Д 245 поршневые кольца: 2601004060Б Кольца поршневые Д-245,Д-260 на поршень (3 кольца) МОТОРДЕТАЛЬ — 260-1004060-Б 245-1004060

Эксплуатация и сервис МТЗ-82.1, 80.1, 80.2, 82.2

Цилиндро-поршневая группа дизельного двигателя Д-240

________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

Цилиндро-поршневая группа дизельного двигателя Д-240

Детали поршневой группы Д-240 трактора МТЗ-80, МТЗ-82 заменяют при увеличенном расходе картерного масла или повышенном проникновении газов в картер дизеля, замеренных диагностическими средствами.

Если диагностические параметры достигли значений, допустимых в эксплуатации, то дизель разбирают для технической экспертизы, которую проводят путем осмотра и микрометража деталей поршневой группы с целью замены непригодных, износившихся деталей.

Чтобы выполнить техническую экспертизу деталей, снимают головку цилиндров и поддон картера. Если после снятия головки цилиндров на поверхности блока обнаружатся трещины, то дальнейшую разборку прекращают, дизель снимают с трактора и отправляют в ремонт.

При отсутствии явных дефектов демонтируют масляный насос, трубопроводы и крышки шатунных подшипников. Поршни в сборе с шатунами извлекают из гильз цилиндров.

В поршневой износу наиболее подвержены: поршневые кольца, поршень, втулка верхней головки шатуна, вкладыши шатунных подшипников, гильзы цилиндров.

В первую очередь индикаторным нутромером замеряют диаметр гильзы цилиндра в месте наибольшего износа в верхнем поясе гильзы — сначала в плоскости, параллельной оси коленчатого вала, а затем в плоскости качания шатуна.

Диаметр юбки поршня двигателя измеряют в плоскости, перпендикулярной отверстию поршневого пальца. Наряду с измерением диаметра юбки поршня контролируют изношенность канавок головки поршня по высоте пластинчатым щупом и новым кольцом.

Если зазор между канавками поршня и кольцом превышает допустимые размеры, поршень заменяют. Если овальность и диаметр гильзы выше, а диаметр поршня ниже значений, указанных в таблице, то и их заменяют.

Поршневую группу Д-240 трактора МТЗ-80, МТЗ-82 заменяют при зазоре между поршнем и гильзой, превышающем указанные значения. Гильзы из блока выпрессовывают специальным съемником.

Если диаметр гильзы и поршня у дизелей с водяным охлаждением в пределах нормы, то рекомендуется удалить гильзы из блока и повернуть их на 90 градусов вокруг оси, так как они более всего изнашиваются в плоскости качания шатуна.

Поршневые кольца заменяют, если зазор в замке кольца превышает данные, если их установить в неизношенную верхнюю часть гильзы.

Зазоры поршневых колец и поршней дизеля Д-240

Зазор между юбкой поршня и цилиндром, мм:

Нормальный — 0,18…0,20
Допустимый — 0,26

Зазор в замке поршневых колец, мм:

Нормальный — 0,40…0,80
Допустимый — 4,0

Зазор по высоте канавок поршня, мм:

Компрессионых — 0,08…0,12
Маслосъемных — 0,05…0,09
Допустимый — 0,30

Перед сборкой поршневой группы трактора МТЗ-80, МТЗ-82 проверяют параметры поршневого пальца шатуна и состояние втулки его верхней головки. Втулку заменяют при увеличении ее отверстия под поршневой палец или прославлении посадки втулки в отверстии верхней головки шатуна.

Поршневой палец и втулку верхней головки шатуна заменяют при зазоре между пальцем и втулкой более 0,06 мм или овальности и конусности поверхности пальца под втулку более 0,02 мм.

Изгиб и скручивание проверяют на приборе. Для всех дизелей изгиб шатуна не должен превышать 0,08 мм, а скручивание — 0,12 мм. При сборке шатуна вначале запрессовывают втулку в его верхнюю головку.

Чтобы улучшить чистоту поверхности, и окончательно подогнать отверстия под поршневой палец, отверстие обрабатывают регулируемой разверткой или раскаткой. Зазор между отверстием верхней головки шатуна и поршневым пальцем должен быть не более 0,03 мм.

Тонкостенные сменные вкладыши шатунных подшипников коленчатого вала двигателя Д-240 изготавливают с высокой точностью. Необходимый диаметральный зазор при неизменной постели подшипника обеспечивается соответствующими диаметрами шеек коленчатого вала, поэтому вкладыши при ремонте дизеля заменяют без каких-либо подгоночных операций, только попарно.

Не допускается заменять один вкладыш из пары, а также спиливать или пришабривать стыки вкладышей или крышек подшипников, устанавливать прокладки между вкладышами и постелью, между крышкой и шатуном. При замене вкладышей их устанавливают того же размера, что и шейки коленчатого вала.

Перед сборкой поршневой группы, связанной с установкой новых деталей, их подбирают по размерным группам. Сортируют гильзы цилиндров на размерные группы по внутреннему диаметру, а поршни — по наружному диаметру юбки.

Поршни и гильзы двс Д-240, устанавливаемые на дизель, должны быть одной размерной группы, как указано в таблице.

Обозначение размерных групп для гильз нанесено на нерабочем верхнем торце гильзы, для поршня — на его днище. Перед установкой гильзы в блок осматривают состояние уплотнительных колец и нижних посадочных мест под гильзу в блоке цилиндров. Как правило, резиновые уплотнения заменяют.

Номинальные и ремонтные размеры шатунно-поршневой группы дизеля Д-240

Обозначение размеров    Диаметр гильзы цилиндра, мм    Диаметр юбки поршня в нижней части, мм

М                                   104,82.-104,84                                105,00.-105,02
С                                      104,84.-104,86                              105,02.-105,04
Б                                      106,86.-104,88                              105,04.-105,06

При подборе поршней двс Д-240 обращают внимание на размерные группы поршневых пальцев, их внутреннюю поверхность и бобышку поршня, маркированную краской. Поршни и поршневые пальцы подбирают одной размерной группы с одинаковой маркировкой.

Поршневой палец запрессовывают в поршень после его предварительного нагрева в масле до температуры 70…80°С. Разница в массе шатунов в сборе с поршнями для дизелей — 15 г. Поршневые кольца на поршень устанавливают в определенном порядке приспособлением, предохраняющим кольца от случайных поломок.

Основные параметры поршневых колец дизеля Д-240

Поршневое кольцо  Рабочий зазор, мм   Упругость, Н
Первое (верхнее)         0,3.-0,6                 60…82
Второе, третье             0.3…0.6                 68…78

Кольца, установленные в канавки поршня, должны свободно перемещаться при его поворачивании и утопать в канавках под действием собственной массы. Замки первого и третьего поршневых колец располагают в канавках поршня под углом 180° относительно замков второго и четвертого маслосъемных колец.

Затем поршень и кольца обильно смазывают дизельным маслом и, пользуясь конусной оправкой, устанавливают в гильзу цилиндра. Поршень не может выступать выше поверхности блока более чем на 0,5 мм.

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

404 Не найдено | Intrade

Размещено администратором 5 февраля 2020 г. в Поставщики | Комментарии к записи Airtex

Airtex ежегодно поставляет миллионы топливных и водяных насосов крупным производителям и дистрибьюторам автомобилей по всему миру. Группа охватывает целый мир насосных приложений, все из которых изготовлены в соответствии со спецификациями оригинального оборудования. Обзор продукции Группа предлагает более 1700 различных наименований автомобилей из Европы, Америки и Японии.Airtex Products S.A. предлагает более 1000 различных водяных насосов и более 700 электрических топливных насосов в своих европейских каталогах. Airtex Products S.A. использует оборудование с новейшими технологиями при проектировании, производстве и сборке. В системе CAD используется мощное программное обеспечение для трехмерного моделирования насосов, анализа бесконечных элементов и управления ЧПУ. Водяной насос является жизненно важным продуктом для работы двигателя. Во время воспламенения температура цилиндров достигает почти 2000ºC, что выше, чем температура плавления окружающих материалов.Если бы в то время не работала энергетическая система охлаждения, окружающие материалы расплавились бы. Как правило, водяной насос состоит как минимум из пяти компонентов: (ступица-шкив, корпус, подшипник, уплотнение, рабочее колесо), собранных вместе, а также уплотнительной поверхности. Airtex производит электрические и механические топливные насосы. От проектирования и конструирования до литья алюминия под давлением, штамповки, литья под давлением пластмассовых деталей и производства арматуры. Для электронных систем впрыска требуется насос, такой же, как и исходный: такой же насос, двигатель, размер и конструкция крыльчатки.На вторичном рынке есть насосы, не эквивалентные насосам оригинального оборудования. Конструкция и модель электрических насосов Airtex соответствуют тем же механическим требованиям, что и насосы оригинального оборудования. Airtex также предлагает новый мир возможностей со своим новым дистрибутивом для легковых автомобилей и легких коммерческих автомобилей. С более чем 190 позициями, 4 продукта в 1: Водяной насос, натяжной ролик ремня ГРМ, натяжной ролик, онлайн-каталог Airtex …

