В связи с этим возникает необходимость совершенствования мето-
дов оценки температурного состояния деталей. Получение информа-
ции о температурных полях деталей на этапе проектирования важ-
но для оценки их работоспособности и надежности, моделирования
напряженно-деформированного состояния, правильного подбора ма-
териалов, оптимизации конструкции, проектирования системы охла-
ждения. Одними изсамых ответственных и теплонапряженных дета-
лей являются крышка цилиндра и клапаны. Черезкрышку цилиндра
отводится значительная часть теплоты от камеры сгорания. Выпуск-
ной клапан омывается горячими газами при выпуске и постоянно кон-
тактирует с элементами крышки цилиндра. Отвод теплоты от клапана
затруднен в связи с небольшой площадью контакта теплоотводящих
поверхностей. В связи с этим задача определения теплонапряженно-
сти крышки цилиндров быстроходного дизеля является актуальной и
ее решение представляет большой интерес.
Согласование полей температур крышки и клапана.
Одной из
основных сложностей при расчете является согласование температур-
ных полей фаски клапана и посадочной поверхности крышки (седла).
Сложность заключается прежде всего в том, что тепловые потоки в
течение всего рабочего цикла меняют свое направление. Это обусло-
влено особенностями конструкции газораспределительного механизма
и сложностью протекания рабочих процессов (газо- и теплообмена,
тепловыделения).
В то время когда клапан закрыт, через фаску и седло клапана те-
плота передается от клапана к крышке (выпускной клапан) или от
крышки к клапану (впускной клапан). Во время тактов впуска и вы-
пуска фаска и седло соответствующего клапана омываются свежим за-
рядом (впускные клапаны) и отработавшими газами (выпускные кла-
паны). Параметры теплообмена в этом случае можно определить по
граничным условиям третьего рода: температуре газа и коэффициенту
теплоотдачи в клапанной щели.
Коэффициент теплоотдачи контакта двух тел
α
к
, Вт/(м
2
·
K), завися-
щий от свойств материалов контактирующих деталей, качества обра-
ботки контактирующих поверхностей, а также контактного давления,
рассчитывается по зависимости, предложенной В.М. Поповым [1]:
α
к
= 2
,
12
·
10
4
λ
p
E
B
п
0
,
8
+
λ
0
(
h
cp1
+
h
cp2
)(1
−
m
)
d
,
(1)
где
λ
=
2
λ
1
λ
2
λ
1
+
λ
2
— средний коэффициент теплопроводности материа-
лов контактирующих тел;
p
— контактное давление;
E
=
2
E
1
E
2
E
1
+
E
2
—
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2013. № 4 95
