Актуальные проблемы в машиностроении. Том 10. № 3-4. 2023 Технологическое оборудование, оснастка и инструменты ____________________________________________________________________ 33 УДК 621.822 АНАЛИЗ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НАПРАВЛЯЮЩИХ ВТУЛОК КЛАПАНОВ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И РАСЧЕТ ПРИХОДЯЩИХСЯ НА НИХ НАГРУЗОК Ю.О. ВЛАДИМИРОВА, аспирант В.В. ПЛОТНИКОВ, аспирант Е.П. ШАЛУНОВ, канд. техн. наук, профессор (ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары) Владимирова Ю.О. – 428015, г. Чебоксары, пр-т Московский, 15, Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова, e-mail: yulivladimirova@mail.ru В связи с тем, что детали пары трения «направляющая втулка–клапан» в газораспределительном механизме двигателя внутреннего сгорания испытывает нагрузки знакопеременного характера, они подвергаются не только повышенному износу, но и усталостному разрушению. Особенно ситуация отягощается в том случае, когда происходит перекос клапана в отверстии втулки, вызванного силами, направленными не по продольной оси стержня. В данной работе дан анализ условий работы направляющих втулок клапанов двигателей внутреннего сгорания, а так же приведен расчет действующих на них нагрузок в экстремальных условиях, приводящих часто к «заеданию» стержня клапана во втулке. Показано, что температура нагрева направляющих втулок клапанов форсированных двигателей может достигать 900 оС, а средние контактные давления при перекосе стержня клапана диаметром 14 мм во втулке могут составлять 115 МПа. Полученные в работе значения могут использоваться при расчетах конструкции газораспределительного механизма двигателей внутреннего сгорания. Ключевые слова: направляющая втулка клапана, двигатели внутреннего сгорания, нагрузки, контактное давление, износ, «направляющая втулка-клапан», трение. Введение Известно [1-3], что одним из наиболее напряженных с точки зрения условий эксплуатации узлов в форсированных двигателях внутреннего сгорания (ДВС) является пара трения «клапан-направляющая втулка» газораспределительного механизма. Поскольку при работе указанного узла трения клапан с большой скоростью совершает возвратнопоступательное движение внутри отверстия направляющей втулки, то сила трения в контакте между деталями этой пары имеет знакопеременный характер, в связи с чем в материале втулки в местах контакта со стрежнем клапана зачастую наблюдается выкрашивание структурных составляющих материала и в его микрообъемах развиваются усталостные процессы, приводящие в итоге к сильному снижению износостойкости материала направляющей втулки клапана [4-5]. Следует учесть, что при повышении мощности (форсировании), например, судовых дизельных двигателей на 50% за счет применения турбонаддува скорость изнашивания направляющих втулок клапанов увеличивается в 8…10 раз [6]. Таким образом, для того, чтобы, во-первых, правильно подобрать материалы, а во-вторых, провести испытания пары трения в условиях,
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1