Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машиноведение

Диссертационная работа:

Глинкин Сергей Александрович. Исследование и прогнозирование долговечности поршней двигателей внутреннего сгорания : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.02, 05.04.02 / Глинкин Сергей Александрович; [Место защиты: Владимир. гос. ун-т].- Владимир, 2010.- 174 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/1547

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность исследования. Настоящий этап развития ДВС характеризуется высокими темпами роста их удельных показателей, например, литровой и поршневой мощностей, что приводит к существенному возрастанию тепловой и механической нагруженности деталей, образующих КС (поршень, гильза, головка цилиндров и т.д.). Теплонапряженные детали двигателя имеют, как правило, сложную геометрическую форму, а их отдельные элементы находятся в тепловом, силовом и кинематическом взаимодействии. При проектировании, расчете и доводке двигателя необходим более полный и точный учет всех величин, определяющих надежность и ресурс. На неустановившихся режимах, характерных для эксплуатации большинства современных двигателей, напряженность поршня меняется во времени, что приводит к появлению усталостных трещин в кромке его КС. В первую очередь это относится к КС полуоткрытого типа. Появление трещины и рост ее до критической длины часто приводит к разрушению кромки КС. Это обстоятельство вызывает необходимость уточнения существующих методик расчета остаточного ресурса, а также разработки новых, с учетом возможности прогнозирования долговечности при наличии трещин. В связи с этим, исследование скорости развития трещины и разработка расчетно-экспериментальной методики, позволяющей прогнозировать долговечность при наличии трещины в кромке КС поршней ДВС, является актуальной задачей.

Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является проведение расчетно-экспериментальных исследований, а также разработка на их основе методики расчета долговечности поршней при наличии трещины в кромке КС. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

исследовать влияние геометрических размеров КС на долговечность поршня на основании результатов расчетных исследований;

провести численную оценку влияния перепада температуры (на поверхности поршня), давления газов, толщины сечения и длины трещины на КИН, а также разработать на основе полученных экспериментальных и расчетных данных математическую модель КИН;

создать БТС для проверки адекватности расчетных результатов и провести ускоренные испытания поршней на термостойкость в условиях циклового нагружения;

выявить, сформулировать и описать закономерности изменения скоростей развития усталостных трещин в зависимости от эксплуатационных и конструктивных факторов;

разработать расчетно-экспериментальную методику прогнозирования долговечности поршня при наличии трещины в кромке КС.

Методы исследований. Поставленная в работе цель достигалась с помощью МКЭ, компьютерного моделирования и программ Pro/ENGINEER, Solid-Works/CosmosWorks, Ansys Mechanical, MATLAB, Statistica, Microsoft Visual Studio, а также результатов экспериментальных исследований. Экспериментальная часть работы заключалась в проверке соответствия результатов, полученных по разработанной методики, с экспериментальными данными, полученными на созданном БТС.

Научная новизна работы заключается в:

предложенной комплексной методике прогнозирования термоусталостной долговечности, включающей расчет остаточного ресурса поршня с полуоткрытой КС при наличии трещин на поверхности кромки;

выявленных закономерностях изменения вдоль фронта трещины полей напряжений и деформаций в зависимости от условий нагружения, а также длины трещины;

разработанной математической модели КИН, учитывающей действие давления газов, температурного перепада, длины трещины и геометрических размеров поршня;

разработанном методе определения критической длины трещины.

Достоверность и обоснованность научных положений работы обуславливается:

применением уравнений механики твердого тела для анализа особенностей процессов усталостного разрушения;

использованием сертифицированных средств измерений и оборудования, а также апробированных компьютерных программ;

подтверждением расчетных результатов экспериментальными данными и совпадением численных решений с имеющимися данными других исследователей.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

комплексная методика прогнозирования долговечности поршней, включающая расчет долговечности при наличии трещин на поверхности кромки КС;

метод определения критической длины трещины;

математическая модель КИН в поршне при действии перепада температур на поверхности КС и давлении газов.

Практическая ценность исследования заключается в том, что предложенная расчетно-экспериментальная методика позволяет прогнозировать усталостную долговечность поршней при наличии трещины и минимизировать отказы по усталостным разрушениям. Создан комплекс программ, позволяющий проводить расчеты КИН для конструкций поршней различной геометрической формы. Создан БТС, позволяющий проводить испытания поршней на термостойкость в условиях циклового нагружения.

Реализация работы. Полученные в работе результаты переданы в ООО «Владимирский моторо-тракторный завод» и в ОАО АК «Туламашзавод» для применения при проектировании поршней, а также включены в учебный процесс для проведения занятий по курсу «Конструирование ДВС» на кафедре

-3-«Тепловые двигатели и энергетические установки». БТС используется для проведения лабораторных занятий на той же кафедре.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований диссертационной работы докладывались на: аспирантских семинарах кафедры ТДиЭУ ВлГУ в 2005, 2008 г.г., международных научно-технических конференциях «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования двигателей» (Владимир, ВлГУ, 2005,2009 г.), «Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы» (Санкт-Петербург, 2009), Международном научном симпозиуме «Автотракторостроение - 2009» (Москва, МАМИ, 2009 г.), Ш-й Всеукраинской научно-технической конференции «Сучасні проблеми двигунобудування: стан, ідеї, рішення» 21-22 травня 2009 року. Украина, Первомайськ, 2009; «Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств» (Владимир, ВлГУ, 2009).

Публикации. Результаты работы опубликованы в 9 печатных статьях, две из которых входят в перечень журналов, рекомендуемых ВАК РФ. Одна статья опубликована за рубежом.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы и 4 приложений. Общий объем работы составляет 172 страницы машинописного текста, 92 рисунка, 22 таблицы и приложение на 27 страницах. Список литературы включает 136 наименований работ отечественных и иностранных авторов.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net