Межецкий Г. Д., Стрельников В. А. Повышение ресурса головок цилиндров дизелей путем совершенствования технологии их восстановления // Научная жизнь. 2020. Т. 15. Вып. 7. С. 950–957. DOI: 10.35679/1991-9476-2020-15-7-950-957

Межецкий Геннадий Дмитриевич, д-р техн. наук, профессор, науч. сотр. отдела «Учебно-научноe обеспечениe», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, г. Саратов, Театральная пл., д. 1.

Стрельников Владимир Александрович, д-р техн. наук, профессор, науч. сотр. отдела «Учебно-научноe обеспечениe», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, г. Саратов, Театральная пл., д. 1.

Тел.: (917) 216-32-48

E-mail: vladimirstrelnikov@yandex.ru

В статье изложены результаты исследований термоусталостной прочности головок цилиндров дизелей и их ресурс в условиях эксплуатации, путем применения наиболее совершенной технологии их восстановления. По результатам теоретических расчетов долговечности и эксплуатационных исследований предложена технология восстановления, позволяющая увеличить ресурс головок цилиндров в 2 ÷ 2,5 раза. С этой целью теоретически определена и экспериментально подтверждена неравномерность температурного поля на огневом днище головок цилиндров дизелей ЯМЗ-238НБ в условиях эксплуатации. На основании теоретических расчетов определены наиболее теплонапряженные участки привалочной к блоку цилиндров плоскости головок цилиндров дизелей, и появление в них трещин. При разработке методики расчета температурных полей огневого днища использовался универсальный метод конечных элементов (МКЭ). Этот метод позволяет достаточно точно учитывать геометрию и условия теплового нагружения головок цилиндров. Для определения температурных полей решающее значение имеет обоснованное назначение граничных условий. С учетом этого был определен ряд поверхностей, которые характеризуют долговечность всей детали в процессе эксплуатации. В результате расчетов, проведенных на ЭВМ, получены температурные поля, позволяющие анализировать распределение температур и температурных градиентов в любой точке огневого днища. Самые высокие температуры (620…635К) локализуются в центральной части огневого днища, которая по термонапряженности в два раза выше, чем переферийная и подтверждает появление в этих местах трещин при эксплуатации головок цилиндров дизелей.

Список литературы:

1. Стратегия развития сельскохозяйственного машиностроения России на период до 2030 года. (Утверждена приказом Минпромторга России от 22 декабря 2011 г. – № 181).

2. Стратегия развития сельскохозяйственного машиностроения России на период до 2030 года. (Утверждена распоряжением правительства РФ от 7 июля 2017 года – № 1455-Р).

3. Heim K., Troberg M., Ollus R. Vaarasto M. Latest developments in Wartsila’s medium-speed engine portfolio. Paper №206, CIMAC 2010, Bergen. – P. 25.

4. Tinschmann G., Thum D., Schlueter S. Pelemis P., Stiesch G. Sailing towards I MO Tier 111 – Exhaust Atertreatment versus Engine-Internal Technologies for Medium Speed Diesel Engines. Paper № 274, CIMAC 2010, Bergen. – P. 34.

5. Межецкий Г. Д., Чекмарев В. В. Методика исследования термоусталостных трещин в головках цилиндров дизеля // Двигателестроение. – 1987. – № 1. – С. 51–54.

6. Межецкий Г. Д., Балдуев А. А., Чекмарев В. В. Увеличение глубины термоусталостных трещин в головках дизелей при эксплуатации // Двигателестроение. – 1991. – № 2. – С. 35–41.

7. Межецкий Г. Д., Стрельников В. А., Чекмарев В. В. Анализ термоусталостных трещин в головках блока цилиндров // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 1987. – № 1. – С. 54–55.

8. Межецкий Г. Д., Никитин Д. А., Чекмарев В. В., Сякин С. М., Никитина Л. В. Влияние физикомеханических свойств конструкционных материалов на ресурс цилиндропоршневой группы // Научное обозрение. – 2016. – № 23. – С. 79–86.

9. Мэнсон С. Температурные напряжения и малоцикловая усталость. – М.: Машиностроение, 1974. – С. 344.

10. Coffin L. E. Jr. A Study of the effects of Cuclic Thermal Stresses on a Ductile Metal. Transactions of the ASME, vol. 76. 1954. P. 931–950.

11. Жбанов А. И. [и др.]. Универсальная программа расчета трехмерных стационарных тепловых полей в автомобильных и тракторных двигателях. – Саратов: Саратовский межотраслевой территориальный центр научно-технической информации пропаганды, 1989.

12. Авторское свидетельство № 918476. СССР «Головка цилиндра внутреннего сгорания» / Шаронов Г. П., Межецкий Г. Д., Стрельников В. А.; заявитель Саратовский ордена «Знак почета» институт механизации сельского хозяйства им. М. И. Калинина.

INCREASING THE RESOURCE OF DIESEL CYLINDER HEADS BY IMPROVING THE TECHNOLOGY OF THEIR RESTORATION

Mezhetskiy Gennadiy Dmitrievich, Dr. of Tech. Sci., Prof., Depart. of Educational and Scientific Support, Saratov State Vavilov Agrarian University, Saratov.

Strelnikov Vladimir Aleksandrovich, Dr. of Tech. Sci., Prof., Depart. of Educational and Scientific Support, Saratov State Vavilov Agrarian University, Saratov.

Keywords: resource, durability, recovery, thermal fatigue strength, cylinder heads, diesel, YaMZ-238NB.

Abstract. The article presents the results of studies of the thermal fatigue strength of diesel cylinder heads and their resource under operating conditions, by using the most advanced technology for their restoration. Based on the results of theoretical calculations of durability and operational studies, a restoration technology has been proposed, which makes it possible to increase the resource of cylinder heads by 2 ÷ 2.5 times. For this purpose, the non-uniformity of the temperature field on the firing bottom of the cylinder heads of YaMZ-238NB diesel engines was theoretically determined and experimentally confirmed. On the basis of theoretical calculations, the most heatstressed sections of the plane of the cylinder heads of diesel engines bonded to the cylinder block were determined, and the appearance of cracks in them. When developing a method for calculating the temperature fields of the fire bottom, the universal finite element method (FEM) was used. This method makes it possible to take into account the geometry and conditions of thermal loading of the cylinder heads quite accurately. For the determination of temperature fields, a well-founded assignment of the boundary conditions is crucial. With this in mind, a number of surfaces were determined that characterize the durability of the entire part during operation. As a result of calculations carried out on a computer, temperature fields have been obtained that make it possible to analyze the distribution of temperatures and temperature gradients at any point of the fire bottom. The highest temperatures (620...635K) are localized in the central part of the fire bottom, which is two times higher in thermal intensity than the peripheral one and confirms the appearance of cracks in these places during the operation of diesel cylinder heads.