Рис. 7. Трехмерное температурное поле (
◦
С) керамической накладки из нитрида
кремня с чугунной вставкой
Сравнение трехмерных температурных полей на рис. 6 и 7 пока-
зывает, что наличие или отсутствие чугунного кольца практически
не меняет тепловое состояние керамического теплоизолятора. Макси-
мальная температура (
T
w
= 659
◦
C) и локальная область ее существо-
вания (поверхность углубленной части камеры) остаются неизмен-
ными. Что касается минимальной температуры, то она снижается от
T
w
= 237
◦
C (см. рис. 6) до
T
w
= 220
◦
C. Область минимальной темпе-
ратуры, как и ожидается в таких случаях, находится на периферийной
части чугунного кольца. Такое незначительное влияние чугунного со-
единительного кольца на теплонапряженное состояние днища поршня
объясняется двумя факторами: низким коэффициентом теплопровод-
ности нитрида кремния по сравнению с чугуном и алюминиевым спла-
вом; относительно малой контактной площадью теплообмена между
керамической накладкой и чугунной вставкой. Эти факторы обусло-
вливают аккумуляцию основной части тепловой энергии, подводимой
со стороны рабочего тела, в керамической накладке.
Результаты измерения локальных температур поршня.
Вери-
фикация разработанных математических моделей осуществлялась пу-
тем сравнения расчетных данных с экспериментальными результата-
ми, полученными на тепловом стенде, предназначенном для физиче-
ского моделирования теплового состояния поршней как при стацио-
нарных, так и нестационарных тепловых нагрузках. Подробное опи-
сание экспериментальной установки приведено в работе [7]. Тепло-
вой стенд позволяет в идентичных условиях проводить термоцикли-
ческие испытания исследуемых (базового и двух экспериментальных)
поршней одновременно. Для термометрирования базового (из алюми-
ниевого сплава) поршня применялись хромель-копелевые термопары
из термоэлектродных проволок диаметром 0,3 мм. Термометрирование
24 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 3