Размещено администратором 5 февраля 2020 г. в Поставщики | Комментарии к записи AMC

Корпоративный логотип Amadeo Marti Carbonell, S.A. образован его инициалами (AMC). Мы работаем в секторе автомобильных запчастей с 1960 года и в настоящее время являемся одним из лидеров в нашей основной линейке продуктов, которая заключается в производстве головок цилиндров для дизельных и бензиновых двигателей. Штаб-квартира компании находится на восточном побережье Испании, в Нулесе, городе в провинции Кастельон. Мы впервые начали разрабатывать литье и механическую обработку головок цилиндров двигателя в конце 1960-х годов, в принципе, ориентируясь на внутренний рынок.В начале 1970-х годов компания начала процесс международной экспансии, который в то время был нацелен на европейские рынки. В результате его сети продаж были расширены. Продукция Amadeo Marti Carbonell, S.A. продается на всех пяти континентах через ее дистрибьюторскую сеть. В настоящее время Amadeo Marti Carbonell, S.A. имеет промышленные предприятия, занимающие более 30 000 квадратных метров, и считается ведущим международным производителем головок цилиндров для дизельных и бензиновых двигателей в секторе автомобильных запчастей.Параметры качества готовой продукции AMC, а также ее технические и технологические возможности, производственные мощности и разработка новых моделей позволили компании расширить свой каталог дистрибьюторов. В этом каталоге содержится более 850 наименований головок цилиндров для более чем 30 марок автомобилей, что позволяет предлагать своим клиентам исключительный уровень обслуживания. Онлайн-каталог AMC. Нажмите ниже, чтобы получить доступ к онлайн-каталогу AMC: Онлайн-каталог …

Размещено администратором 5 февраля 2020 г. в Поставщики | Комментарии к записи Hastings

В течение почти 100 лет компания Hastings Manufacturing Company, базирующаяся в Гастингсе, штат Мичиган, США, обслуживает промышленность внутреннего сгорания, разрабатывая и производя высококачественные поршневые кольца, улучшающие эффективность сгорания и снижающие расход масла.Компания Hastings, признанная ведущим поставщиком двигателей для производства двигателей, заслужила репутацию лидера в области производства поршневых колец. Краткое описание продукта Масляное кольцо расширителя Flex-Vent приводится в действие двумя стальными направляющими, которые получают равномерное давление от расширителя, что обеспечивает положительный контроль масла. Трехкомпонентная конструкция позволяет изготавливать рельсы с малой площадью поперечного сечения для лучшей совместимости с отверстиями современных двигателей с низким напряжением и низким коэффициентом трения. Тонкостенный контакт рельсов также позволяет сократить время приработки.Рельсы Hastings обычно хромируются для предотвращения износа и продления срока службы двигателя. Направляющие Flex-Vent® изготовлены из прочной, износостойкой стали. Расширители изготовлены из нержавеющей стали. Онлайн-каталог Hastings Скачать в формате PDF Главный каталог 2019: hastings_catalog_master Разделы: Типы двигателей и монтажа колец Проверка зазоров компрессионных колец Перечень в алфавитном порядке Поршневые кольца Конкурентные перекрестные ссылки поршневых колец Поперечные ссылки поршневых колец Канавки Замочные проставки Установщик поршневых колес Гоночные поршневые кольца Разделы гоночного каталога: О производственной компании Hastings Hastings Tough Guy Комплект гоночных колец Высококачественные ковкие и стальные кольца по диаметру Гоночные приложения Harley-Davidson Applications Sport Compact Приложения Файл Fit End Gap и Plastigage Groove Lock Распорки Настенная диаграмма гоночных колец Tough Guy…

Размещено администратором 5 февраля 2020 г. в Поставщики | 0 комментариев

Группа OCAP специализируется на разработке, производстве и продаже широкого спектра механических деталей шасси: шарниров подвески, рычагов управления гусеницами, сайлентблоков, наконечников рулевых тяг, рулевых тяг и других компонентов, относящихся к системам рулевого управления и подвески, обычно применяемых в оборудованных автомобилях. с рулевыми колесами.Структура и рынки OCAP постоянно росли на протяжении многих лет, превращая первоначальную единую организацию в ведущую компанию, управляющую группой подразделений, работающих на международном уровне. Следуя подходу к постоянному совершенствованию, OCAP добилась отличных результатов за счет консолидации партнерских отношений с известными производителями автомобилей, грузовиков, землеройных машин и сельского хозяйства. Благодаря своим технологически продвинутым отделам исследований и разработок, проектирования и тестирования, конкурентные преимущества OCAP Group можно определить по ее высокому уровню специализации, гибкости и совместному проектированию, что означает ее способность предлагать полный спектр услуг по разработке продукта и производим комплектующие, удовлетворяющие самым взыскательным требованиям заказчиков.Основными целями OCAP являются мероприятия по совершенствованию методологии и внедрение продукта / процесса для поддержания его технологического …

Размещено администратором 5 февраля 2020 г. в Поставщики | Комментарии к записи Osvat

Osvat S.r.l. является одной из ведущих мировых компаний по производству широкого ассортимента клапанов, седел клапанов и клапанов для эндотермических двигателей. Осват «Компания» Обладая более чем 50-летним опытом и высококвалифицированным персоналом, Осват вывел на рынок философию «обслуживания, ориентированного на клиента» под хорошо известным брендом OSVAT, что позволяет нам предлагать покупателям продукцию от дизайн и индивидуальная упаковка.Качество Osvat Ассортимент продукции OSVAT охватывает большинство европейских, американских и японских моделей легковых и грузовых автомобилей, а также транспортных средств для сельскохозяйственного и строительного секторов, сопоставимых с оригиналом для вторичного рынка. Онлайн-каталог Osvat Для получения дополнительной информации о продукции Osvat свяжитесь с Intrade …

Размещено администратором 5 февраля 2020 г. в Поставщики | Комментарии к записи Sanz

Cigüeñales SANZ была основана 22 октября 1947 года благодаря усилиям и дальновидности ее основателя г-наИраче Торрес. То, что начиналось как небольшая мастерская по ремонту коленчатых валов мотоциклов, превратилось в одну из крупнейших промышленных компаний Арагона в секторе запасных частей и основного оборудования для двигателей. В первые годы деятельность Cigüeñales SANZ была сосредоточена на ремонте коленчатых валов. К 50-м годам, сложному десятилетию в Испании, SANZ уже ремонтировала коленчатые валы двигателей, привезенных из США всемирно известной иконы мотоциклов: Harley Davidson. Моторы Harley стали витриной, которую увидели и восхитились первые клиенты SANZ.В послевоенный период Испании, когда ввоз был сильно ограничен, родилось поколение предпринимателей, которые с воображением, настойчивостью и энтузиазмом решили многочисленные возникающие в стране технические проблемы. Отсюда и возникли производители распредвалов, головок цилиндров, шатунов, коленчатых валов, инжекторного оборудования и т. Д. Некоторые из этих компаний теперь являются международными и успешно преуспели. Краткое описание продукта В производственной системе используются станки с ЧПУ, с внутренним контролем качества и стратегией постоянного улучшения, применяемой во всех процессах, что обеспечивает высокую точность и качество наших конечных продуктов.В настоящее время SANZ производит широкий ассортимент коленчатых валов до 2 м. максимальная длина и вес 500 кг. Как и всегда, мы верим в качество, чтобы расширять и укреплять присутствие нашей продукции на рынках и оставаться достойными доверия наших клиентов. С 1998 года мы имеем сертификат ISO 9001: 2000 на производство и обработку коленчатых валов и вспомогательных деталей для автомобильного и промышленного оборудования. Список шатунов, изготовленных для: CASE CATERPILLAR CUMMINS DAF DETROIT DIESEL FIAT IVECO ISUZU INTERNATIONAL JOHN DEERE KOMATSU LAND ROVER MAN MERCEDES BENZ NEW HOLLAND NISSAN PERKINS RENAULT SCANIA VOLVO Sanz Онлайн-каталог Для получения более подробной информации свяжитесь с командой Intrade…

Размещено администратором 5 февраля 2020 г. в Поставщики | Комментарии к записи Spicer

