Снижение механических потерь в цилиндро-поршневой группе двигателя внутреннего сгорания применением антифрикционных присадок к моторным маслам
Диссертация
Известно, что в настоящее время основным потребителем топлив и смазочных материалов на нефтяной основе являются тепловые машины в целом и ДВС в частности. Поэтому повышение энергоэкономичности установок, использующих продукты переработки нефти, становится, с учетом невосполни-мости данного вида ресурсов, все более актуальной задачей. Индексы в — вода, воздухг — гази — инерция, признак режима… Читать ещё >
Содержание
- УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИНДЕКСЫ И СОКРАЩЕНИЯ
- ГЛАВА 1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ДВС
- 1. 1. Баланс механических потерь, режимы трения и износа в ДВС
- 1. 2. Методы снижения механических потерь и износа в ДВС
- 1. 3. Анализ и классификация АФП
- 1. 4. Моделирование процессов смазки, трения и износа в ДВС
- 1. 5. Экспериментальные методы оценки служебных свойств АФП
- 1. 6. Выводы, постановка цели и задач исследования
- ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТРЕНИЯ И ИЗНОСА
- 2. 1. Аналитические выражения взаимосвязи механических потерь с топливной экономичностью ДВС
- 2. 1. 1. Удельный эффективный расход топлива и механический КПД
- 2. 1. 2. Удельный эффективный расход топлива и мощность механических потерь
- 2. 1. 3. Расход топлива и коэффициент трения
- 2. 2. Анализ структуры мощностного баланса автомобиля с точки зрения влияния АФП на мощность механических потерь
- 2. 3. Определение зависимостей для расчета силы трения и износа с учетом наличия АФП
- 2. 3. 1. Связь между числами Зоммерфельда и Герси
- 2. 3. 2. Линейный износ
- 2. 4. Классификация АФП для целей моделирования трибологических процессов в ЦПГ
- 2. 5. Результаты и
- 2. 1. Аналитические выражения взаимосвязи механических потерь с топливной экономичностью ДВС
- выводы
- ГЛАВА 3. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ СМАЗКИ, ТРЕНИЯ И ИЗНОСА ПОРШНЕВОГО КОЛЬЦА ДВС
- 3. 1. Описание базовой математической модели смазки, трения и износа поршневого кольца ДВС
- 3. 2. Модернизация и уточнение базовой математической модели с целью учета наличия АФП в смазочном материале
- 3. 3. Объекты и задачи численного эксперимента
- 3. 4. Исследование влияния различных факторов на смазку, трение и износ в сопряжении «поршневое кольцо-цилиндр» ДВС
- 3. 4. 1. Режим работы двигателя
- 3. 4. 2. Марка моторного масла и тип АФП
- 3. 4. 3. Конструкция и состояние деталей ЦПГ
- 3. 5. Результаты и
- выводы
- ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ И
- ПРИМЕНИМОСТИ АФП ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВС
- 4. 1. Методика триботехнических испытаний на машине трения
- 4. 2. Трибометр поршневого типа для оценки свойств АФП
- 4. 3. Результаты испытаний перспективных АФП на машине трения и поршневом трибометре
- 4. 4. Стендовые испытания двигателей с применением АФП
- 4. 5. Испытание АФП на автомобильных ДВС в условиях имитации ездового цикла на беговых барабанах
- 4. 6. Результаты и
- выводы
Список литературы
- Райков И.Я. Испытания двигателей внутреннего сгорания: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1975. — 320 с.
- Автомобильные двигатели / В. М. Архангельский, М. М. Вихерт, А. Н. Воинов и др.- Под ред. М. С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977. — 591 с.
- Furuhama S., Takiguchi М. Measurement of piston frictional force in actual operating diesel engine // Int. Jahrb. Tribologie. 1981.-№ 6. — P. 737−742.
- Тракторные дизели: Справочник / Б. А. Взоров, А. В. Адамович, А. Г. Арабян и др.- Под общ. ред. Б. А. Взорова. М.: Машиностроение, 1981. — 535 с.
- Дизели с воздушным охлаждением Владимирского тракторного завода / В. В. Эфрос, Н. Г. Ерохин, Р. И. Кульчицкий и др. М.: Машиностроение, 1976.-277 с.
- Определение потерь на привод агрегатов и механизмов дизеля Д-50 / Б. Э. Шабшаевич, А. В. Адамович, Н. К. Петров и др. // Тракторы и сельхозмашины. 1973. — N 1. — С. 9−10.
