Рис. 2. Сравнение измеренных локальных температур базового (– – –) и состав-
ного (———)поршней
2. Торцевая часть чугунного соединительного кольца отделена от
керамической накладки воздушным зазором.
3. Боковая площадь контакта чугунного кольца с керамической на-
кладкой находится далеко от тепловоспринимающей поверхности ка-
меры сгорания и не подвергается воздействию высоких температур.
Расчет теплового состояния базового поршня и поршня с те-
плоизолятором.
В качестве теплоизолирующего материала выбран
нитрид кремния. Исследование теплонапряженного состояния прово-
дилось для двух вариантов поршней: базового и теплоизолированно-
го с керамической накладкой. Поскольку разработанные конструкции
составных поршней кроме керамической накладки имели также и чу-
гунную вставку (см. рис. 2), была составлена многоэтапная программа
исследования теплонапряженного состояния поршней, предусматри-
вающая расчет следующих вариантов.
1. Базовый поршень из алюминиевого сплава (теплопроводность
λ
= 150
. . .
160
Вт/(м
·
K), плотность
ρ
= 2700
кг/м
3
, коэффициент ли-
нейного расширения
α
= 21
·
10
−
6
K
−
1
)
.
2. Составной поршень из алюминиевого сплава (без чугунной
вставки) с керамической накладкой из нитрида кремния (
λ
=
= 18
Вт/(м
·
K),
ρ
= 3100
кг/м
3
,
α
= 3
·
10
−
6
K
−
1
)
.
3. Составной поршень из алюминиевого сплава с керамиче-
ской накладкой из нитрида кремния и вставкой из серого чугуна
(
λ
= 65
Вт/(м
·
K),
ρ
= 7600
кг/м
3
,
α
= 13
·
10
−
6
K
−
1
)
.
Для каждого варианта поршня решались задачи трехмерной тепло-
проводности с применением уравнения Лапласа (2). Термические гра-
ничные условия задавались по результатам расчета рабочего процесса
[3–5]. В качестве основного инструмента при моделировании трех-
мерных тепловых состояний базового и экспериментальных поршней
18 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 3
