Поршневая группа (часть 11) |
Динамика и конструирование |
Чугун в качестве материала для поршней по сравнению с алюминиевым сплавом обладает следующими положительными свойствами: более высокими твердостью и износостойкостью, жаропрочностью, одинаковым коэффициентом линейного расширения с материалом цилиндра. Последнее обстоятельство позволяет существенно уменьшить и стабилизировать по режимам работы зазоры в сочленении юбка поршня — цилиндр. Однако большая плотность не позволяет использовать его широко для поршней высокооборотных автомобильных двигателей. Данный недостаток может быть частично нивелирован включением в структуру чугуна шаровидного графита, что позволяет отливать элементы поршня существенно меньшей толщины. Как следует из сказанного выше, ни силумины, ни чугуны в полной мере не являются идеальными материалами для изготовления поршней. В связи с этим в настоящее время ведется активная работа по использованию керамики для изготовления поршней, которая наилучшим образом отвечает требованиям, предъявляемым к материалам поршневой группы. Это малая плотность при высоких прочности, термо-, химико- и износостойкости, теплопроводности и оптимальном значении коэффициента линейного расширения. Один из практических способов использования керамики состоит в изготовлении деталей поршня из металле- или полимерокомпозиционных материалов. Матрицей первого типа материалов является алюминий или магний, а в качестве наполнителя используют керамические и металлические порошки или волокна пористых материалов. Основу полимерокомпозиционных материалов составляют полимерные материалы с наполнителем из волокон углерода, стекла, порошков металлов или керамики. Они обладают малой плотностью, высокими антифрикционными свойствами и применяются для элементов с небольшими тепловыми нагрузками, например для изготовления юбки поршня. Перспективным является армирование элементов поршня керамическими волокнами из оксида алюминия А1203 и диоксида кремния Si02- При содержании в основном материале до 40...50% А1203 получается аморфное керамическое волокно с диаметром 2...3 мкм, успешно работающее при температуре 1200...1300 °С. Если содержание А1203 превышает 70%, структура волокна приближается к кристаллической, что предопределяет высокие прочностные и стабильные термические характеристики изделия. Основными проблемами, сдерживающими широкое использование керамики для изготовления поршней автотракторных двигателей, являются хрупкость, низкая прочность на изгиб и при циклических нагрузках, склонность к трещинообразованию, а также высокая стоимость. В ряде случаев, когда в ДВС максимальные давления сгорания превышают 21 МПа, поршни могут изготовляться из стали. Наилучшим сочетанием хороших массовых и прочностных характеристик обладают поршни из титана. Их широкому внедрению препятствуетвысокая стоимость производства. Newer news items:
Older news items:
|