Температурные поля и потери теплоты в деталях ЦПГ

Работоспособность деталей ЦПГ двигателей (поршней, кры­шек, втулок рабочих цилиндров, клапанов и др.) оценивают в основном по тепловому и напряженному состоянию. Основными показателями теплового состояния являются температуры в различных местах деталей и относительные потери теплоты че­рез них, напряженного — действующие напряжения и зазоры в сочленениях.

Чтобы оценить работоспособность по тепловому состоянию, определяют значения температуры в расчетных точках и сравнивают их с допустимыми. Наглядно представить харак­тер распределения значений температуры в деталях позволяют температурные поля. По этим полям можно выявить наиболее нагруженные в тепловом отношении места и предпринять меры для снижения в них температуры (например, изменить форму, способ охлаждения, заменить материал и т. д.).

Иногда вместо построения температурных полей указывают значения температуры в интересующих' местах деталей. В ка­честве допускаемой принимают температуру, при которой не ухудшаются прочностные характеристики материала, его хи­мическая структура или свойства соприкасающихся с ним тел. По опытным данным, значения температу­ры для днищ поршней со стороны газа в зависимости от применяемого материала составляют 300...350°С для легких сплавов; 400...450°С для чугуна; 450...500°С для стали.

На участках поверхностей, соприкасающихся с маслом (внутренние полости охлаждаемых поршней и кольцевые канав­ки), допускаемые значения температуры зависят от применяе­мого масла, в частности от такой его характеристики, как тем­пература лакообразования. Для при­меняемых масел эта температура на­ходится в пределах 200...300 °С (200°С для М12В, 258 °С для М14ВИ, 280°С для М10ГЦС).

Обычно при разработке конструк­ций стремятся к тому, чтобы темпера­тура днища со стороны охлаждения была на 40...50 °С ниже допустимой

для данного масла, а в зоне первого уплотнительного кольца температура поршня не превышала 160°С.

Для днищ крышек рабочего цилиндра температура ограни­чивается наличием различных концентраторов напряжений (от­верстия под клапаны, каналы, а также застойные для охлаж­дающей воды зоны) и в зависимости от материала имеет сле­дующие значения: 170...250 °С для легких сплавов; 250...300 °С для чугуна; 300...350 °С для стали.

При указанных значениях температуры относительные поте­ри теплоты обычно не превышают 3...4 % через поршень и крышку и 5...8 % через втулку (без учета теплоты трения и теплоты, переданной поршнем) от Q ней.

 

 

На рис. 9.8 приведено температурное поле, °С, поршня со
стальной головкой двигателя ЧН 45/52

 

Теплонапряжённость дизелей

Литература: Самсонов В.И. и др. СДВС – М.Транспорт,1981 – 400с

 

Показатели теплонапряжённости.

 

1. Непосредственные: температурные напряжёния в стенках теплопередающих деталей; Температуры в характерных точках деталей ЦПГ.

Для втулок цилиндров, например, температура напряжения

E – модуль упругости, кПа;

µ – коэф. Пуассона;                    

αт – коэф. линейных расширений,

2. Косвенные показания теплонапряжённости:

- тепловой поток (удельный) ;

- температура выпускных газов;

- температура в точке удобной для замера;

Условные критерии теплонапряжённости

Для поршня:

b - коэффициент, учитывающий тактность;

Ts – температура выделяемая перед цилиндром;

Сm  - средняя скорость поршня;

Ps – давление воздуха перед цилиндром;

Ре – КПД;

gе - удельный расход топлива;

То – температура окружающей среды (293 К);