Методика расчета долговечности поршней дизелей

Обоснование. При периодических длительных испытаниях тракторных дизелей Д-240 с камерой сгорания ЦНИДИ через 4000 м-час наблюдалось ухудшение показателей рабочего процесса. После разборки дизелей оказалось, что причиной этого является развитие трещин на кромке камеры сгорания (КС), причем ухудшение показателей выявляется, когда трещина достигнет определенной длины.

Цель работы – поиск методики прогнозирования долговечности поршня тракторного дизеля при наличии трещины на кромке КС и разработка метода расчета развития трещины до перехода в предельное состояние.

Материалы и методы. В процессе исследования использовались как экспериментальные, так и расчетные методы. Были изготовлены опытные поршни с некоторыми конструктивными изменениями, в частности, менялся радиус закругления кромки, что изменяло толщину боковой стенки КС.

Результаты. Моторные исследования дизелей показали, что при определенной конструкции поршня трещина или вообще не появляется, или появляется после большого числа циклов. Проведенные расчетные исследования показали, что развитие трещины зависит от коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины. Используя данные экспериментальных исследований разработан метод оценки критической длины трещины в кромке КС, при которой интенсивность напряжений в окрестности ее вершины превышает предельные, принимаемые для данного материала, из которого изготовлен поршень.

Заключение. Предложена методика расчета долговечности поршня при развитии трещины на кромке камеры сгорания. Проверка расчетных данных, полученных при численной реализации методики оценки долговечности поршней на примере поршня серийного дизеля Д-240Т, показала, что предельная длина трещин в кромках КС достигается принаработке 7000 испытательных циклов. При этом погрешность вычислений по сравнению с данными эксплуатационных испытаний не превышает 11%.