Spicer производит полную линейку продуктов Spicer для запасных частей и компонентов трансмиссии для различных применений в сегменте внедорожников, включая строительство, лесное хозяйство, погрузочно-разгрузочные работы и горнодобывающую промышленность, ведущий мост для тяжелых условий эксплуатации, включая комплекты колец и шестерен и передача. Запасные части для мостов для тяжелых условий эксплуатации Spicer Не рискуйте выйти из строя и не понести дополнительных расходов из-за простоев и снижения производительности — детали мостов для грузовиков Spicer доказали свое превосходство над конкурентами.Вот почему оси для грузовиков Spicer на протяжении десятилетий были мировым лидером, и именно поэтому мы — имя, которому вы можете доверять, производя все сменные оси для тяжелых условий эксплуатации. Являясь мировым лидером в области технологии передних управляемых мостов, мы предоставляем нашим клиентам самые универсальные, прочные и надежные управляемые оси и компоненты на рынке. Усовершенствованная конструкция шкворня и технология конца рулевой тяги с использованием герметичного чехла и запатентованного клапана продувки консистентной смазкой сокращают загрязнение и увеличивают срок службы. Компания Dana производит полную линейку продуктов Spicer для вашей ведущей оси для тяжелых условий эксплуатации, включая комплекты колец и шестерен, а также зубчатые передачи, которые превосходят своих конкурентов на 280%.Вы получаете повышенную защиту от износа, исключительную устойчивость к раскручиванию и более длительный срок службы за счет улучшенной термообработки зубчатого венца и шестерни. Можно приобрести все детали, необходимые для полного капитального ремонта моста, такие как комплекты подшипников, комплекты картера дифференциала колес, комплекты боковых шестерен и многое другое. Кроме того, узнайте, как получить тяжелые осевые балки без дополнительных затрат. Получите максимальное время в пути с мостами для тяжелых грузовиков Spicer. Когда часть моста для средних или тяжелых условий эксплуатации заменяется оригинальным продуктом Spicer, она заменяется продуктом оригинального оборудования, обеспечивая те же характеристики и надежность, которые вы ожидали.Все это в сумме дает запасные части с более длительным сроком службы, максимальное время в пути и минимальные эксплуатационные расходы. Первоначальная экономия от использования неоригинальных запчастей минимальна по сравнению со значениями, связанными с оригинальными компонентами оси Spicer. Затраты, связанные с поломками, намного превышают минимальную экономию, которую вы получаете от неоригинальных запчастей. Запасные части трансмиссии для внедорожников Dana предлагает оригинальные сменные части и компоненты трансмиссии Spicer® для различных применений в сегменте внедорожников, включая строительство, лесное хозяйство, погрузочно-разгрузочные работы и горнодобывающую промышленность.Подлинные внедорожные трансмиссии Spicer® производятся в соответствии с теми же высокими стандартами, что и детали оригинального оборудования (OE), потому что они являются оригинальными деталями. Это означает, что когда внедорожные трансмиссии и детали трансмиссии заменяются оригинальным продуктом Spicer, он заменяется продуктом оригинального оборудования, обеспечивая те же характеристики и надежность, которые вы ожидали. Продукты трансмиссии: трансмиссии Powershift Гидростатические трансмиссии Механические трансмиссии Раздаточные коробки Преобразователи крутящего момента Гидростатические коробки передач Трансмиссии и преобразователи крутящего момента Spicer удовлетворяют потребности в производительности для транспортных средств мощностью от 37 до 746 кВт (от 50 до 1000 лошадиных сил).Мы предлагаем трансмиссионные решения для любых внедорожных нужд, включая раздаточные коробки, гидростатические трансмиссии, коробки передач с переключением под нагрузкой и преобразователи крутящего момента. Производительность любой машины зависит от способности оператора плавно и эффективно управлять транспортным средством. Мы предоставляем операторам необходимую помощь с помощью электронных средств управления, которые оптимизируют производительность и простоту использования, увеличивая при этом срок службы. Группа компаний Dana Off-Highway Technologies Group предлагает новейшие технологии для разнообразных потребностей конечных пользователей внедорожных транспортных средств.Сосредоточившись на производительности, простоте использования, безопасности, комфорте и эффективности, мы также учитываем очень специфические потребности рабочего цикла каждого приложения. Эксперт по онлайн-каталогам Spicer …

Размещено администратором 5 февраля 2020 г. в Поставщики | 0 комментариев

Компания UFI, основанная в 1971 году, является мировым лидером в области технологий фильтрации. UFI охватывает 10 областей применения, включая автомобилестроение (LV / HD), промышленность, гидравлику и специальные приложения.На рынке оригинального оборудования UFI является лидером в области фильтрации. UFI работает в 16 странах мира, имеет 16 производственных предприятий и более 4000 сотрудников. Вы можете найти крупные бренды в F1, такие как Ferrari и другие ведущие команды европейского космического корабля ExoMars, используя фильтры UFI. 120 специализированных технических специалистов в исследовательских и инновационных центрах по всему миру. UFI имеет 167 международных патентов и инвестирует 5% выручки в исследования и разработки. УИФ имеет 6 линий поставляемых фильтров: воздушный, масляный, топливный, салонный, гидравлический и охлаждающий, а также систему терморегулирования.Предложение IAM, насчитывающее более 2800 наименований, охватывает более 96% европейского автопарка каждой семьи. Двузначные темпы роста продаж (CAGR) с 2009 по 2017 годы. Широкий ассортимент гидравлических фильтров с 3885 индивидуальными …

Размещено администратором 5 февраля 2020 г. в Поставщики | Комментарии к записи Victor Reinz

Цели развития компании Victor Reinz в двигателестроении определяют требования к современным системам прокладок.Victor Reinz поставляет прокладки головки блока цилиндров для всех двигателей обычных легковых и грузовых автомобилей. Краткое описание продукта Как производитель оригинального оборудования и поставщик запасных частей, Dana поставляет инновационные уплотнительные технологии высочайшего качества под торговой маркой Victor Reinz®. Все запасные части в обширном ассортименте продукции соответствуют высоким стандартам качества OEM. Практически все известные бренды и модели автомобильных производителей во всем мире оснащены профессиональными уплотняющими решениями от Dana для двигателей и выхлопных систем.Клиенты Dana могут рассчитывать на лучший сервис. Это включает в себя не только индивидуальную консультацию, но и быструю доставку нужных запчастей. Высококвалифицированные сотрудники удовлетворяют потребности клиентов, обладая большой инновационной силой, концентрированным опытом и, прежде всего, постоянным энтузиазмом. Прокладки головки блока цилиндров из многослойной стали (MLS) — инновационные решения для уплотнения двигателей новой конструкции. Увеличение крутящего момента и производительности при снижении расхода топлива и выбросов. Цели развития в двигателестроении определяют требования к современным системам прокладок.Являясь лидером в области технологий, производитель оригинального оборудования передает все свои знания, опыт и качество в производство запасных частей. VICTOR REINZ предлагает широкий ассортимент прокладок для головок блока цилиндров для всех двигателей обычных легковых и грузовых автомобилей. Болты с головками цилиндров гарантируют надежное и съемное соединение. Однако это не означает, что один и тот же болт можно повторно использовать для одного и того же приложения. При сборке головки блока цилиндров всегда используйте новые болты головки.Результатом будет поверхность с высоким давлением уплотнения для надежного и герметичного соединения. Обязательно используйте болты с головкой только от качественных производителей. Болты крепления головки блока цилиндров Victor Reinz соответствуют всем спецификациям производителя и идеально подходят для наших наборов прокладок головки блока цилиндров. Конечно, инструкции по затяжке всегда прилагаются — на 12 языках. Загрузки службы онлайн-каталогов Victor Reinz …

Отправленный Дином Карром 27 июля 2016 г. в Новости | Комментарии к записи VICTOR REINZ — Решения дефектных эластомеров MLS

Типичные утечки между головкой цилиндров, прокладкой головки цилиндров и блоком цилиндров связаны с утечками газа, масла или охлаждающей жидкости.Эти утечки происходят между камерами сгорания, в контур охлаждающей жидкости или в окружающую среду. Подробнее: VICTOR REINZ Решения для …

границ | Тепловое моделирование тонкой пленки смазки в компрессионном кольце поршня и жестком соединении гильзы цилиндра

Введение

Двигатель внутреннего сгорания представляет собой термодинамическую систему, которая работает при повышенной температуре около 100–500 ° C. Термомеханические неисправности, такие как истирание, износ, термическая усталость и т. Д.очевидны из-за непрерывного сгорания и рассеивания тепла с последующим контактным трением из-за относительных движущихся частей работающего двигателя. Поэтому важно смоделировать тепловое поведение движущегося компонента, такого как поршневое компрессионное кольцо и смазываемый контакт гильзы цилиндра, который считается парой, вносящей наибольший вклад в трение в работающем двигателе. Это может помочь более точно спрогнозировать срок службы смазочного материала и компонентов.

