИ і'ЛАВ.Ч ресснотронс влияние несего рабочего процес-са дЕигатсяя ка робогоопоообнеить Ц1ІГ. Для улучшения топливной зксногяічности :: скниспня шброосз о отрабогдлаимз газг."л продуктов неполного сгордгаш на "одорнлэнрозоняш: двигателях РІ.13-53-1І ярнислен ис;шй работай процесс о зшгревкм дігаадшіем заряда. Для этого з конструкциях ошлних головок цплкндроз ясп-иснени взштоэие шгусканэ канали.

ТэркомэтрирсЕ.2НКЗ дотллоіі 1ЩГ позеодїяо уотшіс.тать уволгзо-jsio иораыюиврносм распрододсіия тс-?зізратури детпдоіі ІЩГ у этого дшігатапя. Для усяр-зішіия этого явлення коиеаеш протоки я системе охлаждения головки пхлкпдра л еяехэ циркуляции оїсйх.дсігцзЯ гаїдхсстд-з дкигатсле Сценка теплонппрягхзіоотн проподена їзр'ло-иетрлрованием головок блока, г:да>з цнлшідроз к поряао.'і пря работа двигателя до внєшгзл скоростной характеристика. Результата тормокегрировзішя деталей ІДІГ показали:

- уроачл температур основных наиболее нагруяегашх елемептоп ворлзіей находятся а продолах, допустимее для порзной ?:з штаетга-еішх сплавоз, при отой температура л центре днпща 2-го и 7-го порідної! практігззогл одшшлоза, что и со старім процессом;

- улучшение разнскэрлоотн распродзленил Toynepavyp по гксоте гильзы цалмядроз позполкло повисеть долговечность ІЩГ на 20-32$, п та«о т. 2 раза узашппть ЗБДлростойкооїЬ ІЗПГ двигателей.

chime вывода

1. Обобщен и проанализирован отечественный и зарубожный опыт по конструкции, расчету и испытанию ШТГ бензиновых двигателей. Проведенный комплекс аналитических и экспоримонтальних исследований, опытно-конструкторских разработок, стендовых и эксплуатационных испытаний позволил усовершенствовать ЦПГ выпускаемых двигателей ЗМЗ, разрабатывать и применять рекомендации для создагаемых на заводе новых перспективных двигателей.

2. Получены уравнения для определения жесткости юбки поршня, предельных величин отклонения горизонтальной оси каназки порішеного кольца к поворхностЕ гильзы цилиндра, а также величины приращения деформации юбки поршня по длине её образующей.

3. Разработаны методы: определения, оценки и построения эпюры деформации юбки поршня как по окружности, так и по её образующей; определения влияния отдельных элементов конструкции поршня и их связей с жесткостью поряня; исследования напряконностл юбки поршня и опаеннх'её сечениях. Разработаны методики ускоренных стендовых испытаний на задир, определения условий смазки

ШГ и расхода масла.' Разработаны устройства и приборы для их осуществления. Устройства, прзборы и метода испытаний внедрены па ЗМЗ и используется для доводки новых конструкций поршней.

4. Опроделеш Бвлкчйны-капрлкений в зонах опасных сечений
и косффациенты запаса прочности в наиболее нагруженной части
юбки поршня двигателей ЗМЗ. Действительный запас прочности в
этих местах находится в пределах 2,4 * 2,8, а расчетный-2,5;- 3,0.
Запас прочности юбки поршня приближается к низшему пределу,
предъявлязыоглу і: деталям из алюминиевого сплава. Установлено ко
личественное ВЛИЯНЦе На ПРОЧНОСТЬ раЭНОСТЭКНОСТИ ІОЛЩШШ юбки

поршя, наличия тзрмсзстаЕкк и прорезей на юбке.

5. Выявлена целесообразность дальнейшего увеличения кэст-
кости юбкл поракя двигателей ЗЬІЗ в никнем её пояса, в зоне
перехода от юб;ш к бобышке под поршневой палец. Определены ра
циональные впачаїшя хесткости для отдельных элементов поршня,
разработаны к внедрены усовершенствованные конструкции поршней
на двигателях ЗМЗ.'

6. Определены рациональные значении упругости компрессион
ных колец. Это позволяет уменшить интоксигность изнашивания

до тата й ЦПІ' в 1,2 + 1,5 раза а снизить мощность каханичоскпх потерь на 5 * 1Ь%

7. Гыявлона необходимость введения внутренних фасон на компрессионных кольцах и ограшічегаш величини отклонений ст парпэвдк-кулярности канавок поришя под кольца. Нрэделькио значения отклони ш^дл канавок - 0,60 мм на длине 1Ь мм.

8. Ироьедешшо исследовшшя ШІГ модорназировашшх двигателе!! ЬМУ-53-Il с новім рабочим ароцоссом позволили путем конструктивных изменений головки цилиндров и састеш охлакдония двигателя получить болоо равномерное распределение температур деталей ЦПГ, что позволило повысить долговечность оэ на 20-3. а также в

2 раза улучгать лротавозадиріше качества.

У. Внполкзшше автором исследования явилась составной часка 1«боти Заволжского моторного завода во модернизация двагатзлей и в значительной стопони спосооствозалл повьщоїши ресурса до

г-

первого каїшт'.иіьного уо?*соита с 200 до 2Ь0 тыс.к» пробега автомобиля, снижению расхода моторного {/дела на угар с 0,8 до 0,4$ к расходу тодтава, а также сшигелко расхода тодтава гл 5-10.

Годовой экономический э'ЗДект от модернизация двигателей составляет 109і;05 тне. рублей. Доля утгаотяя пвтора в полученном экономическом эффекте составляет 10%.

- IS -