автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Снижение теплонапряженности поршневых групп судовых дизелей

На правах рукописи

СИБРИКОВ ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

СНИЖЕНИЕ ТЕПЛОНАПРЯЖЕННОСТИ ПОРШНЕВЫХ ГРУПП СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ

Специальность

05.08.05 - Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск - 2004

Работа выполнена в Новосибирской государственной академии водного транспорта.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Лебедев Олег Николаевич

доктор технических наук, профессор Ведрученко Виктор Родионович;

доктор технических наук, профессор Голубев Николай Федорович

Ведущая организация:

Обское Государственное бассейновое управление водных путей и судоходства

Защита состоится 20 феКраЛЛ 2004 г. в /<•?. 00 часов на заседании диссертационного совета Д 223.008.01 при Новосибирской государственной академии водного транспорта по адресу: 630099 Новосибирск, ул. Щетинкина, 33, факс 22-64-68.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГАВТ.

Автореферат разослан

/У ЛИ Йог*1

Ученый секретарь л / .г-^^Г.__*

диссертационного совета - Тонышев В.Ф.

Общая характеристика работы

Актуальность_темы. Характерной особенностью

эксплуатации речных судов является необходимость частой перегрузки их главных двигателей, что вызвано условиями судовождения (прохождение судна через перекаты, быстрины, крутые повороты реки и т.д.).

Форсировка двигателей ведет к росту их теплонапряженности. Особо уязвимыми при этом являются детали поршневых групп (прогары и трещины поршней, быстрый износ трущихся деталей, закоксовывание компрессионных колец и т.п.). В результате ресурс двигателя существенно сокращается. Поэтому выбор и исследование действенного метода снижения теплонапряженности поршневых групп главных судовых дизелей, является весьма актуальной задачей..

Цель исследования. Выбрать и исследовать эффективный и достаточно простой в осуществлении метод снижения теплонапряженности поршневых групп главных судовых дизелей.

Методы исследования. В работе использованы как методы математического моделирования, так и экспериментальные исследования. Расчет теплового состояния поршня выполнен методом конечных разностей с помощью программы «Mathcad». Основные характеристики рабочего процесса дизельного двигателя определены с помощью программы «Diagramma». Экспериментальные исследования проводились на одноцилиндровом отсеке двигателя ЗД6, получившем широкое распространение в различных отраслях народного хозяйства.

Научная новизна работы.

1. Результаты по длительному (~100 часов) лабораторному изучению надежности теплозащитного покрытия поршня, нанесенного по выбранной технологии. После проведения испытаний повреждений теплоизоляционного покрытия обнаружено не было.

2. Экспериментально определенные значения коэффициента теплопроводности плазменного покрытия из диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия, нанесенного на пластину. Согласно проведенным исследованиям его теплопроводность изменялась в диапазоне от 0,1 до 0,6 Вт/(м*К). При этом с повышением температуры и толщины покрытия растет и теплопроводность. Тем не менее, эти значения ниже, чем для компактного диоксида циркония, что может быть объяснено пористостью получаемых покрытий.

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С Петербург у О {

ОЭ ПЛЧия-tV * 1 ---—6

3. Результаты теоретического расчета температурного состояния поршня с теплозащитным покрытием и без него. Критерием достоверности являлось соответствие результатов термометрирования и расчета поршня. Расчет был проведен при толщинах теплоизоляционного покрытия от 0,3 до 1,5 мм. Было обнаружено, что температура поверхности поршня под покрытием слабо зависит от толщины покрытия и остается на уровне ~200°С. Это значение ниже температур поверхности поршня без теплоизоляции (282°С - в центре донышка поршня и 255°С - на его периферии). Температура поверхности покрытия со стороны камеры сгорания растет. Максимальное значение находится около 600°С, причем темп роста с увеличением толщины замедляется. Снижение температуры поверхности донышка поршня составило около 80°С для центра и примерно 50^ на периферии: Снижение температуры поршня в районе верхнего поршневого кольца составило 20°С (с 208°С - без покрытия, до 183°С - с покрытием).

4. Материалы расчетного исследования: влияния теплозащиты поршня на основные показатели рабочего процесса дизеля. Теоретический расчет рабочего процесса показал, что увеличение температуры поверхности донышка поршня приводит к сокращению эффективного удельного расхода топлива (примерно на 3 г/(кВтч) при повышении температуры на 100 К). Расчет показал, что при повышении температуры донышка поршня до 700 К максимальное давление сгорания увеличивается, при более высоких температурах его изменение незначительно.

5. Результаты экспериментального исследования основных показателей (в том числе и экологических) рабочего процесса дизеля при его работе со штатным поршнем и с поршнем с теплозащитным покрытием.

Было получено, что при использовании керамического покрытия повышаются максимальные давления сгорания и температуры газа на выходе из цилиндра, несколько сокращается период задержки. воспламенения: По результатам эксперимента увеличение давления составило ~ 0,25 МПа. Температура выпускных газов выросла в среднем на 40 - 50°С. Применение водо-топливной эмульсии при работе с теплоизолированным поршнем привело к снижению этих параметров. Это связано с затратами теплоты на испарение воды в эмульсии.

