средний модуль Юнга материалов контактирующих тел;
B
п
— коэффи-
циент, характеризующий геометрические свойства контактирующих
поверхностей, зависящий от суммы средних высот микронеровностей
контактирующих тел;
λ
с
— теплопроводность среды в объемах ми-
кронеровностей;
h
cp1
,
h
cp2
— средние высоты микронеровностей;
m
—
коэффициент заполнения профиля микронеровностей;
d
— коэффици-
ент, характеризующий влияние максимальных выступов микронеров-
ностей, зависящий от
p/E
.
Значения
B
п
,
m
и
d
определяются по рекомендациям [1].
Первое слагаемое в формуле (1) показывает теплообмен через кон-
тактную поверхность, второе — теплопроводность среды в объемах
микронеровностей.
Традиционно при определении теплового и напряженно-деформи-
рованного состояния крышки цилиндра используется раздельный рас-
чет крышки и клапанов с итерационным согласованием их температур
[2, 3].
На первой итерации при расчете крышки задается произвольная
температура седла клапана. Черезтемпературу клапана, коэффици-
ент теплоотдачи от клапана к седлу и параметры теплообмена при
открытом клапане вычисляются средние по времени температура и
коэффициент теплоотдачи.
Используя полученную температуру посадочной поверхности сед-
ла, аналогично рассчитывают температурное поле клапана. По уточ-
ненной температуре фаски пересчитывают тепловое состояние крыш-
ки. Затем пересчитывают температуру клапана. Итерационный про-
цесс продолжается до тех пор, пока разность температур на данной и
предыдущей итерациях не станет меньше заданного значения.
Таким образом, итерационным процессом получают температуры
фаски клапана и посадочной поверхности седла и рассчитывают тем-
пературное поле деталей. При этом принимается допущение об осе-
симметричном распределении температур на фаске и посадочной по-
верхности седла. Данное допущение соответствует действительности,
так как экспериментальные исследования [4, 5] показывают, что кла-
паны в процессе работы хаотично вращаются вокруг своей оси симме-
трии, и тем самым выравнивают параметры теплообмена в радиальном
направлении.
В настоящей работе выполняются сопряженный расчет крышки и
клапанов (контактные пары) для моделирования теплообмена между
клапаном и седлом (при закрытом клапане); для этой пары задается
усредненный за весь цикл коэффициент теплоотдачи (при открытом
клапане он принимается равным нулю).
96 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2013. № 4