В последние годы было сделано много попыток моделирования поршневых колец и гильз цилиндра с помощью различных численных и аналитических методов.Практически в каждом случае проблема с контактом решается по трению и другим параметрам производительности. Это достигается за счет рассмотрения смазываемого контакта кольца и гильзы как соединения гидродинамического или эластогидродинамического типа, которое приспосабливается к глобально деформированной форме кольца. В некоторых случаях рассматриваются как осевое, так и поперечное наклонное движение юбки поршня и его влияние на скрученное кольцо и смазку гильзы. На протяжении многих лет исследователи пытались понять модель недостатка смазки (Finol et al., 2009), влияние деформации отверстия на смазку (Mishra, 2013), деформацию отверстия цилиндра при работающем двигателе (Ma et al., 1995), а также поведение трения и износа в контакте поршневого кольца и гильзы цилиндра (PRCL). Влияние шероховатости гильзы на характеристики трения изучалось с использованием детерминированной модели, а также модели среднего потока. В шероховатой гильзе заштрихованный узор на ее поверхности оказывает значительное влияние на поток и удержание смазки. Кроме того, разработано несколько экспериментальных методов для подтверждения численных результатов такой тепловой трибодинамической системы.При контакте поршневого кольца и гильзы цилиндра наблюдается переходный режим смазки. Это означает, что, несмотря на наличие гидродинамического режима (h> 1,0 мкм) на большей части цикла двигателя, из-за повышенного давления газов сгорания (от 300 до 400 ° положения кривошипа) при сжатии и переходе рабочего такта большая часть трения теряется. в этом регионе из-за смешанного режима. Как обсуждалось ранее, двигатель, представляющий собой термомеханическую систему, развивает температуру, достаточную для изменения его реологических свойств (вязкости, плотности и гидродинамического давления) связанных смазываемых контактных пар.

Текущее исследование посвящено модели переходной термоалстогидродинамики для изучения теплового поведения тонкой пленки смазки микропорядка между поршневым кольцом и гильзой цилиндра в одноцилиндровых четырехтактных двигателях, работающих на метаноле. Подробная информация о технических характеристиках двигателя приведена в дополнительном материале. As Смазочные материалы синтезируются с учетом их температурной стабильности при максимальной температуре брутто горячего двигателя (Finol et al., 2009). Опять же, повышение температуры из-за трения является временным явлением и сильно варьируется.Это зависит от различных факторов, таких как частота вращения двигателя, крутящий момент, фиктивные потери, продолжительность работы, реология смазки, динамика поршневой подсистемы и т. Д. (Mishra, 2013).

Трение, возникающее в этой ситуации, иногда возникает из-за трения жидкости только тогда, когда преобладают гидродинамические условия (2 мкм

По этой причине температурный профиль создается за счет конвективного теплообмена в гидродинамическом режиме и в основном кондуктивного теплообмена в смешанном и граничном режимах. Эта температура изменяет реологию смазки (Shimada et al., 2004). Поэтому необходимо изучить температуру в различных условиях эксплуатации.

Передача тепла от камеры сгорания к внешней поверхности цилиндра — очень нелинейное явление (Finol et al., 2009). Он прямо или косвенно проходит к стенке цилиндра из горячей камеры сгорания, содержащей продукт сгорания воздушно-топливной смеси.Прямая теплопередача включает в себя излучение, а также теплопроводность, которые инициируются камерой сгорания с регулируемым во времени изменением. Но косвенная теплопередача включает поток тепла сначала к движущемуся поршневому узлу, а затем к гильзе цилиндра через масляную пленку контакта кольцо-гильза и юбка-гильза (Finol et al., 2009). Непрямая теплопередача и ее режим зависят от режима контакта. Например, в гидродинамическом режиме, который сохраняется на большей части рабочего цикла двигателя при контакте юбка-гильза и кольцо-гильза, толщина пленки составляет от 2 до 10 мкм.При расположении кривошипа на 300–400 ° четырехтактного двигателя преобладает смешанный режим из-за более высокого давления сгорания на задней части кольца, которое действует на уплотнение (Mishra et al., 2009). Тепловой баланс между теплоносителем и дымовыми газами необходим с дополнительными источниками тепла из-за контактного трения из-за вязкого сдвига, а также взаимодействия неровностей (Morris et al., 2013). Такая теплота трения и ее причина образования, а также ее влияние на температурный профиль смазки будут изучены в данной исследовательской работе.Повышение температуры смазки изменяет реологические свойства. Уменьшение трения может минимизировать повышение температуры. Следовательно, необходимо понимать механизм трения в таком смазочном контакте.

Контактное трение в смазанном соединении возникает из-за сдвига смазочного слоя. Гидродинамическое действие, или действие ЭДЖ, играет роль (Dowson et al., 1983). Действие EHL количественно оценивается по давлению пленки. Такой эффект демпфирования зависит от толщины пленки; скорость увлечения, вязкость и плотность (Harigaya et al., 2003). Снижение трения достигается заменой гладкой гильзы цилиндра на шероховатую гильзу цилиндра с шероховатостью поверхности с крестообразным рисунком. На такой шероховатой поверхности можно сохранить гладкую вершину и глубокую впадину, полученную методом двойного хонингования. Контактная поверхность имеет гладкую верхнюю часть и глубокую впадину из-за поперечного h-образного рисунка, что приводит к меньшему трению из-за гладкой верхней части и более легкому собиранию мусора из-за глубокой впадины (Spencer et al., 2011). Для моделирования поверхность с поперечным h-образным рисунком трудно охарактеризовать с помощью традиционных параметров, таких как среднее значение, среднеквадратичное значение, R _q .Такая характеристика приводит к значительным ошибкам и полностью изменяет профиль поверхности. Следовательно, подходит характеристика шероховатости на основе кривой площади подшипника. Таким образом, определение характеристик R _k через DIN считается более подходящим. В режиме смешанной смазки гидродинамический / EHL-эффект оценивается с помощью уравнения Рейнольдса для среднего расхода. Используемые коэффициенты текучести модифицированы введением в них R _k . Таким образом, численно оцененное трение совпадает с экспериментально измеренным трением Фурухама и Сасаки (1983).

На контактное трение поршневой подсистемы также влияет овальность отверстия и соответствие кольца внекруглому отверстию (Ma et al., 1995). Последовательность — это способность кольца сидеть на канале ствола, не оставляя зазора. Это функция упругого давления кольца, давления газа, геометрии отверстия кольца и порядка отверстия (Hill and Newman, 1984). Кроме того, овальность отверстия возникает из-за неправильной обработки, термоупругой деформации (Sun, 1991) из-за тепла, выделяемого в камере сгорания.

Эффект овального профиля также изменяет профиль пленки и трибологические характеристики. Более высокий порядок отверстий способствует увеличению трения и значительному износу. Прорыв газа при более высоком давлении сгорания во время сжатия и рабочего такта также является возможностью, которая снижает выходную мощность двигателя (Rahmani et al., 2012). Все условия в работающем двигателе, такие как динамика, тепловой эффект, контакт и т. Д., Взаимосвязаны друг с другом. Даже поведение износа связано с зазором соединения кольца и гильзы (Ma et al., 2006). Преходящий характер осевого, последующего и наклонного движения юбки поршня не только снижает вероятность задира поршня, но также помогает изгибать кольцо при одновременном движении уплотнения и скольжения (Balakrishnan and Rahnejat, 2005). Некруглая форма отверстия отвечает за неравномерный зазор конформного кольца и имеет решающее значение для газового удара по Abe и Suzuki (1995) и Okamoto и Sakai (2001). Хотя такие контакты в основном работают в гидродинамическом режиме, потери на трение больше в смешанном режиме из-за уменьшения толщины пленки из-за повышенного давления газов сгорания.Даже если в смешанном режиме нет контакта с неровностями, микроструктурная ориентация поверхности изменяет геометрию пленки и требует модели уравнения Рейнольдса типа среднего потока для решения проблем контакта (Patir and Cheng, 1978, 1979). Существует вероятность контакта неровностей в контакте с отверстием под кольцо, даже если это кратковременно и в основном вблизи мертвых точек (ВМТ и НМТ). Здесь скорость скольжения прекращается и гидродинамическое воздействие преобладает из-за сжатия. Поскольку сжимающего действия недостаточно, контакт неровностей очевиден.В этой ситуации баланс сил находится между контактным давлением неровностей и суммой давления газа и упругого давления кольца. Это иначе известно как граничный режим, в котором контактное трение в значительной степени зависит от плотности выступов и радиуса вершины выступов (Greenwood and Tripp, 1970). В контексте перехода между режимами сообщается о многих исследованиях (Hu et al., 1994), и вычисленные таким образом сила трения и потери мощности проверяются с помощью результатов испытаний двигателя на стенде (Akalin and Newaz, 2001a, b; Bolander et al., 2005). Детерминированная характеристика шероховатости и допущение неровности вершины до круглой формы с измеренным значением шероховатости (Xu and Sadeghi, 1996) также используются при решении задач EHL. Среди последних достижений — эластогидродинамическая смазка поршневого кольца (Oh et al., 1987), термомикс-гидродинамический метод (Shahmohamadi et al., 2013), аналитическая оценка модального поведения подогнанного компрессионного кольца (Baker et al., 2011) и Экспериментальная оценка трения поршневого узла в двигательном и запущенном состоянии (Mufti and Priest, 2005) разработана в дополнение к исследованиям колец.В дополнение к этому, исследование корреляции конструкции поршневых колец и смазки (Söderfjäll et al., 2017), мониторинг состояния поршневых колец на основе характеристик сгорания и тепловых характеристик (Mohamed, 2018) оказались полезными при анализе колец. Влияние покрытия поршневого кольца (Peng and Huang, 2017), эластогидродинамической смазки поршня (Asaulyak et al., 2016), текстурирования кольца и учета некруглости цилиндра (Usman and Park, 2017) как в численных, так и в экспериментальных методах дает множество преимуществ. полезная информация для увеличения срока службы кольца и лайнера.

