ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.07.2024
Просмотров: 93
Скачиваний: 0
Рис. 12. Зависимость износа верхнего поршневого кольца от собственной упругости.
Рис. 13. Зависимость износа верхнего поршневог,іЬ коль ца от максимального давления цикла.
носты наносов детали при различных упругостях колец к ве личине изменения упругости кольца.
/ - b g .слг |
(Ю) |
‘дР |
различных упру |
где ^g — gpt—gp.. — разность износов при |
|
гостях колец (Рі и Р2), |
кг\ |
ДР = Рі—Рз — изменение упругости кольца, кг!см2. Аналогичным образом оценивался темп .роста износа от
увеличения максимального давления цикла {ta').
.АГ см-
где &g'=gVz —g Pli — разность износов при различных макси
мальных давлениях циклов (Pz, и Рг,), кг\ кРг= Р г —Ріі — изменение максимального давления цик
ла, кг/см2.
На рис. 12 приведена зависимость износа кольца от упру гости, которая в исслёдованном интервале величин собствен ной упругости носит явно выраженный линейный характер. При дальнейшем увеличении упругости следует ожидать бо лее значительного увеличения износов, однако в практике двигателестроения кольца со столь высокими значениями удельной упругости не встречаются.
Темп роста износа колец от собственной упругости состав ляет
tП А? |
16 0 мг |
1 6 0 -1 0 - 6,« |
8010~6лк2. |
2кг\см- |
2 кг/см'1 |
Темп роста износа кольца от увеличения максимального давления цикла наглядно характеризуется зависимостью из носа от максимального давления цикла Рг, представленной на рис. 13.
Величина |
= |
^Pz |
10~6с.«'-. |
|
|
|
Сопоставление величин /п и tn' свидетельствует о том, что увеличение собственной упругости кольца на 1 кг/см2 (прп-
ч'близительно 20% первоначальной упругости) приводит к уве личению его износа, соответствующего увеличению макси мального давления цикла на 10 кг/см2 (что ..соответствует
увеличению Рг для двигателей, имеющих Pz=60—70 кг/см2,
на 15—17%).
Принимая во внимание, что приведенные цифры характе ризуют темпы роста износа верхнего компрессионного коль-
.32
ца, на которое воздействие давления газов наиболее интен сивно, можно сделать следующие выводы;
1.Увеличение собственной упругости кольца приводит к увеличению его износов в такой же степени, как и рост максимальйрто давления цикла.
2.Для второго и последующих колец увеличение их упру
гости повышает износы в большей степени,' чем пропорцио нальное росту упругости увеличение Рг.
Объяснить подобную зависимость износов от собственной упругости кольца и давления в камере, сгорания можно сле дующим образом: максимальнее давление Pz действует на кдльцо (как отмечалось выше) на Ѵ6-Н / 12 хода поршня. На остальной же части хода поршня износ является следствием
а ) . |
о т Знищ поршня |
Рис. 14. іа ) 'Износ поршневых колец двухтактного дизеля 6 D 19/3Ö; 1 —"давление газов за поршневыми кольцами; 2 —износы первого, второго, третьего и " четвертого поршневых колец *.
только собственной упругости кольца. Вблизи мертвых точек скорость движения поршня незначительна и даже равна ну лю. При этом для колец с умеренной' упругостью возможно частичное разрушение масляной пленки . (при повышении упругости разрушение может быть полным). Величина дав ления в канавке первого компрессионного кольца достигает значений 0,9ч-0,85 Pz, в канавках последующих колец давле ние значительно меньше.
1 Данные износа гильз цилиндров этих двигателей |
приводятся по |
работам Ф. Н. Авдонькнна [1] и Б. И. Гурвича [15] (рис. |
14, 2, 4). |
3. Заказ 1846 |
33 |
2
О 0.02 0,04 0,06 AIM
i)
Рис. '14 б) Эпюры износа цилиндровых втулок двигателей 1 — 6ЧН 21/21; 2 — М-21;
3 — 6D 19/30; 4 — ЗИЛ-120,
а)
■o f ПКв
Рис. 15. Осциллограмма температурных колебаний на поверхности зеркала цилиндровой втулки двигателя D 19/30 в зависимости от угла поворота коленчатого вала для поршневых колец с различной упру гостью: a) 1 — поршневые кольца с упругостью 3,40 кг, холостой ход, подача топлива в данном цилиндре выключена; 2 — поршневые коль
ца с упругостью 3,40 кг, холостой ход, подача топлива |
включена; |
3 — поршневые кольца с упругостью 4,75 кг, холостой |
ход, подача |
топлива включена; / и // — участок хода поршня, на котором порш |
|
невые кольца перемещаются в зоне установленной термопары, б) 1 — |
|
поршневые кольца с упругостью 3,40 кг, нагрузка 100% |
ІѴеПом; 2 — |
поршневые кольца с упругостью 4,75 кг, нагрузка 100% Nea0M. |
|
3* |
36' |
I
Принимая во внимание сказанное, представляется доста точно опорным вывод К. Энглиша '[47] одюм, что1«величина радиального давления от сил собственной упругости в весьма широком диапазоне не Оказывает влияния на состояние смаз
ки и износ, что подтверждается |
и практикой, особенно пото |
|||||
му, что действие давления газов |
резко преобладает над дав |
|||||
лением от.сил собственной упругости». |
|
|
||||
Предположение о доминирующем влиянии давления газов |
||||||
на износ поршневых |
колец |
и цилиндровых |
втулок |
не под |
||
тверждается и результатами многих исследований. |
Так, на |
|||||
пример, |
анализ эпюр |
износов цилиндровых |
втулок двигате |
|||
лей 6Д |
19/30, М-21, ГАЗ-51, |
приведенных на рис. 14 |
6, позво |
ляет отметить следующее: максимальные износы, отмеченные для верхнего пояса гильзы и соответствующие положению компрессионных колец в ВМТ при максимальном давлении газов в цилиндре для двигателей Д 19/30 не превышают из носов в средней части хода поршня. Для двигателей М-21 и ГАЗ-51 они вуше, чем в средней и нижней части хода поршня на 20—30%, несмотря на то, что давление газов в цилиндре при положениях "поршня, близких к НМТ, снижается в
:15-=-20 раз.