Рост температуры выпускных газов должен был привести к

росту выбросов оксидов азота, однако, этого обнаружено не было Возможно, это связано с каталитическим действием диоксида циркония (снижение N0 составило в среднем 3 г/(кВт*ч), NО2 -практически без изменений). Тем не менее, отмечено незначительное увеличение содержания окиси углерода. Применение ВТЭ вместе с теплоизолированным поршнем привело к существенному увеличению содержания данного компонента на долевых нагрузках..

Практическая» ценность работы определяется тем, что внедрение ее результатов на судах речного флота повысит ресурс главных двигателей. Особенно заметный эффект может быть получен на теплоходах, эксплуатирующихся на малых реках, где перегрузки главных дизелей происходят особенно часто.

Кроме того, применение выбранного метода теплозащиты поршней улучшает экологические показатели двигателей (снижает выброс оксидов азота).

Апробация работы. Отдельные фрагменты диссертации докладывались и обсуждались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Новосибирской

государственной академии водного транспорта.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано девять научных статей.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложения. Вышеупомянутые разделы занимают 122 страниц текста с иллюстрациями.

Автор выражает свою искреннюю благодарность профессору, докт. техн. наук О.П. Солоненко за консультации и помощь в решении вопросов выбора материала и технологии нанесения теплозащитного слоя донышка поршня, а также при проведении исследований по увеличению надежности работы этих покрытий.

Содержание работы.

Во_введении изложена проблема снижения

теплонапряженности поршневых групп судовых дизелей, дается краткое описание проведенных исследований, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе показано, что одной из особенностей эксплуатации главных судовых двигателей является часто

возникающая необходимость их существенной перегрузки по отношению к номинальной мощности. Это вызвано спецификой судовождения (прохождение теплохода через перекаты, быстрины, крутые повороты реки и т.п.). Особенно часто форсировать главные двигатели приходится на судах, работающих на малых реках.

Перегрузка двигателей ведет к значительному росту теплонапряженности деталей поршневых групп дизелей, что в свою очередь, сокращает ресурс их работы. Таким образом, возникает задача - выбрать и исследовать эффективный метод тепловой защиты поршней.

В качестве объекта исследования выбран двигатель. 3Д6, который установлен на большинстве судов, эксплуатирующихся в условиях малых рек.

Посредством специального анализа литературных данных для дальнейшего исследования был выбран метод теплоизоляции поршня путем плазменного напыления на его донышко теплозащитного покрытия. Сформулированы требования к материалу теплозащиты.

Проведен обзор и анализ работ по изучению влияния теплозащиты поршня на основные показатели рабочего процесса дизеля. Показано, что единого мнения по этому вопросу у исследователей нет и работы в данном направлении по-прежнему актуальны.

Во второй главе в качестве материала для теплозащитного покрытия выбран диоксид циркония Он обладает низким

коэффициентом теплопроводности и каталитическим воздействием на реакцию восстановления оксидов азота. Однако наличие в полиморфных превращений при нагреве до высоких температур требует введения в него стабилизатора. Следуя тенденциям в технологии газотермического напыления термобарьерных покрытий на лопатки газовых турбин, в качестве стабилизирующей добавки выбран оксид иттрия

Показано, что различие в температурных коэффициентах теплового расширения (ТКТР) материала поршня и диоксида циркония приводит к необходимости напыления промежуточного слоя -подслоя, в качестве которого обычно используют сплав где

Ме могут быть атомы железа, никеля, кобальта. В нашем случае был использован >ЛСгА1У.

Приводятся основные этапы технологического процесса получения покрытия. Для напыления был использован плазмотрон

постоянного тока линейной схемы с межэлектродной вставкой (МЭВ). Наличие МЭВ позволяет увеличивать длину дуги, а, следовательно, разность потенциалов между анодом и катодом. При этом обеспечение необходимой мощности осуществляется не за счет повышения тока дуги, а. за счет повышенного напряжения. Вследствие этого уменьшается эрозия электродов плазмотрона, и повышается ресурс их непрерывной работы. Кроме того, повышается стабильность истекающей плазменной струи, а, следовательно, - технологического процесса.

Проведено исследование влияния механоактивации исходного порошка »¡СгА1У и его модификации ультрадисперсными частицами карбида титана на прочность связи напыленного подслоя с

основой из алюминиевого сплава. Наилучшие результаты получены при использовании порошка подслоя, подвергнутого только механоактивации без добавления карбида титана.

Адгезионные испытания проводились по штифтовой методике. При этом образцы для напыления были изготовлены из алюминиевого сплава, аналогичного материалу поршней. Дополнительно были проведены исследования границы «основной материал - подслой» с помощью сканирующего электронного микроскопа. Полученные данные были использованы при получении теплоизоляционного покрытия на донышке поршня.

Проведены ресурсные лабораторные испытания полученного керамического покрытия на действующем двигателе, в течение которых дизель проработал более 100 часов. Разрушения покрытия после проведения исследований не обнаружено.

В третьей главе приведены: экспериментальные данные по исследованию теплопроводности керамического плазменного покрытия, расчетные данные по определению теплового состояния поршня и по влиянию теплоизоляционного покрытия на основные показатели рабочего процесса дизеля.

Определение коэффициента теплопроводности проведено на приборе ИТ - л - 400. Показано, что этот параметр для напыленного слоя 2г02 зависит как от его толщины, так и от температуры. Установлена оптимальная толщина теплозащитного слоя.