Несмотря на то, что в недавних и более ранних исследованиях в области анализа контактного трения поршневых колец и гильз цилиндра было получено много полезных результатов, анализ температуры пленки с учетом всей этой области вместе будет шагом вперед и, следовательно, является целью данной исследовательской работы.

Постановка задачи и управляющее уравнение

Как указывалось ранее, долговечность компонентов и смазочного материала во многом зависит от потерь на трение, возникающих в работающем двигателе. Из-за более высокого повышения температуры возникает напряжение термической усталости, которое приводит к выходу детали из строя.Кроме того, пониженная вязкость увеличивает контактное трение из-за снижения гидродинамического давления.

Почему тепловое моделирование контакта поршневого кольца и гильзы цилиндра?

Прежде чем мы приступим к решению определить тепловое моделирование соединения поршневого компрессионного кольца и гильзы цилиндра, давайте сначала поясним значение соединения «кольцо-гильза» системы поршень-цилиндр. Согласно недавней работе (Mishra et al., 2009), соединение в контексте контакта кольцо-гильза определяется как переменный зазор, оставшийся для протекания смазки после выполнения уплотняющего действия.Он образован из-за собственной конструкции уплотнительной системы, предназначенной для остановки газа под высоким давлением, образующегося при сгорании топливовоздушной смеси. При переходе пленка между соединениями кольцо-гильза изменяется от 0,5 до 5,0 мкм (Mishra et al., 2009) из-за действия давления газа сгорания на заднюю часть кольца вместе с силой упругого давления кольца. Это приводит к переходу режима смазки с гидродинамического на граничный через смешанный. Соответственно изменяются скорость теплопередачи и износостойкость.На большей части цикла двигателя это соединение работает гидродинамически, что снижает износ гильзы или кольца. Но в зоне высокого давления цикла двигателя, поскольку смешанный режим преобладает вблизи мертвой точки, происходит мгновенное прекращение; есть контакт металла с металлом из-за наличия очень тонкой пленки. Из-за этого условия износ выше, хотя из-за присутствия ультратонкой пленки происходит значительная теплопередача (Ma et al., 2006). Нагревание трением во всех этих случаях значительно отличается друг от друга из-за вязкости, шероховатости и сдвига петли сильно различаются от случая к случаю.Следовательно, для более четкого понимания рассеивания тепла двигателем требуется тепловая модель, включающая этот регулируемый фрикционный нагрев с теплопередачей двигателя.

Настройка параметров соединения для теплового моделирования

Тепловое моделирование основано на концепции теплопередачи и смазки, относящейся к поршневому кольцу и юбке, контактирующим с гильзой цилиндра (Balakrishnan and Rahnejat, 2005). Для этого необходимы геометрия кольца, профиль юбки, текстура поверхности гильзы и детали соответствия отверстию кольца.Количественная оценка всех из них для модели имеет важное значение.

Геометрия кольца

Геометрия кольца является определяющим параметром, определяющим форму толщины пленки. Форма кольца, показанная на рисунке 1, аппроксимируется параболой, таким образом:

Здесь дельта — это коэффициент смещения, который представляет собой расстояние между концом кольца и хордой кривизны. Параболический профиль, создаваемый из-за смещения кольца, устанавливает минимумы в одной точке и идеальную зону схода-расхождения, способствующую лучшему гидродинамическому действию для обоих направлений возвратно-поступательного движения (Mishra et al., 2009). Параметр «b» — это ширина лицевой поверхности кольца и видимая линия контакта.

Рис. 1. (A) Геометрия профиля кольца. (B) Изменение профиля из-за смещения геометрии.

Соответствие отверстия под кольцо

Совместимость — это способность кольца подходить к внутренней окружности отверстия, не оставляя зазора (Abe and Suzuki, 1995). Более согласованное расположение отверстия и кольца имеет лучшую герметизирующую способность. Как, минимальная толщина пленки неодинакова в окружном направлении из-за овальности отверстия в гильзе цилиндра.Следовательно, кольцо вряд ли полностью соответствует отверстию и предлагает анализ соответствия, чтобы найти изменяемый по окружности зазор гильзы кольца. Уравнение (1) показывает минимальный зазор в кольцевом отверстии.

Где ΔR (θc) = ∑i = 2n (Aicosiθc + Bisiniθc).

А ξ _n (θ _c ) — коэффициент соответствия. Это функция силы давления газа, силы упругого давления кольца, геометрии кольца и прочности материала.Отверстие считается четвертого порядка ( n = 4).

Параметр «a» — это глубина кольца или радиальная толщина кольца. Чистая сила давления газа сгорания, действующая на кольцо, представляет собой разницу сил сзади и спереди кольца и определяется как:

Где,

Упругое давление по окружности кольца неоднородно (Okamoto and Sakai, 2001).Максимум в точке 90 ° от свободного конца. Максимальное значение составляет 0,2 МПа. Мы взяли равномерное давление 0,2 МПа по окружности кольца.

Значение F _г получено из давления дымовых газов согласно (Mishra, 2012). С помощью такого анализа оценивается неосесиметрический минимальный зазор по окружности кольца с учетом давления газа. Форма колебаний из-за овальности отверстия определяется количественно через порядок отверстий. Различные формы колебаний и их отклонение от номинального радиуса показаны на рисунке 2.

Рис. 2. (A) Отверстие второго порядка овальной формы с радиальной разницей 15 мкм. (B) Отверстие четвертого порядка овальной формы, радиальная разница 5 мкм. (C) Отверстие восьмого порядка овальной формы, радиальная разница 5 мкм.

В этом случае канал считается овальным после термической и упругой деформации. Следовательно, предполагается, что это отверстие четвертого порядка. Шероховатость гладкого верха и глубокого углубления на поверхности гильзы специально создана для лучшей смазки.Важно понимать текстуру внутренней поверхности лайнера.

Состав соединительной пленки «юбка-подкладка» и «кольцо-подкладка» при смешанном режиме

Толщина пленки между контактным соединением гильзы кольца является суммой номинальной пленки, формы профиля кольца, локальной деформации кольца и общей деформации кольца. Порядок пленки, как сообщается (Mishra, 2012), составляет 0,5–5,0 мкм. Сила давления газа и сила упругого давления кольца имеют доминирующее влияние на пленку гильзы кольца.

В то время как пленка между юбкой-вкладышем представляет собой сумму номинальной пленки, профиля юбки и наклона юбки из-за относительного эксцентричного расположения верха и низа.Пленка в основном определяется силами инерции и моментом, возникающим при возвратно-поступательном движении поршня (Balakrishnan and Rahnejat, 2005).

Пленка юбка-футеровка составляет 5–20 мкм, а режим смазки всегда элостогидродинамический. В большинстве случаев, когда потери на трение велики и из-за уменьшения толщины пленки на 1–3 мкм, происходит смешанный режим смазки. Это ситуация, когда нет контакта металла с металлом, но профиль шероховатости сильно влияет на поток смазки в соединении.Условие лучше всего описывается уравнением Рейнольдса для среднего расхода (Патир и Ченг, 1979) и дается уравнением (8).

В уравнении (8) p _h — это гидродинамическое давление / давление EHL, развиваемое в масляной пленке. Размерное давление, из которого рассчитывается p _h , получается путем решения уравнения Рейнольдса среднего расхода (Patir and Cheng, 1978, 1979), приведенного в уравнении (8).Факторы текучести являются функцией параметра пленки. По мере изменения характеристики шероховатости для одной и той же поверхности существует разное значение коэффициента текучести. В этом анализе такие коэффициенты получены на основе R _k и перечислены в Приложении 1. Направление увлечения нефти — вдоль оси x, а направление боковой утечки — вдоль оси y.

Существует взаимозависимость между плотностью смазки, давлением пленки, повышением температуры и окружающим давлением согласно (Houpert, 1985).Это дано в уравнении (9a). Опять же, изменение вязкости при изменении температуры и давления рассматривается с использованием комбинированного закона (Dowson and Higginson, 1959; Mufti and Priest, 2005), представленного в уравнении (9b) как.

