Термические нагрузки

Детали цилиндро-поршневой группы, образующие камеру сгорания, помимо механических нагрузок испытывают еще и действие высоких температур газов. Воспринимаемый поршнем, втулкой цилиндра и крышкой поток теплоты отводится через их стенки в охлаждающую воду или масло. Процессу теплоотвода препятствуют термические сопротивления металла стенок. Вследствие неодинаковых условий подвода тепла от газов к разным участкам втулки, поршня и крышки, различия в условиях охлаждения и термических сопротивлений температуры по поверхностям и толщинам стенок этих деталей распределяются неравномерно. При этом чем больше тепловой поток, приходящийся на единицу поверхности стенки q, больше теплопередающая толщина стенки δ и меньше коэффициент теплопроводности λ, тем больше перепад температур по толщине стенки и тем неравномернее распределяются температуры по поверхности и объему детали.

Наличие перепадов температур вызывает появление в деталях термических напряжений, которые совместно с напряжениями от механических нагрузок определяют их общее напряженное состояние.

,

где - температура стенки со стороны газов;

- температура стенки со стороны охлаждения.

Термические напряжения ,

где А – постоянная характеризующая физические свойства материала.

Из уравнения следует, что термические напряжения пропорциональны перепаду температур в стенке и увеличиваются с ростом удельного теплового потока (увеличением количества сгорающего в цилиндрах топлива), толщины стенки, и уменьшаются с ростом коэффициента теплопередачи.

Тепловое состояние деталей ЦПГ определяет их работоспособность и надежность в эксплуатации и обобщается термином теплонапряженность двигателя. Это понятие может быть отнесено как к отдельной детали, так и ее части. Показателями теплонапряженности принято считать температуры стенок деталей и тем пературные перепады в них.

Работоспособность деталей ЦПГ зависит не только от возникающих в них термических напряжений, но и от максимальных и местных значений температур, так как с увеличением температуры снижаются прочностные свойства металла, создаются условия для интенсивного нагаро- и лакообразования, ухудшаются условия смазки рабочей поверхности цилиндров.

Список літератури

1. Михайлов В. Н., Михайлов С. В. Судовые энергетические установки. – К.: КГАВТ, 2007. – 84 с.

2. Гогин А.Ф., Кивалкин Е.Ф., Богданов А. А. Судовые дизели. Основы теории, устройство и эксплуатация. – М.: Транспорт, 1988. – 439 с.

3. Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания, том 1: - М.: Моркнига, 2008. – 282 с.

4. Дизели ряда 6Ч 18/22,6ЧН 18/22. Описание и инструкция по обслуживанию. – М.: СУДОИМПОРТ. – 84 с.

5. Артемов Г. А., Горбов В. М. Суднові енергетичні установки: Навчальний посібник. – Миколаїв: УДМТУ, 2002. – 356 с.

6. Болдырев О. Н. Судовые энергетические установки. Ч. I. Дизельные и газотурбинные установки. – Северодвинск: Севмашвтуз, 2003. – 171 с.

7. Акимов П.П. Судовые автоматизированные энергетические установки. – М.: Транспорт, 1980. – 352 с.

8. Семилетка А. І. Суднові енергетичні установки. – К.: ТОВ «ЛДЛ», 2006. – 216 с.

9. Методичні вказівки з оформлення графічних та текстових документів для студентів спеціальності “Експлуатація суднових енергетичних установок” усіх форм навчання / Укладачі: проф. Дикий М.О., доц. Горалік Є.Т., доц. Лопатюк С.П. – К.: КДАВТ, 2001.–55 с.