facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Page translation
 

ЭФФЕКТ П.А. РЕБИНДЕРА В ПОДШИПНИКАХ СКОЛЬЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

ЭФФЕКТ П.А. РЕБИНДЕРА  В ПОДШИПНИКАХ СКОЛЬЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ
Marin Nadezhda, associate professor, candidate of technical sciences, associate professor

Balakovo Institute of Technics, Technology and Management, Russia

Irina Kudasheva, associate professor, candidate of technical sciences, associate professor

Conference participant

В статье рассмотрена и решена задача повышения несущей способности и эксплуатационной надежности подшипника скольжения комбинированного форсированного дизеля снижением динамики ударного нагружения масляного слоя (эффект П.А. Ребиндера) применением поверхностно-активных веществ, нанесённого на приработочное покрытие вкладыша с рабочей стороны.

Ключевые слова: пластическое деформирование, масляная пленка, гидродинамические колебания, коэффициент динамичности, антифрикционная пленка, шатунный подшипник.

In article the problem of increase of bearing ability and operational reliability of the bearing of sliding of the combined forced diesel engine by decrease in dynamics shock stresses  an oil layer (P.A. Rebindera's effect) application of the surface-active substances, put on earned extra  a covering of the loose leaf from the working party is considered and solved.
Keywords: plastic deformation, oil film, hydrodynamic fluctuations, the coefficient of dynamic, anti-friction film, connecting rod bearing.

Шатунный подшипник четырехтактного высокофорсированного дизеля (рис. 1-2) нагружается знакопеременной нагрузкой от сил инерции и сил давления газов. Вследствие малой нагруженности возбуждающих сил в дизелях с опорами скольжения, подверженных колебательному процессу, реальные закономерности образования колебаний в масляном слое шатунного подшипника не вскрыты и их физическая природа не объяснена. Колебательные явления, происходящие в масляном слое шатунного подшипника в момент ударного приложения динамической нагрузки, чрезвычайно сложны и недостаточно изучены, чтобы в настоящее время им дать правильное физическое толкование.

Рис. 1.  Дизель - генератор ДГР 500/1500 срядным комбинированным дизелем 6ЧН21/21

Рис.2. Испытательный стенд на базе 6ЧН21/21

Помимо зависимости гидродинамики масляного слоя от геометрических параметров подшипников и относительного эксцентриситета доказано [1-2], [3], что колебательный процесс в масляном слое подшипника способствует кавитационным явлениям: в смазочном слое всегда содержаться паровые и парогазовые пузырьки. Попадая в зону высоких гидродинамических колебаний масляного слоя, пузырьки, уничтожаясь, значительно сокращаются в объеме или захлопываются, подвергая поверхность вкладыша ударам большой интенсивности и вызывая пластические деформации, структурные и фазовые изменения в антифрикционном слое, что, в конечном итоге, способствует усталостному разрушению подшипников. На интенсивность кавитационных явлений в масляном слое оказывает влияние нагруженность подшипникового узла и дизеля в целом, в том числе его форсировка по параметрам термодинамического цикла.

Для оценки взаимодействия и взаимовлияния динамики нагружения кривошипно-шатунного механизма (КШМ) и гидродинамических колебаний в масляном слое шатунного подшипника целесообразно рассмотреть главный фактор возбуждения  - газовые силы F(t). При работе дизеля КШМ как колебательная система испытывает ударные нагрузки, возникающие при интенсивном выделении тепловой энергии от многоочагового самовоспламенения топлива в процессе сгорания, воздействие которых на поршень носит импульсный характер 1 (рис.3).

Рис.3. Торсиограмма динамики нагружения КШМ и гидродинамических колебаний в масляном слое шатунного подшипника

Мерой последнего является ударная сила, характеризуемая коэффициентом динамичности Кд и определяемая зависимостью  Кд=1+d/D. Экспериментальные значения Кд для КШМ дизеля 6ЧН21/21 согласно рис.3 составляет 1,2. Величина Kд зависит от конструктивных параметров КШМ, режимы работы двигателя, от характера протекания фазы от начала видимого сгорания до максимального давления цикла, от продолжительности задержек воспламенения, от количества поданного топлива в первой фазе и характера подачи топлива в период резкого нарастания давления и т.д.

Результаты исследований показывают, что в процессе сгорания потлива ударная сила, возникая скачкообразно (рис. 3 а, б), приложена к огневой поверхности поршня, направлена по оси цилиндра и характерна для второго управляемого периода процесса сгорания топлива. Ударная сила определяет динамику процесса сгорания с точки зрения величины действующих сил и не участвует в перекладке поршня.

Специфической формой существования газовых сил являются газодинамические колебания, отражающие интенсивность газовых сил. Амплитуды газодинамических колебаний зависят от максимальной скорости нарастания давления Kmax, динамики тепловыделения в момент неуправляемого периода сгорания топлива и сопровождают процесс сгорания на всех его стадиях. Значения Kmax для дизелей типа ЧН21/21, определяемые из индикаторных диаграмм рабочего процесса (рис.4) как тангенс угла наклона касательной к оси абсцисс, приведены в таблице 1.

Таблица 1

Pmax, МПа

12,26

10,1

8,34

K max, МПа/рад пкв

32,1

16,7

6,46

 

Рис.4. Индикаторные диаграммы давления газов в цилиндре дизеля 6ЧН 21/21

Возмущающие газовые силы F(t), создаваемые импульсным характером ударной нагрузки и газодинамическими колебаниями, вызывают в КШМ вынужденные колебания 1 (рис.3).