Где: Θ = θ + 273 и Θ ₀ = θ ₀ + 273, и:

Сдвиговое действие в смешанном режиме

Напряжение сдвига, возникающее в смешанном режиме, обусловлено быстрым относительным движением слоя смазки в сопряженной геометрии смежной поверхности (Patir and Cheng, 1979) и определяется как:

Следовательно, сила трения представляет собой интеграцию напряжения сдвига по площади контакта и составляет:

Граничное трение для контакта поршневой подсистемы

В режиме граничной смазки контакт между неровностями выдерживает нагрузку.Первоначально это адресовано Гринвуду и Триппу (1970); Ma et al. (1995); Акалин и Неваз (2001а, б); Bolander et al. (2005), и Mishra (2012), выполнили и использовали нелинейное приближение, применимое к грубому соединению поршневого кольца и канала ствола, и предсказали p _asp как:

В котором шероховатость поверхности кольца и отверстия считается изотропной. Функция F _2,5 (λ _rk ) относится к распределению вероятностей высот неровностей.Для гауссовского распределения неровностей F _2,5 (λ _rk ) имеет предельную форму (Hu et al., 1994) как:

Подгонка кривой этой функции больше подходит для численного анализа шероховатой поверхности лайнера. Для получения информации о типичном кольцевом отверстии свяжитесь с Hu et al. (1994) определяют эту функцию как:

Где: β = 4, A = 4,4068 × 10 ⁻⁵ , z = 6.804, а λrk = hRk (параметр масляной пленки Стрибека).

K ^* в уравнении (17) является функцией шероховатости поверхности как: K * = 5,318748 × 1010Rk5 / 2.

При замене R _k на стандартное отклонение шероховатости поверхности коэффициент пленки повышается до лучшего и более реалистичного значения. Поскольку параметр R _k является правильным представлением шероховатости шероховатости поперечного h узора, встроенного в гильзу цилиндра.

В уравнении (16) F _b — сила трения из-за граничной смазки. Тонкий адсорбированный слой смазки находится на вершине неровностей и выдерживает неньютоновское напряжение сдвига Эйринга. μ = 0,17 — коэффициент трения между кольцом и материалом гильзы. Этот анализ предназначен только для граничного взаимодействия (Bolander et al., 2005). При смешанном режиме меняется метод расчета трения. Хотя в недавней литературе описывается множество детерминированных моделей контакта со смазкой с шероховатой поверхностью, текущая исследовательская работа ограничивается количественной оценкой поверхности с помощью методов подбора кривой.

Двигатель внутреннего сгорания разработан для создания более высокого давления газа (в диапазоне 120 бар) в каждом цикле двигателя. Только тогда такая сила давления может быть преобразована в инерционную динамику поршня, чтобы совершить возвратно-поступательное движение и превратить ее в желаемый крутящий момент коленчатого вала. Это стало возможным из-за взрывного горения топливовоздушной смеси, производящей огромное количество тепла и давления. На рисунке 3 показано циклическое давление в камере сгорания вместе с давлением газа в кольце в диапазоне углов поворота коленчатого вала 180–540.Причиной выбора этого диапазона кривошипа является повышение давления в камере в основном в этой зоне. В состоянии покоя кривошипа он стремится к нулю и практически не влияет на рабочие характеристики. В поршневой сборке с тремя кольцами имеется два межкольцевых зазора. Из-за утечек газа в поршневом узле также присутствует межкольцевое давление газа.

Рисунок 3 . Давление в камере сгорания и межкольцевое давление газа.

Тепловой тепловой поток

Установившееся распределение конвективных и радиационных тепловых потоков по длине хода в соответствующем месте в отверстии цилиндра.Эти тепловые потоки являются результатом теплопередачи непосредственно от рабочего тела к стенке цилиндра. Установившийся тепловой поток (Finol et al., 2009) согласно закону охлаждения Ньютона приведен в уравнении (17):

ч _г — коэффициент теплопередачи со стороны газа,

T _г — температура газа,

T _wg — температура поверхности расточки цилиндра, а

q _г скорость теплового потока.

Теплопроводность через поршневое кольцо и юбку к гильзе цилиндра

Теплопередача за счет теплопроводности происходит между поршневым кольцом-стенкой цилиндра и юбкой-гильзой цилиндра (Shahmohamadi et al., 2013). Предположение включает передачу тепла от поршневого кольца к смазочному маслу, а также от юбки к гильзе цилиндра согласно закону теплопроводности Фурье в радиальном направлении, который определяется как:

q _pr — мгновенный тепловой поток между кольцом и частью кольца, контактирующей с вкладышем.

Аналогично

q _psk — мгновенный тепловой поток между юбкой и частью юбки, контактирующей с футеровкой.

( h ₀ ) _sk минимальная толщина пленки между юбкой и частью юбки, контактирующей с вкладышем.

А, ( h ₀ ) _r минимальная толщина пленки между кольцом и частью кольца, контактирующей с вкладышем.Температура пленки из-за горения над кольцом в контакте с частью гильзы:

А температура через пленку контакта юбки и гильзы составляет:

Граничные условия для анализа:

При z = a, h ₀ (z) = (h ₀ ) _r , а при z = 0, h ₀ = 0

T _r ( z ) и T _sk ( z ) — изменение температуры по всей пленке.Повышается температура в направлении скольжения из-за нагрева от трения. Пусть это будет T _r ( y ) и T _sk ( y ). Следовательно, чистое изменение температуры (Shahmohamadi et al., 2013) в таком случае дается как:

для кольца и части гильзы, контактирующей с гильзой.

А,

для юбки и части вкладыша, контактирующей с вкладышем.

( h ₀ ) _r и ( h ₀ ) _sk можно найти по релаксации пленки после сведения приложенной нагрузки с реакцией смазки. Приложенная нагрузка складывается из силы давления газа и силы упругого давления кольца. Однако в этом анализе мы рассматривали систему в термостабильном состоянии, а передача тепла происходит за счет движения пленки жидкости и сдвига.

Теория повышения температуры в направлении увлечения из-за нагрева трением

Температура смазки дополнительно повышается из-за нагрева от трения.Такое повышение температуры может быть получено путем решения связанного уравнения Рейнольдса и уравнения энергии, как указано в уравнении (24). Это случай подшипника скольжения. Контакт поршневого кольца и гильзы цилиндра также является контактом ползуна, но с частой сменой направления увлечения (Jang and Chang, 1988).

Где

Или,

Подставляя значения A, B, E, F выше уравнения (24), получаем

Преобразование уравнения (29)

Или,

Следовательно,

Где коэффициент теплоотдачи определяется как:

Наконец, T (y) = θ * βthermal + θ0.

Данные, взятые для расчета тепловыделения, находятся в режиме онлайн с условиями работы двигателя гоночного автомобиля с использованием синтетического масла в качестве смазки (Mishra, 2012).

Граничное условие для вычисления давления и температуры

Граничное условие маслозаборника изменяется при изменении направления движения поршня. Во время хода вверх граничное условие впуска масла устанавливается на верхний край кольца, а при ходе вниз — на нижний край.Предполагается, что на входе соединение полностью затоплено. При таком предположении скорость увлечения всегда положительна. Наклон кольца, как показано на Рисунке 4, составляет <3 °. Следовательно, эффект наклона на данном этапе не учитывается при анализе.

Рисунок 4 . Граничные условия потока и давления масла для хода вверх и вниз.

Таким образом, p = p _в при x = –b / 2. Кольцо опирается на верхнюю площадку при движении вверх (сжатие и выпуск).В то время как он опирается на дно во время движения вниз. Давление на входе — это давление в камере сгорания во время хода вверх, а при ходе вниз — это первое межкольцевое давление газа для трехкольцевого поршневого узла. Для поршневого узла с одним кольцом это узел картера. Точка разрыва пленки на выходе применяется к граничному условию Свифта-Стибера как p = p _c и dp / dx = 0 при x = x _c . Где p _c — давление кавитации в месте разрыва масляной пленки (см. Рисунок 4).

Температура смазочного материала на входе, рассчитанная исходя из конвекции от твердой поверхности в объемную температуру масла. Повышение температуры в пленке происходит из-за проводимости и конвекции. В направлении уноса из-за нагрева от трения. Температура на входе из-за нагрева трением — это температура окружающей среды на входе. Температура при h = 0 — это температура кольца или юбки. Аналогично при h = h _max температура — это температура цилиндра.

Пошаговая итерационная процедура и соответствующие критерии сходимости по изотермическому давлению, температуре пленки, тепловому давлению и нагрузке на пленку представлены как:

, где F _ap = F _e + F _g .Для удовлетворения этого критерия сходимости проводится релаксация пленки:

Анализ результатов

созданы для работы на высоких скоростях и высоком крутящем моменте. В этих экстремальных условиях эксплуатации компоненты, производимые производителями оригинального оборудования, проходят испытания на прочность. Двигатель гоночного автомобиля отличается от серийного тем, что первый имеет ресурс <1500 км, а второй - более 200000 км до капитального ремонта.Прочность на выносливость, стабильность смазки и т. Д. Проверяются с большей точностью в гоночных испытаниях. Поэтому мы моделируем наш результат, используя данные двигателя гоночного автомобиля.

