Діагностування деградації замка ущільнювального кільця за втратою робочих газів двигуна внутрішнього згорання
Запропоновано оцінювати негерметичність циліндра двигуна внутрішнього згорання, яка залежить від зношування ущільнювального кільця поршня, за величиною його зазору, об’ємом та інтенсивністю продування газу до коробки колінвала. Встановлено, що нещільність замка кільця в першому наближенні лінійно за...
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
2014
|
| Назва видання: | Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134445 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Діагностування деградації замка ущільнювального кільця за втратою робочих газів двигуна внутрішнього згорання / О.І. Балицький, К.Ф. Абрамек, Т. Штек, Т. Осіповіч // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2014. — Т. 50, № 1. — С. 142-144. — Бібліогр.: 5 назв. — укp. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-134445 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1344452018-06-14T03:06:44Z Діагностування деградації замка ущільнювального кільця за втратою робочих газів двигуна внутрішнього згорання Балицький, О.І. Абрамек, К.Ф. Штек, Т. Осіповіч, Т. Запропоновано оцінювати негерметичність циліндра двигуна внутрішнього згорання, яка залежить від зношування ущільнювального кільця поршня, за величиною його зазору, об’ємом та інтенсивністю продування газу до коробки колінвала. Встановлено, що нещільність замка кільця в першому наближенні лінійно залежить від швидкості продування газів. Предложено оценивать негерметичность цилиндра двигателя внутреннего сгорания, которая зависит от изнашивания уплотняющего кольца поршня, за величиной его зазора, объемом и интенсивностью продувания газа к коробке коленвала. Установлено, что неплотность замка кольца в первом приближении линейно зависит от скорости продувания газов. It is proposed to estimate nonhermeticity of the automotive combustion engine cylinder, which depends on wear of the piston seal ring, by its gap value, volume and intensity of gas blow-through in the crankshaft box. It is established, that nonhermeticity of the seal ring in the first approximation is a linear dependence of the gas blow-through velocity. 2014 Article Діагностування деградації замка ущільнювального кільця за втратою робочих газів двигуна внутрішнього згорання / О.І. Балицький, К.Ф. Абрамек, Т. Штек, Т. Осіповіч // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2014. — Т. 50, № 1. — С. 142-144. — Бібліогр.: 5 назв. — укp. 0430-6252 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134445 539.3:539.538 uk Фізико-хімічна механіка матеріалів Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Запропоновано оцінювати негерметичність циліндра двигуна внутрішнього згорання, яка залежить від зношування ущільнювального кільця поршня, за величиною його зазору, об’ємом та інтенсивністю продування газу до коробки колінвала. Встановлено, що нещільність замка кільця в першому наближенні лінійно залежить від швидкості продування газів. |
| format |
Article |
| author |
Балицький, О.І. Абрамек, К.Ф. Штек, Т. Осіповіч, Т. |
| spellingShingle |
Балицький, О.І. Абрамек, К.Ф. Штек, Т. Осіповіч, Т. Діагностування деградації замка ущільнювального кільця за втратою робочих газів двигуна внутрішнього згорання Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| author_facet |
Балицький, О.І. Абрамек, К.Ф. Штек, Т. Осіповіч, Т. |
| author_sort |
Балицький, О.І. |
| title |
Діагностування деградації замка ущільнювального кільця за втратою робочих газів двигуна внутрішнього згорання |
| title_short |
Діагностування деградації замка ущільнювального кільця за втратою робочих газів двигуна внутрішнього згорання |
| title_full |
Діагностування деградації замка ущільнювального кільця за втратою робочих газів двигуна внутрішнього згорання |
| title_fullStr |
Діагностування деградації замка ущільнювального кільця за втратою робочих газів двигуна внутрішнього згорання |
| title_full_unstemmed |
Діагностування деградації замка ущільнювального кільця за втратою робочих газів двигуна внутрішнього згорання |
| title_sort |
діагностування деградації замка ущільнювального кільця за втратою робочих газів двигуна внутрішнього згорання |
| publisher |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| publishDate |
2014 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134445 |
| citation_txt |
