автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Повышение долговечности механизма газораспределения и показателей двигателя на основе совершенствования закона движения толкателя

На правах рукописи

ПОПОВ Дмитрий Валерьевич

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ МЕХАНИЗМА ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЗАКОНА ДВИЖЕНИЯ ТОЛКАТЕЛЯ

Специальность 05.04.02 - Тепловые двигатели

Автореферат диссертации иа соискание учёной степени кандидата технических наук

Волгоград — 2006

Работа выполнена в Волгоградском государственном техническом университете

Научный руководитель доктор технических наук

Васильев Александр Викторович,

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Прядко Владимир Алексеевич.

кандидат технических наук Мсньшенип Геннадий Григорьевич.

Ведущая организация ОАО «Волгоградский моторостроительный завода

Защита состоится «_29_» декабря 2006 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.028,03 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г.Волгоград, проспект Ленина, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан «21» ноября 2006 г.

Учёный секретарь _ -

диссертационного совета /ДС^ Ожогнв В А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) широко применяются в энергетике, в частности на транспорте. Как известно, важной задачей является повышение их надёжности и улучшение мощностнмх, экономических и экологических показателей. Механизм газораспределения (МГР) является одним из наиболее нагруженных узлов двигателя. Долговечность его работы в значительной степени определяется износостойкостью деталей, в частности кулачков распределительного вала. Износ профилей кулачков уменьшает средний подъём клапанов, что приводит к уменьшению их время-сечения и увеличению гидравлического сопротивления на впуске и выпуске, смещению фаз газораспределения, а также повышению динамических нагрузок в приводе клапанов. Всё это ухудшает характеристики ДВС, а также снижаегг его надёжность. Так, установлено, что с износом кулачков снижение мощности автомобильного двигателя может достигать 8% при малых частотах вращения коленчатого вала и 9,2% на режимах, близких номинальным. При этом заметно увеличивается токсичность отработавших газов.

Существующие методы исследования износа, повреждений МГР И их влияния на показатели двигателя являются, как правило, экспериментальными. При профилировании кулачков проблема их износостойкости либо вообще не принимается во внимание, либо учитываются лишь отдельные показатели, связанные с надежностью кулачковой пары, такие как, например, контактное напряжение и толщина масляной плёнки. В связи с этим актуальной задачей является разработка расчётного метода, позволяющего прогнозировать износ профиля кулачка и оценивать его влияние на рабочие процессы и показатели ДВС. Это позволит уже на стадии проектирования определять долговечность МГР и обеспечивать её повышение за счёт оптимального выбора параметров и характеристик газораспределения.

Диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке гранта Т02-06.7-2703 Министерства образования России.

Цель работы — Повышение долговечности МГР и улучшение показателен двигателя на основе совершенствования закона движения толкателя.

Научная новшва работы определяется следующими методическими и теорегическими разработками.

1. Усовершенствован численный метод синтеза закона движения толкателя и профиля кулачка газораспределения ДВС путём введения ограничения интенсивности изнашивания кулачка.

2. Выявлена возможность повышения как долговечности сопряжения кулачок-толкатель, так и эффективности газораспределения с использованием разработанного метода.

3. Достигнуто выравнивание характеристик изнашивания рабочей поверхности кулачка по углу его поворота, позволяющее стабилизировать

кинематические, динамические и трибологические характеристики сопряжения в процессе эксплуатации.

4. На основе совместного моделирования изнашивания кулачка и рабочих процессов ДВС с изменяющимися в процессе эксплуатации законами движения клапанов исследовано влияние износа кулачка на выходные показатели ДВС, что позволяет прогнозировать долговечность кулачковой пары.

Достоверность и обоснованность научных положений работы обусловливаются использованием фундаментальных уравнений механики, гидродинамики и термодинамики, обоснованностью допущений, принятых при разработке расчётных моделей, достаточной сходимостью результатов расчётов и экспериментальных данных.

Практическую ценность работы представляют следующие результаты и разработки.

1. Метод синтеза закона движения толкателя и профиля кулачка газораспределения ДВС, позволяющий повысить как долговечность сопряжения кулачок-толкатель, так и эффективность газораспределения на основе ограничения в процессе профилирования интенсивности изнашивания.

2. Возможность определения предельного износа кулачка и долговечности кулачковой пары по допускаемому ухудшению выходных показателей двигателя на основе совместного моделирования изнашивания кулачка и рабочих процессов ДВС.

3. На основе созданных методов предложены соответствующие алгоритмы и комплекс компьютерных программ. Показана возможность повышения износостойкости кулачка газораспределения с использованием разработанного метода на примере двигателя ВАЗ.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены на следующих конференциях, семинарах и симпозиумах: Международная конференция «Актуальные проблемы конструкторе ко-технол отческого обеспечения машиностроительного производства» (Волгоград, 2003), Международная научно-техническая конференция «Авто НИ 03 Автомобильный транспорт в XXI веке» (Нижний Новгород, 2003), Межгосударственный научно-технический семинар «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания» (Саратов, 2004, 2005,2006), Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Современные тенденции развития автомобилестроения в России» (Тольятти, 2004), Всероссийская конференция «Прогрессивные технологии в обучении и производстве» (Камышин, 2005), Международный симпозиум «Образование через науку» (Москва, 2005), 10-я Международная конференция "Mechanika - 2005" (Каунас, 2005), Международная научно-практическая конференция «Прогресс транспортных средств и систем» (Волгоград, 2005), ежегодная научно-практическая конференция Волг! ТУ (Волгоград, 2005), а также на научных семинарах и заседаниях кафедры "Автотракторные двигатели".

Публикации. По материалам работы опубликовано 12 печатных работ, в том числе одна статья в центральной печати.

Структура в объСм работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка литературы. Объём диссертации составляет 122 страниц и включает: 68 страниц основного машинописного текста, 35 страниц с 33 рисунками и 5 таблицами, 19 страниц списка литературы из 164 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность решаемой задачи, сформулированы научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе выполнен анализ исследований в области разработки систем газораспределения (ГР) и выбора их параметров и характеристик. Изнашивание поверхностей представляет собой сложный не до конца изученный процесс. Основные теории и классификации изнашивания представлены в работах И.В. Крагельского, Б.И. Костецкого, М.М. Хрущова, ф.П. Боудена, Д. Тейбора. Исследованием изнашивания сопряжения кулачок-толкатель занимались Ю.Н. Дроздов, Ю.В. Воробьев. В их работах рассмотрены основные повреждения и виды изнашивания кулачковой пары, а также методы расчёта. Следует отметить, что существующие методики определения изнашивания опираются в значительной степени на эмпирические зависимости.

В работах И. Б. Гурвича, Л. А. Жолобова исследуется влияние износа рабочей поверхности кулачка на показатели двигателя. Однако полученные ими результаты также основаны на экспериментальных исследованиях. В связи с этим актуальной является разработка теоретического метода совместного моделирования работы МГР с учетом изнашивания кулачковой пары и рабочих процессов двигателя.

Важным рычагом повышения надёжности и эффективности МГР является профилирование кулачка. При выборе законов движения клапанов стремятся обеспечить их максимальное время-сечение, так как клапанная щель является основным источником аэродинамического сопротивления: на её долю приходится до 75 -4- 90 % общего сопротивления канала головки цилиндра. Однако при профилировании кулачков не учитываются процессы изнашивания кулачковой пары, которые могут привести к заметному ухудшению показателей двигателя в процессе эксплуатации.

По результатам анализа были сделаны выводы об актуальности темы диссертации и определены задачи исследования, включающие повышение долговечности и эффективности клапанного привода, равномерности изнашивания рабочих поверхностей кулачков МГР, оценку влияния изнашивания на показатели двигателя.

Во второй главе представлен усовершенствованный метод синтеза закона движения толкателя и профиля кулачка газораспределения ДВС, позволяющий повысить как долговечность сопряжения кулачок-толкатель, так и эффективность газораспределения на основе ограничения в процессе профилирования интенсивности изнашивания. За основу взят метод пошагового численного синтеза закона движения толкателя, разработанный на кафедре

«Автотракторные двигатели» ВолтТТУ. Вместо аналитического закона движения здесь используется численное его представление, а алгоритм формирования участков положительного и отрицательного ускорения обеспечивает получение характеристик предельной эффективности, оцениваемой полнотой диаграммы перемещения толкателя и связанной с ней величиной время-сечения клапана.

К числу основных ограничений, определяемых требованиями по работоспособности и надёжности системы ГР, относятся следующие:

СТ < [ст]; 1x1 £ Ш; р г (-Ш2,0); кй[к]; Ьи|п 2: [ЬюЬ], (1)

где и - контактное напряжение в парс кулачок-толкатель; % - угол давления; р - радиус кривизны профиля кулачка; О - диаметр ролика или шлифовального круга, ограничивающего вогнутость профиля; к - коэффициент запаса усилия клапанных пружин; Ьш|, - минимальная толщина масляной плёнки в сопряжении, рассчитываемая по формулам контактной гидродинамики. В квадратных скобках в (1) приведены допускаемые значения соответствующих параметров. В качестве показателей, характеризующих гидродинамические условия образования масляной плёнки в сопряжении кулачок-толкатель, наряду с толщиной Ь.|в могут быть также использованы гидродинамически эффективная скорость Уг или безразмерный гидродинами чески й параметр у.

Для обеспечения требуемых динамических качеств клапанного привода наряду с (1) в процессе численного синтеза характеристик движения толкателя ограничиваются также значения высших производных от перемещения толкателя 9 по углу поворота кулачка <р

й! 58(га)£ <т= 2, ™ ♦ о), (2)

где т - порядок производной; п - его наибольшее значение; и - соответственно минимальная и максимальная допускаемые величины производной 8<в>, Ограничения (2), определяющие плавность закона движения толкателя, могут приниматься как для всего рабочего участка профиля, так и отдельно для определённых областей изменения угла ф поворота кулачка (например, участков положительного и отрицательного ускорения толкателя).

Следует отметить, что в качестве ограничиваемых параметров (1) ранее использовались лишь отдельные показатели, в той или иной степени связанные с износостойкостью сопряжения кулачок-толкатель (например, ст и Ьиь). Поэтому в данной работе предлагается при формировании закона движения ввести ограничение непосредственно на величину интенсивности изнашивания:

(3)

Для расчёта интенсивности изнашивания Зь применена зависимость, полученная Ю. В. Воробьёвым и идентифицированная по экспериментальным данным:

ст.

(4)

HBV2T~I

где к — коэффициент, учитывающий влияние дополнительных параметров на донос пары и определяемый экспериментально; <тн— наибольшее нормальное напряжение; НВ — твёрдость материала; f- наибольшее значение коэффициента трения при данных условиях работы; - коэффициент трения, реализуемый в кулачковой царе; - средние арифметические отклонения профилей шероховатости поверхностей; hrp — толщина граничной плёнки; Rm — приведённый радиус кривизны контактирующих поверхностей; ро -динамическая вязкость масла при температуре трущихся поверхностей; Nn -удельная нагрузка (нагрузка на единицу длины контакта); Vr — гидродинамически эффективная скорость; Vck — скорость скольжения; р — пьезокоэффи-циент к масла; X — теплопроводность масла; а - коэффициент, характеризующий зависимость вязкости от температуры (в ~ 0,02); Реи - среднее число Пекле.

Зная функцию интенсивности изнашивания Ль по углу поворота кулачка, можно легко вычислить линейный износ ¿h точек рабочей поверхности кулачка в зависимости от угла его поворота за цикл нагружения:

ЛЬ ~ Ji'Srp, (5)

где Sip — путь трения скольжения за время одного цикла. Исходя из количества циклов нагружения в единицу времени определяется износ поверхности кулачка через определённый промежуток времени.

Таким образом, в данной работе ограничение (3) использовано в сочетании с реализацией принципа численного пошагового синтеза закона движения толкателя. Этот синтез осуществляется так, что обеспечивается максимум площади F, под кривой перемещения толкателя при выполнении также ограничений (2) без предварительного описания закона движения толкателя какими-либо заранее заданными зависимостями. В результате обеспечивается, с одной стороны, требуемая износостойкость профиля кулачка и выравнивание характеристик изнашивания по углу его поворота, так как ограничение (3) может быть активно (J|, « [J|,nu]) не в одной точке, а на участке профиля значительной протяжённости. С другой стороны, достигается предельно высокая эффективность работы механизма, определяемая время-сечением клапана.

Следует отметить, что долговечность работы сопряжения кулачок-толкатель не всегда является лимитирующей при оценке общей надёжности двигателя. В связи с этим при использовании разработанного метода может быть поставлена и решена задача повышения эффективности кулачка ценой

некоторого контролируемого снижения долговечности сопряжения кулачок -толкатель.

Рассмотрим примеры профилирования кулачка согласно предложенному методу. Получаемые кулачки будем сравнивать с известным кулачком (прототипом), спрофилированным при наличии ограничения на толщину масляной плёнки которая также может приближенно характеризовать износостойкость сопряжения. Разработанные кулачки и прототип имеют одинаковые угловые протяжённости рабочих участков профилей. При этом в первом случае выявим резервы увеличения площади F, по сравнению с прототипом при том же самом максимально допустимом значении J|m„ на рабочем участке профиля кулачка. Очевидно, данный выигрыш по F, может быть получен путём устранения запаса по Jk в тех точках профиля, где интенсивность изнашивания меньше предельно допускаемой. Это, наряду с увеличением F„ будет способствовать также выравниванию характеристики изнашивания Jh по углу поворота кулачка.

Во втором примере, наоборот, ветчина площади F, под кривой перемещения толкателя для разработанного кулачка и прототипа будет одной и той же. Однако меньшие значения Jb в наиболее интенсивно изнашиваемых точках профиля разработанного кулачка по сравнению с прототипом будут способствовать повышению долговечности работы сопряжения.

На рисунке 1а представлена зависимость второй производной s" от перемещения толкателя по углу поворота кулачка для первого случая. Формирование профиля осуществлялось для схемы с рычажным толкателем, имеющим цилиндрическую поверхность контакта, что обусловило несимметрию характеристик на сторонах подъёма и опускания. Величина ограничения JbmM= 1,3'10"8 была выбрана исходя из требуемой долговечности работы сопряжения кулачок-толкатель. Участки положительных и отрицательных значений s" на стороне подъёма АВ и ВС опускания формируются с шагом 0,5° но углу поворота кулачка. Исходными точками формирования каждого из этих участков являются граница со сбегом (т. А и С) и вершина кулачка (т. В). В этих точках заданы начальные условия: значения перемещения s и его производных по третий порядок включительно. Таким образом, значение в в (2) принято равным четырём. Максимизация F, обеспечивается выбором на каждом шаге наибольшего по модулю значения s", допускаемого имеющимися ограничениями на производные второго и более высоких порядков, а также вышеприведённого ограничения на интенсивность изнашивания. Суммарная угловая протяжённость участков подъёма и опускания как для разработанного кулачка, так и для прототипа, составляет 134°,

На рис, 1в видно, что у разработанного кулачка в диапазоне изменения угла поворота кулачка <р от -24° до 48° ограничение на величину интенсивности изнашивания Jt, является активным (кривая 2), и величина интенсивности изнашивания является здесь предельно допускаемой Лки„= 1,3-10"®. В то же время у кулачка с той же самой угловой протяжённостью, спрофилированного известным методом, выполнение заданного ограничения на величину интенсивности изнашивания Jk может быть достигнуто использованием

ограничения по толщине масляной плёнки > 0,049 мкм (кривая 1 на рис. 1 г). При этом предельно допускаемое значение интенсивности изнашивания Л для кривой 1 достигается только в одной точке - при <р = -13° (рис. 1в), а на участке значительной протяженности <р от -24° до 48° отрицательное ускорение уменьшено по модулю. Это приводит к снижению уровня положительного ускорения и площади по кривой перемещения толкателя Т, для кулачка-прототипа.

Таким образом, рекомендуемый кулачок даёт заметный прирост время-сечения клапана по сравнению с известным кулачком при том же предельно допускаемом значении интенсивности изнашивания. Так, выполненные расчёты позволяют сделать вывод, что предлагаемый метод обеспечивает увеличение на 5% площади под кривой перемещения толкателя при равенстве предельно допускаемых значений интенсивности изнашивания .Гь (рис. 16). Кроме того, выравнивание,)[, по углу поворота кулачка обеспечивает более равномерное изнашивание профиля.

8",мм/рад*

$,мм

2

>

/ \ \

N

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60

б)

Л* ю' 1.2 0,8 0,4

✓ _

и'

А. к

1ъ>|||,МКМ

0,4

0.2

а /

1

1 1

-80-60-40-20 0 20 40 60 „о В) V

-80 -60 -40 -20 О 20 40 60 Г)

1 — т вести ый кулачек, 2 — разработанный кулачок Рис. I. Характеристики профиля по углу поворота кулачка при повышении его эффективности: а) аналог ускорения в"; б) перемещение толкателя в) интенсивность изнашивания г) толщина масляной плёнки Ьл,!.

Усовершенствованный численный метод синтеза закона движения толкателя и профиля кулачка газораспределения ДВС позволяет также повысить долговечность сопряжения кулачок-толкатель. На рис. 2 приведены некоторые характеристики, полученные для второго примера его использования. Здесь в качестве ограничения на интенсивность изнашивания [Л«„] была принята величина 1,16*10"®. Таким образом, выявлено, что разработанный кулачок обеспечивает уменьшение максимального значения интенсивности изнашивания на 0,14*10"8 по сравнению с прототипом (что составляет 11%) при том же самом значении площади под кривой перемещения толкателя Р,. Этот результат был получен за счёт некоторого рационального перераспределения значений отрицательного ускорения толкателя (рис. 26).

На кулачок, получаемый с использованием представленного усовершенствованного численного метода профилирования, получен патент РФ.

в",мм/рад1

1,2 0,8 0,4

-- —

.V а

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 <р'

а)

-20

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 ф°

6)

1 - известный кулачок, 2 - разработанный кулачок: Рис.2. Характеристики профиля по углу поворота кулачка при повышении его долговечности: а) интенсивность изнашивания Л; б) аналог ускорения в"

В работе была также исследована возможность повышения долговечности серийного кулачка двигателя ВАЗ пут2м рационального выбора профиля кулачка на основе усовершенствованного численного метода с учётом ограничения на величину интенсивности изнашивания. На рисунке 3 приведены характеристики серийного и разработанного профилей кулачков. В результате выполненных расчётов было установлено, что при примерно тех же самых значениях угловой протяжённости профиля и площади под кривой перемещения толкателя максимальные значения интенсивности изнашивания и линейного износа поверхности кулачка (в области его вершины) снизились примерно на 40% (рис. За, б).

Л км 1

1 2

0 I" \ |

-< у \ <*>

Л-Ю*

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 ф°

а)

№

/ \ С 2

/ Л \ 1

/ \ С!

-60 -60 -40 -20 0 20 40 60 ф" б)

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 ф в)

*!рлй* 1

/К\ Г) д

2 1 V

и Л и

7

-80 -60 -40 -20 0 г)

20 40 60 9

1 - серийный кулачок; 2 -разработанный кулачок Рис. 3. Характеристики профилей по углу поворота кулачка: а) линейный износ ДЬ; б) интенсивность изнашивания в) аналог скорости в'; г) аналог ускорения Я"

В третьей главе представлена методика совместного моделирования износа кулачков ГР и рабочих процессов ДВС с изменяющимися в процессе эксплуатации законами движения клапанов. Она позволяет определить изменение мощностных и экономических показателей двигателя в процессе эксплуатации в зависимости от изнашивания кулачков. При этом, в случае задания ограничений на ухудшение тех или иных параметров ДВС, может быть оценён предельно допустимый износ кулачка.

Определение износа осуществляется с использованием разработанной ранее методики расчёта. Она включает, в частности, следующие циклически повторяющиеся процедуры: двукратное численное дифференцирование со сглаживанием таблично заданного закона перемещения толкателя по углу поворота кулачка, расчёт интенсивности изнашивания и линейного износа точек профиля через заданный промежуток времени с учётом изменения три-

бологических характеристик и нагруженности, формирование текущего профиля кулачка с учётом нарастающего износа. Далее изношенный профиль кулачка используется при моделировании рабочих процессов в газовоздуш-иом тракте ДВС, что позволяет исследовать влияние изнашивания профиля на показатели газообмена, а также на индикаторные и эффективные показатели ДВС.

Замкнутый расчёт рабочих процессов осуществляется на основе уравнений первого закона термодинамики для открытой термодинамической системы, закона сохранения массы газа в объёме цилиндра или другого элемента, а также уравнения состояния. Данная система уравнений формируется для каждой полости газовоздушного тракта двигателя и решается численным методом. Рассмотрим в качестве примера цилиндр двигателя. Здесь газообмен осуществляется путём поступления воздуха через впускные клапаны и выпуска отработавших газов через выпускные клапаны. При этом использовалась единая система уравнений, пригодная для расчёта всего рабочего цикла:

dQ. + SCdM* -"Z faM, +XHugTOdX =

t-i I-I W

= McvdT+CyTdM+pdV;

dM = dM . - dM.; (7)

k-l t-l

P=yRT, (8)

где dQw- элементарное количество тепла, подведённого к рабочему телу вследствие теплообмена; пш1 и - количество соответственно впускных и выпускных клапанов; н ij - удельные энталыши заторможенного потока газа соответственно в k-м впускном и 1-м выпускном каналах, подсчитанные по параметрам в граничных сечениях элементов, из которых происходит истечение; dM* - элементарная масса газа, поступившая в цилиндр через к-й впускной клапан (положительна для внесённой массы); dM) - элементарная масса газа, ушедшая из цилиндра через 1-й выпускной клапан (положительна для вынесенной массы); % - коэффициент выделения теплоты при сгорании, учитывающий потери теплоты из-за неполноты сгорания, диссоциации и другие виды потерь; Ни - низшая теплота сгорания 1 кг топлива; gra - цикловая подача топлива; di — характеристика тепловыделения; Су - изохорная теплоёмкость с учётом изменения температуры и состава рабочего тела; а -удельная внутренняя энергия рабочего тела в цилиндре; М - масса рабочего тела в цилиндре; р и Т - давление и температура рабочего тела; V - текущий объём цилиндра; R - газовая постоянная.

Система (6) (8) является замкнутой, так как содержит три неизвестных: р. Т, М. При этом в зависимости от рассчитываемого такта двигателя некоторые слагаемые в (6) -г- (8) могут принимать нулевые значения. Однако с целью экономии машинного времени целесообразно для каждого из рассмотренных периодов рабочего цикла использовать свою упрощённую сис-

тему уравнений. При расчёте процессов в других элементах газовоздушного тракта рассмотренная система уравнений упрощается.

В работе использовалась расчётная схема, состоящая из шести элементов: 4-х цилиндров (объёмы 1-4 на рис. 4), впускного и выпускного коллекторов (объёмы 5, б). Параметры и характеристики системы ГР, такие как законы движения толкателей, тепловые зазоры во впускном и выпускном клапанных приводах, Рис. 4. Расчётная схема передаточные числа, размеры проходных сече-газовоздушного тракта ний и клапанов служат исходными данными двигателя ВАЗ для расчёта процессов газообмена. Соответст-

вующие данной модели компьютерные программы рабочих процессов и изнашивания объединены в единый комплекс, что позволяет организовать их оперативное взаимодействие (обмен данными) и эффективное использование.

При расчёте газообмена точные текущие значения перемещений клапанов определяются на основе интерполирования табличных данных. При этом кулачки могут быть спрофилированы любым способом. В процессе изнашивания кулачков изменяются законы перемещения клапанов, что сказывается на проходных сечениях, а также реальные фазы газораспределения с учётом тепловых зазоров. В ходе расчёта предусмотрена также возможность учёта наличия нескольких одноимённых клапанов (например, при использовании четырёхклапанной головки цилиндра). По результатам расчёта определяются, в частности, индикаторные и эффективные показатели по каждому цилиндру и по двигателю в целом.

На основе разработанной методики выполнено числешюе исследование автомобильного двигателя ВАЗ, которое позволило выявить закономерности снижения мощности, экономичности и заметное сужение фаз газораспределения в процессе изнашивания профилей кулачков. В ходе исследования моделировалось изнашивание впускных и выпускных кулачков до тех пор, пока величина максимального износа профиля составит 1,15 мм, в результате чего максимальный подъём толкателя уменьшился с 6,34 мм до 5,19 мм. При этом общая площадь под кривой перемещения толкателя снизилась на 16%. Конфигурация изношенных профилей кулачков определялась через равные промежутки времени изнашивания.

В таблице 1 приведены фазы газораспределения при тепловом зазоре 0,12 мм для исходного (профиль № 1) и семи изношенных профилей, последовательно формируемых в ходе моделирования изнашивания. На рис. 5 приведены характеристики некоторых изношенных профилей из таблицы 1. В таблице 2 приведены расчётные результаты исследования влияния изнашивания на показатели двигателя при частоте вращения коленчатого вала, равной 5400 об/мин.

Следует отметить, что значения интенсивности изнашивания различных точек профиля, вычисляемые по формуле (4) и, следовательно, скорость

изнашивания, зависят от коэффициента к. В данной работе было выполнено исследование для двух рекомендуемых значений к, полученных для различных условий технологической обработки. Эти значения равны 0,5-10"7 и 0,11~10*т. При этом величина максимального износа 1,15 мм в первом случае была достигнута после 12 тыс. часов работы сопряжения, а во втором - после 56 тыс. часов.

Таблица 1 -Фазы газораспределения для изношенных профилей

Номер профиля Фазы газораспределения, град

Впуск Выпуск

Угол опере- Угол запаз- Угол опере- Угол запаз-

жения откры- дывания за- жения откры- дывания за-

тия клапана крытия клапана тия клапана крытия клапана

1 24.0 80.4 84.0 20.4

2 20.9 77.0 80,9 17.0

3 18.3 74.1 78.3 14.1

4 16.5 71.2 76.5 11.2

5 14.8 68.6 74,8 8.6

б 13.2 66.9 73.2 6.9

7 11.S 65.7 71.8 5.7

8 10.7 64.9 70.7 4.9

S,mm

6

1

\3 Ч 2

\i

-80 -60 -40

-20

20

40

60

1 - профиль № I; 2- профиль № 3;3 - профиль № 5; 4- профиль № 8 Рис. 5, Перемещение S толкателя по углу поворота кулачка для некоторых изношенных профилей кулачка, соответствующих таблице 1

Таблица 2 — Изменение значений основных показателей двигателя в процессе

изнашивания кулачков газораспределения

Показатели двигателя Номер изношенного профиля

1 3 5 8

Эффективная мощность, кВт 55,7 54,9 54,0 52,4

Среднее эффективное давление, МПа 0,79 0,78 0,76 0,74

Часовой расход топлива, кг/ч 17,6 17,5 17,2 16,9

Удельный индикаторный расход топлива с учётом потерь на газообмен, г/кВт-ч 293,4 294,8 296,1 298,5

В четвёртой главе выполнено экспериментальное исследование, целью которого была идентификация результатов расчета трибологаческих характеристик сопряжения кулачок-толкатель. Для. этого разработана и изготовлена экспериментальная установка*, включающая нагрузочный стенд и МГР двигателя ВАЗ. С её помощью проводятся испытания МГР, включающие исследование динамики, нагруженности механизма и процесса изнашивания его сопряжений.

На первом этапе были произведены измерения исходных профилей восьми кулачков распределительного вала. Анализ полученных результатов показал, что отклонения профилей не превышают допускаемых. Так, максимальный подъем толкателя составил 6,35 мм, тогда как на чертеже задано 6,348 мм.

Испытания, связанные с оценкой процесса изнашивания, являются весьма продолжительными. По этой причине для одной из двух испытуемых кулачковых пар предприняты изменения в конструкции МГР, направленные на ускорение процесса изнашивания. Для этого было увеличено усилие в контакте путем обеспечения большей предварительной деформации пружин клапана и уменьшения длины контакта с 15,5 мм до 12 мм.

На основе экспериментального исследования получены результаты изнашивания профилей кулачков после 300 часов испытаний при частоте вращения кулачкового вала 157 рад/с. Эти данные были использованы для оценки адекватности моделирования процесса изнашивания и расчётного определения трибологических характеристик путём сопоставления расчётных и экспериментальных данных, полученных при двух режимах нагружения кулачковой пары. Кроме того, выполнена обработка экспериментальных данных и расчётных значений по восьми контрольным точкам методом наименьших квадратов. По результатам исследования было уточнено значение

' опытная установка создано вместе с аспирантом Дейниченко Е.Д.

15

коэффициента к в формуле (4), которое для данных условий технологической обработки оказалось равным 0,09-10"7.

На рис, 6 приведены расчётные (сплошной линией) и экспериментальные зависимости линейного износа профиля кулачка после 300 часов изнашивания. Приведённые результаты относятся к кулачковой паре, работавшей при повышенных нагрузках в режиме ускоренных испытаний. Анализ приведённого графика позволяет сделать вывод об удовлетворительном совпадении характера изнашивания по углу поворота кулачка на данном скоростном режиме.

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 Ф°

Рис. б. Линейный износ профиля кулачка по углу его поворота через 300 часов при <в"= 157 рад/с: 1 — расчет; 2 - эксперимент

Следует отметить, что характер кривой изнашивания профиля по углу поворота кулачка на данном скоростном режиме одинаков для штатной и усиленной схем. В связи с малым износом профиля кулачка при штатной схеме для сопоставления с результатами расчёта использовалось значение износа в одной точке вблизи вершины кулачка (в области наибольшего износа). Экспериментальное значение износа ДЬ = 0,014 мм, а расхождение между экспериментом и расчётом составило 7%.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан численный метод синтеза закона движения толкателя и профиля кулачка газораспределения ДВС, позволяющий повысить как долговечность сопряжения кулачок-толкатель, так и эффективность газораспределения на основе ограничения в процессе профилирования интенсивности изнашивания.

2. Выравнивание величины интенсивности изнашивания профиля в области её максимальных значений но углу поворота кулачка обеспечивает стабилизацию кинематических, динамических и трибологических характеристик сопряжения кулачок-толкатель вследствие более равномерного изнашивания кулачка в процессе эксплуатации.

3. Введение данного ограничения позволяет заметно снизить интенсивность изнашивания сопряжения без уменьшения площади под кривой перемещения толкателя при той же самой угловой протяжённости профиля на основе рационального выбора закона движения толкателя и профиля кулачка. Так, использование данного метода при профилировании кулачка двигателя ВАЗ позволило снизить максимальные значения интенсивности изнашивания и линейного износа поверхности кулачка (в области его вершины) примерно на 40%.

4. Выполненные исследования позволяют сделать вывод, что численный пошаговый синтез профиля кулачка с использованием ограничения на интенсивность его изнашивания позволяет на 5% увеличить площадь под кривой перемещения толкателя по сравнению с прототипами за счёт того, что данное ограничение может быть активным на участке значительной протяженности профиля. Это, в свою очередь, способствует улучшению показателей двигателя из-за снижения потерь на газообмен.

5. Разработана методика совместного моделирования изнашивания кулачка и рабочих процессов ДВС с изменяющимися в процессе эксплуатации законами движения клапанов, позволяющая исследовать влияние износа кулачковой пары на выходные показатели ДВС. В частности, на примере двигателя ВАЗ показано, что при значении максимального износа кулачка 1,15 мм происходит снижение среднего эффективного давления и эффективной мощности двигателя на б%, а удельный индикаторный расход топлива с учётом потерь на газообмен возрастает примерно на 2%. Данная методика позволяет определить предельный износ кулачковой пары и её долговечность в случае задания ограничений на ухудшение тех или иных выходных показателей двигателя.

6. Выполнено экспериментальное исследование МГР автомобильного двигателя на созданном безмоторном стенде. Испытаниям на изнашивание подверглись две кулачковые пары при различном их нагружении в течение 300 часов работы при угловой скорости вращения кулачкового вала е>= 157 рад/с, соответствующей скоростному режиму максимального крутящего момента двигателя. Опыт подтвердил расчётный характер изнашивания кулачковых профилей на данном режиме.

7. На основе математической обработки ч не лен кого и натурного эксперимента по восьми контрольным точкам износа профиля по углу поворота кулачка было уточнено значение коэффициента к» учитывающего влияние дополнительных параметров на износ кулачковой пары при расчёте изнашивания.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Васильев A.B., Дейниченко Е.Д., Попов Д.В. Улучшение триболо-гических характеристик пары кулачок-толкатель механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания II Актуальные проблемы конструктор-ско-технологического обеспечения машиностроительного производства: Материалы международной конф. / Волгоградский государственный техн. ун-т. - Волгоград, 16 — 19 сентября 2003 г. - Волгоград, 2003. - В 2-х частях. — Часть 2. - С. 209 — 211.

2. Васильев A.B., Дейниченко Е.Д., Попов Д.В. Повышение надёжности газораспределения поршневых двигателей // Авто НН 03. Автомобильный транспорт в 21-м веке: Сборник научных статей Международной науч,-техн. конф./ Нижегородский гос. техн. ун-т. - Нижний Новгород, 17—19 декабря 2003 г. - Нижний Новгород, 2003. - С. 252 - 254.

3. Васильев A.B., Дейниченко Е.Д., Попов Д.В, Разработка методов и средств для повышения эффективности и надёжности механизма газораспределения двигателя И Современные тенденции развития автомобилестроения в Россия: Сборник трудов Всероссийской науч.-техн. конф. с международным участием / ТольяттинскиЙ гос. ун-т. - Тольятти, 26 - 28 мая 2004 г. - В 5 т, — Тольятти: ТГУ, 2004. - T. 1.-С. 165-170.

4. Васильев A.B., Попов Д.В., Шмаков C.B., Дейниченко Е.Д. Определение предельно допускаемого износа кулачковой пары газораспределения ДВС // Инновационные технологии в обучении и производстве: Материалы 3-й Всероссийской конференции. Камышин, Россия, 20 — 22 апреля 2005 г. -Волгоград, 2005. - Т. 1. - С. 72 - 73.

5. Васильев A.B., Дейниченко Е.Д., Попов Д.В. Повышение износостойкости сопряжения кулачок-толкатель механизма газораспределения ДВС на основе численного синтеза закона движения толкателя // Международный симпозиум «Образование через науку»: Материалы докладов секции «Двигатели внутреннего сгорания». Отдельный выпуск. — М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - С. 55 - 56,

6. Васильев A.B., Дейниченко Е.Д, Попов Д.В. Теоретическое и экспериментальное исследование изнашивания сопряжения кулачок-толкатель // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания: Материалы Межгосударственного науч. - техн. семинара / ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный ун-т им. НИ. Вавилова». Саратов, 19 -20 мая 2004 г. - Саратов, 2005. - Вып. 17. - С. 196 - 200.

7. Васильев А, В., Попов Д. В. Повышение износостойкости кулачковой пары на основе численного формирования закона движения толкателя Н Справочник. Инженерный журнал. - 2005. - Хэ7. - С.32-35.

8. Васильев A.B., Дейниченко Е.Д., Шмаков C.B., Попов ДВ. Исследование влияния профиля кулачха газораспределения на показатели двигателя на основе математического моделирования // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания: Материалы Межгосударственного науч. - техн. семинара / ФГОУ ВПО «Саратовский государственный

аграрный ун-т им. Н.И. Вавилова». Саратов, 18 - 19 мая 2005 г, - Саратов, 2006. - Вып. 18. - С. 140- 142.

9, Васильев A.B., Дейниченко Е.Д., Попов Д.В. Результаты профилирования кулачка газораспределения численным методом с ограничением на интенсивность изнашивания // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания: Материалы Межгосударственного науч. -техн. семинара / ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный ун-т им. Н.И. Вавилова». Саратов, 18—19 мая 2005 Г. - Саратов, 2006. - Выи. 18. -С. 143 - 145.

10. Васильев A.B., Дейниченко Е.Д., Попов Д.В., Шмаков C.B. Прогнозирование долговечности кулачковой пары газораспределения ДВС // Прогресс транспортных средств и систем - 2005: Материалы Международной науч.-практ. копф. Волгоград, Россия, 20 - 23 сентября 2005 г. - Волгоград, 2005.-Ч.1.-С. 382-383.

11, Патент Российской Федерации № 2282041, FOIL 1/08. - Кулачок привода клапана / A.B. Васильев, ДВ. Попов, Е.Д. Дейниченко, - № 2004131927/06; Заявлено 01.11.2004; Опубл. 20.08.2006, Бюл.№23.

12. Vasilyev А„ Deynichenko Е., Popov D. Internal Combustion Engine Valve Gear Cam Wear and Its Influence on Valve Gear and Engine Efficiency // Mechanika - 2005. - №4. - P. 44 - 49.

Подписано в печать ■£/. ff ,2006 г. Заказ № 877 . Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0 Формат 60 х 84 1/16, Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета.

400131, г. Волгоград, ул. Советская, 35

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Износостойкость сопряжения кулачок-толкатель.Г.

1.2. Влияние характеристик газораспределительного механизма на рабочие процессы и показатели ДВС.

1.3. Профилирование кулачков газораспределения и выбор закона движения толкателя.

1.4. Цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2. ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ СОПРЯЖЕНИЯ КУЛАЧОК-ТОЛКАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО ЗАКОНА ДВИЖЕНИЯ ТОЖАТЕЛЯ.

2.1. Использование численного метода профилирования кулачков для повышения износостойкости сопряжения кулачок-толкатель.

2.2. Разработка метода формирования профиля кулачка с учётом ограничения на интенсивность изнашивания.

2.3. Алгоритм и программа расчёта.

2.4. Результаты использования разработанного метода.

2.5. Улучшение профиля кулачка двигателя ВАЗ.

2.6. Выводы.

ГЛАВА 3. УЛУЧШЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВС В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРИ ПОВЫШЕНИИ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ СОПРЯЖЕНИЯ КУЛАЧОК-ТОЛКАТЕЛЬ.

3.1. Разработка методики совместного моделирования изнашивания и рабочих процессов.

3.2. Исследование влияния изнашивания кулачковой пары на показатели двигателя ВАЗ.

3.3. Результаты и выводы.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСА ПРОФИЛЯ КУЛАЧКА ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ЕГО НАГРУЖЕННОСТИ.

4.1. Экспериментальная установка.

4.2. Методика и результаты экспериментального исследования изнашивания кулачковой пары.

4.3. Выводы.

Поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) широко применяются в энергетике, в частности на транспорте, по этой причине важными задачами являются повышение их надёжности и улучшение показателей. Механизм газораспределения (МГР) автомобильного двигателя является одним из наиболее нагруженных узлов поршневого двигателя. Долговечность его работы определяется износостойкостью деталей, в частности кулачков распределительного вала. Износ профилей кулачков уменьшает средний подъём клапанов, что приводит к уменьшению их "время-сечения" и увеличению гидравлического сопротивления на впуске и выпуске, смещению фаз газораспределения, а также повышению динамических нагрузок в приводе клапанов. Всё это ухудшает мощностные, экономические и экологические характеристики ДВС, а также снижает его надёжность. Так, установлено, что с износом кулачков наблюдается снижение мощности и увеличение токсичности отработавших газах.

В связи с изложенным настоящая работа посвящена разработке метода позволяющего прогнозировать износ профиля кулачка и оценивать его влияние на рабочие процессы ДВС. Это, в свою очередь, позволит уже на стадии проектирования системы газораспределения определять долговечность МГР и обеспечивать её повышение за счёт оптимального выбора характеристик газораспределения. Данные положения составляют научную новизну работы.

Практической ценностью работы является метод синтеза закона движения толкателя и профиля кулачка газораспределения ДВС, позволяющий повысить как долговечность сопряжения кулачок-толкатель, так и эффективность газораспределения на основе ограничения в процессе профилирования интенсивности изнашивания. Это в свою очередь позволяет определить величину предельно допустимого изнашивания кулачковой пары и её долговечности по допускаемому ухудшению выходных показателей двигателя на основе совместного моделирования изнашивания и рабочих процессов ДВС. На основе созданных методов предложены соответствующие алгоритмы и комплекс компьютерных программ.

Для подтверждения выводов, сделанных на основе математического моделирования, с участием автора разработана и создана экспериментальная установка для исследования динамики и изнашивания кулачковой пары. Полученные данные изнашивания кулачков при двух режимах нагру-жения хорошо согласуются с расчётными результатами.

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ [17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 96, 161], включая статью в центральной печати в журнале «Инженерный журнал Справочник», а также патент РФ на изобретение «Кулачок привода клапана». Материалы работы представлены в отчёте о НИР [119].

Диссертация выполнена при финансовой поддержке гранта Т02-06.7-2703 Министерства образования РФ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан численный метод синтеза закона движения толкателя и профиля кулачка газораспределения ДВС, позволяющий повысить как долговечность сопряжения кулачок-толкатель, так и эффективность газораспределения на основе ограничения в процессе профилирования интенсивности изнашивания.

2. Выравнивание величины интенсивности изнашивания профиля в области её максимальных значений по углу поворота кулачка обеспечивает стабилизацию кинематических, динамических и трибологических характеристик сопряжения кулачок-толкатель вследствие более равномерного изнашивания кулачка в процессе эксплуатации.

3. Введение данного ограничения позволяет заметно снизить интенсивность изнашивания сопряжения без уменьшения площади под кривой перемещения толкателя при той же самой угловой протяжённости профиля на основе рационального выбора закона движения толкателя и профиля кулачка. Так, использование данного метода при профилировании кулачка двигателя ВАЗ позволило снизить максимальные значения интенсивности изнашивания и линейного износа поверхности кулачка (в области его вершины) примерно на 40%.

4. Выполненные исследования позволяют сделать вывод, что численный пошаговый синтез профиля кулачка с использованием ограничения на интенсивность его изнашивания позволяет на 5% увеличить площадь под кривой перемещения толкателя по сравнению с прототипами за счёт того, что данное ограничение может быть активным на участке значительной протяженности профиля. Это, в свою очередь, способствует улучшению показателей двигателя из-за снижения потерь на газообмен.

5. Разработана методика совместного моделирования изнашивания кулачка и рабочих процессов ДВС с изменяющимися в процессе эксплуатации законами движения клапанов, позволяющая исследовать влияние износа кулачковой пары на выходные показатели ДВС. В частности, на примере двигателя ВАЗ показано, что при значении максимального износа кулачка 1,15 мм происходит снижение среднего эффективного давления и эффективной мощности двигателя на 6%, а удельный индикаторный расход топлива с учётом потерь на газообмен возрастает примерно на 2%. Данная методика позволяет определить предельный износ кулачковой пары и её долговечность в случае задания ограничений на ухудшение тех или иных выходных показателей двигателя.

6. Выполнено экспериментальное исследование МГР автомобильного двигателя на созданном безмоторном стенде. Испытаниям на изнашивание подверглись две кулачковые пары при различном их нагружении в течение 300 часов работы при угловой скорости вращения кулачкового вала со =157 рад/с, соответствующей скоростному режиму максимального крутящего момента двигателя. Опыт подтвердил расчётный характер изнашивания кулачковых профилей на данном режиме.

7. На основе математической обработки численного и натурного эксперимента по восьми контрольным точкам износа профиля по углу поворота кулачка было уточнёно значение коэффициента к, учитывающего влияние дополнительных параметров на износ кулачковой пары при расчёте изнашивания.

1. Абраменко Ю.Е. Влияние динамики механизма газораспределения ДВС на износ его деталей // Межвуз. сб. науч. тр. / Всесоюзн. заочн. машиностроительный ин-т. - 1981. - № 15. - С. 110 - 121.

2. Абраменко Ю.Е. Исследование условий работы пары трения кулачок распределительного вала толкатель клапана форсированных ДВС // Двигателестроение. - 1980. - № 10. - С. 30 - 33.

3. Автомобильные двигатели. Под ред. М. С. Ховака. М., «Машиностроение», 1977.

4. Алимов В. Н. Исследование динамики, прочности и долговечности клапанов газораспределительного механизма форсированных транспортных дизелей. // Вестник машиностроения. 2001. - №12. - С. 40-44.

5. Андронов М.А. Анализ и выбор формы кривой ускорения безударных кулачков // Известия вузов: Машиностроение. 1969. - № 3. - С. 20 - 26.

6. Атопов В.И., Сердобинцев Ю.П. Численно-экспериментальный метод исследования контактных напряжений в элементах механизма газораспределения двигателя / Волгоградский инж.-строит, и-т. Волгоград, 1985. - 20 с. - Деп. в ВНИИТЭМП 19.04.85, № 146мш - 85 Деп.

7. Атопов В.И., Сердобинцев Ю.П., Славин O.K. Исследование контактных напряжений в элементах механизма газораспределения двигателя численно-экспериментальным методом // Расчёты на прочность. 1986. -Вып. 27. - С. 69 - 80.

8. Атопов В.И., Сердобинцев Ю.П., Славин O.K. Моделирование контактных напряжений. М.: Машиностроение, 1988. - 272 с.

9. Балюк Б.К., Божко А.Е. Надёжность механизмов газораспределения быстроходных дизелей. М.: Машиностроение, 1979. - 157 с.

10. Бениович B.C. Профилирование кулачков газораспределения быстроходных тракторных дизелей // Тракторы и сельхозмашины. 1977. - № 6. -С. 13-14.

11. Бражник Б. С., Кудинов А. А., Миротворский В. С. Средства контроля распределительных и коленчатых валов ДВС. // Автомобильная промышленность -2000.-№2.-С. 20-21

12. Бурьянов В.А. Повышение долговечности газораспределительного механизма двигателей ВАЗ: Дис. канд. техн. наук. Тольятти, 1982. - 143 с.

13. Васильев А.В., Григорьев Е.А. Численный метод профилирования кулачков // Автомобильная промышленность. 1999. - № 11. - С. 22 - 25.

14. Васильев А.В., Григорьев Е.А. Обобщённый численный метод профилирования кулачков // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1999.-№2.-С. 15-18.

15. Васильев А. В., Григорьев Е. А., Дивинский Е. А. Повышение эффективности дизеля совершенствованием газораспределения. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2000. - №6. - С.

16. Васильев А. В., Попов Д. В. Повышение износостойкости кулачковой пары на основе численного формирования закона движения толкателя // Инженерный журнал Справочник. 2005. - №7. - С.32-35.

17. Васильев А.В., Дейниченко Е.Д. Моделирование изнашивания кулачка газораспределения поршневого двигателя // Двигателестроение. 2006. -№ 3. - С. 12-15.

18. Воробьёв Ю. В. Обобщённый синтез механизмов с высшими кинематическими парами по критериям долговечности: Дис.д-ра техн. наук.-Тамбов, 1982.-517 с.

19. Гребенников А.С. Способ диагностирования газораспределительного механизма ДВС // Двигателестроение. 1989. - № 8. - С. 20-23.

20. Григорьев Е.А., Васильев А.В. Математическое моделирование динамики клапанного механизма ДВС при наличии масла в его зазорах / Волгоградский политехнический ин-т. Волгоград, 1990. - 15 с. - Деп. в ЦНИИТЭИавтосельхозмаше 25.02.91, № 1389 -тс91.

21. Григорьев Е.А., Васильев А.В. Математическое моделирование динамики механизма газораспределения ДВС: Учебное пособие / ВолгГТУ, Волгоград, 1995. 44 с.

22. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей / Д.Н. Вырубов, С.И. Ефимов, Н.А. Иващенко и др.; Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1983. - 372 е., ил.

23. Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей / С.И. Ефимов, Н.А. Иващенко, В. И. Ивин и др.; Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 456 е., ил.

24. Дейниченко Е. Д. Исследование нагруженности и изнашивания сопряжений механизмов газораспределения ДВС с целью повышения его надёжности: Дис.к-та техн. наук. Волгоград, 2005. - 122 с.

25. Дмитриев С.Ю. Механизмы газораспределения с регулированием фаз // Автомобильная промышленность. 1989. - № 12. - С. 15 - 16.

26. Дмитриченко Н. Ф., Миланенко А. А. Мнацаканов Р. Г., Данилюк С. Эмпирическое решение изотермической эластогидродинамической задачи для точечного контакта трения в условиях обильного смазывания. // Трение и износ. 2000. - №3. - С. 313-317.

27. Драбкин Я.И., Жилина JI.T., Гоцкало Б.Л. Расчётное исследование динамики клапанного привода среднеоборотного дизеля // Двигатели внутреннего сгорания: Респ. междувед. науч.-техн. сб. / ХПИ. Харьков: В ища школа, 1985. - Вып. 42. - С. 79 - 84.

28. Дроздов Ю.Н., Павлов В.Г., Пучков В.Н. Трение и износ в экстремальных условиях: Справочник. М.: Машиностроение, 1986. - 224 с.

29. Дьяченко В.Г., Савран Г.Д. Оптимизация фаз газораспределения тракторных дизелей типа СМД-60 // Двигатели внутреннего сгорания: Респ. междувед. науч.-техн. сб. / ХПИ. Харьков: Вища школа, 1980. - Вып. 31. -С. 77-81.

30. Дыдыкин A.M. Установка для исследования динамики механизмов газораспределения // Совершенствование эксплуатационных качеств тракторов и автомобилей и использование машинно-тракторного парка: Сб. науч. тр. / ГСХИ. Горький, 1986. - С. 17 - 21.

31. Жолобов JI.A. Повышение долговечности механизма газораспределения автомобильных двигателей: Дис. . канд. техн. наук. Горький, 1984.-257 с.

32. Зацеркляный Н.М., Мунштуков Д.А. Использование разностной схемы «распада разрыва» для решения задач газовой динамики двигателей // Двигатели внутреннего сгорания: Респ. междувед. науч.-техн. сб. / ХПИ. Харьков: Вища школа,1983. - Вып. 37. - С. 83 - 87.

33. Исследование влияния износа кулачков распределительного вала на технико-экономические показатели двигателя: Отчёт о НИР / Горьков-ский автомобильный завод (ГАЗ); № ГР 81013462; Инв. № 02840042491. -Горький, 1983.- 162 с.

34. Климов А. К., Крылов Е. А., Климов Д. А., Перекатов Ю. А. Композиционные материалы для двигателестроения. // Автомобильная промышленность. 2003. - №1. - С. 27-30.

35. Коган Ю.А. Определение конструктивных параметров механизма газораспределения быстроходных поршневых двигателей // Вестник машиностроения. -1961. № 4. - С. 32 - 35.

36. Коднир Д.С. Контактная гидродинамика смазки деталей машин. М.: Машиностроение, 1976. - 304 с.

37. Коднир Д.С., Жильников Е.П., Байбородов Ю.И. Эластогидродинами-ческий расчёт деталей машин. М.: Машиностроение, 1988. - 160 с.

38. Коричнев JI. П., Чистякова В. И. Фортран: Учеб. пособие для сред, спец. учеб. заведений и инж.-техн. работников. 2-е изд. Перераб. И доп. -М.: Высш. шк., 1994. - 176 е.: ил.

39. Корчемный Л.В. Динамика газораспределительного механизма и профилирование кулачков быстроходных двигателей. М.: Машгиз, 1960. -100 с.-(Тр. НАМИ; Вып. 91).

40. Корчемный JI.B. Механизм газораспределения автомобильного двигателя: Кинематика и динамика. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1981. -191 с.

41. Корчемный JI.B. Механизм газораспределения двигателя. М.: Машиностроение, 1964. - 211 с.

42. Корчемный JI.B., Синельников JI.H. Профилирование кулачка автомобильного двигателя // Конструирование, исследование, технология и экономика производства автомобиля. 1984. - Вып. 12. - С. 7 - 13.

43. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах. Киев: Техника, 1970.-395 с.

44. Красовский О.Г., Аливердиев А.А., Чернов Ю.Е. Исследование процесса наполнения высокооборотного четырёхтактного дизеля методом моделирования на ЭВМ // Двигателестроение. 1980. - № 8. - С. 16 -18.

45. Круглов М.Г. Термодинамика и газодинамика двухтактных двигателей внутреннего сгорания (процессы газообмена). М.: Машгиз (Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы), 1963. 272 с.

46. Круглов М.Г., Меднов А.А. Газовая динамика комбинированных двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1988. - 360 с.

47. Куксенова J1. И., Востряков С. Н., Лаптева В. Г., Назаров Ю. А. Исследование триботехнических характеристик зарубежных моторных масел. // Вестник машиностроения. 1999. - №7. - С.

48. Ларцев A.M. Многопараметрическая оптимизация механизма газораспределения ДВС с целью улучшения его динамических качеств и надёжности: Дис. канд. техн. наук. Волгоград, 1985. - 269 с.

49. Латышев В. Н., Наумов А. Г., Чиркин С. А. Использование микрокапсул для подачи смазки в зону контакта металлических поверхностей. // Вестник машиностроения. 1999. - №5. - С.26-29

50. Легеня Б. Н., Поименов И. А. Усовершенствованный метод расчета тарельчатых пружин. // Вестник машиностроения. 2001. - №6. -С. 14-17

51. Ливанов Б.М. Совершенствование методов расчёта и выбора параметров конструкции механизма газораспределения автомобильных двигателей: Дис. канд. техн. наук. М., 1985. - 220 с.

52. Маджмудар Б., Хэмрок Б. Влияние шероховатости поверхности на характеристики упругогидродинамического линейного контакта // Тр. американского общества инж.-механиков: Проблемы трения и смазки. -1982.-№3.-С. 103-111.

53. Макаревич П.С. Влияние геометрии кулачка на работоспособность пары кулачок-толкатель // Автомобильная промышленность. 1977. - № 9. -С. 10-12.

54. Макаревич П.С. Влияние материалов пары «кулачок-толкатель» на закон ускорения толкателя // Автомобильная промышленность. 1982. - № 2. - С. 10-11.

55. Маркова Jl. В., Кончиц В. В. О новом подходе к исследованию поверхности раздела трущихся тел и анализу данных трибоиспытаний. // Трение и износ. 1999. - №2. С. 197-204.

56. Математическое моделирование рабочих процессов ДВС: Учебное пособие / А. В. Васильев, Е. А. Григорьев; Волгоград, гос. техн. ун-т. -Волгоград, 2002. 67 с.

57. Меден А.И. Численное профилирование безударных кулачков // Двига-телестроение. 1983. - № 8. - С. 15 - 19.

58. Методы реализации оптимальных свойств моторного масла. / Н. Н. Якунин, Д. А. Дрюгин. / Оренбургский Гос. ун-т. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2002. - №12. - С.34-36

59. Мишин И.А. Долговечность двигателей. Л.: Машиностроение, 1968. -260 с.

60. Моделирование поведения трибосистем методом трибоэлементов. / Р. В. Сорокатый. // Трение и износ. 2002. - №1. -С.23-26

61. Мороз В.И. Обобщённая методика для проектирующей подсистемы профилирования кулачков механизма газораспределения двигателей умеренной быстроходности / Харьк. ин-т инж. ж.-д. трансп. Харьков, 1986. - 10 с. - Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаше 27.02.86, № 1620 - тм.

62. Мороз В.И. Рациональное проектирование кулачков для механизма газораспределения ДВС с использованием обобщённых математических зависимостей // Двигателестроение. 1988. - № 12. - С. 23 - 25.

63. Мороз В.И. Братченко А.В. Оценка резервов улучшения топливной экономичности дизеля за счёт повышения эффективности механизма газораспределения / Харьк. ин-т инж. ж.-д. трансп. Харьков, 1989. - 11 с. - Деп. в ЦНИИТЭИтяжмаше 21.02.89, № 346 - тм89.

64. Мороз В.И. Братченко А.В. Сравнительный анализ нагрузочных характеристик дизеля с различными кулачками привода клапанов / Харьк. инт инж. ж.-д. трансп. Харьков, 1989. - 8 с. - Деп. в ЦЬЖИТЭИтяжмаше 21.02.89, № 345 -тм89.

65. Надёжность машин. Учеб. Пособие для машиностр. Спец. вузов / Д. Н. Решетов, А. С. Иванов, В. 3. Фадеев; Под ред. Д. Н. Решетова. М.: Высш. школа, 1988. - 238 е.: ил.

66. Новиков В.Г., Федоров А.А., Бытев Д.О. Критерий задиростойкости сопряжения кулачок плоский толкатель автомобильного дизеля // Справочник. Инженерный журнал.- 2004.- №7.- С. 24-31

67. О расчёте долговечности деталей газораспределительного механизма двигателей / Ю.М. Панов, И.Б. Гурвич, А.П. Егорова, JI.A. Жолобов // Автомобильная промышленность. 1976. - № 2. - С. 10 -12.

68. Определение нагруженности кулачков газораспределительного вала / JI.B. Корчемный, В.Д. Казакова, Б.М. Ливанов, Е.М. Хайновский // Автомобильная промышленность. 1977. - № 1. - С. 8 -10.

69. Оптимизация профиля кулачка механизма газораспределения двигателя: Учебное пособие / Е. А. Григорьев, А. В. Васильев; Волгоград, политехи. Ин-т. Волгоград, 1993. 39 с.

70. Оптимизация свойств моторного масла для заданных условий эксплуатации. / Н. Н. Якунин, Д. А. Дрюгин. / Оренбург-й Гос. ун-т. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2003. - №1. - С. 36-38

71. Оценка износостойкости деталей механизма газораспределения двигателей ГАЗ и ЗМЗ / Ю.М. Панов, И.Б. Гурвич, А.П. Егорова, Л.А. Жолобов // Автомобильная промышленность. 1975. - № 5. - С. 5 - 7.

72. Павлихин С. Е., Полунин В. И., Крючков А. Н., Галинова Н. Н. Исследование износостойкости выпускных клапанов двигателя ВАЗ 2112 со стержнями из различных материалов. // Двигателестроение. 2002. -№2.-С. 28-30.

73. Патент Российской Федерации № 1740711, 5F 01 L 1/08. Кулачок привода клапана / Е.А. Григорьев, А.В. Васильев. - № 4795185/06; Заявлено 23.02.90; Опубл. 15.06.92, Бюл. № 22. - С. 128.

74. Патент Российской Федерации № 2282041, FOIL 1/08. Кулачок привода клапана / А.В. Васильев, Д.В. Попов, Е.Д. Дейниченко. - № 2004131927/06; Заявлено 01.11.2004; Опубл. 20.08.2006, Бюл. № 23.

75. Патент Российской Федерации № 2282041, FOIL 1/08. Кулачок привода клапана / А.В. Васильев, Д.В. Попов, Е.Д. Дейниченко. - № 2004131927/06; Заявлено 01.11.2004; Опубл. 20.08.2006, Бюл. № 23.

76. Получение износостойких покрытий на поверхностях рабочих органов. / Б. К. Тилабов, А. А. Мухамедов. / Ташкентский ГТУ // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2002. - №10. - С. 42-44

77. Попов Н.Н. Расчёт и проектирование кулачковых механизмов. М.: Машиностроение, 1980. - 214 с.

78. Попык К.Г. Конструирование и расчёт автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высшая школа, 1973. - 300 с.

79. Почтовой А.П. Идентификация параметров механизма газораспределения ДВС // Двигателестроение. 1988. - № 5. - С. 10 -11.

80. Предотвращение преждевременного износа кулачка и толкателя в двигателе S-195 / ВЦП. № Л-38193. - М., 24.02.86. - 13 с. - Пер. ст. Ю. Чанмин Из журн.: Нэйжаньзи гунчэн. - 1984. - № 3. - С. 38 - 43.

81. Работа привода клапанов дизеля с четырёхклапанной головкой цилиндра / Л.В. Корчемный, Б.М. Ливанов, Н.И. Комарова, С.С. Наумов // Автомобильная промышленность. 1986. - № 2. - С. 6 - 7.

82. Разработка методики рационального проектирования и исследования кулачковых механизмов двигателей внутреннего сгорания: Отчёт о НИР (заключит.) / Харьк. ин-т инж. ж.-д. трансп.; Науч. руководитель работы

83. B.Т. Середа; № ГР 01840079012; Инв. № 02840080748. Харьков, 1984. -42 с.

84. Рудик Ф. Я., Эльнин С. Ю., Кузнецов В. Ф. Электромеханическая обработка клапанных пружин. // Вестник машиностроения. 2001. - №1.1. C.

85. Румянцев А.В. К вопросу о долговечности кулачковых механизмов // . Вестник машиностроения. 1969. - № 1. - С. 23 - 25.

86. Русинов Р.В. К расчёту кулачковых механизмов дизелей // Двигателе-строение. 1981. - № 1. - С. 30-31.

87. Салмин В. В. Способ определения ресурса моторных масел в автотракторных ДВС. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2003. -№4. - С. 43-44.

88. Сергеев В. М. Механизм газораспределения: неиспользованные резервы. // Автомобильная промышленность. 2000. - №7. - С. 19-21

89. Системы газораспределения с переменными фазами // Автомобильная промышленность США. 1996. - № 1. - С. 9 -11.

90. Соковиков В.К., Арустамов JI.X. Электрогидравлический привод клапанов ДВС // Автомобильная промышленность. 1999. - № 10. - С. 17 -19.

91. Сорокатый Р. В. Решение об изнашивании жестким подшипником тонкого упругого слоя, закрепленного на жестком валу, методом трибо-элементов. // Трение и износ. 2003. - №1, - С. 35-41

92. Справочник по триботехнике: В 3 т. / Под общ. ред. М. Хебды, А.В. Чичинадзе Т. 1: Теоретические основы. - М.: Машиностроение, 1989. -400 е.; Т.2: Смазочные материалы, техника смазки, опоры скольжения и качения. - М.: Машиностроение, 1990. - 416 с.

93. Степурин П.В. Теоретическое исследование трения и изнашивания рабочих поверхностей кулачковых механизмов // Трение и износ. 1998. -Том 19, №6.-С. 739-744.

94. Тартаковский И.И. Профилирование дисковых кулачков по дугам окружностей // Теория машин и механизмов. 1964. - Вып. 101.-С. 5-19.

95. Теплофизические свойства смазочных материалов при их переходе в состояние граничных слоев. / В. А. Смуругов, И. О. Деликатная, Т. Г. Чмыхова, В. Г. Савкин. // Трение и износ. 2002. - №4. - С.

96. Трибологические методы оценки кинематических характеристик три-бохимических процессов при граничной смазке узлов трения машин. / И. Я. Буяновский. / ИМАШ им. А. А. Благонравова РАН. // Вестник машиностроения. 2002. - №11. - С.

97. Формирование характеристик газораспределения. // Двигателестрое-ние. 2001. - №1. - С. 23-25.

98. Фортран 77 ЕС ЭВМ / 3. С. Брич, О. Н. Гулецкая, Д. В. Капилевич и др. -М.: Финансы и статистика, 1989. 351 е.: ил.

99. Цой И. Пути снижения потерь на трение // Автомобильный транспорт. 1987.-№ 11.-С. 40.

100. Чекина О. Г., Кожаев А. Ю. Моделирование утечки в уплотнениях вращающихся валов. // Трение и износ. 1999. - №2. - С. 144-152.

101. Чистяков В.К. Динамика поршневых и комбинированных двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1989. - 256 с.

102. Шинкаренко И.Т. Повышение эффективности механизмов газораспределения посредством комплексного выбора параметров: Дис. канд. техн. наук. Киев, 1986. - 212 с.

103. Элементы системы автоматизированного проектирования ДВС / P.M. Петриченко, С.А. Батурин, Ю.Н. Исаков и др.; Под общ. ред. P.M. Петриченко. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1990. - 328 с.

104. Эфендиев A.M., Драбкин Я.И. Некоторые результаты экспериментального исследования работы клапанного привода дизеля Д70 // Двигатели внутреннего сгорания: Респ. междувед. науч.-техн. сб. / ХПИ. -Харьков: Вища школа, 1970. Вып. 11. - С. 125-131.

105. Эфендиев A.M., Драбкин Я.И. О профилировании кулачка клапанного привода для тепловозного двигателя с высоким наддувом // Двигатели внутреннего сгорания: Респ. междувед. науч.-техн. сб. / ХПИ. Харьков: Вища школа, 1969. - Вып. 9. - С. 145 - 154.

106. Эфендиев A.M., Драбкин Я.И., Кравцов В.И. Расчётное исследование динамики клапанного привода тепловозного дизеля Д70 // Двигатели внутреннего сгорания: Респ. междувед. науч.-техн. сб. / ХПИ. Харьков: Вища школа, 1970. - Вып. 11. - С. 115 - 124.

107. Abell R.F. Internal combustion engine cam and tappet wear experience // SAE Trans. 1977. - Vol. 86, sect. 1. - P. 49 - 57.

108. Akiba K. A dynamic study on valve trains // Intern. Combust. Engine. -1987.-Vol. 26,1 338.-P. 39-46.

109. Akiba K. Vibration problems of valve mechanism on high speed diesel en/gines // J. Mar. Eng. Soc. Jap. 1987. - Vol. 22,' 8. - P. 495 - 501.

110. Barwell F.T., Roylance B.J. Tribological consideration in the design and operation of cam a review of the situation // Cams and Cam Mechanisms / The Institution of Mech. Eng. - London and Birminghem, Alabama, 1978. - P. 99- 105.

111. Beard C.A. Cam mechanism design problem an designer's viewpoint // Cams and Cam Mechanisms / The Institution of Mech. Eng. - London and Birminghem, Alabama, 1978. - P. 49 - 53.

112. Beese J.G., Clarke H. The performance of materials associated with cams // Cams and Cam Mechanisms / The Institution of Mech. Eng. London and Birminghem, Alabama, 1978. - P. 95 - 98.

113. Deschler G., Wittmann D. Nockenauslegung fur Flachsto(3el unter Beach-tung elastohydrodynamischer Schmierung // MTZ. 1978. - Vol. 39, 1 3. - S. 123-127.

114. Dowson D. Elastohudrodynamics //Proc. of IME. 1967-68. - Vol. 182, pt. ЗА.-P. 151 -172.

115. Dowson D., Higginson G.R. Elastohydrodynamic Lubrication. London: Pergamon Press, 1966. - 235 p.

116. Dresner Т., Barkan P. A review and classification of variable valve timing mechanicms // SAE Techn. Pap. Ser. 1989. - 1 890674. - P. 1 -14.

117. Dudley W.M. New method in valve cam design // SAE Quart. Trans. -1948.-Vol. 2,4.-P. 19-33,51.

118. Dyson A. Kinematics and wear patterns of cam and finger follower automotive valve gear // Tribology International. 1980. - Vol. 13, 1 3. - P. 121132.

119. Dyson A., Naylor H. Application of the flash temperature concept to cam and tappet wear problems // Proc. of IME: Automobile Division. 1960-61. -1 8. - P. 255-280.

120. Dyson A., Naylor H., Wilson A.R. The measurement of oil-film thickness in elastohydrodynamic contacts // Proc. of IME. 1965-66. - Vol. 180, pt. 3B. -P. 119-134.

121. Eyre T.S., Benson J. Wear monitoring of cam and tappet systems // Cond. Monit. '87. Proc.: Int. Conf., Swansea, 31-st March 3-rd Apr., 1987. - Swansea, 1987.-P. 431 -442.

122. Eyre T.S., Crawley B. Camshaft and cam follower materials // Tribology International. 1980. - Vol. 13,1 4. - P. 147 - 152.

123. Fawcett G.F., Fawcett J.N. Comparison of polydyne and non polydyne cams // Cams and Cam Mechanisms / The Institution of Mech. Eng. London and Birminghem, Alabama, 1978. - P. 9 -13.

124. Fersen O. L'ouverture variable des soupapes // Revue Automobile. 1986. - '39.-P. 21 -25.

125. Furhmann W. Die Einlauf-Oberflache Untersuchungen an Nocken und Sto(3eln // MTZ. - 1980. - Vol. 41,1 6. - S. 271 - 272, 275 - 276.

126. Giles W. Valve problems with lead free gasoline // SAE Trans. 1971. -Vol. 80, sect. 3.-P. 1475 - 1483.

127. Hamilton G.M. The hydrodynamics of a cam follower // Tribology International. 1980. - Vol. 13,1 3. -P. 113-119.

128. Holland J. Die instationare Elastohydrodynamik // Konstruktion. 1978. -Vol. 30, h. 9. - S. 363 - 369.

129. Holland J. Zur Ausbildung eines tragfihigen Schmierfilms zwischen Nocken und Sto|3el //MTZ. 1978. - Vol. 39,1 5. - S. 225 - 231.

130. Holland J., Degenhardt C. Untersuchung des Temperaturverhaltens von Nockentrieb // MTZ. 1988. - Vol. 49,110. - S. 391 - 396.

131. Holland J., Ruhr W. Auslegung und Optimierung von Nockentrieben hin-sichtlich des Verschlei(3verhaltens //MTZ. 1986. - Vol. 47, 4. - S. 37-43.

132. Kanesaka H., Akiba K., Sakai H. A new method of valve cam design -HYSDYNE cam // SAE Trans. 1977. - Vol. 86, sect. 4. - P. 2757 - 2763.

133. Kreuter P., Pischinger F. Valve train calculation model with regard to oil film effects // SAE Techn. Pap. Ser. 1985. -1 850399. - P. 1-10.

134. Narasimhan S.L., Larson J.M. Valve gear mean and materials // SAE Techn. Pap. Ser. 1985. -1 851497. - P. 1 - 30.

135. Pless L.G., Rodgers J.J. Cam and lifter wear as affected by engine oil ZDP concentration and type // SAE Trans. 1977. - Vol. 86, sect. 1. - P. 333 - 346.