DSc in Engineering
д.т.н.
The possibilities of a prediction of the heads of cylinder durability of the automotive diesel engines at the design stage and their completion to specified parameters, especially for reliability are considered. Since diesel engines operate in the unsteady modes, the main load is not only mechanical, but also thermal. At that, it occurs when the operating modes of the diesel engine change. The most loaded sections in the cylinder head are the bridges between the inlet and exhaust valves, as well as the bridges between the nozzle holes and inlet and exhaust valves. Under the influence of the thermal load, the distortions of the crystal lattice appear in the sections of the cylinder head at first, which leads to the appearance in some direction in which the greatest tangential stresses act, tears, gradually change under the influence of alternating stresses in the crack. When the total accumulated damage reaches a certain critical value, and the crack substantially weakens the cross section, fatigue failure occurs. To ensure the reliability of the diesel engine in operation, it is necessary to choose such methods of calculation and testing that would ensure a specified durability of the cylinder head. Since the reliability check in operation takes considerable time, that accelerated testing is used to reduce the test time. The place occupied by the accelerated tests in the design of diesel engines, as well as the sequence of the formation of their program are considered. It is shown that in practice it is possible to achieve only a certain degree of change in the technical condition of the cylinder head due to the degree of completeness of the accounting of the interacting operational loads and their distortion during reproduced on the test equipment. Possible modes of testing the cylinder heads on a non-motorized thermal bench are proposed with the aim of a determination their durability. They correspond to the modes of accelerated tests for the reliability of the automobile diesel engines. The problem of convergence of the results at accelerated tests and the data under operating conditions is considered.
Рассмотрены возможности прогнозирования долговечности головок цилиндров автомобильных дизелей на стадии проектирования и доводки их до заданных показателей, особенно по надежности. Поскольку дизели в эксплуатации работают на неустановившихся режимах, то основная нагрузка - не только механическая, но и тепловая. При этом она возникает при изменении режимов работы дизеля. Наиболее нагруженными сечениями в головке цилиндров являются перемычки между впускными и выпускными клапанами, а также перемычки между отверстиями под форсунку и впускным или выпускным каналами. Под действием тепловой нагрузки в сечениях головки цилиндров возникают сначала искажения кристаллической решетки, что приводит к появлению по какому-то направлению, в котором действуют наибольшие касательные напряжения, надрывов, постепенно переходящих под действием переменных напряжений в трещину. Когда полная накопленная поврежденность достигает некоторой критической величины, а трещина существенно ослабляет поперечное сечение, происходит усталостное разрушение. Для обеспечения надежности дизеля в эксплуатации необходимо выбрать такие методы расчета и испытаний, которые обеспечили бы заданную долговечность головки цилиндров. Поскольку проверка надежности в эксплуатации занимает значительное время, то для сокращения сроков испытаний используют ускоренные испытания. Рассмотрено место, занимаемое ускоренными испытаниями в проектировании дизелей, а также последовательность формирования их программы. Показано, что на практике возможно достижение лишь некоторой степени изменения технического состояния головки цилиндров, обусловленной степенью полноты учета взаимодействующих эксплуатационных нагрузок и их искажения при воспроизведении на испытательном оборудовании. Предложены возможные режимы испытания головок цилиндров на безмоторном тепловом стенде с целью определения их долговечности. Они соответствуют режимам ускоренных испытаний на надежность дизелей автомобильных двигателей. Рассмотрена проблема сходимости результатов при ускоренных испытаниях и данных, полученных в эксплуатационных условиях.