- Основы трибологии (трение, износ, смазка): Учебник для технических вузов / Э. Д. Браун, Н. А. Буше, И. А. Буяновский и др. / Под ред. А. В. Чичинадзе. М.: Центр «Наука и техника», 1995. — 778 с.
- Влияние некоторых свойств моторных масел на расход масла и износ деталей автомобильного дизеля / В. А. Артемьев, М. А. Григорьев, В. Н. Ефремов // Двигателестроение. 1980. — № 2. — С. 52−54.
- Перспективы производства высокооборотных автотракторных дизелей за рубежом и новые проблемы их смазывания / В. Д. Резников, В. М. Кондратьев // Двигателестроение. -1980. № 2. — С. 55−57.
- Чихос X. Системный анализ в трибонике: Пер. с англ. С. Х. Харламова. М.: Мир, 1982 — 351 с.
- Семенов B.C. Режим смазки пары трения поршневое кольцо-цилиндровая втулка ДВС//Двигателестроение. 1991.-№ 10−11.-С. 19−23.
- Трение, изнашивание и смазка: Справочник- В 2-х кн. / Под ред. И. В. Крагельского, В. В. Алисина. М.: Машиностроение, 1978. — Кн. 1 — 400 с.
- Трение и теплопередача в поршневых кольцах двигателей внутреннего сгорания: Справочное пособие / P.M. Петриченко, М. Р. Петриченко, А. Б. Канищев и др.- Под ред. P.M. Петриченко. JL: ЛГУ, 1990. -248 с.
- Костров А.В., Макаров А. Р., Смирнов С. В. Исследование влияния конструкции поршня бензинового двигателя на динамику его движения в цилиндре //Двигателестроение. 1991. -№ 3. — С. 3−6.
- Gerner D. Bilanz zu Untersuchungen der Reibungsverluste von Verbrennungsmotoren //KFT. 1976. — H. 12. — S. 364−367.
- Мишин И.А. Долговечность двигателей 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Машиностроение, 1976. — 288 с.
- Григорьев М.А., Пономарев Н. Н. Износ и долговечность автомобильных двигателей. -М.: Машиностроение, 1977. 248 с.
- Шалай А.Н. Анализ процессов изнашивания сопряжений кольцо-канавка поршней ДВС и разработка методики ускоренных испытаний их на износ // Двигателестроение. 1986. — № 9. — С. 15−17.
- Григорьев М.А., Енукидзе Б. М. Конструкторско-технологическое обеспечение надежности ДВС // Автомобильная промышленность. 1988. -№ 8. — С. 8−12.
- Гинцбург Б.Я., Адамович А. В., Тихомиров Я. В. Выбор длины шатуна автотракторных двигателей // Автомобильная промышленность. 1961. № 1. -С. 13−17.
- Поспелов Д.Р., Эфрос В. В., Будунов М. Б. Влияние изменения отношения S/D на механические потери двигателя // Тракторы и сельхозмашины. 1973. -N 1. — С. 6−9.
- Автомобильные двигатели / В. М. Архангельский, М. М. Вихерт, А. Н. Воинов и др.- Под ред. М. С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977. — 591 с.
- Костров А.В., Макаров А. Р., Смирнов С. В. Исследование влияния конструкции поршня бензинового двигателя на динамику его движения в цилиндре //Двигателестроение. 1991. — N 3. — С. 3−6.
- Скобцов Е.А., Изотов А. Д., Тузов JI.B. Методы снижения вибрации и шума дизелей. M.-JI.: Машгиз, 1962. — 192 с.
- Рык Г. М., Эфрос В. В., Чирик П. И. Влияние перекосов осей деталей цилиндро-поршневой группы на механические потери • дизеля // Тракторы и сельхозмашины. 1969. — N 4. — С. 14−15.
- Сравнительные испытания двигателей с двумя и одним компрессионными кольцами на поршне / Ю. А. Коган, П. С. Ермолаев, С. А. Афинеевский и др. // Автомобильная промышленность. 1974. — № 9. — С. 3−5.
- Канарчук В.Е. Долговечность и износ двигателей при динамических режимах работы. Киев.: Наукова думка, 1978. — 256 с.
- Рытвинский Г. Н., Гуляев А. Е. Анализ возможности улучшения экономических показателей автомобиля за счет отключения части цилиндров двигателя // Автомобильные и тракторные двигатели: Межвуз. сб. (М.). 1980. -Вып. 3.-С. 42−49.
- Бухарин Н.А., Прозоров B.C., Щукин М. М. Автомобили, Конструкция, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля. Учебное пособие для вузов / Под ред. Н. А. Бухарина Изд. 2-е, перераб. и доп. JL: Машиностроение, 1973, 504 с.
