Вплив навантаження бензинового чотиритактного двигуна на критерій мащення шатунного підшипника колінчастого валу

Анотація

 Мета роботи. Визначення результуючої сили, що навантажує поверхні тертя шатунних підшипників у межах робочих частот обертання колінчастого валу та навантажень двигуна для отримання відповідних діапазонів критерію мащення із врахуванням в’язкості моторної оливи.

Методи дослідження. Розглянуто бензиновий чотиритактний двигун, який має діапазон робочих частот обертання колінчастого валу від 900 до 5600 хв^-1. За допомогою програми «DVS-2» з використанням ПЕОМ проведено серію теплових розрахунків двигуна. На базі теплових розрахунків, з урахуванням кінематики кривошипно-шатунного механізму та рухомих мас шатунної і поршневої групи, отримані величини сумарних сил, що діють на шатунну шийку колінчастого валу. Дослідження проведені для трьох частот обертання колінчастого валу і трьох величин навантаження для кожної з частот. В якості фактору навантаження використано початковий тиск в циліндрах двигуна – тиск у кінці такту впуску. Для кожної частоти обертання обрані вихідні дані для трьох навантажувальних точок: максимальне навантаження, яке відповідає повному відкриттю дросельної заслінки; середнє навантаження – тиск p_а, відповідний режиму половини максимального крутного моменту, що розвивається на даному режимі; для спрощення розрахунків мінімальне навантаження задано постійним тиском, який відповідає режиму холостого ходу двигуна. Розрахунки проводились для частоти обертання холостого ходу, максимального крутного моменту та номінальної частоти обертання.

Під час розрахунку критеріїв мащення шатунного підшипника для різних режимів роботи двигуна враховані в’язкість моторної оливи та шорсткість поверхонь тертя.

Отримані результати. Наведено результати теоретичних досліджень з моделювання величини результуючої сили, яка навантажує поверхні тертя шатунного підшипника бензинового чотиритактного двигуна за умов зміни розрахункових тисків горючих газів в циліндрах у кінці такту впуску на фіксованих частотах обертання колінчастого валу. Отримані дані дали можливість визначити діапазони значень критерію мащення шатунного підшипника за умов зміни в’язкості моторної оливи та шорсткості поверхонь тертя. В роботі показано зростання впливу газової складової сили, що навантажує поверхні тертя шатунного підшипника зі зниженням частоти обертання. При цьому за низьких та середніх частот обертання критерій мащення може сягати критичних величин, що призводить до порушення режиму гідродинамічного тертя шатунного підшипника під час процесу згорання паливо-повітряної суміші в циліндрах двигуна.

Наукова новизна. Визначено закономірності зміни сумарної сили, що діє на шатунний підшипник, її газової та інерційної складових від навантаження та частоти обертання колінчастого валу. Встановлено, що при роботі двигуна на високих частотах обертання навантаження на двигун практично не впливає на значення сумарної сили, що діє на шатунну шийку колінчастого валу. Розроблено методику визначення порушення умов гідродинамічного тертя у шатунному підшипнику на малих частотах обертання і високих навантаженнях на двигун. Встановлено критичні режими роботи шатунного підшипника бензинового двигуна 4Ч 7,6/8.

Практична цінність. Методика розрахунку може бути використана у навчальному процесі з дисциплін «Теорія ДВЗ» та «Динаміка ДВЗ», а також при розробці стратегії мащення ДВЗ на різних режимах роботи чи формування вторинних мастильних утворень в парах тертя.