Анализ методов повышения термостойкости поршней тракторных дизелей

Рассмотрены применяемые методы повышения термической прочности поршней двигателей внутреннего сгорания. Для тракторных дизелей с камерой сгорания в поршне характерны наибольшие скорости изменения температуры при набросе и сбросе нагрузки, а также наибольшие значения температурных градиентов. Наибольшие тепловые нагрузки возникают у поршней с полуоткрытой камерой сгорания. Периодические тепловые нагрузки с высоким значением температурного градиента приводят к термоусталостным разрушениям. Такие разрушения могут начинаться с появления трещин на кромке камеры сгорания. Наличие даже небольшой трещины на кромке камеры сгорания приводит к ее дальнейшему росту, что может стать причиной разрушения поршня. К основным причинам образования трещин на кромке камеры сгорания относятся: переменные напряжения, вызванные воздействием переменного давления газов в цилиндре в течение рабочего цикла; низкочастотные колебания температуры поршня, связанные со сменой режимов работы двигателя; высокочастотные циклические термические колебания, обусловленные изменением температуры материала в поверхностном слое камеры сгорания в течение каждого рабочего цикла. Наиболее распространенные конструкционные и технологические решения, направленные на повышение термической прочности поршней: изменение радиуса закругления кромки горловины камеры сгорания; армирование кромки камеры сгорания более термостойкими материалами; использование материалов для изготовления поршней с повышенной термостойкостью; искусственная теплоизоляция поршня или его охлаждение маслом. К недостаткам использования галерейного масляного охлаждения можно отнести ускорение процессов старения масла. Альтернативное решение - ограничение подвода тепла к стенкам камеры сгорания с помощью теплозащитных покрытий, наносимых на днище газоплазменным, детонационным или электродуговым способом. Наиболее простой способ повышения термической прочности поршня дизеля при полузакрытой камере сгорания - конструкционные изменения.

термопрочность, градиент температур, защитные покрытия, алюминиевые сплавы