Подтверждение результата

Важным параметром анализа является температура смазочной пленки в соединении кольцевого канала. Расчетную температуру необходимо подтвердить. Модель упрощена до однонаправленного скользящего контакта для подтверждения с имеющимися в литературе результатами Jang and Chang (1988).График сравнения, представленный на Рисунке 5, показывает хорошее соответствие между смоделированными выходными и стандартными данными.

Рисунок 5 . Проверка температуры.

Входные данные для приложения High Performance Engine

Поршневое компрессионное кольцо с параболическим профилем поверхности используется с коэффициентом смещения 1,5 мкм. Кольцо имеет номинальный диаметр 82,2 мм и осевую ширину 2 мм. Он также имеет радиальную глубину кольца 3 мм. Свойства материала кольца, такие как модуль упругости, составляют 203 ГПа, а коэффициент Пуассона равен 0.23. Двигатель, на котором установлено это компрессионное кольцо, работает с рабочей скоростью 13 000 об / мин. В двигателе создается максимальное давление сгорания 120 бар. Натяжение кольца из-за пружинящего действия наружу составляет 10 Н. Предполагается, что в двигателе используется смазка с вязкостью 0,004 Па · с при 100 ° C и пьезоиндексом вязкости 10 ⁻⁸ Па ⁻¹ . Гильза считается имеющей изотропную шероховатость и значение R _k 0,49 мкм.

Результат обсуждения

Для корпуса гоночного автомобиля смоделирована тепловая модель контакта поршневого компрессионного кольца и цилиндра.Разница между коммерческим двигателем или двигателем легкового автомобиля и двигателем гоночного автомобиля состоит в том, что предыдущий имеет ресурс до 100 000 миль, а второй — менее 1500 миль. Двигатели гоночных автомобилей созданы для экстремальных условий эксплуатации, позволяющих выиграть гонку, в то время как двигатели коммерческих автомобилей рассчитаны на долговечность и безопасность. Большинство OEM-производителей тестируют свои компоненты в гоночной среде, прежде чем использовать оригинальное оборудование для использования в легковых или коммерческих автомобилях.

Соответствие , как обсуждалось ранее, называется способностью гибкого кольца прилегать к поверхности отверстия во время установки и эксплуатации с минимальным зазором.Из-за неоднородной прочности материала сечения и погрешности измерения степень соответствия в свободном состоянии иногда меняется и не обязательно согласуется с численным результатом (см. Рисунок 6). Давление продуктов сгорания в двигателе циклически изменяется и регулирует уплотняющее действие. Сгоревший газ попадает в заднюю часть кольца через отверстие и создает обратное давление кольца.

Рисунок 6 . Свободно подогнанное отверстие под кольцо.

При приложении давления газа обнаружено, что зазор несоответствующего кольцевого отверстия уменьшается с увеличением значения давления газа (см. Рисунок 6).Во время цикла двигателя возникает такая проблема совместимости. Для этого анализа очевидно, что, хотя соединение кольцо-гильза работает в гидродинамическом режиме на большей части цикла двигателя, контакт неровностей из-за смешанного / граничного режима также происходит в диапазоне углов поворота коленчатого вала 300–400 ° (Mishra, 2012).

При самом высоком давлении газа кольцо полностью приспосабливается, оставляя зазор 10 мкм на небольшой дуге кольца, которая находится в пределах свободного торцевого зазора. Трехмерный профиль пленки, изображенный на рисунках 7A – D, представляет профиль на всасывании, сжатии, мощности и выпуске соответственно.Это предполагает, что влияние давления газа является преобладающим при сжатии и рабочем ходе. Следовательно, приведенный график сетки указывает на большее соответствие отверстия кольца, что приводит к более тонкой пленке (0,25 мкм) в сочетании с этими штрихами. В то время как во время такта всасывания и выпуска в силе противодавления преобладает натяжение кольца с радиальной силой 10–12 кН в кольце. Это приводит к снижению соответствия кольцевому отверстию и увеличению толщины пленки (1,5–2,5 мкм).

Рисунок 7 . Трехмерная толщина пленки: (A) ход всасывания, (B) ход сжатия, (C) рабочий ход и (D) ход выпуска. (A) Ход всасывания (θ _c = 90 °, P _com = 5 бар, η ₀ = 0,004 Па.с, U = 25 м / с). (B) Компрессия (θ _c = 250 °, P _com = 95 бар, η ₀ = 0,004 Па.с, U = 20 м / с). (C) Мощность (θ _c = 273 °, P _com = 120 бар, η ₀ = 0,004 Па · с, U = 5 м / с). (D) Ход выпуска (θ _c = 620 °, P _com = 5 бар, η ₀ = 0,004 Па · с, U = 25 м / с).

Из-за увеличения аэродинамического соответствия и уменьшения толщины пленки параметр масляной пленки Striebeck предполагает, что взаимодействие неровностей вершины является значительным при сжатии и рабочем ходе. Это приводит к развитию контактного давления (см. Рисунки 8A, B). Mishra et al. (2009) представили контактное давление неровностей и трение для изучения их вклада в общие потери на трение. В этом исследовании мы построили контур контактного давления неровностей в положениях кривошипа 305 ° (сжатие) и 373 ° (мощность), полученный в соответствии с уравнением (17) на рисунках 7A, B.Максимальное контактное давление неровностей в сетке возникает при 160 ° <θ _c <220 ° и 0,3

Рисунок 8 . Контур неровности контактного давления в МПа при более высокой газовой нагрузке, для (A) такта сжатия (θ _c = 250 °, P _com = 95 бар, η ₀ = 0,004 Па.с, U = 20 м / с) и (B) рабочий ход (θ _c = 273 °, P _com = 120 бар, η ₀ = 0.004 Па.с, U = 5 м / с).

Контакт компрессионного кольца и гильзы цилиндра представляет собой контакт типа взаимодействия конструкции жидкости. Напряжение сдвига, возникающее в пленке из-за комбинированного эффекта вязкого действия и взаимодействия неровностей. В смешанном режиме такое напряжение сдвига определяется согласно (Patir and Cheng, 1979) и дается в уравнении (20). Из-за появления геометрии шероховатости решение для напряжения сдвига на основе уравнения Рейнольдса среднего потока содержит некоторые коэффициенты потока. На рисунках 9A – D показан контур напряжения сдвига на пленке.В области кавитации такое напряжение сдвига в основном однородно.

Рисунок 9 . Контурная диаграмма изменения напряжения сдвига в жидкой пленке: (A) Ход всасывания, (B) Ход сжатия, (C) Рабочий ход и (D) ход выпуска. (A) Ход всасывания (θ _c = 90 °, P _com = 5 бар, η ₀ = 0,004 Па.с, U = 25 м / с). (B) Компрессия (θ _c = 250 °, P _com = 95 бар, η ₀ = 0.004 Па.с, U = 20 м / с). (C) Мощность (θ _c = 273 °, P _com = 120 бар, η ₀ = 0,004 Па · с, U = 5 м / с). (D) Ход выпуска (θ _c = 90 °, P _com = 5 бар, η ₀ = 0,004 Па.с, U = 25 м / с).

Температура пленки, указанная в уравнении (9), является функцией гидродинамического / эластогидродинамического давления. Кроме того, когда это давление изменяется от одного места кривошипа к другому, температура пленки также изменяется. Изменение температуры масляной пленки в конкретном месте кривошипа является трехмерным параметром.Для ясного понимания распределение сечений и соответствующая толщина пленки нанесены как в осевом, так и в окружном направлении (см. Рисунки 10–13). В осевом направлении максимальное повышение температуры смазочного материала происходит в положении минимальной толщины пленки. В окружном направлении минимальная толщина пленки возникает в месте минимальной радиальной деформации. Следовательно, прогнозируется, что повышение температуры смазочного материала имеет обратную связь с общей деформацией кольца (см. Рисунок 11A).

Рис. 10. (A) Пленка и изменение температуры во время хода всасывания (θ _c = 90 °, P _com = 5 бар, η ₀ = 0,004 Па · с, U = 25 м / с). (B) Пленка и изменение температуры в ходе сжатия (θ _c = 250 °, P _com = 95 бар, η ₀ = 0,004 Па · с, U = 20 м / с). (C) Пленка и изменение температуры в ходе сжатия (θ _c = 273 °, P _com = 120 бар, η ₀ = 0.004 ПаС, U = 5 м / с). (D) Пленка и изменение температуры в ходе сжатия (θ _c = 620 °, P _com = 5 бар, η ₀ = 0,004 Па · с, U = 25 м / с).