Діагностування деградації замка ущільнювального кільця за втратою робочих газів двигуна внутрішнього згорання / О.І. Балицький, К.Ф. Абрамек, Т. Штек, Т. Осіповіч // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2014. — Т. 50, № 1. — С. 142-144. — Бібліогр.: 5 назв. — укp. |
| series |
Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| work_keys_str_mv |
AT balicʹkijoí díagnostuvannâdegradacíízamkauŝílʹnûvalʹnogokílʹcâzavtratoûrobočihgazívdvigunavnutríšnʹogozgorannâ AT abramekkf díagnostuvannâdegradacíízamkauŝílʹnûvalʹnogokílʹcâzavtratoûrobočihgazívdvigunavnutríšnʹogozgorannâ AT štekt díagnostuvannâdegradacíízamkauŝílʹnûvalʹnogokílʹcâzavtratoûrobočihgazívdvigunavnutríšnʹogozgorannâ AT osípovíčt díagnostuvannâdegradacíízamkauŝílʹnûvalʹnogokílʹcâzavtratoûrobočihgazívdvigunavnutríšnʹogozgorannâ |
| first_indexed |
2025-07-09T21:27:49Z |
| last_indexed |
2025-07-09T21:27:49Z |
| _version_ |
1837206308261986304 |
| fulltext |
142
Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2014. – ¹ 1. – Physicochemical Mechanics of Materials
УДК 539.3:539.538
ДІАГНОСТУВАННЯ ДЕГРАДАЦІЇ ЗАМКА УЩІЛЬНЮВАЛЬНОГО
КІЛЬЦЯ ЗА ВТРАТОЮ РОБОЧИХ ГАЗІВ ДВИГУНА
ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРАННЯ
О. І. БАЛИЦЬКИЙ 1, К. Ф. АБРАМЕК 2, Т.ШТЕК 2, Т.ОСІПОВІЧ 2
1 Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів;
2 Західнопоморський технологічний університет, Щецін, Польща
Запропоновано оцінювати негерметичність циліндра двигуна внутрішнього згоран-
ня, яка залежить від зношування ущільнювального кільця поршня, за величиною йо-
го зазору, об’ємом та інтенсивністю продування газу до коробки колінвала. Вста-
новлено, що нещільність замка кільця в першому наближенні лінійно залежить від
швидкості продування газів.
Ключові слова: зазор замка ущільнювального кільця, зношування, система пор-
шень–втулка–циліндр.
У двигунах внутрішнього згорання зі самозапаленням втрата кількості по-
вітря (що міститься в робочому об’ємі) на кінцевому етапі руху поршня спричи-
нена негерметичністю робочого об’єму та зміною надлишкового тиску. Ступінь
нещільності системи поршень–втулка–циліндр можна описати як співвідношення
площі, через яку втрачається газ, й поверхні поршня [1]. На витікання газу
найбільше впливає зазор замка кільця [2–4]. Через нещільність замка зношується
саме кільце і збільшується шершавість поверхні циліндра [3, 5].
Нижче запропоновано метод оцінювання впливу деградації матеріалу цилін-
дричної втулки та кільця на герметичність замка ущільнювального кільця.
Методика випробувань. Досліджували експлуатовані ущільнювальні кіль-
ця шестициліндрового двигуна STAR 359 після пробігу транспорту 281 742 km.
Діагностували стан кілець, вимірюючи їх ширину і пружність, а також визнача-
ючи нещільність замка у вільному стані і в такому, що відповідає його оптималь-
ному положенню в циліндрі. Товщину кільця в радіальному напрямку вимірюва-
ли (рис. 1a) у точці, протилежній перетину замка (3), з двох боків під кутами 90°
до першого напрямку (2 i 4) та 30° до осі кільця (1 i 5). Для цього застосовували
годинниковий пристрій. Щоб знайти розмір щілини в замку кільця, щілиномір
встановлювали на оправці діаметром, який відповідав номінальному діаметру
циліндра 0,11 m. Пружність кільця вимірювали приладом, що діє за принципом
його обгортання стрічкою. Дотичні сили визначали за стискання кільця аж до
моменту, коли зазори в замках ставали такими, як просвіти кілець, розмішених у
циліндрах. Для оцінювання впливу зношування кілець (збільшення зазору замка)
на інтенсивність продування газів замінили циліндричні втулки і поршні, проте
залишили експлуатовані поршневі кільця.
Результати та їх обговорення. Вважали (рис. 1b, c), що номінальний діа-
метр циліндра D0, а внутрішній кільця, вмонтованого в циліндричну втулку, Dw.
Нещільність замка кільця позначили як x0, a обвід зовнішньої його поверхні πD0,
що прилягає до гладкої поверхні циліндра, збільшили на величину x0.
Контактна особа: О. І. БАЛИЦЬКИЙ, e-mail: balitski@ipm.lviv.ua
143
Через зношування діаметр циліндра змінюється до значень D1 (рис. 1b),
оскільки кільце під дією пружних сил натискає на гладку його поверхню. Якщо
припустити, що поверхня кільця не зношується, тоді обвід його зовнішньої по-
верхні, що прилягає до гладкої поверхні циліндра, збільшується на величину за-
зору замка кільця x1 і становить πD1. Збільшення нещільності замка кільця можна
описати так:
∆x01 = πD1 – πD0 = π(D1 – D0). (1)
Рис. 1. Напрямки вимірювання товщини кільця (a) за припущення зношування втулки
і зазору замка (b) та кільця і зазору замка без зносу втулки (c).
Fig. 1. Direction of ring thickness measurements (a) under assumption of wear of bushes
and lock gape (b) and ring and lock gape with no bush wear (c).
Якщо вважати, що під час експлуатації двигуна зношується тільки ущільню-
вальне кільце, а діаметр втулки D0 залишається без змін, тоді збільшення зазору
замка ∆x02 залежатиме від зношування ширини кільця z (рис. 1с):
∆x02 = πDz – πDw = π(Dz – Dw); (2)
Dz – Dw = 2z; (3)
∆x02 = π(Dz – Dw) = 2·π·z. (4)
Рис. 2. Fig. 2. Рис. 3. Fig. 3.
Рис. 2. Залежність нещільності кільця ∆Х01 від зношування його ширини ∆Z.
Fig. 2. Dependence of ring nonhermeticity ∆Х01 on its width ∆Z wear.
Рис. 3. Вплив нещільності ∆Х01 ущільнювального кільця
на потужність Q продувань газів до коробки колінвала.
Fig. 3. Influence of ring nonhermeticity ∆Х01 of a seal ring on the intensity of gases
blow-through Q to automotive combustion engine.
Після замірів (номери кілець відраховували від дна поршня) встановили се-
редні (з максимальних) величини зношувань кілець: для перших 0,296 mm; для
144
других 0,257 mm; для третіх 0,197 mm. Середнє зношування кілець: для перших –
0,253 mm; для других – 0,214 mm; для третіх – 0,175 mm. Середній розмір щілини
замка перевищує вихідний розмір щілин на 1,89 mm для перших кілець; 1,58 mm
– для других; 1,24 mm – для третіх. Пружність перших кілець зменшується в се-
редньому на 11,9 N; других – на 8,7 N; третіх – на 5,6 N.
Побудовано (рис. 2) залежність зазору замка кілець від зношування їх шири-
ни. Результати є середнім арифметичним зі шести вимірів вісімнадцяти кілець.
Усереднювали почергово для перших, других та третіх кілець. Виявлено (рис. 3)
вплив розмірів замка кільця на потужність продування газів до коробки колінва-
ла двигуна. Ці закономірності можна використовувати для діагностування ступе-
ня деградації ущільнювального замка за втратою робочих газів двигуна внутріш-
нього згорання.
ВИСНОВКИ
Запропоновано за розміром зазору ущільнювального кільця, об’ємом, інтен-
сивністю продувань газу до коробки колінвала двигуна 359 оцінювати ступінь їх
деградації. Якщо інтенсивність продувань газу становить 3,9⋅10–4 m3/s, то кільце
зменшується на 0,95 mm. Приріст нещільності замка кільця в першому наближенні
є лінійною залежністю інтенсивності продувань газів до коробки колінвала.
РЕЗЮМЕ. Предложено оценивать негерметичность цилиндра двигателя внутреннего
сгорания, которая зависит от изнашивания уплотняющего кольца поршня, за величиной
его зазора, объемом и интенсивностью продувания газа к коробке коленвала. Установле-
но, что неплотность замка кольца в первом приближении линейно зависит от скорости
продувания газов.
SUMMARY. It is proposed to estimate nonhermeticity of the automotive combustion
engine cylinder, which depends on wear of the piston seal ring, by its gap value, volume and
intensity of gas blow-through in the crankshaft box. It is established, that nonhermeticity of the
seal ring in the first approximation is a linear dependence of the gas blow-through velocity.
1. Балицький О. І., Абрамек К. Ф. Діагностичний параметр зношування системи пор-
шень–втулка–циліндр // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2013. – 49, № 2. – С. 89–91.
(Balytskyi O. I., Abramek K. F. Diagnostic parameter of wear of a piston–bush–cylinder sys-
tem // Materials Science. – 2013. – 49, № 2. – P. 154–155).
2. Abramek K. F. Studium wpływu parametrów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych tłokowego
silnika spalinowego na stratę ładunku. – Szczecin: Wydawnictwo Uczelniane Zachodnio-
pomorskiego Uniwersytetu Technologicznego, 2010. – 110 s.
3. Chang H., Zhang Y., and Chen L. Gray forecast of Diesel engine performance based on wear
// Appl. Thermal Engng. – 2003. – 23. – P. 2285–2292.
4. Hennessy M. and Barber G. C. The effects of cylinder wall surface roughness and bore dis-
tortion on blow-by in automotive engines // Tribology Transactions. – 1995. – 38, № 4.
– P. 966–972.
5. Wannatong K., Chanchaona S., and Sanitjai S. Simulation algorithm for piston ring dyna-
mics // Simulation Modelling Practice and Theory. – 2008. – 16, № 1. – P. 127–146.
Одержано 03.07.2013
|