Условия нагружения поршней двигателей внутреннего сгорания и причины образования трещин на кромке камеры сгорания

Для разработки методов оценки долговечности поршней тракторных дизелей необходимо исследовать причины отказов в эксплуатации, в частности появления трещин на кромке камеры сгорания. Тракторные дизели эксплуатируются на неустановившихся режимах в связи с периодическими изменениями положения органа управления и момента сопротивления при выполнении машинно-тракторным агрегатом сельскохозяйственных, трелевочных и других работ. На неустановившихся режимах напряженно-деформированное состояние поршня меняется во времени, что приводит к появлению усталостных трещин на кромке камеры сгорания. Проведен обзор исследований закономерностей изменения скорости развития усталостных трещин на кромке камеры сгорания тракторного дизеля. Пиковые значения тепловых потоков через тепловоспринимающую поверхность днища на неустановившихся режимах в 2,5 раза превосходят те же значения на установившихся режимах. По данным исследований, для тракторного дизеля 4ЧН 11/12,5 интенсивность напряжений в кромке камеры сгорания, вызванных температурными градиентами, составляет 92-98 МПа и более чем в 2 раза превосходит напряжения, вызванные силами давления газов в цилиндре (38-42 МПа). С увеличением форсирования двигателя кромка камеры сгорания становится локальным концентратором температурных напряжений, что приводит к появлению упругопластических деформаций циклического характера и микродефектов. Напряжения, возникающие в кромке камеры сгорания при резкой смене режима нагрузки, как правило, превышают значения предела текучести материала поршня. Это приводит к тому, что в кромке камеры сгорания возникают пластические деформации. Анализ причин образования трещин в кромке камеры сгорания поршня тракторного дизеля показывает, что при оценке долговечности поршня необходимо учитывать целый комплекс показателей и параметров двигателя.

двигатель внутреннего сгорания, переходные процессы, поршень, камера сгорания, температурные градиенты, тепловая напряженность, напряжения, трещина