Рисунок 11. (A) Изменение повышения температуры из-за радиальной деформации (θ _c = 273 °, P _com = 120 бар, η ₀ = 0,004 Па · с, U = 5 м / с). (B) Изменение повышения температуры в зависимости от типа масла (θ _c = 273 °, P _com = 120 бар, η ₀ = 0.004 ПаС, U = 5 м / с).

Большее радиальное отклонение означает меньшую совместимость с отверстием под кольцо и меньшую минимальную толщину пленки. Минимальная толщина пленки должна быть по крайней мере в месте, противоположном свободному концу. Повышение температуры из-за максимальной радиальной деформации на 45% меньше, чем из-за минимальной радиальной деформации.

Реакция реологических изменений смазочного материала и его влияние на повышение температуры изучается путем моделирования нескольких масел класса SAE (см. Рисунок 11B). Вязкость смазочного материала считается ключевым параметром производительности и изменяется из-за комбинированного воздействия гидродинамического давления и температуры масляного слоя.Значительное изменение вязкости в таком случае обнаруживается при сжатии и рабочем ходе (см. Рисунки 12A – D).

Рисунок 12 . Контурное отображение изменения вязкости. (A) Всасывание, (B) сжатие, (C) мощность и (D) выпуск.

На рисунке 13 представлено циклическое изменение скорости (рисунок 13A), давления смазки (рисунок 13B) и вязкости (рисунок 13C) в цикле двигателя. Вязкость имеет стремительно высокое значение в зоне высокого давления сжатия и перехода рабочего хода.Хотя должно происходить снижение вязкости из-за повышения температуры, но одновременно происходит увеличение давления смазки. Чистый эффект приводит к увеличению вязкости.

Рисунок 13 . (A) Циклическое изменение скорости скольжения поршня в цикле двигателя. (B) Циклическое изменение давления масляной пленки в цикле двигателя. (C) Циклическое изменение вязкости в цикле двигателя.

Смазка в соединениях поршневого компрессионного кольца и гильзы цилиндра возникает из-за многих параметров.К ним относятся: толщина пленки, скорость захвата, геометрия отверстия (микрогеометрия, такая как шероховатость поверхности и макрогеометрия, такая как овальность отверстия), геометрия кольца, гидродинамическое давление, контактное давление шероховатости, реологические параметры смазки (температура, плотность, и вязкость) взаимозависимость таких параметров довольно сложна, некоторые параметры очень чувствительны к повышению температуры, например скорость скольжения и шероховатость отверстия. В то время как другие оказывают незначительное / незначительное влияние на температуру пленки.Наиболее важными параметрами являются давление газа, скорость скольжения. Конкретные значения этих параметров указаны для конкретных положений кривошипа, как показано на рисунках 8–13.

Заключение

Оценка повышения температуры смазочного материала является первым шагом для дальнейшего термического анализа любого соединения. Эта проверенная модель лучше всего изучена для соединения гильзы компрессионного кольца, включая общую деформацию кольца. Дальнейшая работа по анализу трения может быть лучше объяснена путем реализации теплового воздействия на смазываемое соединение компрессионного кольца и контакта гильзы цилиндра.Резюме вывода в этом исследовании:

• На повышение температуры в пленке влияет изменение скорости скольжения, а также изменение давления газа в камере сгорания. Наблюдается максимальное повышение температуры на 120 ° C при 273 ° положения кривошипа, то есть в области рабочего такта.

• Между положением максимальной и минимальной радиальной деформации кольца, деформированного по окружности, существует температура около 30 ° C.

• По оценкам, разница в 10 ° C из-за использования масла SAE15 и SAE50W, при этом в более позднем случае повышение температуры будет больше.

• Из-за комбинированного воздействия гидродинамического давления и повышения температуры вязкость все еще увеличивается в четыре-пять раз до контрольного значения.

Температура и теплопередача поршневой подсистемы и гильзы цилиндра — очень сложное явление в переходном состоянии. Это связано со сложным температурным граничным условием и вариацией материала компонентов. Например, головка поршня находится сбоку от камеры сгорания (650 ° C), а нижняя часть — в сторону картера (100 ° C).Кроме того, материал поршня — алюминиевый сплав, а гильзы цилиндра — сталь. Такое более быстрое изменение граничного условия, если оно будет реализовано, улучшит текущую модель до значительного уровня.

Заявление о доступности данных

Наборы данных, созданные для этого исследования, доступны по запросу соответствующему автору.

Авторские взносы

PM смоделировал программу, написал статью и сообщил о ней как о единственном авторе.

Конфликт интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmech.2019.00068/full#supplementary-material

Список литературы

Абэ С. и Сузуки М. (1995). Анализ деформации цилиндра во время работы двигателя. Технический документ SAE 950541. doi: 10.4271 / 950541

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Акалин О., Неваз Г.(2001b). Моделирование трения в цилиндре поршневых колец в режиме смешанной смазки: Дет. II-Корреляция между данными стендовых испытаний. ASME J. Tribol. 123, 219–223. DOI: 10.1115 / 1.1286338

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Акалин, О., Неваз, Г. М. (2001a). Моделирование трения в цилиндре поршневых колец в режиме смешанной смазки: Дет. I-аналитические результаты. ASME J. Tribol. 123, 211–218. DOI: 10.1115 / 1.1286337

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Асауляк, А.А., Рождественский Ю.В., Гаврилов К.В. (2016). Упругогидродинамическая смазка (ЭГС) поршневых колец двигателя внутреннего сгорания. Elsevier Proc. Англ. 150, 536–540. DOI: 10.1016 / j.proeng.2016.07.037

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бейкер, К. Э., Рахнеджат, Х., Рахмани, Р., и Теодоссиад, С. (2011). Аналитическая оценка модального поведения поршневого компрессионного кольца и оценка трения . SAE International, SAE Paper No.2011-01-1535. DOI: 10.4271 / 2011-01-1535

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Балакришнан С. и Рахнеджат Х. (2005). Изотермический переходный анализ контактов юбки поршня со стенкой цилиндра при комбинированном осево-поперечно-наклонном движении. J. Phys. Прил. Phys. D Прил. Phys. 38, 787–799. DOI: 10.1088 / 0022-3727 / 38/5/018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боландер, Н. В., Стинвик, Б. Д., Садеги, Ф., и Гербер, Г. Р. (2005).Переходы режимов смазки на границе поршневое кольцо-гильза цилиндра. Proc. IMechE. Часть J J. Tribol . 129, 19–31. DOI: 10.1243 / 135065005X9664

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Доусон Д. и Хиггинсон Г. Р. (1959). Численное решение упругогидродинамической задачи. J. Mech. Англ. Sci. 10, 6–15. DOI: 10.1243 / JMES_JOUR_1959_001_004_02

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Доусон Д., Радди Б. Л. и Эконому П.Н. (1983). Смазка поршневых колец упруго-гидродинамическая. Proc. R. Soc. 386, 409–430. DOI: 10.1098 / RSPA.1983.0043

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Финол К. А., Паркер Д. А. и Робинсон К. (2009). Модель из первых принципов радиального теплового потока в цилиндре современного дизельного двигателя. J. Therm. Sci. Англ. Прил. 1: 031003. DOI: 10.1115 / 1.4000583

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фурухама, С., и Сасаки, С. (1983). Новое устройство для измерения сил трения поршней малых двигателей. Технический документ SAE 831284. doi: 10.4271 / 831284

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гринвуд, Дж. А., и Трипп, Дж. Х. (1970). Контакт условно плоских поверхностей. Proc. Inst. Мех. Eng . 185, 625–633. DOI: 10.1243 / PIME_PROC_1970_185_069_02

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Харигая, Ю., Судзуки, М., и Такигучи, М.(2003). Анализ толщины масляной пленки на поршневом кольце дизельного двигателя: влияние температуры масляной пленки. ASME J. Eng. Газовые турбины Power 125, 596–603. DOI: 10.1115 / 1.1501078

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хилл, С. Х., и Ньюман, Б. А. (1984). Конструкции поршневых колец для снижения трения . Технический документ SAE, 841222. doi: 10.4271 / 841222

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Houpert, L. (1985). Новые результаты расчета тягового усилия в упругогидродинамических контактах. Пер. ASME F J. Tribol. 107, 241–245. DOI: 10.1115 / 1.3261033

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ху Ю., Ченг Х. С., Араи Т., Кобаяши Ю. и Айома С. (1994). Численное моделирование поршневого кольца в смешанной смазке — неаксисимметричный анализ. ASME J. Tribol . 116, 470–478. DOI: 10.1115 / 1.2928867

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Jang, J. Y., и Chang, C. C. (1988). Адиабатический анализ опорного подшипника конечной ширины с неньютоновской смазкой. Одежда Elsevier 122, 63–75. DOI: 10.1016 / 0043-1648 (88)