- Григорьев М.А., Енукидзе Б. М. Конструкторско-технологическое обеспечейие надежности ДВС // Автомобильная промышленность. 1988. — № 8. — С. 8−12.
- Григорьев М.А., Кошелев А. Г., Галактионов А. Е. Для повышения износостойкости поверхностей трения // Автомобильная промышленность. -1990.-N 11. С. 12−14.
- Гильзы и цилиндры зарубежных автомобильных двигателей: Обзорная информация / С. С. Воробьев, В.Е. ГЦурков, М. Н. Сильницкая и др. -М.: ЦНИИТЭИавтопром, 1988. 48 с.
- Ханин Б.Л., Ведерников Д. Н. Совершенствование производства поршневых колец ДВС за рубежом // Двигателестроение. 1987. -№ 7. — С. 5255.
- Трение, изнашивание и смазка: Справочник- В 2-х кн. / Под ред. И. В. Крагельского, В. В. Алисина. М.: Машиностроение, 1978. -Кн. 1. — 400 с.
- Покровский Г. П. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1985. — 200 с.
- Обельницкий A.M., Егорушкин Е. А., Чернявский Ю. Н. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости: Учебник для вузов / Под ред. A.M. Обельницкого Изд. 2-е, испр. и доп. — М.: ИПО Полигран, 1995. — 272 с
- Экономия топлива при использовании специальных моторных масел / В. Д. Резников, В. М. Кондратьев, С. Б. Борщевский и др. // Химия и технология топлив и масел. -1981. N 11. — С. 58−60.
- Гуреев А.А., Фукс И. А., Лашхи В. Л. Химмотология. М.: Химия, 1986.-С. 206−232.
- Григорьев М.А., Бунаков Б. М., Долецкий В. А. Качество моторного масла и надежность двигателей. -М.: Издательство стандартов, 1981. -232 с.
- Новый тип антифрикционной и противоизносной присадки / А. Б. Виппер, А. В. Непогодьев // Топлива и смазочные материалы. 1986. -№ 3.-С. 23.
- Reick F.G. Energy-saving lubricants containing colloidal PTFE. // ASLE Preprint К 81-AM-5D-2, 1981. 10 p.
- Использование оксидных и нитридных керамик для модификации политетрафторэтилена / А. А. Охлопкова, С. А. Слепцова // Трение и износ. -1998.-Т. 20, № 1,-С. 80−85.
- Некрасов С.С., Стребков С. В. Использование антифрикционных присадок для улучшения эксплутационных свойств моторного масла // Двигателестроение. 1991. — № 8−9, — С. 50−51, 59.
- Новое в применении антифрикционных присадок к моторным маслам за рубежом / А. Б. Виппер, С. А. Абрамов, В. И. Балакин // Двигателестроение. 1982. -№ 4. — С. 55−56.
- Использование модификаторов трения в моторных маслах -эффективный способ снижения потерь мощности на трение / А. Б. Виппер, B.JI. Лашхи, В. В. Кулагин // Двигателестроение. 1980. -№ 9. — С. 24−25.
- Высокотемпературные антифрикционные присадки к моторным маслам / B.JI. Лашхи, А. Б. Виппер, В. В. Кулагин // Трение и износ. 1980. — Т. 1, № 4. — С. 749−753.
- Выбор и исследование смазочного материала с улучшенными триботехническими параметрами / С. В. Путинцев, И. А. Холомонов, Л. Ф. Малый // Трение и износ. 1990. — Т. 11, № 2, С. 317−322ё.
- Нитанай А. Твердые смазки: Пер. с яп. / ВЦП, 1976, № 2, С. 61−67.
- White W.R., Cusano С.М., Morris Н.С. Lubricity agents as ashless fuel economy additives in engine oils // The JSLE Lubrication Conference, November 5, 1980, Tokyo.
- Miiller K., Bartz W. J. Motorsauberkeitserhohung durch M0S2 bzw. Graphit. // Mineraloltechnik. -1979. № 1. — S. 3−10.
- Некоторые результаты сравнительных испытаний смазочных композиций при трении скольжения / В. Н. Кузьмин, П.П. ДудкоСлавянтрибо-5. Наземная и аэрокосмическая трибология 2000: Материалы междунар". науч.-практ. симпоз. — Санкт-Петербург, 2000 — С. 289−290
- Механизм воздействия противоизносной добавки РиМЕТ на работу пары трения чугун-хром / И. В. Фришберг, JI.B. Золотухина, В. В. Харламов и др. // Трение и износ. 2000. — Т. 21, № 6. — С. 101 -106.