Аналогичный характер зависимости износов от Pz отме чается и при анализе износов поршневых колец. Так на рис. 14 й приведен график износа поршневых колец двигателей Д 19/30 в порядке расположения на поршне.'
Несмотря на то, что наименьшее . давление газов имеет место, за последним (четвертым) кольцом, а за вторым коль цом величина давления газов превышает 30 ати, износы вто рого, третьего и четвертого колец приблизительно одинаковы.
Износ первого кольца на |
30% превышает |
износ третьего |
|||
|
|
|
|
Таблица 6 |
|
Наименование детали |
, |
Двигатель |
|
|
|
4Д19/30 |
1 6ЧН 21/21 |
ГАЗ |
|||
|
|||||
Компрессионные кольца, |
|
|
|
|
|
износ, г/103 час. |
2,8 V |
0,968 |
|
0,28 |
|
1 |
|
||||
3 |
U |
0,350 |
1 |
0,32 |
|
0,75 |
0,900 |
|
0,45 |
||
4 |
0,95 |
— |
|
0,40 |
|
5 |
0,85 |
— |
|
— |
П р и м е ч а н и е : по двигателю ГАЗ износ приведен в мм..
36 |
. - |
кольца, хотя давление за первым кольцом в три раза выше, чем за третьим.
Приведенные в табл. 6 сведения но износам поршневых колец двигателей 4Д 19/30, 6ЧН 21/21 также не подтвержда ют преобладающего влияния на величину износа кольца мак симального давления цикла. (Колебания величин износа (от кольца к- кодьцу) вероятнее всего объясняются -различными условиями смазки вследствие разницы в температурах цилііндроврй втулки и поршня по' высоте.
Для сравнения с характером износа поршневых колец дизе лей, в. табд, 6 приведены износы поршневых колец двигателя ГА-3, полученные за 50—60 тыс. км пробега автомобиля (дан ные Id...Б. Гурвича). Даже для двух верхних хромированных
*колец в. этом случае отсутствует закономерность, свидетель ствующая о преобладающем влиянии на износ давления га зов.
К’ аналогичному выводу приходит и Б. Н. Васильев [7], утверждая, что значительное возрастание давлений газов в цилиндрах, работающего1двигателя вызывает лишь умерен ное возрастание потерь на трение поршневых колец.
Принимая во внимание, что, в первом приближении, рабо та трения поршневых колец пропорциональна их износам, нельзя согласиться с оценкой потерь на трении, данной Иль-
мером и приведенной'в работе {47]. По этим данным потери на трение в быстроходных двигателях составляют:
1 -е поршневое кольцо — 60 % J
2-е |
—»— |
— 30% |
3-е .. |
—»— |
— 10% |
С целью 'установления зависимости между упругостью колец и работой трения в экспериментальной • лаборатории машиностроительного завода был проведен ряд эксперимен тов2, сопровождающихся записью осциллограмм, регистриру ющих изменение температуры на поверхности зеркала ци линдровой втулки в функции угла поворота коленчатого вала при различных величинах упругости поршневых колец с по мощью малоинердион^шх термопар. Термопары, имеющие
•медь-константановые термоэлектроды из проволоки 0 20 мк устанавливались в нескольких точках по высоте цилиндровой втулки у ее поверхности. Наиболее характерными являются осциллограммы, зарегистрированные нижними термопарами,
------------- 1
2 Работа выполнена ннж. Н. П. Лапшиным и А. Н. Фоминым под . » руководством автора.
37
V
расположенными на расстоянии 300 мм от верхнего торца цилиндровой втулки (вблизи НМТ) и приведенные на рис. 15 а, б. Так как при «набегании» поршневых колец на участок поверхности с заделанной термопарой открыты продувочные и выпускные окна, влияние давления газов на радиальную силу, прижимающую кольцо к поверхности втулки, полностью исключено. Равенство температур, регистрируемых термопа рой, при прохождении поршневыми кольцами исследуемого участка поверхности втулки во время хода поршня к НМТ и к ВМТ свидетельствует о том, что на этих участках хода пор шня возникновение «температурных всплесков» обусловлено работой трения поршневых колец, а не отводом тепла от ■поршня через кольца' (в этом случае температуры при ходе поршня вниз превышали бы величины температур при обрат
ном ходе поршня). |
I |
Планиметрирование площадей, |
ограниченных кривыми |
2 и 3 (рис. 15 а), зарегистрированными для двух различных упругостей колец, свидетельствует о том, что отношение пло щадей, в первом приближении, прямо пропорционально отно шению упругостей поршневых колец (величины износов пор шневых колец и цилиндровых втулок на этом участке также имели небольшие отклонения от указанной пропорциональ ности). Анализ осциллограмм (рис. 15 б), снятых на режи мах номинальной нагрузки, несколько затруднителен из-за усиливающегося теплоотвода через кольца, однако и в этом случае большие значения площадей над кривой 2 соответст вуют большим значениям упругости колец.
Анализируя результаты эксперимента, необходимо отме тить,, что в этом случае оценивается общее тепло (эквива лентное работе), выделившееся при. трении всех четырех компрессионных колец, имеющих равную упругость.
\
\ |
I |
|