Методом конечных разностей определены температурные поля поршня двигателя 3Д6 при его работе на номинальном режиме. В основу расчета положены уравнения Фурье и Ньютона - Рихмана (для цилиндрических стенок). Так как, при изменении температуры в

камере сгорания (за период одного цикла) толщина слоя донышка поршня, в которой наблюдаются пульсации температур, незначительна, то краевая задача решается в стационарной постановке. Для этого были заданы граничные условия третьего рода по всей поверхности поршня. В частности, для расчета коэффициента теплоотдачи со стороны донышка поршня была использована формула Хоэнберга.

где а„ - коэффициент теплоотдачи от газов к стенке цилиндра, кВт/(м2*К); S— ход поршня, м; п - частота вращения коленчатого вала, мин-1;р — давление, кПа; Т- температура, К; ci - номинальная степень сжатия.

Коэффициенты теплоотдачи для других поверхностей поршня были взяты из литературы.

Результирующая температура газа в камере сгорания двигателя находилась посредством теплового расчета рабочего процесса.

Задача определения температурного состояния поршня решена с помощью пакета Mathcad методом последовательных приближений. Результаты расчета приведены на рисунках 1 и 2.

Критерием достоверности полученных результатов расчета теплового состояния поршня без покрытия являлось сравнение температуры в характерных точках. При этом расчетные значения температуры сопоставлялись с результатами термометрирования (по известным литературным данным). Расчет теплового состояния теплоизолированного поршня проводился при тех же граничных условиях.

Исследование показало, что, несмотря на рост температуры на внешней стороне покрытия, температуры поршня' в характерных точках снизились.

Влияние теплозащиты поршня на основные показатели рабочего процесса дизеля 3Д6 исследовалось расчетным путем. Для

(1)

этого применена компьютерная программа «Diagramma», разработанная на кафедре СДВС НГАВТ проф. С.А. Калашниковым. Программа учитывает изменение кривой тепловыделения в зависимости от массы топлива, впрыснутого в цилиндр за период задержки воспламенения.

Рис. 1. Поршень без покрытия Рис. 2. Поршень с покрытием.

Количество теплоты, подведенное (отведенное) от стенок КС двигателя к рабочему телу, определялось по формуле

= Ы7* ^К^А/^К ^аа(т«а-тКа (2)

где а„ - коэффициент теплоотдачи от рабочего тела к стенке КС; Т -температура рабочего тела; /•"/,. /*"„,, - площади поршня, крышки и втулки цилиндра; 7* - температура поверхности поршня; ТкЬ -температура крышки цилиндра, - температура цилиндровой

втулки; - поправочный коэффициент для теплоотдачи в донышко поршня; - поправочный коэффициент для теплоотдачи во втулку цилиндра; - поправочный коэффициент для теплоотдачи в крышку цилиндра; г. <р - текущие значения времени и угла поворота коленчатого вала.

Значения коэффициентов ки., к^ и кш1 с учетом литературных данных подбирались таким образом, чтобы общий тепловой поток оставался неизменным.

Угол задержки воспламенения топлива определялся по методике Ю.Т. Еремина как верхний предел интеграла. Подынтегральная функция задана с учетом формулы С.А.Калашникова, т.е.

где

средняя скорость поршня, м/с; г/зо - средне-объемный диаметр капель впрыснутого топлива, мкм.

Результаты расчетов показали, что с повышением температуры донышка поршня при теплоизоляции период задержки воспламенения уменьшается, таким образом, горение начинается раньше. Из-за более раннего начала сгорания максимальное давление цикла несколько возрастет. О повышением температуры донышка удельный расход топлива уменьшается.

В четвертой главе приведено описание установки и методики экспериментального исследования влияния керамического - покрытия поршня на основные показатели рабочего процесса дизеля, сделан расчет погрешностей определения эффективного КПД, изложены результаты экспериментальных исследований.

Принципиальная схема установки приведена на рис. 3.

Работает установка, состоящая из двигателя 1 (одноцилиндровый отсек дизеля 3Д6) и нагрузочного устройства 2, следующим образом. Топливо самотеком поступает из расходного бака 3 через трехходовой кран 4 и топливный фильтр 5 к топливному насосу высокого давления (ТНВД) 6. От ТНВД оно подается к форсунке 7. Определение расхода топлива производится с помощью весов 8, на одну чашу которых установлен груз, а на другую - емкость 9 с топливом.

Предусмотрена возможность работы отсека на водо-топливной эмульсии (ВТЭ). Циркуляционный контур последней представлен емкостью 10 объемом 5 л и шестеренным насосом 11.

г.

(¡(р

(3)

Насос установлен для перемешивания ВТЭ, заливаемой «в бачок 10. Эмульсия приготавливалась отдельно на топливном стенде. Для этого смесь топлива с водой подавалось ТНВД к форсунке, которая впрыскивала эту жидкость в специальную емкость, откуда затем опять забиралась насосом. После неоднократного прохождения смеси через форсунки происходило более мелкое дробление воды. В результате такой обработки эмульсия получалась однородной с размером капель воды не более 10 мкм.

Рис. 3. Принципиальная схема установки.

Для подачи эмульсии в ТНВД необходимо открыть краны 12, 13 и закрыть - 14. Последний прекращает подачу дизельного топлива в двигатель. Давление в трубопроводе контролировалось с помощью манометра 15. Расход эмульсии определялся при помощи емкости 16, в которую заливалось взвешенное количество ВТЭ. При соответствующем переключении трехходового крана 13 эмульсия расходовалась из этой емкости.

Расход воздуха контролировался при помощи износостойкой диафрагмы 17. В зависимости от скорости воздушного потока появляющаяся разница давлений измерялась дифференциальным манометром 18. Так как подача воздуха в двигатель носит

пульсирующий характер, то для повышения точности измерения установлен воздушный бак 19, который был предназначен для снижения колебания давлений во всасывающем трубопроводе.

Контроль температуры выпускных газов осуществлялся термометром 20; который был установлен на выпускном коллекторе. Отбор проб газа, для его последующего анализа, осуществлялся в узле 21.

Расчет погрешностей измерений показал, что они не превышают значений, установленных ГОСТ 10448 - 80.

Проведенные испытания позволили установить, что применение керамического покрытия поршня оказывает заметное влияние на показатели рабочего процесса опытного дизеля. Так, при этом возросло максимальное давление цикла и температура выпускных газов. Уменьшился период задержки воспламенения и индикаторный КПД.' Снижение последнего составило примерно 3% на номинальном режиме и заметно меньше на долевых нагрузках. Посредством применения ВТЭ удалось снизить расход топлива и температуру выпускных газов и увеличить период задержки воспламенения.

На рис. 4, 5 приведены зависимости удельной (приходящейся на 1 кВт*ч) концентрации и от нагрузки (нагрузочная

характеристика), а на рис. 6, 7 -то же от частоты вращения коленчатого вала двигателя (винтовая характеристика). Здесь (и в последующих рисунках) цифрой 1 обозначены опыты, проведенные со штатным поршнем; цифрой 2- с теплозащитой поршня; цифрой 3- с теплозащитой поршня при работе двигателя на ВТЭ.

Приведенные материалы показывают, что удельные концентрации оксидов азота в выпускных газах с ростом мощности двигателя существенно снижаются. Из рисунков также видно, что применение покрытия донышка поршня диоксидом циркония, несмотря на увеличение температуры рабочего тела, снижает удельный выброс оксидов азота. Это подтверждает каталитическое действие в реакциях восстановления оксида азота. Из

приведенных данных также видно, что применение ВТЭ не обеспечило дополнительного сокращения выбросов и

На рис. 8, 9 показаны зависимости концентрации окиси углерода от нагрузки и от частоты вращения коленчатого вала, соответственно. Из рисунков видно, что удельная концентрация при использовании керамического покрытия поршня изменяется

незначительно. Применение же ВТЭ ведет к существенному росту этого параметра, особенно с понижением нагрузки и частоты вращения коленчатого вала. . . ,'

N ОдХкв 1'н) 35

30 25

18

5

♦ .

♦ '

д 3

\ \ 1 \

\ \ ■ \ \ д. 4 »

• Л д

21

Р е.кВ I

Рис. 4. Зависимость выбросов N0 от мощности.

МО, .Г^В!*^ 9

1

• ♦ < о '

Л?

|\

ч ч

\\

——А.

20

Рис. 5. Зависимость выбросов N02 от мощности. 13

ио,г'(квт'<0

t\ 1 1

1 \ \ \ ♦ □ 2

ь 3

\ \

ч, > ч. \ ч

г v4

ч А 1 ►

-

□ ' ч )

1S00 1710 п ,0 б A4 и и

Рис. 6. Зависимость выбросов N0 от частоты вращения коленчатого вала.

1

к 1 а

к Л'

А А

\\ V

700 900 400 1300 1?00 1703

* ' ' - rt,об/мин

Рис. 7. Зависимость выбросов NO: от частоты вращения коленчатого вала.

СОд/(нВ 1*ч) 260

ЗОН

Л ♦ ■

1 1 д 3,

1 \

1 • V □ \

Т \ ____ '-«- -ш

И

1« 2«

Р е, кВ I ■

Рис. 8. Зависимость выбросов СО от мощности.

СО, г/(кВ 1*ч) 120'

100

20

1 ♦ .<

д И ^ Л 3

\ \ \

\ \

□ ^ « А ч

• ■"в

ТОО: 900 1100 1300' 1510 1700

II, Об/ЫМИ '

Рис. 9. Зависимость выбросов СО от частоты вращения коленчатого вала.

Заключение

1. Показано, что характерной эксплуатационной особенностью дизелей, установленных на судах речного флота, является необходимость их частой форсировки по отношению к номиналу. Это вызвано условиями судовождения (преодоление судном или караваном судов перекатов, быстрин, крутых поворотов реки и т.д.). Данная особенность наиболее ярко проявляется при работе теплоходов на малых реках.

2. Форсировка двигателей приводит к росту теплонапряженности поршневых групп двигателей, что, в свою очередь, существенно снижает ресурс их. работы. Возникает задача: найти и испытать метод защиты поршней от перегрева.

3. В качестве объекта исследования выбран дизель ЗД6, как наиболее теплонапряженный двигатель, широко применяемый на судах, работающих в бассейнах малых рек.

4. На основании анализа литературных данных выбраны материал (диоксид циркония, стабилизированный окисью иттрия) и предложена технология плазменного напыления двухслойного теплозащитного покрытия на донышко поршня: металлического подслоя - с помощью турбулентной струи, и основного керамического слоя - с использованием ламинарной струи. Экспериментально установлено, что механическая активация порошка промежуточного слоя приводит к заметному повышению адгезионной прочности плазменного покрытия.

5. Длительные (около 100 часов) лабораторные испытания на действующем двигателе показали, что теплозащитный слой надежно проработал это время. Таким образом, можно констатировать, что технология его нанесения, в целом, выбрана верно.

6. Экспериментально исследованы закономерности изменения коэффициента теплопроводности теплозащитного слоя из диоксида циркония, нанесенного по выбранной технологии на плоские образцы. Показано, что данный параметр зависит как от температуры, так и от толщины покрытия.

7. Методом конечных разностей исследованы температурные поля в теле поршней, как с теплозащитным покрытием, так и без него. Установлено, что теплозащита поршня существенно снижает

теплопередачу в него и, следовательно, увеличивает ресурс его работы.

8. Посредством теплового расчета установлено, что теплозащита поршня оказывает существенное влияние на параметры рабочего процесса двигателя. Так, при этом сокращаются период задержки воспламенения и расход топлива; возрастают давление и температура рабочего тела.

9. Проведено экспериментальное исследование рабочего процесса дизеля со штатным и теплоизолированным поршнями: Эти испытания, в основном, подтвердили результаты теоретических расчетов. Исключение составил лишь расход топлива, который незначительно увеличился. Дано объяснение этому эффекту.

10. Несмотря на повышение температуры рабочего тела, при использовании теплозащитного покрытия поршня, увеличения выбросов оксидов азота не произошло. Это можно объяснить каталитическим воздействием диоксида циркония на реакцию восстановления оксидов азота.

11. При совместном использовании поршня с. керамическим покрытием его донышка и водо-топливной эмульсии ожидаемого эффекта по дополнительному снижению выбросов оксида азота не обнаружено. При этом, на долевых нагрузках наблюдалось существенное- повышение выбросов оксидов углерода (СО). Поэтому рекомендовать данный метод для практического применения не представляется возможным.

Публикации по теме диссертации

1. И.Г. Мироненко, Д.А. Сибриков. Изменение температуры поршня при переводе дизеля на ВТЭ// Сибирский научный вестник/ Новосибирский научный центр «Ноосферные знания и технологии» РАЕН. - Вып. IV. - Новосибирск: Изд. НГАВТ. - 2000. - С. 42 - 44.

2. ГА Долгополое, В.И. Кузьмин, Д.А. Сибриков. Экспериментальное определение теплопроводности диоксида циркония// Дизельные энергетические установки речных судов: Сб. науч. тр./ Новосиб. акад. водн. трансп.-2001. -Ч.1.-С. 25-30.

3. Д.А. Сибриков. Обзор работ по напылению термоизоляционных покрытий// Дизельные энергетические установки речных судов: Сб. науч. тр./ Новосиб. акад. водн. трансп. — 2001. — ч. 1. — С. 30-33.

4. Д.А. Сибриков. Исследование теплового состояния поршня//

Дизельные энергетические установки речных судов: Сб. науч. гр./ Новосиб. акад. водн. трансп. - 2001. - ч.2. - С. 29 - 37.

5. Д.А. Сибриков. Высокотемпературное окисление термобарьерных теплозащитных покрытий// Дизельные энергетические установки речных судов: Сб. науч. тр./ Новосиб. акад. водн. трансп. - 2001. -Ч.2.-С. 38-41.

6. С.А Калашников, Д.А. Сибриков. Расчетное исследование влияния температуры поршня на показатели рабочего процесса дизеля// Дизельные энергетические установки речных судов: Сб. науч. тр./ Новосиб. акад. водн. трансп. - 2001. - ч.2. - с. 42 - 49.

7. В.А Неронов, Д.А Сибриков. Диоксид циркония. Общие сведения. Фазовые равновесия в системах - СаО, - М§0, Zr02 -УгОз. Свойства. - Новосибирск, 2002. - 49 с. - (Препр. / Ин-т теор. и прикл. механики СО РАН; № 2 - 2002).

8. О.П. Солоненко, В.А. Полубояров, В.И. Кузьмин, Д.А. Сибриков. Оценка механической активации и модификации металлического порошка на адгезионную прочность плазменных покрытий// Дизельные энергетические установки речных судов: Сб. науч. тр./ Новосиб. акад. водн. трансп. - 2003. - ч. 1. - С. 31 - 36.

9. Г.М. Заборцев, О.В. Рослякова, Д.А. Сибриков. Влияние керамического покрытия поршня на токсичность отработавших газов// Дизельные энергетические установки речных судов: Сб. науч. тр./Новосиб. акад. водн. трансп. - 2003.- ч. 1.- С. 37-41.

Подписано в печать 13. 01. 2004

Бумага офсетная № 1, формат 60x84 1/16, печать трафаретная-Riso Усл. печ. л. 1,0 тираж 100 экз., заказ № 4. Бесплатно.

Новосибирская государственная академия водного транспорта (НГАВТ),

630099 Новосибирск, ул. Щетинкина, 33. Лицензия ЛП №021257 от 27. 11. 1997. Отпечатано в отделе оформления НГАВТ.

«1747

РНБ Русский фонд

2004-4 26998

Введение.

Глава 1 Анализ возможности снижения теплонапряженности поршней судовых дизелей.

1.1 Особенности эксплуатации дизелей речного флота.

1.2 Обзор и анализ методов теплозащиты поршня.

1.3 Анализ влияния керамического покрытия донышка поршня на показатели рабочего процесса дизеля.

1.4 Выводы по обзору. Постановка задач дальнейшего исследования.

Глава 2 Отработка технологии нанесения плазменного нанесения теплозащитных покрытий и экспериментальная проверка их качества.

2.1 Основные проблемы применения керамических покрытий стенок камеры сгорания ДВС.

2.2 Выбор материала для теплозащитных покрытий.

2.3 Выбор технологии нанесения теплозащитного покрытия на поршень.

2.4 Оценка механической активации и модификации металлического порошка на адгезионную прочность плазменных покрытий.

2.5 Экспериментальное исследование ресурса теплозащитного покрытия, напыленного на донышко поршня.

2.6 Основные результаты исследования, выводы.

Глава 3 Теоретическое исследование тепловых процессов в дизеле с теплоизолированными поршнями.

3.1 Определение коэффициента теплопроводности теплоизолирующего покрытия.

3.2 Исследование теплового состояния поршня.

3.3 Теоретический анализ влияния теплозащиты поршня на основные показатели работы дизеля.

3.4 Основные результаты исследования. Выводы.

Глава 4 Экспериментальное исследование предлагаемой системы теплозащиты поршня на действующем дизеле.

4.1 Описание экспериментальной установки и методики проведения опытов.

4.2 Анализ погрешностей измерений.

4.3 Разработка прибора для измерения расхода воздуха.

4.4 Экспериментальное исследование влияния керамического покрытия поршня на рабочий процесс дизеля.

4.5 Экспериментальное исследование влияния керамического покрытия на токсичность отработавших газов.

4.6 Основные результаты исследования. Выводы.

Актуальность темы. Характерной особенностью эксплуатации речных судов является необходимость частой перегрузки их главных двигателей, что вызвано условиями судовождения (прохождение судна через перекаты, быстрины, крутые повороты реки и т. д.).

Форсировка двигателей ведет к росту их теплонапряженности. Особо уязвимыми при этом являются детали поршневых групп (прогары и трещины поршней, быстрый износ трущихся деталей, закоксовывание компрессионных колец и т.п.). В результате ресурс двигателя существенно сокращается. Поэтому выбор и исследование действенного метода снижения теплонапряженности поршневых групп главных судовых дизелей, является весьма актуальной задачей.

Цель исследования. Выбрать и исследовать эффективный и достаточно простой в осуществлении метод снижения теплонапряженности поршневых групп главных судовых дизелей.

Методы исследования. В работе использованы как методы математического моделирования, так и экспериментальные исследования. Расчет рабочего процесса дизельного двигателя проводился с помощью программы «С1а§гатта», разработанной проф. С.А. Калашниковым. Расчет теплового состояния поршня выполнен методом конечных разностей с помощью программы «МаШсас!». Экспериментальные исследования проводились на одноцилиндровом отсеке двигателя ЗД6, получившем широкое распространение в различных отраслях народного хозяйства.

Научная новизна работы.

1. Материалы по длительному (-100 часов) лабораторному изучению надежности теплозащитного покрытия поршня, нанесенного по выбранной технологии. После проведения испытаний повреждений теплоизоляционного покрытия обнаружено не было.

2. Экспериментально определенные значения коэффициента теплопроводности плазменного покрытия из диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия, нанесенного на пластину. Согласно проведенным исследованиям его теплопроводность изменялась в диапазоне от 0,1 до 0,6 Вт/(м-К). Следует отметить, что с повышением температуры и толщины покрытия растет и теплопроводность. Тем не менее, эти значения ниже, чем для компактного диоксида циркония, что может объяснено пористостью получаемых покрытий.

3. Результаты теоретического расчета температурного состояния поршня с теплозащитным покрытием и без него. Критерием достоверности являлось соответствие результатов термометрирования и расчета поршня. Расчет был проведен при толщинах теплоизоляционного покрытия от 0,3 до 1,5 мм. Было обнаружено, что температура поверхности поршня под покрытием слабо зависит от толщины покрытия и остается на уровне ~200°С. Это значение ниже температур поверхности поршня без теплоизоляции (282°С в центре донышка поршня и 255°С - на его периферии). Температура поверхности покрытия со стороны камеры сгорания растет. Максимальное значение находится около 600°С Причем темп роста с увеличением толщины замедляется. Снижение температуры поверхности донышка поршня составило около 80°С для центра и примерно 50°С на периферии. Снижение температуры поршня в районе верхнего поршневого кольца составило 20°С (с 208°С - без покрытия, до 183°С - с покрытием).

4. Материалы расчетного исследования влияния теплозащиты поршня на основные показатели рабочего процесса дизеля. Теоретический расчет рабочего процесса показал, что увеличение температуры поверхности донышка поршня приводит к сокращению эффективного удельного расхода топлива (примерно на 3 г/(кВт-ч) при повышении температуры на 100 К). Расчет показал, что при повышении температуры донышка поршня до 700 К максимальное давление сгорания увеличивается, при более высоких температурах его изменение незначительно.

