Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБЗОР КОНСТРУКЦИИ ОСНОВНЫХ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЙ 8
1.1 Виды трибосопряжений ДВС 8
1.2 Основные причины и последствия отказов в трибосопряжениях 26
1.2.1 Задиры в сопряжении поршень-цилиндр 26
1.2.2 Задиры в сопряжении вал-подшипник 29
1.3 Основные виды микропрофилирования 32
1.3.1 Хонингование 32
1.3.2 Текстурирование 37
2 МЕТОДИКА РАСЧЕТА 40
2.1 Тепловой расчет двигателя 40
2.2 Общие принципы задания граничных условий 41
2.2.1 Особенности задания граничных условий 44
2.3 Применение метода конечных элементов для расчета теплового состояния
поршней и гильзы цилиндра 45
2.4 Моделирование работы трибосопряжения «поршень-цилиндр» 49
2.5 Проверка адекватности модели 55
3 РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК 69
ПРИЛОЖЕНИЕ А 71
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 80
ПРИЛОЖЕНИЕ В 83
Взаимодействие движущихся поверхностей встречаются в различных областях техники при проектировании и создании устройств и механизмов. Например, в машиностроении и двигателестроении при расчете характеристик контакта и трения в различных узлах машин.
На современном этапе развития трибологии процесс трения представляется сложным процессом физико-химической механики. Описать процесс трения, не прибегая к разумным упрощениям, не представляется возможным, поэтому широкое распространение получили различные модели процесса трения. В каждой модели можно выделить две составляющие: модельное описание микрорельефа шероховатых поверхностей и модельное представление контактного взаимодействия поверхностей [15].
Так же в современном машиностроении необходимо чтобы машины и механизмы имели высокий коэффициент полезного действия (КПД), надежность, экономичность и легкость в эксплуатации.
Большой процент КПД от сгорания топливновоздушной смеси теряется за счет трения в следующих агрегатах и механизмах:
- 35% (12-45%) на дорогах, в контакте шин и дорожного покрытия;
- 35% (30-35%) в двигателе;
- 15% (7-18%) в трансмиссии;
- 15% (10-18%) в тормозных механизмах[1].
Исходя из вышеперечисленного можно сделать вывод что проблемматика потери КПДна трение актуальна.
Наибольший процент КПД потребляется в двигателев следующих узлах:
- 45% (38-68%) в цилиндро-поршневой группе (ЦПГ);
- 30% (20-44%) в подшипниках и уплотнениях (гидродинамическая смазка);
- 15% (3-34%) в механизме газораспределения (смешанная смазка);
- 10% за счет подачи смазки в узлы и гидравлических вязких потерь используемого масла[1].
При уменьшении потерь на трение в двигателе возможны следующие
улучшения:
- Снижение расхода топлива;
- Увеличение мощности двигателя;
- Снижение потребления топлива;
- Снижение вредных выбросов выхлопных газов;
- Повышение прочности, надежности и ресурса двигателя;
- Снижение требований к техническому обслуживанию и более длительные интервалы обслуживания [2].
Так же износ, вызванный трением, считается основной причиной для отказа механических систем и основного источника потери энергии.
В ходе выпускной квалификационной работы было выполнено следующее:
1) Выполнен обзор основных видов микропрофилирования;
2) Методика расчета трибосопряжений дополнена учетом микрогеометрии поверхностей трения, в частности, добавлены различные виды «микроканавок» различной геометрии: круговой, перекрестной, вертикальной, синусоидальной и т.д., что позволяет уточнить результаты расчета трибосопряжения;
3) Выполнены расчеты трибосопряжения «поршень-цилиндр», исходя из которых, можно сделать следующий вывод: путем добавления канавок по кругу мощность затрачиваемая на трение уменьшилась на 12%, а при задании перекрестных канавок мощность затрачиваемая на трение уменьшается на 26%;
