|
Актуальность проблемы. Поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) широко применяются в энергетике, в частности на транспорте. Как известно, важной задачей является повышение их надёжности и улучшение мощностных, экономических и экологических показателей. Механизм газораспределения (МГР) является одним из наиболее нагруженных узлов двигателя. Долговечность его работы в значительной степени определяется износостойкостью деталей, в частности кулачков распределительного вала. Износ профилей кулачков уменьшает средний подъём клапанов, что приводит к уменьшению их время-сечения и увеличению гидравлического сопротивления на впуске и выпуске, смещению фаз газораспределения, а также повышению динамических нагрузок в приводе клапанов. Всё это ухудшает характеристики ДВС, а также снижает его надёжность. Так, установлено, что с износом кулачков снижение мощности автомобильного двигателя может достигать 8% при малых частотах вращения коленчатого вала и 9,2% на режимах, близких номинальным. При этом заметно увеличивается токсичность отработавших газов. Существующие методы исследования износа, повреждений МГР и их влияния на показатели двигателя являются, как правило, экспериментальными. При профилировании кулачков проблема их износостойкости либо вообще не принимается во внимание, либо учитываются лишь отдельные показатели, связанные с надежностью кулачковой пары, такие как, например, контактное напряжение и толщина масляной плёнки. В связи с этим актуальной задачей является разработка расчётного метода, позволяющего прогнозировать износ профиля кулачка и оценивать его влияние на рабочие процессы и показатели ДВС. Это позволит уже на стадии проектирования определять долговечность МГР и обеспечивать её повышение за счёт оптимального выбора параметров и характеристик газораспределения. Диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке гранта Т02-06.7-2703 Министерства образования России. Цель работы - Повышение долговечности МГР и улучшение показателей двигателя на основе совершенствования закона движения толкателя. Научная новизна работы определяется следующими методическими и теоретическими разработками. Усовершенствован численный метод синтеза закона движения толкателя и профиля кулачка газораспределения ДВС путём введения ограничения интенсивности изнашивания кулачка. Выявлена возможность повышения как долговечности сопряжения кулачок-толкатель, так и эффективности газораспределения с использованием разработанного метода.
3. Достигнуто выравнивание характеристик изнашивания рабочей
поверхности кулачка по углу его поворота, позволяющее стабилизировать
кинематические, динамические и трибологические характеристики
сопряжения в процессе эксплуатации. 4. На основе совместного моделирования изнашивания кулачка и
рабочих процессов ДВС с изменяющимися в процессе эксплуатации
законами движения клапанов исследовано влияние износа кулачка на
выходные показатели ДВС, что позволяет прогнозировать долговечность
кулачковой пары. Достоверность и обоснованность научных положений работы обусловливаются использованием фундаментальных уравнений механики, гидродинамики и термодинамики, обоснованностью допущений, принятых при разработке расчётных моделей, достаточной сходимостью результатов расчётов и экспериментальных данных. Практическую ценность работы представляют следующие результаты и разработки. 1. Метод синтеза закона движения толкателя и профиля кулачка
газораспределения ДВС, позволяющий повысить как долговечность
сопряжения кулачок-толкатель, так и эффективность газораспределения на
основе ограничения в процессе профилирования интенсивности
изнашивания. 2. Возможность определения предельного износа кулачка и
долговечности кулачковой пары по допускаемому ухудшению выходных
показателей двигателя на основе совместного моделирования изнашивания
кулачка и рабочих процессов ДВС. 3. На основе созданных методов предложены соответствующие
алгоритмы и комплекс компьютерных программ. Показана возможность
повышения износостойкости кулачка газораспределения с использованием
разработанного метода на примере двигателя ВАЗ. Апробация работы. Основные положения и результаты
диссертационной работы были представлены на следующих конференциях,
семинарах и симпозиумах: Международная конференция «Актуальные
проблемы конструкторско-технологического обеспечения машиностроительного производства» (Волгоград, 2003), Международная научно-техническая конференция «Авто НН 03 Автомобильный транспорт в XXI веке» (Нижний Новгород, 2003), Межгосударственный научно-технический семинар «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания» (Саратов, 2004, 2005, 2006), Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Современные тенденции развития автомобилестроения в России» (Тольятти, 2004), Всероссийская конференция «Прогрессивные технологии в обучении и производстве» (Камышин, 2005), Международный симпозиум «Образование через науку» (Москва, 2005), 10-я Международная конференция "Mechanika - 2005" (Каунас, 2005), Международная научно-практическая конференция «Прогресс транспортных средств и систем» (Волгоград, 2005), ежегодная научно-практическая конференция ВолгГТУ (Волгоград, 2005), а также на научных семинарах и заседаниях кафедры "Автотракторные двигатели". Публикации. По материалам работы опубликовано 12 печатных работ, в том числе одна статья в центральной печати. Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка литературы. Объём диссертации составляет 122 страниц и включает: 68 страниц основного машинописного текста, 35 страниц с 33 рисунками и 5 таблицами, 19 страниц списка литературы из 164 наименований.
| 
Вы находитесь:
