автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Снижение механических потерь совершенствованием конструкции поршня быстроходного дизеля

На правах рукописи УДК 621.43-242-231

ПРОНИН Михаил Дмитриевич

СНИЖЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕМ КОНСТРУКЦИИ ПОРШНЯ БЫСТРОХОДНОГО ДИЗЕЛЯ

Специальность 05.04.02-тепловые двигатели

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2009

003470792

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Путинцев С.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Фомин В.М.;

кандидат технических наук, Руссинковский Ю.С.

Ведущая организация:

Владимирский государственный университет

Защита диссертации состоится Jf ¿¿¿Otí+S 2009 г. в ч. на заседании диссертационного совета Д 212.141.09 при Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, г. Москва, Рубцовская наб., д. 2/18, Учебно-лабораторный корпус, ауд. 947. Ознакомиться с диссертацией можно в библиотеке МГТУ им. Н.Э. Баумана. Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, МГТУ им. Н.Э. Баумана, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.141.09.

Автореферат разослан J?/ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Тумашев Р.З.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Из распределения механических потерь по узлам и агрегатам большинства быстроходных ДВС следует, что, несмотря на очевидный прогресс конструирования и применения новых материалов, затраты индикаторной мощности на преодоление трения поршня до сих пор составляют превалирующую долю общих механических потерь двигателя на номинальном режиме его работы. Это указывает на существование резерва в снижении механических потерь за счет внедрения научно обоснованных способов минимизации трения. Анализ выполненных конструкций и теоретических наработок в области конструирования поршней ДВС указанного типа показывает, что наиболее эффективным воздействием на режим трения этой детали обладают два конструкторско-технологических решения: профилирование юбки поршня и нанесение на нее антифрикционного покрытия. Однако известное применение этих подходов имеет ряд недостатков, а именно: 1) профилирование поршня преимущественно используют для повышения надежности работы, снижения шума и вибрации в ЦПГ, поэтому гидродинамический аспект профилирования как способа снижения трения отходит на второй план, либо вообще не рассматривается; 2) выбор типа антифрикционного покрытия и способа его нанесения на юбку поршня определяются, главным образом, стремлением повысить задиростойкость поверхности поршня, при этом технологическая подготовка покрываемой поверхности предназначается, как правило, для повышения адгезии, а не снижения трения; 3) до настоящего времени оба этих решения рассматривали порознь, без учета их взаимовлияния.

Цель исследования состоит в научном обосновании, разработке и оценке эффективности совместного применения профилирования и технологической подготовки поверхности трения поршня для снижения механических потерь двигателя.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать теоретическую базу метода профилирования юбки поршня с пониженным гидродинамическим трением для ДВС.

2. С позиций теории граничного трения обосновать целесообразность применения и способ технологической подготовки трущейся поверхности поршня.

3. Исследовать на машине трения служебные свойства антифрикционных покрытий, получить входные данные по коэффициентам трения для последующих расчетов.

4. Выполнить сравнительные расчеты механических потерь предлагаемых вариантов профиля и покрытия юбки поршня.

5. Применить метод профилирования и технологической подготовки юбки поршня на ДВС при изготовлении опытного поршня.

6. Оценить на машине трения и путем сравнительных моторных испытаний на полноразмерном двигателе эффективность предложенных рекомендаций по снижению механических потерь.

Методами исследования являются: теоретический анализ, численный эксперимент на основе расчетной программы; натурный эксперимент (на машине трения и поршневом двигателе).

Обоснованность и достоверность научных положений и результатов работы обусловлены применением классической теории гидродинамической смазки и граничного трения; использованием апробированного расчетного средства; подтверждением результатов расчета в ходе экспериментов, выполненных на типовом, метрологически аттестованном оборудовании с соблюдением правил учета погрешностей при обработке и сопоставлении результатов. Положения научной новизны, выносимые на защиту:

-теоретические основы метода профилирования и технологической подготовки трущейся поверхности юбки поршня;

-предложение совместного применения профиля юбки поршня с увеличенной несущей способностью и повышения твердости юбки перед нанесением на нее антифрикционного покрытия;

-комплексный метод экспериментальной оценки антифрикционных свойств и механических потерь при испытаниях поршней. Практическая ценность полученных результатов состоит в: -теоретически выведенных обобщенных шашво-высотных соотношениях, позволяющих определять параметры профиля юбки поршня с минимальными потерями на гидродинамическое трение, исходя из характера изменения боковой силы, длины юбки, шероховатости ее поверхности и зазора в сопряжении «юбка поршня-цилиндр»;

-научно обоснованной и практически подтвержденной рекомендации по предварительному повышению твердости трущейся поверхности юбки поршня перед нанесением на нее антифрикционного покрытия; -результатах расчета и эксперимента, содержащих информацию о раздельном и совместном влиянии профилирования, предварительного повышения твердости юбки поршня и нанесения на нее антифрикционного покрытия на снижение механических потерь в ДВС.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на международных научно-технических конференциях: «Двигатель-2007» (г. Москва, 1В -20 сентября 2007 г.), «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей» (г. Владимир; 27-29 мая 2008 г.); а также заседаниях кафедры поршневых двигателей МГТУ им. Н.Э. Баумана в 20072009 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы, из них 2 в изданиях по списку ВАК.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка литературы. Она включает 114 страниц основного текста, содержащего 12 таблиц и 51 рисунок, а также 13 страниц списка литературы из 134 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснован выбор темы, сформулированы цель и задачи работы, изложены методы исследования, приведены выносимые на защиту научные положения.

В первой главе обсуждены режимы трения и баланс механических потерь в ДВС, показана актуальность снижения механических потерь в ЦПГ, определены пути решения этой проблемы.

Обзор ранее выполненных работ, относящихся к теме диссертации (Аникин С.А., Гинцбург Б.Я., Макаров А.Р., Никитин Ю.Н., Никишин В.Н., Петриченко P.M., Путинцев C.B., Рогов Ф.М., Рык Г.М., а также Kruse H., Sander W., Tiele E., Furuhama S. и др.), выявил не только перспективность, но и нерешенность ряда вопросов снижения механических потерь в ДВС, связанных, в частности, с совместным применением профилирования и антифрикционно-технологической подготовки трущейся поверхности поршня. Так, известные на сегодня методы профилирования трущихся поверхностей поршня направлены, в основном, на обеспечение самоустановки поршня при его движении в цилиндре, а также на повышение надежности работы, снижение шума и вибрации в ЦПГ и поэтому мало связаны с решением задачи снижения механических потерь.

Выполненный анализ показал, что практически все известные методы профилирования опираются на использование какого-либо одного режима смазки и трения поршня: либо гидродинамического, либо граничного, что снижает результативность полученных технических решений, т.к. поршень в течение рабочего цикла охватывает не один, а три режима - гидродинамический, смешанный и граничный.

Таким образом, для повышения эффективности технических решений по снижению механических потерь за счет минимизации трения поршня одного профилирования недостаточно, ибо оно реализуется только в первом из указанных режимов трения. В предпоследнем и, особенно, последнем из названных режимов основное значение приобретают характер и свойства поверхности, обеспечиваемые, главным образом, в ходе технологического сопровождения поршня. Вместе с тем, вопрос обоснованного выбора метода анти-фрикционно-технологической подготовки поверхности трения (изменения шероховатости, твердости, нанесения покрытия и т.п.), практически не рассмотрен в теории и практике конструирования поршней. Решение указанных аспектов проблемы снижения механических потерь составило цель и задачи диссертации, формулировка которых приведена выше.

3

Во второй главе приведено обоснование метода профилирования и нанесения антифрикционного покрытия применительно к поршню четырехтактного быстроходного две.

На теоретическом этапе, для упрощения анализа в качестве режимов, определяющих трение поршня, были приняты гидродинамический и граничный. В первом из названных режимов сила трения в сопряжении может быть определена известным законом гидродинамического трения Ньютона-Петрова: Р=/иАО, (1)

где // - динамическая вязкость смазочного материала; А - площадь смоченной поверхности движущегося тела; О - градиент скорости, определяемый как отношение скорости движения тела V к толщине слоя смазочного мате-

I V риала«: ° = —■

Из выражения (1) следовало, что в гидродинамическом режиме смазки сила трения:

-не зависит от параметров смазываемых поверхностей (коэффициента трения материала, его твердости, шероховатости и т.п.);

-уменьшается при снижении вязкости, скорости движения, площади и увеличении толщины слоя смазочного материала.

С конструкторской точки зрения для уменьшения гидродинамического трения возможно влияние на площадь А и толщину к, что и входит в процедуру профилирования боковой поверхности поршня. Сравнительный анализ основных выражений теории гидродинамической смазки применительно к поршню как плоскому подшипнику скольжения показывает, что минимуму энергетических затрат соответствует условие максимума гидродинамической несущей способности Р. Для максимизации гидродинамической несущей способностью в целях снижения механических потерь поршня необходимо проанализировать закономерности ее формирования смазываемым профилем юбки движущегося поршня в продольном сечении.

Для случая произвольной (дифференцируемой) зависимости толщины слоя смазочного материала от длины И~Н(х) и нулевых граничных условиях по гидродинамическом}' давлению на концах поверхности юбки поршня длиной Ь после двойного интегрирования уравнения Рейнольдса получали функцию распределения гидродинамического давления р по длине х следующего вида:

(¡X

Р = р(х) = 6 /иУ

|/»г(*) г Ох | ск | (¡х \и\х)

(2)

I Л3«

Для осуществимости аналитического решения задачи, реальный профиль юбки поршня на несущем участке сужающегося зазора кусочно-линейно аппроксимировали и, следуя правилу Зоммерфельда, рассматривали только несущий участок профиля, имеющий положительный либо нулевой угол атаки. 4

Сравнивались два линейно аппроксимированных профиля: 1) наклонная плоскость (несущий фрагмент серийного бочкообразного профиля) и 2) наклонная плоскость с участком параллельного образующей цилиндра удлинения (несущий фрагмент опытного профиля, названного нами «комбинированным») - рис.1.

Рис. 1. Аппроксимация криволинейного профиля 1 юбки поршня сопряжением двух (серийный бочкообразный профиль 2) и трех (опытный комбинированный профиль 3) прямых

Для каждого из этих профилей при традиционных допущениях гидродинамики возможно аналитическое нахождение интегралов, входящих в выражение (2) и, после интегрирования последнего по длине несущего участка, получение погонных гидродинамических несущих способностей для серийного (3) и опытного (4) профилей: 6 мУЬ1 „

Л

Я/

б цУЬ\

: н1

[Р3+А(3,х)}

Здесь Р -±

г 82

1п(1+<5)-2

2 + 8

функция Релея, зависящая от относительного перепада высот профиля

8 =

Нх :

(3)

(4)

(5)

(6)

где #2 и Я] - соответственно толщина слоя смазочного материала на входе и выходе несущего участка профиля;

д^-Мё+Ъ-. (7)

2(8 +2)[2%(8 + 1) +8 +2]

компонента несущей способности на участке удлинения комбинированного профиля, где х = — ~ коэффициент соотношения длин удлиненного и наклонного участков комбинированного профиля.

Поскольку функция (7) положительна для реально применяемых значений 8 и х, постольку Рг \ Л(8,х)>Р& Откуда, при прочих равных условиях Рг>Р\, т.е. несущая способность комбинированного профиля превышает несущую способность бочкообразного профиля (исключение составляет случай, когда длина наклонного участка комбинированного профиля меньше длины участка удлинения). С учетом этих результатов, идея комбинированного профиля была положена в основу профилирования юбки энергосберегающего поршня. Ключевые соотношения длин наклонных участков профиля на прямом и обратном ходах поршня, а также высот профиля на входе этих участков были определены исходя из следующего.

Как видно из выражений (3) и (4), погонная несущая способность растет пропорционально квадрату длины несущего участка Ь. В то же время чрезмерное увеличение этого параметра сопряжено не только с ростом массо-габаритных показателей поршня, но и с увеличением силы вязкостного трения, находящейся, в прямой зависимости от площади смоченной поверхности (см. формулу (1)). Длину несущего участка профиля в этом случае наиболее целесообразно выбирать, исходя из принципа согласования несущей способности юбки поршня с характером внешнего нагружения. Разработка этого принципа применительно к поршням ДВС автотракторного типа предусматривала определение длины несущих участков путем задания из конструкционных соображений общей длины профиля Ь и расчета соотношения длин обратного и прямого хода поршня (11: 12). Этот подход базировали на согласовании гидродинамической несущей способности юбки поршня с работой действующей на него боковой силы на наиболее нагруженных тактах рабочего цикла ДВС: «сжатие» (обратный ход поршня) и «расширение» (прямой ход поршня». Тогда, с учетом (3) и (4), отношение работы боковой силы на такте «расширение» к аналогичному показателю на такте «сжатие» могло быть поставлено в соответствие отношению квадратов длин несущих участков юбки на прямом и обратном ходах поршня, а именно:

где /11, Л2 - работа боковой силы поршня на такте «сжатие» и такте «расширение» соответственно; /;, - длины несущих участков юбки поршня на обратном и прямом ходе соответственно.

Полученное с использованием принципа согласования путем статистической обработки графиков боковой силы представительной выборки быстроходных ДВС (20 моделей) ключевое соотношение для длин

было принято как ориентир, который требовал уточнения на основе определения работ сил внешней нагрузки на поршень (и их соотношения) в каждом конкретном случае профилирования. 6

(9)

С учетом того, что сумма длин несущих участков равна конструкционно назначаемой длине юбки

Для вычисления рациональных значений высот профиля использовали результаты исследования на максимум функции (5). Так, из определения относительного перепада высот (6) после очевидных преобразований для входного участка профиля имели Я2=Я,(5+1).

Принимая в качестве II; наиболее вероятное за рабочий цикл ДВС значение минимального радиального зазора в сопряжении «юбка поршня-цилиндр» в нагретом состоянии деталей Лг и учитывая, что в этом случае абсолютный перепад высот профиля равен ди =нг -Аг, получили АН=8Аг

или, с учетом максимизирующего функцию Релея значения <5=1,2, А112 = 1,2Аг.

Движение поршня вдоль стенки цилиндра реверсивно, а функция Релея не зависит от длин участка профиля, поэтому значение абсолютного перепада высот на выходе профиля юбки с целью максимизации гидродинамической несущей способности рационально назначать равным значению на входе: ЛЯ, = Ш2 = 1,2Дг. (12)

Полученные обобщенные соотношения (9)-(12) были использованы при формировании комбинированного профиля юбки с повышенной гидродинамической несущей способностью для опытного энергосберегающего поршня. Граничное трение, как известно, осуществляется через непосредственное контактирование поверхностей, когда объемные свойства смазочного материала несущественны, и на первый план выходят свойства поверхностей и пленок, их покрывающих. Из положений физики граничного трения явствует, что для снижения энергетических затрат на преодоление этого вида сопротивления движению следует стремиться к одновременной минимизации тангенциального (срезывающего) напряжения материала т и площади фактического контакта Аф трущихся тел:

Выполненная разработка показала, что применительно к сопряжению «юбка поршня-цилиндр» добиться выполнения условий (13) можно путем предвари-

7

¿ = /,+/2>

определили выражения для рациональных значений этих длин:

(10) СП)

(13)

тельного повышения твердости наиболее мягкой из трущихся поверхностей пары трения (юбки поршня из алюминиевого сплава) с последующим нанесением на нее тонкой пленки антифрикционного покрытия. Надо сказать, что хотя нанесение антифрикционных покрытий на юбки поршней для форсированных ДВС ныне широко практикуется, специальное предварительное повышение твердости обрабатываемой поверхности при этом не выполняется, что, как следует из результатов анализа, снижает эффективность проявления антифрикционных свойств покрытия.

Полученные в главе 2 результаты использовались далее при формировании параметров опытных поршней - объектов расчетного исследования. В третьей главе представлено получение и обсуждение результатов сравнительного расчетного исследования механических потерь серийного и опытного вариантов поршней. Расчеты выполняли с помощью программы PISTON-DHT (авторы разработки Путинцев C.B., Аникин С.А., Иванов О.В.), позволяющей получать графики всех основных сил, действующих на поршень за время рабочего цикла ДВС, момент и угол опрокидывания поршня в цилиндре, а также протяженность различных режимов трения и, как итог, мощность механических потерь в ЦПГ.

Исследование велось применительно к конструкции малоразмерного быстроходного дизеля 14 8,5/8,0 (ТМЗ-450Д производства ОАО «АК «Туламашза-вод»») на номинальном режиме его работы: эффективная мощность 8кВт, частота вращения коленчатого вала ЗбООмин"1. Учет повышения твердости поверхности юбки поршня и изменения ее коэффициента трения при наличии антифрикционного покрытия осуществляли на этапе назначения входных данных. При этом, в последнем случае использовали результаты специального эксперимента на машине трения, описание которого дано ниже. Формирование профиля юбки поршня производили, задавая во входных данных графически, а затем в виде числового массива требуемые значения отклонений поверхности юбки от касательной, параллельной оси поршня. В расчете использовался профиль юбки поршня в рабочем (нагретом) состоянии детали. Объектами исследования были следующие варианты поршней:

1 - серийный, с бочкообразным профилем юбки без технологической модификации (повышения твердости и наличия антифрикционного покрытия);

2 - опытный, отличающийся от 1 наличием технологической модификации юбки;

3 - опытный, отличающийся от 1 выполненным согласно (9)-(12) бочкообразным профилем юбки;

4 - опытный, отличающийся от 1 наличием технологической модификации и комбинированным бочкообразным согласно (9)-(12) профилем юбки;

5 - опытный, отличающийся от 1 бочкообразно-двухопорным профилем юбки.

Как показали результаты расчета (табл.1), оба предлагаемых решения - модификация и профилирование - как порознь, так и в совокупности их приме-8

нения привели к снижению мощности механических потерь в ЦПГ дизеля 1Ч 8,5/8,0. При этом технологическая модификация юбки в виде повышения твердости поверхности (с 80 до 140НВ) с последующим нанесением антифрикционного покрытия (снижение коэффициента трения с 0,13 до 0,11) оказалась более эффективной с точки зрения снижения механических потерь, чем оптимизация бочкообразного профиля. В результате расчетов было получено, что замена серийного поршня на указанные выше опытные варианты сопровождалась снижением максимального значения силы граничного трения, т.е. улучшением условий работы и повышением надежности поршня (табл.1). При этом, опытные поршни 4 и 5, дали наибольший эффект по снижению механических потерь в ЦПГ (36 и 32% соответственно). Бочкообраз-но-двухопорный профиль юбки поршня 5 дополнительно обнаружил определенные преимущества перед бочкообразным профилем юбки поршня 3 как с точки зрения снижения трения, так и улучшения самоустановки поршня при движении в цилиндре. Первое объяснялось перераспределением долей смешанного и гидродинамического режимов трения (в сторону уменьшения первого за счет увеличения второго), второе - созданием гидродинамических реакций по разные стороны оси поршневого пальца, снижающих действие опрокидывающего момента и, как следствие, уменьшающих угол опрокидывания поршня в цилиндре (табл.2).

Таблица 1

Результаты расчетной оценки профилирования и технологической

модификации юбки поршня дизеля 1Ч 8,5/8,0

Показатель Номер и характеристика профиля юбки поршня

1. Серийный 2. Опытный 3. Опытный 4. Опытный 5. Опытный

Мощность мех. потерь в ЦПГ, кВт 1,37 0,95 1,25 0,87 0,93

Макс, значение силы граничного трения, Н 144 114 132 104 130

Снижение механических потерь, % - 31 9 36 32

Таблица 2

Расчетное значение максимального опрокидывающего момента и угла

Номер и характеристика профиля юбки поршня

Показатель 3. Опытный (бочкообразный) 5. Опытный (бочкообразно-двухопорный)

[ режима ия, % _ Граничный 6 4

Смешанный 19 7

е я I* Гидродинам. 75 89

Максимальный угол 5,4 3,8

опрокидывания,'

Как известно, для выполнения профиля юбки при изготовлении поршня в металле необходимо задать массив отклонений от касательной, проведенной к профилю параллельно оси поршня при условиях стандартной атмосферной температуры 20°С - так называемый чертежный профиль. Построение такого профиля выполнялось с помощью специально разработанной программы, учитывающей значение коэффициента линейного расширения поршневого сплава, характерные размеры поршня и распределение температур по его высоте (использовались имеющиеся экспериментальные данные).

В результате автоматизированной процедуры перевода массива отклонений профиля из горячего расчетного ("hot") в холодное чертежное ("cool") состояние были получены данные для изготовления комбинированного 4 и двухопорного 5 профилей (рис.2).

ТГН- • Пп^шк avfни /................ /

» :H::HJ » 1

I H i il i ' h

5 Ti.......г-' i»

!" ..¡..¡. .-i-if. f*

»* j.»

H...... j*

4« ! ; 'iîiï • i : 50 i \............

1Отно0МГ«ЛЫ!Ы«_-] [HoLCOOl J-j

sszj.....................

j»

• 7 1 17]

• ht 1 "in •I.....

7 ТГП/ S I......

; ^ i N i 1« 1

WÎ 11 | и M.....

j :Отноонт«льные »f [hoCcooÏ

| П^и<4>И|В, ми

|.M [..........

SSBBS—3

Aussie цмиисм D. M

Рис.2. Копии изображения монитора компьютера с результатами расчета

параметров опытного комбинированного (а) и опытного двухопорного (б) профилей юбки поршня дизеля 1Ч 8,5/8,0

Четвертая глава содержит методику и результаты сравнительных испытаний объектов на машине трения и поршневом двигателе. В программу экспериментов входило:

-определение на машине трения коэффициентов трения пары материалов «алюминиевый сплав - чугун» при отсутствии и наличии триботехнологичс-ской модификации трущейся поверхности образца из алюминиевого сплава; -оценка совместного влияния оптимизации профиля, повышения твердости и снижения коэффициента трения поверхности юбки поршня на механические потери быстроходного двигателя.

Объектами исследования материалов на машине трения явились образцы типа «диск», выполненные из поршневого алюминиевого сплава AJI-25, не имеющие и имеющие нанесенное антифрикционное покрытие на трущуюся поверхность с увеличенной твердостью, ответным образцом пары трения являлись детали типа «колодка», выполненные из цилиндрового сплава - спецчугуна.

Предварительный анализ показал, что в качестве антифрикционных покрытий, наиболее перспективных и практически пригодных для работы в условиях ЦПГ, являются препараты на основе сложных солей молибдена (типа диэтилэксилфосфородитиат молибдена - C32I 1б8Мо206Р28б) и связующих смол. В итоге к рассмотрению были отобраны следующие марки: 1. Molyvan А, 2. Molyvan L (обе производства R.T. Vanderbilt Co. Inc. - США) и 3. Molykote DIO (производство DOW Corning GMBH - Германия). По результатам отборочных испытаний выбор был сделан в пользу состава Molykote DIO, т.к. обе марки Molyvan не обладали достаточной адгезией (в рамках применяемого способа термического спекания-вулканизации) к алюминиевому сплаву и прочностью на истирание даже при стартовой нагрузке машины трения.

Molykote DIO был нанесен на модифицированную методом старения, обеспечившим повышение твердости с 80 до 140НВ, трущуюся поверхность алюминиевого образца машины трения (диска) по рекомендуемой фирмой-изготовителем технологии окунания и последующей вулканизации при температуре плюс 180°С в течение ЗОмин. Второй рекомендуемый способ нанесения - трафаретная печать - не применялся.

Требуемый профиль юбки при изготовлении поршней (метод получения заготовок - изотермическая штамповка) достигали обточкой по копиру. Исходя из результатов расчетного исследования гл.З, к моторным испытаниям были представлены следующие два объекта-поршня для двигателя 14 8,5/8,0:

1 - серийный с бочкообразным профилем юбки (твердость поверхности 80НВ) без покрытия;

2 - опытный с увеличенной методом старения до 140НВ твердостью юбки, имеющей антифрикционное покрытие Molykote DIO и комбинированный профиль с рациональными шагово-высотными параметрами.

Примечание: поршень с двухопорным профилем юбки по причине его достаточно обстоятельной экспериментальной исследованности в ранее выполненных работах здесь не изготавливали и не испытывали. Используемая в качестве средства испытаний материалов машина трения МИ-6 представляла собой стандартный трибометр вращательного типа, соответствующий международному классу Алмен-Виланд согласно ASTM D-3233. Назначение машины - измерение момента (коэффициента) трения и износа смазываемой пары металлических образцов типа «неподвижная колодка - вращающийся диск». Применяемые материалы образцов могли варьироваться в зависимости от задачи эксперимента, то же касалось смазочного материала в масляной ванне машины.

Исходя из методической концепции достижения максимальной чувствительности и информативности измерения показателей трения, для антифрикционных испытаний материалов на машине был принят хорошо апробированный метод сопоставления диаграмм Штрибека (зависимостей коэффициента трения смазываемой пары образцов от нагрузки).

Сравнительные испытания поршневых материалов были проведены с использованием минерального моторного масла Shell Helix SAE 10W-40 API SF/CC.

Результаты испытаний обнаружили прогнозировавшееся (гл.2) и проявившееся в расчетах (гл.З) снижение трения при наличии антифрикционного покрытия на образце из алюминиевого сплава повышенной твердости во всем диапазоне нагрузок (рис.З).

0,20 " / 0,18 "

0,160,14 " 0,12 " 0,10 -

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0

Рис.З. Сопоставление диаграмм Штрибека для алюминиевых поршневых материалов: 1 - без модификации; 2-е модификацией (повышенная до 140НВ твердость и покрытие Molykote DIO)

С учетом инструментальной относительной погрешности метода измерения коэффициента трения (+3%) даже минимальная разница, составившая 7%, являлась значащей. Рассчитанные в ходе обработки результатов эксперимен-12

та средние значения коэффициентов трения в характерных режимах трения были, как отмечалось выше, использованы при выполнении сравнительных расчетов трибологической эффективности антифрикционного покрытия юбки поршня по программе PISTON-DHT. В целом снижение коэффициента трения, обусловленное совокупным действием упрочнения и антифрикционного покрытия Molykote DIO, составило от 6 до 14% (табл.3).

Таблица 3

Результаты испытаний поршневых материалов на машине трения

Номер объекта (см. рис.3) Среднее значение коэффициента трения по режимам трения

Гидродинамический Смешанный Граничный

1 0,154 0,125 0,128

2 0,132 0,107 0,110

Снижение трения, % 14 б 14

Испытания на машине трения подтвердили важную роль трибо-технологической модификации поверхностей и, вместе с результатами расчетов, указали на целесообразность проведения моторных сравнительных испытаний серийного и опытного поршней. Программа моторных испытаний включала снятие для каждого из поршней-объектов: внешней скоростной характеристики; характеристики механических потерь; характеристики холостого хода; температурных полей трения цилиндра на режиме прокручивания двигателя без сжатия, сгорания и охлаждения на трех фиксированных частотах вращения коленчатого вала: 2800, 3200 и ЗбООмин" соответственно. Для снятия температурных полей трения цилиндра в его стенку на расстоянии 1мм от внутренней поверхности было установлено 12 термопар типа Х-К, схема размещения которых представлена на рис.4.

Л

И

п—LJ

Номера термопар в сечениях цилиндра

Пояса цилиндра А В С D

I-I 1 2 3 4

II-II 5 6 7 8

III - III 9 10 11 12

Рис.4. Схема размещения термопар в стенке цилиндра дизеля 1Ч 8,5/8,0

Как можно видеть из внешней скоростной характеристики дизеля, замена серийного поршня на опытный значимо проявилась в поведении кривых эффективной мощности и удельного эффективного расхода топлива в области высоких частот вращения, начиная с частоты 3200мин"' (рис.5, а).

2: 21

I, кВт 8.«

8,4 82

3,0 Ц

7.6 ".4 тд

?,» ЬЗ

I

1

N.

ч

СТ

у г

/

г

'—'—

2.4 2,3 2.2 2,1 2.0

, гьВтч

300 230 2« 240

1

Ищ

1

Рис.5. Внешняя скоростная (а), механических потерь (б) и холостого хода (в) типовые характеристики дизеля 14 8,5/8,0: 1 - серийный поршень; 2 -опытный поршень

В этой зоне скоростного режима опытный поршень обеспечил увеличение эффективной мощности на 0,12кВт или 1,4%. Соответствующее улучшение экономичности по удельному эффективному расходу топлива при использовании опытного поршня достигло 6г/кВт-ч (2%). Объяснение факту проявления энергосберегающих свойств опытного поршня преимущественно в зоне высоких частот вращения объясняется, во-первых, известной низкой чувствительностью типовых методов к оценке малых изменений механических потерь, во-вторых, тем, что влияние профиля, твердости и коэффициента трения поверхности юбки поршня на механические потери наиболее действенно именно при высоких скоростях и нагрузках. Измерение механических потерь типовыми методами прокрутки и характеристики холостого хода для сравниваемых поршней (рис.5, бив) однозначно показали, что факт и характер увеличения эффективной мощности при использовании опытного поршня вмес-14

то серийного был обусловлен исключительно снижением механических потерь, значимо проявившимся также начиная с частоты 3200мин"\ Так, максимальное уменьшение этого показателя, обнаруженное на номинальной частоте вращения коленчатого вала ЗбООмин"1, составило: по механическому КПД 1,5%; по мощности механических потерь 0,25кВт или 6%; по расходу топлива на холостом ходу 0,07кг/ч или 5%.

В отличие от типовых методов оценки механических потерь, при использовании более чувствительного метода температурных полей цилиндра было получено, что антифрикционные свойства опытного поршня обнаружили себя на всех исследованных частотах вращения коленчатого вала, включая низкие, и во всех сечениях и поясах стенки цилиндра, обеспечив в среднем меньшее на 7-11% тепловыделение от трения по сравнению с серийным поршнем (рис.6).

г.* С 80 75 -П 6? 60

50 55 60 65 70 Т5 80 Г,вС

Л щ. 1 1 пар 1

"7/ 11 \ \ ч \

\ 2/ \ 1 \ )

\ \ \ 1 1 /

и _

С 5» 0 8? 80 Т) 5 -0 55 ? М) 4« Ч •! И 8« И Т

4 1 2 I8 пар ч Ч «г1

С' в 11 « 14 - -- \ к N -

(

_и

Рис.6. Температурные поля трения цилиндра ди-а зеля в режиме прокрутки без сжатия, сгорания и охлаждения на частоте 2800мин"': а - плоскость коленчатого вала; б - плоскость качания шатуна; 1 -серийный поршень; 2 - опытный поршень

ВЫВОДЫ

1. Обзор выполненных работ в области снижения механических потерь быстроходных ДВС указал на актуальность профилирования и технологической модификации юбки поршня.

2. На основе положений теории граничного трения предложен подход к минимизации силы трения поршня в граничном режиме смазки, предусматривающий предварительное повышение твердости поверхности юбки поршня перед нанесением на нее тонкого слоя антифрикционного покрытия.

3. В результате применения теории гидродинамической смазки было показано, что при прочих равных условиях комбинация наклонной плоскости с удлинением (несущий участок опытного комбинированного профиля) обладает меньшим гидродинамическим трением по сравнению с отдельной наклонной плоскостью (несущий участок серийного бочкообразного профиля).

4. С помощью специальной расчетной программы подтверждено и численно оценено раздельное и суммарное влияние на снижение механических потерь профилирования юбки поршня, предварительного увеличения твердости ее поверхности и последующего нанесения антифрикционного покрытия.

5. С учетом теоретических и расчетных результатов для дизеля 14 8,5/8,0 изготовлен опытный поршень с комбинированным профилем, увеличенной до 140НВ твердостью и молибденсодержащим антифрикционным покрытием юбки, обеспечивший в ходе моторных испытаний прирост эффективной мощности на 0,12кВт (1,4%), сопровождавшийся соответствующим снижение удельного эффективного расхода топлива на 6г/кВт ч (2%).

6. Сопоставлением типовых характеристик однозначно установлено, что улучшение энергоэкономических показателей при работе двигателя с опытным поршнем было обусловлено снижением мощности механических потерь на 0,25кВт (6%).

7. При прокрутке двигателя без сжатия, сгорания и охлаждения замена серийного поршня на опытный сопровождалась меньшим на 7-11% тепловыделением от трения на всех исследованных частотах вращения.

Основное содержание диссертации отражено в публикациях:

1. Путинцев C.B., Пронин М.Д. Профилирование и модификация боковой поверхности поршня как способ снижения механических потерь в двигателе внутреннего сгорания//Известия вузов. Машиностроение.-2007.-№7.-С.42-50.

2. Путинцев C.B., Пронин М.Д. Теоретические предпосылки снижения механических потерь в ЦПГ модификацией трущейся поверхности порш-ня//Двигатель-2007: Сб. научн. трудов Межд. конф.-М., 2007.-С.218-220.

3. Путинцев C.B., Пронин М.Д. Теоретические основы профилирования боковой поверхности энергосберегающего поршня//Фундаменталы1ые и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей: Материалы XI Межд. научно-практ. конф. - Владимир, 2008.-С.216-220.

4. Путинцев C.B., Пронин М.Д. Теоретическое и расчетное обоснование снижения механических потерь профилированием и модификацией трущейся поверхности поршня ДВС//Извсстия вузов. Машиностроение.-2008.-№12,-С.33-42.

Подписано в печать 20.05.2009 г. Формат 60x84 1/16, Усл. Печ. Лист1,5 Тираж 100 экз. Заказ № 1373 Отпечатано в типографии «ДЦ «Каретный Двор»» 101000, Москва, Лубянский пр., д.21, стр.5-5а Тел.: (499) 263-00-50 Факс: (499) 263-00-51 www.aUapririt.ru

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ДВС АВТОТРАКТОРНОГО ТИПА.

1.1. Режимы трения и распределение механических потерь в поршневом ДВС----.:'.

1.2. Принципы и способы снижения механических потерь в ДВС.

1.3. Профилирование образующей поршня как способ снижения механических потерь в ЦПГ.

1.4. Технологические способы снижения граничной составляющей силы трения поршня.

1.5. Влияние свойств моторного масла и смазываемых материалов на механические потери в ЦПГ.

1.6. Выводы, постановка цели и задач исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДОВ ПРОФИЛИРОВАНИЯ

И МОДИФИКАЦИИ БОКОВОЙ ОБРАЗУЮЩЕЙ ЮБКИ ПОРШНЯ.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Разработка принципа минимизации силы граничного трения юбки поршня.

2.3. Обоснование подходов к снижению интенсивности соударений при движении поршня в пределах зазора с цилиндром.

2.4. Анализ гидродинамической несущей способности юбки поршня в продольном и поперечном сечениях.

2.5. Выводы.

3. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОФИЛЯ И ПОВЕРХНОСТИ ЮБКИ ПОРШНЯ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ

ПОТЕРИ.

3.1. Описание расчетной модели и программы.

3.2. Цель, задачи и объекты численного эксперимента.

3.3. Анализ результатов расчета.

3.3.1. Влияние параметров профиля.

3.3.2. Влияние антифрикционного покрытия поверхности юбки поршня.

3.3.3. Влияние упрочнения поверхности юбки.

3.3.4. Выбор и формирование рационального профиля.

3.4. Выводы.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ОПЫТНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ.

4.1. Цель и задачи экспериментов.

4.2. Объекты исследования и средства испытаний.

4.3. Концепция и выбор методик проведения испытаний.

4.4. Результаты экспериментов на различных средствах испытаний.

4.4.1. Машина трения.

4.4.2. Поршневой ДВС.

4.5. Выводы.

Несмотря на значительный прогресс двигателестроения, вызвавший в последние 10-15 лет существенное повышение технического уровня конструкций, механические потери до сих пор занимают значительную долю в тепловом балансе двигателя. Даже сегодня механический КПД у большинства серийно выпускаемых отечественных ДВС автотракторного типа (без наддува) редко превышает значение 0,75 на номинальном режиме работы. То есть до 25% располагаемой мощности этих двигателей теряется безвозвратно на преодоление трения и других типов сопротивления движению и перемещению твердых тел и вязкой среды.

В доле этих потерь от 40 до 60% приходится на механические потери в цилиндро-поршневой группе (ЦПГ) двигателя. Таким образом, сосредоточение усилий на снижении трения в сопряжении «поршень-цилиндр» и получение здесь положительного результата может дать наибольший эффект.

Анализ выполненных конструкций показывает, что поршни современных ДВС (особенно лучших мировых производителей) представляют собой весьма сложные наукоемкие изделия, в которых реализуются самые передовые достижения техники и технологии. В частности, это относится к профилю и технологическому сопровождению трущейся поверхности поршней. В то же время, методы профилирования и технология (включая составы покрытий) остаются предметом коммерческой тайны или know-how производителей. Известные на сегодня методы профилирования боковых поверхностей поршня направлены, в основном, на обеспечение самоустановки поршня при его движении в цилиндре и поэтому мало связаны с решением задачи снижения механических потерь. Вопрос обоснованного выбора метода модификации (обработки, нанесения покрытия, лазерного переплава и т.п.), практически не рассмотрен в теории и практике конструирования поршней.

Цель данного исследования состоит в разработке научных основ и практическом применении соответствующих этим основам методов профилирования и модификации поверхности трения юбки поршня для снижения механических потерь двигателя.

Для достижения указанной цели ставятся и решаются следующие задачи:

1. Разработать теоретическую базу метода профилирования юбки поршня с пониженным уровнем потерь на трение для ДВС автотракторного типа.

2. Теоретически обосновать целесообразность применения, а также тип и способ модификации трущейся поверхности поршня.

3. Выполнить проверочные расчеты механических потерь предлагаемых вариантов профиля и покрытия юбки поршня.

4. Применить метод профилирования и модификации юбки поршня на примере реальной конструкции.

5. Разработать методику достоверной и информативной проверки эффективности предложенных рекомендаций по снижению механических потерь.

6. Применить методику проверки в ходе лабораторных, аналоговых и стендовых моторных испытаний серийных и опытных конструкций поршней.

Положениями, содержащими научную новизну и выносимыми на защиту, являются:

1) теоретические основы метода профилирования и модификации трущейся поверхности юбки поршня;

2) расчетные результаты проверки эффективности предложенных методов;

3) методики экспериментальной оценки антифрикционных свойств и механических потерь при испытаниях поршней.

Работа выполнена на кафедре "Поршневые двигатели" Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана.

Разработанные в результате выполненного исследования методы профилирования, модификации и проверки эффективности поверхностей трения поршня используются при создании и доводке опытных конструкций в ряде профильных производственных организаций Российской Федерации, а также применяются в учебном процессе МГТУ им. Н.Э. Баумана.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Обзор выполненных работ в области снижения механических потерь указал на актуальность совместного применения профилирования и антифрикционной обработки юбки поршня.

2. Исходя из принципа положительного градиента механических свойств материалов предложен новый подход к минимизации силы трения поршня в граничном режиме смазки, предусматривающий ее местное упрочнение с последующим нанесением тонкого слоя антифрикционного покрытия.

3. В результате применения теории гидродинамической смазки к продольному сечению сопряжения «юбка поршня-цилиндр» получены количественные соотношения для выбора оптимальных с точки зрения повышения гидродинамической несущей способности параметров профиля юбки поршня.

4. Исходя из указанных соотношений, сформированы энергосберегающие (с точки зрения снижения механических потерь) профили юбки поршня применительно к размерности дизеля 14 8,5/8,0 (ТМЗ-450Д).

5. На основе специальной расчетной программы оценена и подтверждена эффективность профилей, а также антифрикционного покрытия, наносимого на предварительно упрочненную поверхность юбки поршня.

6. По результатам расчета изготовлен опытный поршень для дизеля ТМЗ-450Д с оптимизированным бочкообразным профилем, упрочнением и антифрикционным покрытием юбки.

7. В ходе моторных испытаний опытный поршень в зоне высоких частот вращения коленчатого вала обеспечил увеличение эффективной мощности на 0,12кВт(1,4%) и соответствующее снижение удельного эффективного расхода топлива на 6 г/кВт-ч (2 %).

8. Улучшение энерго-экономических показателей двигателя подтверждалось и объяснялось снижением мощности механических потерь опытного поршня на 0,25кВт (6%); по расходу топлива на холостом ходу на 0,07кг/ч (5%).

9. При прокрутке двигателя без сжатия, сгорания и охлаждения опытный поршень на всех исследованных частотах вращения обеспечил меньшее на 7-11% тепловыделение от трения по сравнению с серийным поршнем.

115

1. Рикардо Г.Р. Быстроходные двигатели внутреннего сгорания/Пер. с англ. под общ. ред. М.Г. Круглова.-М.: ГНТИ, 1960.-406с.

2. Фомин В.Н., Кокорев И.А. Исследование трения легкого двигателя." Тр. НАТИ.- 1931.- Вып. 15.-124с.

3. Пикман А.Р. Исследование и снижение расхода масла в высокооборотных дизелях: Автореф. дисс.докт. техн. наук.-Ленинград, 1980.- 27с.

4. Оценка жидкостного трения в сопряжении цилиндр-поршневое кольцо-поршень/Ю.Н. Никитин, Л.Х. Арустамов, С.П. Измайлов и др.//Двигателестроение.-1983.-№7.-С.51-53.

5. Экспериментальное исследование режимов трения поршневых колец тракторного дизеля/С.П. Измайлов, С.В. Коротеев, С.М. Капранов и др./Межвуз. сб. науч. работ «Повышение эффективности автомобильных и тракторных двигателей»: М., 1985.-вып.7.-С.62-67.

6. Krause Н. Ein Beitrag zur Optimierung von Reibung, Verschleiss und Olhaushalt an Kolben-Ring-Zylinder Systemen//MTZ.-1986.-47.-Nr.4.-S.161-165.

7. Shin K., Tateishi Y., Furuhama S. Measurement of oil-film-thickness between piston ring and cylinder//SAE Tech. Pap. Ser.-1983.-No830068.-15pp.

8. Dow T.A., Schiele C.A., Stockwell R.D. Technique for Experimental Evaluation of Piston Ring Film Thickness//Trans. Of the ASME Journal of Lubrication Technology.-1983.-105 .-No3 .-p.353-360.

9. Spearot J.A., Murphy C.K., Rosenberg R.C. Measuring the Effect of Oil Viscosity on Oil Film Thickness in Engine Journal Bearings//SAE Tech. Pap. Ser.-1983.-No831689.-13pp.

10. Takaham G., Shun-ichi A.N., Yasuo N. Measurement of Piston and Piston Ring Assembly Friction Force//SAE Tech. Pap. Ser.-1985.-No851671.-10 pp.

11. Uras H.M., Patterson D.J. Oil and Effects on Piston-Ring Assembly Friction by the Instantaneous IMEP Method//SAE Tech. Pap. Ser.-1985.-No850440.-10pp.

12. Uras H.M., Patterson D.J. Effect of some Piston Variables on Piston and Ring Assembly Friction//SAE Tech. Pap. Ser.-1987.-No870088.-11pp.

13. Распределение масляной пленки в зазоре «цилиндр-поршневое кольцо»/В.П. Андропов, С.М. Марков, Загребельный Б.Т. и др.-Автомобильная промышленность,- 1987.- №7.-С.8-9.

14. Такигути М., Матида К., Фурухама С. Сила трения поршня о стенку цилиндра высокооборотного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания//Проблемы трения и смазки.-1988.-№4.-С.106-112.

15. Бурштейн JI.M., Кобяков С.В. Эффект авторегулирования масла на поршневом кольце//Двигателестроение.-1988.-№4.-С.57-60.

16. Рык Г.М., Никитин Ю.Н., Филатов В.И. Особенности влияния режимов работы дизеля на условия смазывания компрессионных ко-лец//Двигателестроение.-1988.-№3.-С.42-44.

17. Чистяков В.К. Путинцев С.В., Калинкин В.И. О кромочном контакте и силе трения дезаксиального поршня в реверсной зоне хо-да//Двигателестроение.-1980-№9.-С.28-30.

18. Tiele Е. Ermittlung der Reibungsverluste in Verbrennungsmo-toren//MTZ.-1982.-43 .-Nr.6.-S.253-258.

19. Чистяков B.K., Песоцкий Ю.С., Путинцев С.В. Характер трения в цилиндро-поршневой группе двигателя внутреннего сгорания в условиях вибрации т его влияние на механические потери//Трение и износ.-1985.-№2.-Т.6.-С.359-367.

20. Петриченко P.M., Шабанов А.Ю. Механизм образования смазочного слоя под комплектом поршневых колец ДВС//Двигателестроение.-1987.-№4.-С.6-10.

21. Пикман А.Р. Снижение расхода масла на угар в двигателях тракторного типа//Тракторы, самоходные шасси и двигатели.-М.: ЦНИИТЭИт-ракторосельхозмаш, 1975.-32с.

22. Трение и теплопередача в поршневых кольцах двигателей внутреннего сгорания: Справочное пособие /Р.М.Петриченко, М.Р.Петриченко, А.Б. Канищев и др.; Под ред. P.M. Петриченко.-JI.: ЛГУ, 1990.-248с.

23. Новая гипотеза природы радиальной вибрации поршневых ко-лец/А.Ю. Шабанов, А.Б. Канищев, Ю.Н. Никитин и др.//Двигателестроение.-1988.-№1.-С.58-60.

24. Савельев С.М. Перемещение масла рабочей поверхностью поршневого кольца//Двигателестроение.-1981.- №10.-С.10-12.

25. Бурштейн Л.М. Расчет толщины масляного слоя на стенке цилиндра ДВ С//Машиноведение.-1981 -№4.-С.97-103.

26. Бурштейн Л.М., Кобяков С.В. Основы расчетов смазки и трения поршневого кольца//Двигателестроение.-1985.-№3.-С.6-9.

27. Бурштейн Л.М. Трение и смазывание пары поршневое кольцо-цилиндр ДВС. Проблемы и перспективы//Автомобильная промышленность.-1987.-№4.-С.6-8.

28. Бурштейн Л.М., Кобяков С.В. Исследования процессов смазывания и трения поршневых колец ДВС//Двигателестроение.-1990.-№11.-С.56-59.

29. Бурштейн Л.М., Кобяков С.В. Исследования процессов смазывания и трения поршневых колец ДВС. Смазывающее действие поршневых ко-лец//Двигателестроение.-1990.-№12.-С.42-46.

30. Бурштейн Л.М., Кобяков С.В. Исследования процессов смазывания и трения поршневых колец ДВС//Двигателестроение.-1991.-№1.-С.52-57.

31. Мохнаткин Э.М. Расчетная оценка толщины масляной пленки, формируемой поршневым кольцом//Двигателестроение.-1980.-№ 10.-С. 16-19.

32. Мохнаткин Э.М., Усов П.П. Гидродинамическая смазка деформируемого поршневого кольца//Трение и износ.-1980.-Т. 1.-№6.-С. 1000-1010.

33. Мохнаткин Э.М. Гидродинамическая смазка поршневых колец с различной формой рабочей поверхности//Трение и износ.-1985.-Т.6.-№5.-С.859-865.

34. Wakuri J., Tsude M., Yamashita M. A study of the oil loss past a series of piston rings/ZBull. of the JSME.-1970.-Vol. 13, No33.-p.l50-162.

35. Todsen U. Schmierung, Reibung und Verschleiss am system Kolben-Ring-Zylinder von Hubkolbenmaschinen. Teil 1: Theoretische Untersuchungen des tribologischen systems Kolben-Ring-Zylinder//Schmierungstechnik+Tribologie.-1982.-Bd.29, №4.-S.160-162.

36. Kruse H., Todsen U. Bisherige Forschungsarbeiten am tribologischen system Kolben-Kolbenring-Zylinder//Tribologie+Schmierungstechnik.-1986.-№ 2.-S.90-98.

37. Элементы системы автоматического проектирования ДВС. Алгоритмы прикладных программ: Учебное пособие/Р.М. Петриченко, С.А. Батурин, Ю.Н. Исаков и др., Под общ. ред. P.M. Петриченко.-JI.: Машиностроение, 1990.-328с.

38. Петриченко P.M. Метод оценки гидродинамического трения в поршневой группе ДВС//Двигателестроение.-1979.-№7.-С.24-26.

39. Петриченко P.M. Физические основы внутрицилиндровых процессов в двигателях внутреннего сгорания: Учебное пособие.-JI.: ЛГУ, 1983.-244с.

40. Петриченко P.M., Шабанов А.Ю. Гидродинамика масляного слоя под поршневыми кольцами двигателя внутреннего сгорания//Тр. АПИ (Бар-наул).-1985.-№461.-С.26-28.

41. Савельев С.М. Движение масла в зазоре между поршневым кольцом и зеркалом цилиндра при условии гидродинамической смаз-ки//Двигателестроение.-1984.-№3 .-С.54-57.

42. Кузнецов Г.К. К вопросу о работе поршневых колец//Известия вузов. Машиностроение.-1977.-№2.-С.77-81.

43. Кузнецов Г.К. Повышение экономичности форсированных дизелей на основе исследования и совершенствования кольцевого уплотнения поршня: Автореферат дисс. д-ра техн. наук.-М., 1985.-32с.

44. Eweis M. Reibung und Undichtigkeitsverluste am Kolben-ringen//Forschung. Berlin: VDI, 1935.-H.371.-S.2-23.

45. Энглиш К. Поршневые кольца. Эксплуатация и испытание/Пер. с нем. под ред. В.К.Житомирского. -М.: Машгиз, 1963.-Т.2.-362с.

46. Трение, изнашивание и смазка: Справочник; В 2-х кн./Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. М.: Машиностроение, 1978.-Кн.1.-400с.

47. Семенов B.C. Режим смазки пары трения поршневое кольцо-цилиндровая втулка ДВС//Двигателестроение.-1991 .-№ 10-11 .-С. 19-23.

48. Резников В.Д. Письмо в редакцию (отклик на статью JI.M. Бур-штейна и С.В. Кобякова, опубликованную в журналах №№11, 12, 1990 г. и №1, 1991 г.)//Двигателестроение.-1991 .-№ 12.-С.53-54.

49. Путинцев С.В. Анализ режима трения деталей цилиндро-поршневой группы автомобильного дизеля//Известия вузов. Машиностроение.-1999.-№2-3.-С.65-68.

50. Путинцев С.В. Условия смазки и трения деталей цилиндро-поршневой группы ДВС: Матер, докл. VII междунар. научн.-практ. сем. «Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС».-Владимир, 1999.-С.164-166.

51. Автомобильные двигатели/В.М. Архангельский, М.М. Вихерт, А.Н. Воинов и др.; Под ред. М.С. Ховаха.-М.: Машиностроение, 1977.-591с.

52. Автомобильные и тракторные двигатели: Учебник для вузов/И.М. Ленин, А.В. Костров, О.М. Малашкин и др.; Под ред. И.М. Ленина.-Изд. 2-е, доп. и перераб.-М.: Высшая школа, 1976.-Ч.1.-Теория двигателей и системы их топливоподачи.-368с.

53. Путинцев С. В., Аникин С.А., Сун Лисинь. Математическое моделирование трения в цилиндро-поршневой группе и подшипниках двигателя внутреннего сгорания//Матер. II Междунар. конф.-Улан-Удэ, 2003.-Т.З.-С.155-158.

54. Путинцев С. В., Аникин С.А., Сун Лисинь. Моделирование и расчет затрат мощности на преодоление трения в подшипниках коленчатого вала поршневого двигателя//Известия вузов. Машиностроение.-2004.-№3.-С.23-31.

55. Сун Лисинь. Методика и результаты исследования потерь на трение в подшипниках кривошипно-шатунного механизма поршневого двигателя: Дисс. .канд. техн. наук. М., 2004.-116с.

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

57. Основы трибологии (трение, износ, смазка): Учебник для технических вузов/Э.Д. Браун, Н.А. Буше, И.А. Буяновский и др./Под ред. А.В. Чи-чинадзе.-М.: Центр Наука и техника, 1995.-778с.

58. Определение потерь на привод агрегатов и механизмов дизеля Д-50/Б.Э. Шабшаевич, А.В. Адамович, Н.К. Петров и др.//Тракторы и сельхозмашины.- 1973 .-№ 1 .-С.9-10.

59. Поспелов Д.Р. Двигатели внутреннего сгорания с воздушным ох-лаждением.-М.: Машиностроение, 1971.-536с.

60. Дизели с воздушным охлаждением Владимирского тракторного завода/В.В. Эфрос, Н.Г. Ерохин, Р.И. Кульчицкий и др. М.: Машиностроение, 1976.-277с.

61. Тракторные дизели: Справочник/Б.А. Взоров, А.В. Адамович, А.Г. Арабян и др.; Под общ. ред. Б.А. Взорова.- М.: Машиностроение, 1981.-535с.

62. Путинцев С.В., Аникин С.А., Галата Р.А. Основы расчета и проектирования узлов трения ДВС: Уч. пособ.: М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000.-30с.

63. Путинцев С.В. Состояние проблемы и перспективы развития три-бологического аспекта энергосбережения в двигателестроении/ХИзвестия вузов. Машиностроение.-1995 .-№ 10-12.-С.71 -79.

64. Путинцев С.В. Снижение механических потерь в автотракторных двигателях внутреннего сгорания: Дисс.д-ра техн. наук,- М., 1998.-319с.

65. Путинцев С.В. Трибологические аспекты развития современных ДВС: Матер, докл. VIII междунар. научн.-практ. конф. «Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС».-Владимир, 2001.-С.38-41.

66. Двигатели внутреннего сгорания/А.С. Орлин, Д.Н. Вырубов, Р.И. Костыгов и др., Т.2. Конструкция и расчет/Под ред. проф. А.С. Орлина.-М.: Машгиз, 1955.-531с.

67. Рык Г.М. Влияние формы опорной поверхности на смазку прямоугольного ползуна//Известия вузов. Машиностроение.-1964.-№4.-С.48-56.

68. Рык Г.М. Механические потери поршневой группы тракторного изеля//Тракторы и сельхозмашины.-1965.-№6.-С.12-15.

69. Рык Г.М., Чирик П.И. Пути снижения механических потерь при форсировании двигателя типа Д-37//Тракторы и сельхозмашины.-1966.-№4.-С.30-32.

70. Рык Г.М. К расчету смазки поршня//Двигатели внутреннего сгора-ния.-Респ. междувед. научн.-техн. сб. (Харьков), 1970.-Вып.11.-С.132-136.

71. Шабшаевич Б.Э., Адамович А.В. Исследование потерь на трение в поршневой группе дизеля Д-50//Тракторы и сельхозмашины.-1970.-№8.-С.13-15.

72. Качаров Е.П. Исследование механических потерь в быстроходном двигателе автотракторного типа.-Дисс.канд. кехн. Наук.-София, 1973.-200с.

73. Кольченко В.И., Салов А.Н. О снижении потерь форсированного дизеля воздушного охлаждения//Тракторы и сельхозмашины.-1975.-№1.-С.21-23.

74. Профилирование юбок поршней/Б .Я. Гинцбург, Г.Я. Васильченко, Н.С. Судойский и др.-.М.: Машиностроение, 1973.-88с.

75. Бойков Д.В., Красников В.Н., Лощаков П.А. Влияние профиля боковой поверхности поршня на условия работы и старение моторного масла //Химия и технология топлив и масел.-1992.-№7.-С.21-24.

76. Heap H.R. Hochste Leistungsausnutzung beim Verbrennung-otorkolben//Antriebstechnik.-1983.-Nr.4.-S.35-36.

77. A.c. 1249183 СССР, МКИ3 Поршень для двигателя внутреннего сгорания/С.В. Путинцев, В.К. Чистяков, Ю.С. Песоцкий; 3801878/25; Заявл. 11.09.84;//0ткрытия, изобретения, 1986.-№29.-С.130.

78. Маслов А.П. Повышение технического уровня дизелей оптимизацией геометрических параметров поршней: Автореферат дисс. канд. техн. наук.-Челябинск., 1999.-18с.

79. Пат. 700323 РФ, МКИ3 16J 1/04. Поршень для двигателя внутреннего сгорания/С.В. Путинцев, А.В. Усенко, А.С. Шаповалов и др.; 4789636/29; Заявл. 07.12.89;/Юткрытия, изобретения, 1991.-№47.-С. 145.

80. Путинцев С.В. Энергосберегающий поршень с двухопорной термоадаптивной юбкой. Часть 1: теоретическое обоснование//Известия вузов. Машиностроение.-1996.-№ 7-9.С.60-67.

81. Путинцев С.В. Энергосберегающий поршень с двухопорной термоадаптивной юбкой. Часть 2: расчет и эксперимент//Известия вузов. Машиностроение.-1996.-№ 10-12.-С.51-56.

82. Никишин В.Н. Основы теории соударения и исследование колебаний пары поршень-гильза автомобильного дизеля: Автореферат дисс.канд. техн. наук.-М., 1978.-25с.

83. Никитин Ю.Н., Коротеев С.В., Макаревич П.С. Профиль поршня и смазывание деталей цилиндропоршневой группы//Автомобильная промыш-ленность.-1990.-№Ю.-С.13-14.

84. Рогов Ф.М. Исследование условий гидродинамической смазки поршня тракторного двигателя: Дисс.канд. техн. наук. Харьков, 1979.-220с.

85. Костров А.В., Макаров А.Р. Выбор оптимального профиля направляющей части поршня карбюраторного двигателя//Автомобильная промышленность.- 1977.-№ 12.-С.4-7.

86. Оу К.П., Ли К.Г., Генка П.К. Упругогидродинамическая смазка юбки поршня/ТПроблемы трения.-1988.-№1.-С. 125-132.

87. Toshiro Y., Ichiro Y. Experimental method of determining piston profile by use of composite materials//SAE Techn. Pap. Ser.-1982.-No820769.-9pp.

88. Попов B.H., Четошников В.И. К вопросу выбора формы поршня для обеспечения минимального зазора в сопряжении поршень-цилиндр.-В кн.: Труды ЧИМЭСХ (Челябинск), 1974.-Вып.88.-С.136-139.

89. Конструктивные особенности и технико-экономические оказатели тракторных двигателей "Чента Феррари", "Самэ" (Италия) и"Дорман" Англия): Обзор ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш.-М., 1973.-62с.

90. Турин В.Ф., Клепиков В.Д., Рейн В.В. Технология автотракторо-строения.-М.: Машиностроение, 1971.-344с.

91. Мур Д. Основы и применения трибоники/Пер. с англ. под ред. И.В. Крагельского, Г.И. Трояновской.-М.: Мир, 1978.-487с.

92. Нанесение регулярного микрорельефа методом вибронакатывания на гильзах цилиндров дизелей/В.Н. Бунтов, А.Б. Новиков, Ю.А. Легенкин и др.//Автомобильная промышленность.-1978.-№10.-С.29-30.

93. Демкин Н.Б. Физические основа трения и износа машин. Учебн. пособие.-Калинин: Изд-во КГУ, 1981.-115с.

94. Шнейдер Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом.-Л.: Машиностроение, 1982.-248с.

95. Избирательный перенос в тяжелонагруженных узлах трения/Д.Н. Гаркунов, С.И. Дякин, О.Н. Курлов и др., под общ. ред. Д.Н. Гаркунова.-М.: Машиностроение, 1982.-207с.

96. Костров А.В. Макаров А.Р., Смирнов С.В. Особенности конструкции поршня ДВС//Автомобильная промышленность.-1987.-№4.-С.8-10.

97. Клименко Л.П. Получение узлов трения с заданными дифференцированными характеристиками рабочих поверхностей//Тез. докл. I Всесо-юзн. научн.-техн. конф. «Современные проблемы триботехнологии», Николаев, 1988.-С. 100-102.

98. Избирательный перенос в цилиндро-поршневой группе ДВС/В.Г. Заренбин, В.И. Андрейченко, Л.М. Волчок и др.//Тез. докл. I Всесоюзн. научн.-техн. конф. «Современные проблемы триботехнологии», Николаев, 1988.-С.265-267.

99. Григорьев М.А., Енукидзе Б.М. Конструкторско-технологическое обеспечение надежности ДВС//Автомобильная промышленность.-1988.-№ 8.-С.8-12.

100. Гильзы и цилиндры зарубежных автомобильных двигателей: Обзорная информация/С.С. Воробьев, В.Е. Щурков, М.Н. Сильницкая и др.-М.: ЦНИИТЭИавтопром, 1988.-48с.

101. Григорьев М.А., Кошелев А.Г., Галактионов А.Е. Для повышения износостойкости поверхностей трения//Автомобильная промышленность.-1990.-№11.-С.12-14.

102. Заренбин В.Г., Касумов А.Х. Исследование режимов приработки автомобильных двигателей при капитальном ремонте.-М.:Транспорт, 1983.-78с.

103. Чихос X. Системный анализ в трибонике/Пер. с англ. С.Х. Хар-ламова.-М.: Мир, 1982.-351с.

104. Миронов Г.Н., Куликов Н.К. Экспериментальное исследовние радиального движения поршня в цилиндре двигателя//Известия вузов. Машиностроение.- 1963 .-№8 .-С. 18 5-191.

105. Loebell R. Messung der Kolbenquerbewegung mit kapazitiven Ge-bern in einem Dieselmotor//MTZ.-1969.-Nr.3.-S.92-99.

106. Керчер Б.М., Подщеколдин М.И. Исследование зазора междупоршнем и гильзой двигателя/Тракторы и сельхозмашины.-1970.-№11.-С.13-14.

107. Sander W., Strasser Е. Einflusse der Kolbengruppe auf die Reibungs-verluste//MTZ.-1978 .-Nr.3 .-S. 101 -103.

108. Chucholowski C., Woschni G., Zeilinger K. Simulations-rechnung der Kolbensekundarbewegung//MTZ.-1987.-Nr.4.- S. 133-137.

109. Костров A.B., Макаров A.P., Смирнов С.В. Исследование влияния конструкции поршня бензинового двигателя на динамику его движения в цилиндре//Двигателестроение.-1991 .-№ 3.-C.3-6.

110. Скобцов Е.А., Изотов А.Д., Тузов J1.B. Методы снижения вибрации и шума дизелей. M.-JL: Машгиз.-1962.-192с.

111. Feldmann W., Kohler J. Uber Bewegungsvorgange des Kolbens im Zylinder von Verbrennungsmotoren//KT'T.-1969.-H.3.-S.72-73.

112. Мищенко А.И. Влияние смещения поршневого пальца на износ деталей цилиндро-поршневой группы двигателя//Автомобильная промыш-ленность.-1970.-№12.-С.6-7.

113. Покровский Г.П. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости: Учебник для вузов.-М.: Машиностроение, 1985.-200с.

114. Справочник по триботехнике, в 3-х т./Под общ. ред. М. Хебды, А.В. Чичинадзе.-Т.2. Смазочные материалы, техника смазки, опоры скольжения и качения. М.: Машиностроение, 1990.-416с.

115. Обельницкий A.M., Егорушкин Е.А., Чернявский Ю.Н. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости: Учебник для вузов/Под ред. A.M. Обельницкого.-Изд. 2-е, испр. и доп.-М.: ИПО Полигран, 1995.-272с.

116. Gerner D. Neue Methode zur Bestimmung des Reibmitteldrucks von Verbrennungsmotoren//KFT.-1971 .-H.5 .-S. 138-140.

117. Gerner D. Kraftstoffeinsparungen und Leistungssteigerungbei kon-stanter Schmierfilmviskositat in Dieselmotor//Schmierungstechnik.-1971.-H.9.-S.257-262.

118. Gerner D., Le Nihn Nguyen. Minimal zulassige Schmierfilmzahigkeit in Verbrennungsmotor//KFT. -1975.-H.7.-S.202-203.

119. Gerner D. Bilanz zu Untersuchungen der Reibungsverluste von Ver-brennungsmotoren//KFT.-1976.-H. 12.-S.364-367.

120. Венцель C.B. применение смазочных материалов в двигателях внутреннего сгорания.-М.: Химия, 1979.-240с.

121. Смазочные материалы: Антифрикционные и противоизносные свойства. Методы испытаний: Справочник/Р.М. Матвеевский, B.JI. Лашхи, ИЛ. Буяновский и др.-М.: Машиностроение, 1989.-224с.

122. Виппер А.Б., Лашхи В.Л., Кулагин В.В. Использование модификаторов трения в моторных маслах-эффективный способ снижения потерь мощности на трение//Двигателестроение.-1980.-№9.-С.24-25.

123. Лашхи В.В., Виппер А.Б., Кулагин В.В. Высокотемпературные антифрикционные присадки к моторным маслам//Трение и износ.-1980.-Т. 1, №4.-С.749-753.

124. Экономия топлив при использовании специальных моторных ма-сел/В.Д. Резников, В.М. Кондратьев, С.Б. Борщевский и др.//Химия и технология топлив и масел.-1981.-№11.-С.58-60.

125. Путинцев С.В., Холомонов И.А., Малый Л.Ф. Выбор и исследование смазочного материала с улучшенными триботехническими параметрами/Ярение и износ,-1990.-Т.2, №2.- С.317-322.

126. Путинцев С.В., Белоусов А.И. Повышение эффективности лабораторных методов оценки триботехнических свойств конструкционных и смазочных материалов//Заводская лаборатория (диагностика материалов).-1995.-№8.-С.59-62.

127. Путинцев С.В., Галата Р.А., Белоусов А.И. Методика и результаты испытаний на машине трения перспективных антифрикционных присадоку) ь/к моторному маслу//Двигатели внутреннего сгорания XXI века: Материалы Международ, науч.-техн. конф.-СПб, 2000.-С.56.

128. Путинцев С.В., Аникин С.А., Сун Лисинь. Расчетная оценка влияния ряда характеристик работы поршня на механические потери дизе-ля//Известия вузов. Машиностроение.-2003.-№3.-С.47-51.

129. Трение и граничная смазка: Сб. статей под ред. проф. И.В. Кра-гельского.-М.: Изд-во Иностранной литературы, 1953.-288с.

130. Камерон А. Теория смазки в инженерном деле: Пер. с англ. В.А. Воронина под ред. В.К. Житомирского.-М.: Машгиз, 1962.-294с.

131. Гидродинамическая теория смазки. Классики естествознания. Н.П. Петров, О. Рейнольде, А. Зоммерфельд, А. Мичел, Н.Е. Жуковский, С.Л. Чаплыгин (Сб. статей под ред. и с доп. статьями проф. Л.С. Лейбензона).-М.-Л.: ГТТИ, 1934.-423с.

132. Путинцев С.В., Аникин С.А. Математическая модель и результаты расчета трибосистемы «поршень-цилиндр ДВС»//Тез. докл. международн. науч.-техн. конф. «Двигатель-97»-М., 1997.-С.57.

133. Аникин С.А. Повышение энергоэкономических показателей четырехтактного дизеля на основе математического моделирования работы и совершенствования конструкции деталей поршневой группы: Дисс.канд. техн. наук. Тверь, 1997. - 166с.

134. Синюгин А.В. Метод и результаты исследования механических потерь в поршневом двигателе при использовании энергосберегающих моторных масел: Дисс.канд. техн. наук. — Москва, 2007. 149с.