5. Результаты экспериментального исследования основных показателей (в том числе и экологических) рабочего процесса дизеля при его работе со штатным поршнем и с поршнем с теплозащитным покрытием.

Было получено, что при использовании керамического покрытия повышаются максимальные давления сгорания и температуры газа на выходе из цилиндра, несколько сокращается период задержки воспламенения. По результатам эксперимента увеличение давления составило ~ 0,25 МПа, Температуры выпускных газов выросли в среднем на 40 - 50 °С. Применение водо-топливной эмульсии при работе с теплоизолированным поршнем привело к снижению этих параметров. Это связано с затратами теплоты на испарение воды в эмульсии.

Рост температуры выпускных газов должен был привести к росту выбросов оксидов азота, однако, этого обнаружено не было. Возможно, это связано с каталитическим действием диоксида циркония (снижение N0 составило в среднем 3 г/(кВт-ч), N02 - практически без изменений). Тем не менее, отмечено незначительное увеличение содержания окиси углерода. Применение ВТЭ вместе с теплоизолированным поршнем привело к существенному увеличению содержания данного компонента на долевых нагрузках

Практическая ценность работы определяется тем, что внедрение ее результатов на судах речного флота повысит ресурс главных двигателей. Особенно заметный эффект может быть получен на теплоходах, эксплуатирующихся на малых реках, где перегрузки главных дизелей происходят особенно часто.

Кроме того, применение выбранного метода теплозащиты поршней улучшает экологические показатели двигателей (снижает выброс оксидов азота).

Апробация работы. Отдельные фрагменты диссертации докладывались и обсуждались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Новосибирской государственной академии водного транспорта.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано девять научных статей.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы, приведенного в Г конце каждой главы, и приложения. Вышеупомянутые разделы занимают 122 страницы текста с иллюстрациями.

4.6 Основные результаты исследования. Выводы

1. Разработана и создана экспериментальная установка для исследования влияния теплозащитного покрытия донышка поршня на основные показатели рабочего процесса дизеля.

2. На созданной установке проведено три серии испытаний:

- со штатным поршнем;

- с теплоизолированным поршнем;

- с теплоизолированным поршнем при работе на ВТЭ.

3. При использовании теплоизолированного поршня наблюдалось незначительное снижение эффективного КПД двигателя. Однако, как отмечено в ряде литературных источников, этот изъян можно исключить посредством регулировки топливной аппаратуры. Собственные исследования показали, что посредством применения ВТЭ можно восстановить экономичность дизеля на номинальной нагрузке. 1 д J 1 й 3 \ \ г \ \ ч

Vj* —Д. — Г

4. При использовании экспериментального поршня увеличилась температура выпускных газов и максимальные давления цикла. При переходе на ВТЭ в данном случае эти параметры снизились.

5. Несмотря на повышение температуры рабочего тела (о чем можно судить по результатам теоретических расчетов и по повышению температуры выпускных газов) при использовании теплозащиты поршня, увеличения выбросов оксида азота не произошло. Это можно объяснить тем, что используемый для покрытия поршня диоксид циркония 2гС>2 является катализатором процесса восстановления окислов азота.

6. Использование ВТЭ в комплексе с теплоизолированным поршнем ожидаемого эффекта по дополнительному снижению выбросов окислов азота практически не обеспечило.

7. При работе дизеля с теплоизолированным поршнем заметного изменения выброса окиси углерода не наблюдалось.

8. При совместном использовании поршня с керамическим покрытием его донышка и ВТЭ на долевых нагрузках двигателя имело место существенное увеличение выброса СО. Учитывая последнее, а так же принимая во внимание отсутствие эффекта по снижению выброса окислов

У азота, рекомендовать для практического внедрения совместное использование поршней с керамическим покрытием и ВТЭ нельзя.

Заключение

Показано, что основной эксплуатационной особенностью дизелей, установленных на судах речного флота, является необходимость их частой форсировки по отношению к номиналу. Это вызвано условиями судовождения (преодоление судном или караваном судов перекатов, быстрин, крутых поворотов реки и т.д.). Эта особенность ярко проявляется при работе теплоходов на малых реках. Форсировка двигателей приводит к росту теилонапряженности поршневых групп, что, в свою очередь, существенно снижает ресурс их работы. Возникает задача: найти и испытать метод защиты поршней от перегрева.

В качестве объекта исследования выбран дизель ЗД6, как наиболее теплонапряженный двигатель, имеющий широкое применение на судах, работающих в бассейнах малых рек.

В результате анализа литературных источников для снижения теплонаряженности поршней выбран метод плазменного покрытия их донышка теплозащитным слоем. Выбран материал для последнего и технология его напыления.

Экспериментально установлено, что механическая активация порошка промежуточного слоя приводит к заметному повышению адгезионной прочности плазменного покрытия.

Длительные (около 100 часов) лабораторные испытания на действующем двигателе показали, что теплозащитный слой надежно проработал это время. Таким образом, можно констатировать, что технология его нанесения в целом выбрана верно. Экспериментально на приборе ИТ - л - 400 определены зависимости коэффициента теплопроводности диоксида циркония от температуры и толщины покрытия. Установлено, что последний параметр существенно влияет на теплопроводность. Дано объяснение этому наблюдению.