Система поршень – КШМ из-за своей инерционности не способна следить за изменением давления газов в цилиндре дизеля при сгорании топлива. Поэтому в начальные период движения (при толчке) от конца подачи топлива в цилиндре в такте сжатия до начала интенсивного сгорания (в момент неуправляемого периода сгорания топлива, впрыснутого за период задержки самовоспламенения) в КШМ возникают собственные затухающие колебания 2 (рис.3).

При знакопеременном нагружении КШМ силами давления газов и силами инерции за цикл нагружения шатунная шейка коленчатого вала совершает динамическое движение по сложной траектории (рис.5), характеризующейся заданными нагрузками, относительным зазором, вязкостью смазки, гидродинамическими характеристиками, основной из которых является минимальная толщина смазки h min. Применяемые в настоящее время методы расчёта гидродинамики масляного слоя подшипников скольжения не учитывают динамичности приложения нагрузки и закона движения центра шейки коленчатого вала за цикл. При этом динамическая задача сводиться к квазистатической из-за того, что в классической гидродинамической теории смазки степень динамичности приложения нагрузки обычно не рассматривается [1]. Принимая во внимание сказанное, минимальную динамическую толщину масляного слоя в подшипнике скольжения оценивают зависимостью

h min=Кд hmin стат,

где Кд - коэффициент динамичности нагрузки; h min стат - квазистатическая составляющая минимальной толщины масляного слоя.

Рис.5. Динамическое движение совершаемое шатунной шейкой коленчатого вала при знакопеременном нагружении КШМ силами давления газов и силами инерции за цикл нагружения

      

Литература:

1.  Гаркунов Д.Н. Триботехника./ Гаркунов Д.Н. М.:Машиностроение, 1985. с.267-287.
2.  Косырев С.П., Марьина Н.Л. Технологическое вибрационное старение коленчатых валов форсированных дизелей/ТНТ. Старый Оскол. С.147.
3.  Марьина Н.Л. Демпфирующая способность масляного слоя шатунного подшипника высокофорсированного дизеля при использовании поверхностно-активных веществ в условиях динамического нагружения. С-Пб: «Трибология и надежность». 2010. С. 41-45.
4.  Косырев С.П., Марьина Н.Л., Марьин Э.В. Разработка экспериментальных методов исследований динамической нагруженности кривошипно-ползунного механизма и гидродинамики масляного слоя подшипников скольжения. С-Пб: «Трибология и надежность». 2011. С. 62-67.
5.  Рубин М.Б. Подшипники в судовой технике / Рубин М.Б., Бахарева ВЕ. Л: Судостроение, 1987, с.16-17.

Comments: 5

Isaeva Lyudmila Evgenyevna

Учет влияния процессов кавитации на долговечность работы соответствующих систем является важной проблемой. Анализ этих явлений и роль добавки поверхностно-активных веществ представляет научно-технический интерес. В этом смысле публикация весьма полезна. Несколько удивляют большие размеры графиков приведенных на рис. 3,4 и 5. Зачем?

Zhukov Denis Vladimirovich

Хорошая исследовательская работа. По результатам исследований предлагаются ли доработки конструкций агрегатов? Желаю успехов в повышении надежности дизельных агрегатов.

Marin Nadezhda

В результате исследований и испытаний мы предлагаем усовершенствованную технологию изготовления и упрочнения деталей кривошипно-шатунного механизма высокофорсированного дизеля. Результатом исследования явились 9 защищенных кандидатских диссертаций по поверхностному упрочнению и применению поверхностно-активных веществ в подшипниках скольжения.

Taratin Vjacheslav Victorovich

Очень содержательная. аргументированная работа. Заслуживает отличной оценки. Хотелось бы пожелать авторам дальнейших успехов на научном поприще! С уважением Вячеслав Викторович Таратин

Ignatova Anna

хорошее исследование, однако не хватает каких то резюмирующих итоговых рекомендаций, тем не менее работа интересна я и полезная
Comments: 5

Isaeva Lyudmila Evgenyevna

Учет влияния процессов кавитации на долговечность работы соответствующих систем является важной проблемой. Анализ этих явлений и роль добавки поверхностно-активных веществ представляет научно-технический интерес. В этом смысле публикация весьма полезна. Несколько удивляют большие размеры графиков приведенных на рис. 3,4 и 5. Зачем?

Zhukov Denis Vladimirovich

Хорошая исследовательская работа. По результатам исследований предлагаются ли доработки конструкций агрегатов? Желаю успехов в повышении надежности дизельных агрегатов.

Marin Nadezhda

В результате исследований и испытаний мы предлагаем усовершенствованную технологию изготовления и упрочнения деталей кривошипно-шатунного механизма высокофорсированного дизеля. Результатом исследования явились 9 защищенных кандидатских диссертаций по поверхностному упрочнению и применению поверхностно-активных веществ в подшипниках скольжения.

Taratin Vjacheslav Victorovich

Очень содержательная. аргументированная работа. Заслуживает отличной оценки. Хотелось бы пожелать авторам дальнейших успехов на научном поприще! С уважением Вячеслав Викторович Таратин

Ignatova Anna

хорошее исследование, однако не хватает каких то резюмирующих итоговых рекомендаций, тем не менее работа интересна я и полезная
PARTNERS
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.