Вплив конструктивних факторів на тепловий стан циліндрової гільзи

Abstract

Метою проведеного розрахункового дослідження є удосконалення конструкції циліндрової гільзи швидкохідного автотракторного дизеля, поліпшення економічних показників за рахунок досягнення оптимального розподілу температур на висоті робочої поверхні гільзи. Розглядаються такі конструктивні заходи як застосування алюмінієвих сплавів з високою теплопровідністю і зносостійким корундовим покриттям робочої поверхні, нанесення теплоізоляційного емалевого покриття на зовнішню поверхню гільзи між верхнім і нижнім посадочними поясами, яка контактує з охолоджуючою рідиною та збільшення товщини стінки всієї охолоджуваної поверхні. Зносостійкий корундовий прошарок товщиною 0,2 мм застосовується для всіх перерахо-ваних конструктивних заходів. Показано, що використання алюмінієвого сплаву АЛ19 замість чавуну СЧ21-40 для виготовлення гільзи дає очікуваний результат щодо зменшення температур по вcім контрольним точкам, проте температури робочої поверхні гільзи на більшій частині ходу поршня далекі від оптимальних значень. Нанесення емалевого покриття на зовнішню поверхню гільзи товщиною 0,5 мм помітно зни-жує інтенсивність тепловідведення в систему охолодження по всій висоті робочої поверхні. Отриманий температурний профіль і в даному випадку не є оптимальним. Збільшення товщини стінки гільзи на 1 мм на ділянці теплообміну, яка безпосередньо контактує з охолоджуючою рідиною, наближає отриманий температурний профіль до оптимального, але переохолодженою залишається нижня частина гільзи. При цьому ефект від застосування емалевого покриття більш суттєвий, ніж збільшення товщини стінки. При нанесенні на частині охолоджуваної поверхні гільзи емалевого покриття і збільшенні в нижній частині поверхні товщини стінки на 1 мм профіль температур також наближається до оптимального, але необхідні додаткові заходи, направлені на підвищення температур робочої поверхні гільзи в нижній її частині.The purpose of the performed design study is to improve the design of the cylinder sleeve of high-speed automotive diesel engine, improve the economic performance by achieving optimal temperature distribution at the height of the working surface of the sleeve. Constructive measures such as the use of aluminum alloys with high thermal conductivity and wear-resistant corundum coating of the working surface, the application of heat-insulated enamel coating on the outer surface of the liner between the upper and lower landing zones, which is in contact with the coolant, as well as the increase in wall thickness of the entire cooled surface are considered. A wearresistant corundum layer with a thickness of 0.2 mm is applied to all of the listed structural measures. It is shown that the use of aluminum alloy AL19 instead of cast iron SCH21-40 for the manufacture of sleeves gives the expected result of reducing the temperature at all control points, but the temperature of the working surface of the liner on most of the piston stroke is far from optimal values. The application of the enamel coating on the outer surface of t he sleeve with a thickness of 0.5 mm significantly reduces the intensity of the heat sink to the cooling system over the entire height of the working surface. The resulting temperature profile in this case is not optimal. Increasing the liner wall thickness by 1 mm in the heat exchange section, which is in direct contact with the coolant, brings the resulting temperature profile closer to the optimum one, but the lower part of the liner remains supercooled. The effect of the use of enamel coating is more significant than the increase in wall thickness. When the enamel coating is applied to parts of the cooled surface of the liner and t he wall thickness increases by 1 mm in the lower part of the surface, the temperature profile also approaches the optimal one, but additional measures are needed to increase the temperatures of the liner working surface in its lower part.