УЛУЧШЕНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

АННОТАЦИЯ

В статье предлагается проведение исследований газораспределительного механизма двигателей внутреннего сгорания. Газораспределительные клапаны среди деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ) работают в самых тяжелых условиях. Необходимо провести анализ термодинамических процессов, это позволит оценить эффективность использования предложенных технических решений.

ABSTRACT

The article proposes to conduct research on the gas distribution mechanism of internal combustion engines. Gas distribution valves among the parts of the cylinder-piston group (CPG) operate under the most difficult conditions. It is necessary to analyze thermodynamic processes, this will allow us to evaluate the effectiveness of using the proposed technical solutions.

Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, клапан, газораспределительный механизм, нагрев, температура.

Keywords: internal combustion engine, valve, gas distribution mechanism, heating, temperature.

Одной из важнейшей составных частей транспортного и энергетического машиностроения является двигателестроение. В настоящее время растет потребность в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) для автомобилестроения, нефтяной и газовой промышленности, малой энергетики. Развитие названных отраслей ставит важную задачи организации производства новых типов двигателей а также модернизацию существующих конструкций двигателей.

Уменьшение металлоемкости и повышение эффективности мощности современных двигателях внутреннего сгорания , при этом  увеличив надежность и долговечность. При этом необходимо расширение комплекса научно-исследовательских работ всех входящих в изделие узлов и деталей, по обеспечению прочности при возможном полном охвате факторов и условии их нагружении.

В условиях эксплуатации транспортных двигателях внутреннего сгорания им свойственна значительная переменность режимов по мощности и частоте вращения[1,2].. Термические усилия многократное нагружают детали рабочего цилиндра, растет динамика приложения и нестационарность нагрузок, из-за которого возникает эффект усталостного действия основных переменных нагрузок от сил давления газов и инерционных сил заложенных масс в каждом цикле, что в итоге снижает расчетный запас циклической прочности элементов конструкции до опасных пределов[3].

Работа двигателях внутреннего сгорания является надежной на современном этапе развития двигателестроения Это зависит в значительной степени от безотказной работы всех входящих элементов конструкции. Вероятность их повреждения должна быть низкой при множественности однотипных элементов в составе конструкции.

Согласно научным исследованиям [4,5], впускной и выпускной клапаны являются ответственными деталями механизма газораспределения, которые работают непосредственно в зоне протекания рабочего процесса внутри цилиндра. Недостаточная надежность клапанов может привести в процессе эксплуатации к повреждению рабочего цилиндра и других ответственных деталей с выходом из строя всего двигателя и соответственно силовой установке транспортного средства в ряде случаев с угрозой его безопасности. и как следствие большие материальные затраты на восстановление.

По степени воздействия , высокого неравномерного нагрева до температур активной коррозионной среды, механического изнашивания , ударных нагрузок и возникающих вибраций от различных возбуждающих факторов, газораспределиельные клапаны среди деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ) работают в самых тяжелых условиях. Учитывая вышеизложенное, видно, что существующие в настоящее время конструкции газораспределительных механизмов (ГРМ) ещё далеки от совершенства. В связи с этим актуальность указанного направления заключается в разработке новых, неизвестных мировой практике, создания и модернизации более совершенных конструкций газораспределительных механизмов двухтактных и четырехтактных двигателях внутреннего сгорания прт этом необходимо обоснование их конструктивных параметров, связанных с обеспечением заданного термодинамического процесса двигателя.. Необходимо провести анализ термодинамических процессов, методик и принятых допущений при составлении расчетных схем теплонапряжённого состояния и силового нагружения впукного и выпускного клапана двигателя.

Проведенные исследования позволят оценить эффективность использования предложенных технических решений предназначенных для впускного и выпускного клапанов двигателя .

Для оценки пропускной способности предложенных конструкций использована расчетная схема

Рисунок 1. Расчетная схема пропускной способности ГРМ

и следующие уравнения:

                                                              (1)

                                    (2)

                                 (3)

                           (4)

                                (5)

                                                     (6)

                                            (7)

Варьируя геометрическими размерами отверстий, пазов и каналов, выполненных в головках клапанов и его стержня, которые обеспечивают надежную перекрышу камеры сжатия ДВС и его выхлопного коллектора Расчетами устанавливаются рациональные размеры перфорированных отверстий с их суммарной площадью, предназначенная для прохождения выхлопных газов в сравнении с проходной площадью, которая обеспечивается серийным клапаном.

Выводы

Расчеты позволят определить площади сечений проходных отверстий, пазов и каналов стержня, имеющихся в перспективных конструкциях клапанов, и сравнить их пропускной способностью с серийными.

Список литературы:

1. В.Н.Балабин Ю.В. Самотканов Локомотивные энергетические установки. – М.: Российский университет транспорта 2019г.
2. Володин А.И. Локомотивные двигатели внутреннего сгорания / А.И. Володин – М.: Транспорт.1990.-256 с.
3. Орлин А. С., Вырубов Д. Н. Двигатели внутреннего сгорания. Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей. – М.:, Машиностроение, 1971.
4. Пивоваров О.А. Функциональные элементы дизельных двигателей тепловозов. Монография/ О.А Пивоваров, Л.А. Савин, Е.В. Сливинский. - Орёл. Издательский дом «ОРЛИК» и К, 2010.-124с
5. Ширяев В. М. Повышение долговечности выхлопных клапанов форсированных двигателей. Дис. на соискание учёной степени к.т.н. Коломна, 1983.- 194 с.