- Влияние высокодисперсных металлоплакирующих присадок на антифрикционные и противоизносные свойства моторного масла / С. А. Воробьева, Е. А. Лавринович, В. В. Мушинский и др. // Трение и износ. 1996. -Т. 17, № 6.-С. 827−830.
- Петриченко P.M., Шабанов А. Ю. Механизм образования смазочного слоя под комплектом поршневых колец ДВС // Двигателестроение. 1987.-№ 4.-С. 6−10.
- Кузнецов Г. К. Управление толщиной масляной пленки между маслосъемным поршневым кольцом и цилиндром // Известия вузов. Машиностроение. 1979. — № 6. — С. 67−71.
- Кузнецов Г. К., Воробьев В. И. Влияние массы маслосъемного кольца на расход масла в ДВС // Двигатели внутреннего сгорания (М.). 1983. — № 483−11. — С. 5−7.
- Бурштейн Л.М., Кобяков С. В. Исследования процессов смазывания и трения поршневых колец ДВС. Смазывающее действие поршневых колец //Двигателестроение. 1990. — № 12. — С. 42−46.
- Мохнаткин Э.М., Усов П. П. Гидродинамическая смазка деформируемого поршневого кольца // Трение и износ. 1980. — Т. 1, № 6. — С. 1000−1010.
- Кузнецов Г. К. К вопросу о работе поршневых колец // Известия вузов. Машиностроение. 1977. — № 2. — С. 77−81.
- Энглиш К. Поршневые кольца: Пер. с нем. / Под ред. В. К. Житомирского. М.: Машгиз, 1963 — Т. 2 — Эксплуатация и испытание. — 362 с.
- Семенов B.C. Режим смазки пары трения поршневое кольцо-цилиндровая втулка ДВС // Двигателестроение. 1991. — N 10−11. — С.-19−23.
- Путинцев С.В. Анализ режима трения деталей цилиндро-поршневой группы автомобильного дизеля // Известия вузов. Машиностроение. 1999. -№ 2−3. — С. 65−68.
- Папок К.К., Рагозин Н. А. Словарь по топливам, маслам, смазкам, присадкам и специальным жидкостям (химмотологический словарь). 4-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1975. — 392 с.
- Венцель С.В. Применение смазочных масел в двигателях внутреннего сгорания. М.: Химия, 1979. — 240 с
- Смазочные материалы: Антифрикционные и противоизносные свойства. Методы испытаний: Справочник / P.M. Матвеевский, В. Л. Лашхи, И. А. Буяновский и др. М.: Машиностроение, 1989. — 224 с.
- Метод оценки эффекта последействия трибологически активных присадок при повышенных нагрузках / Ю. А. Лозовой, Т. А. Займовская, Г. Н. Кузьмина и др. // Трение и износ. 1996. — Т. 17, № 3. — С. 374−380.
- Беркович Е.С. Развитие способа измерения износа машин методом искусственных баз // Теоретические и прикладные задачи трения, износа и смазки машин. М.: Наука, 1982. С. 198−210.
- Путинцев С.В. Измерение сил и работы трения в ЦПГ ДВС (Обзор) //Двигателестроение. 1991. — № 8−9. — С. 31−32.
- Путинцев С.В. Состояние, проблемы и перспективы развития трибологического аспекта энергосбережения в двигателестроении // Известия вузов. Машиностроение. 1995. — № 10−12. — С. 71−79.
- Поршневой трибометр для сравнительной оценки антифрикционных и противоизносных свойств смазочных материалов / С. В. Путинцев, А. С. Шаповалов, С. А. Аникин и др. // Трение и износ. 1998. — Т. 19, № 2, — С. 218 223.
- Методы оценки эффективности антифрикционных присадок к моторным маслам (обзор) / А. Б. Виппер, С. А. Абрамов, В. И. Балакин // Двигателестроение. 1982. — № 7. — С. 41−43.
- Udelhofen J.H., Sicker W.L., Slater В.В. Evaluation techniques of fuel saving engine lubrikants. The JSLE Lubrication Conference. — Tokyo, 1980, — P. 30−35.
- Hart N., Klans E.E. Laboratory testing of fuel efficient oils // SAE Paper. 1979. № 790 731.- 13 p.
- Korcek S., Sorab J., Johnson M. Advances in fuel efficiency of engine oils. 13th European Automotive Symposium AGELFI. Sevilla (Spain), 1998. -lip.
- Токсичность двигателей внутреннего сгорания: Учебное пособие / В. В. Горбунов, И. Н. Патрахальцев. М.: Изд-во РУДН, 1998. — 214 с.
