Поршневая группа (часть 8)
Поршневая группа (часть 8)
Динамика и конструирование

 

В  высокофорсированных двигателях для уменьшения тепловой нагруженности поршней используется их принудительное охлажде­ние, которое организуется по одной из следующих конструктивных схем.

  1. Струйное опрыскивание внутренней поверхности днища по­ршня маслом, подводимым от коленчатого вала по каналу в стерж­не шатуна к верхней его головке. Масло распыливается через калиб­рованные отверстия в верхней головке шатуна (рис. 5.10, а). Данный способ обеспечивает снижение температуры днища поршня на 15...20°С. Большая эффективность охлаждения достигается при распыливании масла через форсунку, неподвижно установленную в зо­не нижней части цилиндра на картере двигателя. При этом тем­пература днища поршня может быть снижена на 25...30°С.
  2. Подача масла через шатун в охлаждающие полости в поршне, заполняемые маслом примерно на 1/3 объема. При неравномерном движении поршня происходит его перемешивание, что интенсифи­цирует теплоотвод от его днища. Такой способ позволяет снизить температуру днища поршня на 30...40 °С.

Полость в цельнолитых поршнях формируется при отливке с по­мощью водорастворимых стержней (рис. 5.10, б). В составных по­ршнях полости формируются системой углублений на элементах поршня, соединяемых сваркой (рис. 5.9, б; 5.10, в), либо с по­мощью резьбового соединения (рис. 5.10, г, д).

Ориентировочно оценить на стадии проектирования тепловую напряженность поршневой группы и целесообразность его принуди­тельного охлаждения маслом позволяет ряд критериев.

За цикл работы двигателя температура рабочего тела, контак­тирующего с днищем поршня, изменяется на 2000...3000К, что может сопровождаться образованием трещин, особенно на кром­ках камеры сгорания, являющихся концентраторами термиче­ских напряжений. Для борьбы с этим явлением практика двигателестроения выработала комплекс технических мероприятий, та­ких, как:

  • удаление углублений под клапаны в днище поршня, скругления кромок камеры сгорания и т. д.;
  • оплавление поверхностного слоя кромок камеры сгорания лазе­ром;
  • твердое анодирование кромок и поверхности днища поршня с повышением содержания меди в поверхностном слое, что позволя­ет в 3...4 раза замедлить процесс образования термоусталостных трещин путем создания твердой оксидной пленки с высокой стойко­стью против ползучести.

Для дизелей, форсированных наддувом, применяют поршни с упрочняющими полость камеры сгорания экранами и вставками из черных металлов, порошковых и композиционных материалов. Ис­пользуются поршни с зонным армированием кромок, камеры сгора­ния керамическими волокнами на основе оксида алюминия, нит­рида и карбида кремния (10...20% от всего объема). Эти меропри­ятия позволяют получить 2...3-кратное повышение прочности эле­ментов днища поршня при существенном усложнении и удорожании его конструкции.

 

РЕКЛАМА

Новое на сайте