Москаленко І. М. Удосконалення методів профілювання бічної поверхні поршнів двигунів внутрішнього згоряння

Об'єкт дослідження: динамічні процеси, що відбуваються в циліндропоршневій групі ДВЗ внаслідок дії механічних, теплових та гідродинамічних чинників. Мета дослідження: наукове обґрунтування і удосконалення методу профілювання бічної поверхні поршня ДВЗ за рахунок застосування математичних моделей процесів, що відбуваються в трибоз'єднанні "поршень-змащувальний шар-циліндр". Методи дослідження: всі теоретичні та експериментальні дослідження базуються на фундаментальних положеннях теорії ДВЗ, теорії гідродинамічного змащування, теорії машин та механізмів, сучасному математичному інструментарії. Оцінка термомеханічного напруженого стану поршня здійснювалась методом кінцевих елементів (CAD/CAE) з використанням класичних крайових умов. Теоретичні і практичні результати: розроблено розрахунково-експериментальний метод визначення динаміки поршня, який дозволяє вираховувати параметри руху поршня та обсяг механічних втрат у парі "поршень-циліндр". З використанням таких даних можливо: уточнити конфігурацію контактних ділянок та функції розподілу тиску по бічній поверхні поршня; визначити термонапружений стан деталей циліндро-поршневої групи; уточнити конфігурацію зазорів між поршнем та циліндром; спрогнозувати поточний та осереднений за цикл коефіцієнт тертя; оцінити несучу здатність змащувального шару та режим тертя. Використання запропонованого методу проектування профілю бічної поверхні дозволяє: зменшити монтажні зазори між поршнем та циліндром; зменшити товщину стінки та масу поршня; знизити інерційні навантаження; збільшити несучу здатність змащувального шару в трибоз'єднанні "поршень - змащувальний шар - циліндр"; звузити зони напіврідинного тертя; знизити тепловиділення та температуру деталей циліндропоршневої групи, і, як наслідок, збільшити в'язкість змащувального матеріалу; зменшити механічні витрати на тертя в циліндропоршневій групі. Новизна: удосконалено метод профілювання бічної поверхні поршня ДВЗ за рахунок застосування багаторівневої математичної моделі динаміки поршня; запропоновано перспективний метод експериментального дослідження динаміки поршня в умовах роботи двигуна, який базується на безконтактному вимірюванні зазорів між поршнем та циліндром; запропоновано критерій оцінки несучої здатності змащувального шару та режиму тертя в трибоз'єднанні "поршень-змащувальний шар-циліндр" за допомогою модифікованого числа Зоммерфельда. Ступінь впровадження: наукові положення дисертації використано при проектуванні профілю бічної поверхні поршня 11194-1004015МУ для двигуна ВАЗ 11194 на ПАТ "АВТРАМАТ" (м. Харків) та виконанні робіт з доведення конструкції поршнів малорозмірних поршневих двигунів Д-250 та МС-10П на АТ "МОТОР СІЧ" (м. Запоріжжя). Галузь використання: двигунобудування.