УДК 621.434:536.24
Р. З. К а в т а р а д з е, М. М. А р и п д ж а н о в,
Д. О. О н и щ е н к о
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ
СОСТАВНОГО ПОРШНЯ С КЕРАМИЧЕСКИМ
ТЕПЛОИЗОЛЯТОРОМ
Приведены результаты моделирования теплового состояния трех
вариантов конструкции поршня экспериментального дизеля. Пока-
зано, что использование нитрида кремния в качестве теплоизо-
лирующего материала снижает общийтемпературныйуровень
поршня, способствует выравниванию его температурного поля и
снижает термические напряжения. Верификация моделейосуще-
ствлялась путем сравнения расчетных данных с результатами из-
мерения локальных температур как на металлической, так и на
керамическойчастях составного поршня.
Ключевые слова
:
локальныйтеплообмен, поршень, теплонапряженное
состояние, тепловая изоляция, керамическая накладка.
За последние годы проведен большой объем работ по исследова-
нию и применению конструкционной керамики в двигателестроении
[1, 2]. Основное достоинство керамических материалов — материалов
будущего — заключается в том, что они имеют меньшую (по сравне-
нию с традиционно используемыми металлами) массу и могут экс-
плуатироваться при высоких температурах. Еще одно их немаловаж-
ное достоинство — сырье для производства керамических материалов,
практически неисчерпаемо, так как из него состоит почти вся земная
кора. Поскольку керамика является перспективным материалом для
поршневых двигателей нынешнего столетия, то это обязывает автомо-
бильную промышленность приложить все усилия, чтобы не остаться в
роли догоняющего, и указывает на актуальность задачи создания эко-
логически чистых двигателей с уменьшенными тепловыми потерями
и нагрузками на основных деталях.
В настоящей работе рассматривается задача использования кера-
мики как термобарьерного материала в целях защиты поршня от по-
вышенных тепловых нагрузок со стороны высокотемпературного ра-
бочего тела, а также снижения теплоотдачи в систему охлаждения.
Объектом исследования являлся одноцилиндровый четырехтакт-
ный дизель, спроектированный и построенный на базе универсаль-
ного картера, поршневая группа которого была заимствована у трак-
торного двигателя СМД-14 (производство Алтайского моторного за-
вода). Опытный базовый двигатель имеет камеру типа Гессельмана и
четырехклапанную головку цилиндра, при этом для интенсификации
вихревого движения воздушного заряда в одном из впускных кла-
панов установлена ширма с углом охвата 120
◦
. Поворот клапана и
фиксирование его в определенном положении осуществляется с по-
мощью специального устройства. В головке дизеля по оси цилиндра
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 3 15
