Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Экспериментальное исследование теплового состояния днища поршня ДВС с теплозащитным слоем, сформированным методом микродугового оксидирования

# 05, май 2015
DOI: 10.7463/0515.0774148
Файл статьи: SE-BMSTU...o125.pdf (1132.69Кб)
авторы: Дударева Н. Ю., Кальщиков Р. В., Домбровский О. П., Бутусов И. А.

УДК 621.436.12

Россия,  Уфимский государственный авиационный технический университет

В статье приведены результаты экспериментального исследования эффективности снижения теплонапряжённости поршней двигателей внутреннего сгорания (ДВС) путем формирования теплозащитного покрытия на днище. Поршень в наибольшей степени подвержен тепловым нагрузкам в процессе работы ДВС. Высокие температуры в камере сгорания могут приводить к возникновению прогара днища, его разрушению и выходу из строя двигателя.
В качестве технологии для создания теплозащитного покрытия выбран метод микродугового оксидирования (МДО). Технология МДО позволяет формировать на поверхности деталей из алюминиевых сплавов керамические покрытия толщиной до 400 мкм, которые имеют высокую теплостойкость и обладают хорошей адгезией к подложке даже при термоциклических нагрузках.
Результаты по использованию метода МДО для тепловой защиты поршней, имеющиеся в научной литературе, недостаточны, так как получены либо расчетным методом, либо экспериментальным, на специальных установках, не воспроизводящих работу поршня в условиях реального двигателя. Данная работа направлена на ликвидацию этого пробела. Целью работы является экспериментальное исследование теплозащитной способности МДО-слоя, сформированного на днище поршня, в режиме моделирования тепловых процессов реального двигателя.
Испытания проводились на специально спроектированном и изготовленном безмоторном стенде, который воспроизводит условия максимально приближенные к работе реального двигателя. Нагрев поршня обеспечивается источником направленного пламени – газовой горелкой с баллоном изобутана, охлаждение осуществляется системой циркуляции воды через рубашку водяного охлаждения.
Проведены сравнительные испытания теплового состояния штатного поршня двигателя без тепловой защиты и поршня с теплозащитным слоем, сформированным на днище методом МДО. Результаты исследований показывают, что теплозащитный МДО-слой толщиной 100 мкм позволяет снизить теплонапряжённость поршня в среднем на 8,5 %. При этом эффект наиболее выражен в области повышенных температур, что актуально для форсированных двигателей.
Результаты работы могут быть использованы при проектировании и изготовлении ДВС с поршнями из алюминиевых сплавов.

Список литературы
  1. Вырубов Д.Н., Иващенко Н.А., Ивин В.И., Круглов М.Г., Леонов О.Б., Меднов А.А., Мизернюк Г.Н., Орлин А.С., Роганов С.Г. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей: учебник для втузов по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» / под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1983. 372 с.
  2. Бугаев В.П. Эксплуатация и ремонт форсированных тракторных двигателей. М.: Колос, 1981. 209 с.
  3. Вырубов Д.Н., Ефимов С.И., Иващенко Н.А., Круглов М.Г., Леонов О.Б., Орлин А.С., Роганов С.Г., Симаков Ф.Ф., Чайнов Н.Д., Чистяков В.К. Двигатели внутреннего сгорания: Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей: учебник для студентов втузов, обучающихся по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» / под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. 4-е изд., перераб. и доп. М .: Машиностроение , 1984. 384 с .
  4. Сергеев А.В., Казаков Н.Ф., Смирнова Т.Н., Болдырев И.В. Способ тепловой защиты днища поршня: пат. 585034 СССР. 1977. Бюл. № 47. 2 с.
  5. Кавтарадзе Р.З., Онищенко Д.О., Зеленцов А.А., Кадыров С.М., Арипджанов М.М. Расчетно-экспериментальное исследование влияния теплоизоляции поршня и гильзы на образование оксидов азота в продуктах сгорания быстроходного дизеля // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2011. № 4. С. 83-102.
  6. Сибриков Д.А. Снижение теплонапряженности поршневых групп судовых дизелей: автореф. дис. … канд. техн. наук. Новосибирск, 2004. 18 с.
  7. Суминов И.В., Эпельфельд А.В., Людин В.Б., Крит Б.Л., Борисов А.М. Микродуговое оксидирование: теория, технология, оборудование. М.: Экомет, 2005. 368 с.
  8. Yerokhin A.L., Nie X., Leyland A., Matthews A., Dowey S.J. Plasma electrolysis for surface engineering // Surface and Coatings Technology. 1999. Vol . 122, iss . 2-3 . P . 73 -93 .
  9. Черненко В.И., Снежко Л.А., Папанова И.И. Получение покрытий анодно-искровым электролизом. Л.: Химия, 1991. 128 с.
  10. Dudareva N. Yu., Butusov I.A., Kalschikov R.V., Grin R.R., Alexandrov I.V., Musin F.F. The Investigation of the Effect of Micro-Arc Oxidation Modes on the Adhesion Strength of Coatings (Conference Article) // Journal of Engineering Science and Technology Review. 2014. Vol. 7, iss. 5. Special Issue on Simulation of Manufacturing Technologies. P. 5-8.
  11. Шпаковский В . В ., Линьков О . Ю . Анализ эффективности применения поршней с корундовым слоем для снижения расхода топлива // Авиационно-космическая техника и технология. 2008. № 10 (57). С. 140-144.
  12. Марченко А.П., Шпаковский В.В. Влияние корундового слоя на рабочих поверхностях поршней на процесс сгорания в ДВС // Двигатели внутреннего сгорания. 2011. № 2. С. 24-28.
  13. Шпаковский В.В. Влияние частично-динамической теплоизоляции на температурное состояние поверхности поршня // Двигатели внутреннего сгорания. 2010. № 2. С . 92-95.
  14. Марьин Д.М., Хохлов А.Л., Шлущенко А.А., Уханов Д.А. Влияние оксидированного слоя на теплонапряженность поршня двигателя внутреннего сгорания // Scienceandworld . 2014. № 1(5). С. 108-109.
  15. Шпаковский В.В., Осейчук В.В. Влияние корундовой поверхности поршней дизеля тепловоза ЧМЭ-З на эксплуатационные характеристики цилиндропоршневой группы // Двигатели внутреннего сгорания. 2007. № 2. С . 101–105.
  16. Степанов В.А. Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей микродуговым оксидированием днищ поршней: автореф. дис. … канд. техн. наук. Пенза, 2014. 21 с.


Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2020 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)