- Мур Д. Основы и применения трибоники: Пер. с англ. / Под ред. И. В. Крагельского, Г. И. Трояновской. М.: Мир, 1978. — 487 с.
- Путинцев С.В., Холомонов И. А., Малый Л. Ф. Выбор и исследование смазочного материала с улучшенными триботехническими параметрами //Трение и износ. 1990.-Т. 11, № 2. — С. 317−322.
- Путинцев С.В., Белоусов А. И. Повышение эффективности лабораторных методов оценки триботехнических свойств конструкционных и смазочных материалов // Заводская лаборатория (диагностика материалов). -1995.-№ 8.-С. 59−62.
- Путинцев С.В., Аникин С. А. Универсальная зависимость для нахождения динамической вязкости моторных масел в рабочем диапазоне температур // Двигателестроение. 1995. — № 3, — С. 70−71.
- Сивухин Д.В. Общий курс физики. Механика. М.: Наука, 1989, -Т. 1.-576 с.
- Особенности взаимодействия и анализ работы сопряжения поршень-цилиндр быстроходных дизелей / Н. Д. Чайнов, А. Н. Краснокутский, А. В. Кожевников и др. // Вестник МГТУ. Серия Машиностроение. 1996. — № 1. -С. 3−13.
- Ахматов А.С. Молекулярная физика граничного трения— М.: Физматгиз, 1963. 472 с.
- Путинцев С.В., Галата Р. А., Беклемышев В. И. Результаты триботехнических испытаний смазочных композиций для ДВС // Известия вузов. Машиностроение. -2000. -№ 3.-С. 51−56.
- Лурье М.И., Токарев А. А. Скоростные качества и топливная экономичность автомобиля. М.: Машиностроение, 1967. — 164 с.
- Петрушов В. А., Московкин В. В., Евграфов А. Н. Мощностной баланс автомобиля. М.: Машиностроение, 1984. — 160 с.
- Динамика системы: Дорога шина — автомобиль — водитель / Под ред. А. А. Хачатурова. -М.: Машиностроение, 1976. 536 с.
- Аникин С.А. Повышение энергоэкономических показателей четырехтактного дизеля на основе математического моделирования работы и совершенствования деталей поршневой группы: Дисс.канд. техн. наук. -Москва, 1997. 127 с.
- Автомобиль ГАЗ-24 «Волга». / В. И. Борисов, А. И. Гор, В. Ф. Гудов и др. М.: Транспорт, 1970. — 328 с.
- Two Dimensional Numerical Analysis of Piston Ring Lubrication of an Internal Combustion Engine / Y. Zhang, G. Chen, B. Li // SAE Techn. Pap. Ser. -1999.-№ 1222.-9 p.
- Оценка антифрикционных свойств.
- Определение противоизносных свойств.
- Совокупная оценка триботехнических (антифрикционных и противоизносных свойств).2. Объект испытаний
- Жидкие смазочные материалы (моторные, индустриальные масла, специальные жидкости и т. п.).
- Пара трения представляет собой две детали, находящиеся в смазываемом фрикционном контакте конформного (антифрикционные испытания) или неконформного (противоизносные испытания) типа (рис.1).
- Нижний образец (диск) является вращающимся, верхний (колодка) -неподвижным.
- Смазка фрикционного контакта пары трения осуществляется смачиванием вращающегося диска, погруженного во время работы в масляную ванну.
- Материал деталей пары тренияОпределяется в каждом случае задачами эксперимента.Рис.1. Эскиз пары трения машины МИ-6 при антифрикционных (а) ипротивоизносных (б) испытаниях: 1- верхний образец (колодка) — 2- нижний образец (диск) — 3- смазочный материал
- Конструкция деталей пары тренияДолжна соответствовать чертежу, приведенному на рис. 2, где даны также рекомендованные требования к твердости и шероховатости трущихся поверхностей.
- Задаваемые параметры переменные:1. й>угловая скорость вращения нижнего образца (диска), с"1−2. iV-нормальная нагрузка на пару трения, Н- постоянные: л
- А площадь фрикционного контакта образцов, м (вычисляется как площадь проекции зоны конформного фрикционного контакта верхнего образца на нижний) —
- R., R2- радиус верхнего и нижнего образца соответственно, м-
- V.oo~ кинематическая вязкость смазочного материала при 100 °C, сСт.
- Т., Т2 время работы на площадке нагружения (при постоянной нагрузке) в ходе антифрикционных и износных испытаний соответственно, мин. ЭС-Обр.в е р х н и й i р о л о д к о > ¦' 1,6/ч-«Материол-цугун серый НЕ 1700БРС17еЦ НИЖНИЙ (диск)j li: fj in ГО isi