8. При помощи метода МКР исследовано влияние теплозащитного покрытия донышка поршня на температурное состояние последнего. Установлено, что данный метод снижения теплонапряженности поршня весьма эффективен.

9. Теоретически исследовано влияние теплозащиты поршня на основные показатели рабочего процесса. Показано, что это влияние весьма существенно. При этом повышаются температуры и давление цикла и снижаются период задержки воспламенения и расход топлива.

Ю.Экспериментальные исследования, проведенные на действующем двигателе, в целом подтвердили результаты теоретических расчетов. Расхождение имело место только по расходу топлива. Дано объяснение этому факту.

11.Несмотря на повышение температуры рабочего тела, при использовании теплозащитного покрытия поршня, увеличения выбросов оксидов азота не произошло. Это можно объяснить каталитическим воздействием диоксида циркония.

12.При совместном использовании поршня с керамическим покрытием его донышка и водо-топлшшой эмульсии ожидаемого эффекта по дополнительному снижению выбросов оксида азота не получилось. Более того, в этом случае на долевых нагрузках наблюдалось существенное повышение выбросов оксидов углерода (СО). Поэтому рекомендовать данный метод для практического применения нельзя.

1. Арсеньев П.А., Глушкова В.Б., Евдокимова A.A. и др. Соединения редкоземельных элементов. Цирконаты, гафнаты, ниобаты, танталаты, антимонаты. М.: Наука, 1985.-261с.

2. ГОСТ 10448 80. Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Правила приемки. Методы испытаний. - М.: Изд. стандартов, 1981. - 16 с.

3. ГОСТ 8.563.2 97. Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Методика выполнения измерений с помощью сужающих устройств. - М.: Изд. стандартов, 1988.-85 с.

4. ГОСТ P 51249 99. Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Выбросы вредных веществ. Нормы и методы определения. - М.: Изд. стандартов, 1999. - 12 с.

5. Грибковский А.П. К расчету температурного поля поршня // Судовые силовые установки и механизмы. Новосибирск: НИИВТ. - 1973. — Вып. 84.-С. 51-54.

6. Грибковский А.П. К расчету тепловой напряженности поршня // Судовые силовые установки и механизмы. Новосибирск: НИИВТ. -1975.-Вып. 100.-С. 23-28.

7. Грибковский А.П. Общее термическое сопротивление при передаче тепла от поршня в охлаждающую среду // Судовые силовые установки и механизмы. Новосибирск: НИИВТ. - 1973. - Вып. 84. - С. 48 - 51.

8. Двигатели внутреннего сгорания: Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. Под ред. A.C. Орлина, М.Г. Круглова. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1984. - 384 с.

9. Дергачев В.И. Анализ работы СЭУ в условиях малых рек// Повышение эффективности технической эксплуатации СЭУ/ Труды НИИВТ. -Новосибирск, 1983. Вып. 163. - С. 58 - 60.

10. Дергачев В.И. Результаты теплотехнических испытаний теплоходов проекта 861 А/ Дергачев В.И., Колпаков Б.А., Яремчук В.Т.// Труды НИИВТ. Новосибирск, 1979. Вып. 146.-С. 130- 132.

11. Дьяченко Н.Х. К определению граничных условий при моделировании температурных полей в поршнях ДВС / Дьяченко Н.Х., Костин А.К., Бурин М.М. // Энергомашиностроение. 1967. - №4. - С. 18-21.

12. Еремин Ю.Т. Рассчетное исследование задержки самовоспламенения дизеля // Опыт создания турбин и дизелей, Вып. 2. Свердловск: Средне - Уральское книжное изд.-во, 1972. - С. 23 - 34.

13. Ждановский Н.С. Влияние теплоизолирующего покрытия днища поршня на износостойкость и рабочий процесс двигателя/ Ждановский Н.С., Никитин М.Д., Зуев A.A.// Энергомашиностроение М., 1967. -№5.-С.40-43.

14. Захаров Н.И. Влияние теплоизоляционного покрытия на температурное состояние поршня//Труды ЦНИДИ.- 1968. Вып. 58. - С. 110-116.

15. Захаров Н.И., Костин А.К. Эффективность теплоизоляционного покрытия // Труды Л ПИ. 1969. - №310 - С. 87-90.

16. Иванов В.Г. и др. Термостойкость теплозащитных покрытий на образцах из алюминиевых сплавов// Сварочное производство. 1990 - №12. - С. 11-12.

17. Ильюшенко А.Ф. Теплозащитные покрытия на основе Zr02/ Ильюшенко А.Ф., Ивашко B.C., В.А. Оковитый, Соболевский С.Б. Минск: НИИ ПМсОП- 1998 г.-128 с.

18. Калашников С.А. Определение коэффициентов двучленной формулы Вибе при работе дизеля на водо-топливной эмульсии /

19. Совершенствование судовых энергетических установок. Новосибирск, 1990.-С. 7- 13.

20. Калашников С.А. Расчет индикаторной диаграммы четырехтактного дизеля с газотурбинным наддувом. Новосибирск: НИИВТ, 1993. - 36 с.

21. Калашников С.А. Температурная зависимость периода задержки воспламенения / Повышение уровня технической эксплуатации дизелей речного флота. Новосибирск: НГЛВТ, 1988. - С. 57 - 71.

22. Калашников С.А., Сибриков Д.А. Расчетное исследование влияния температуры поршня на показатели рабочего роцесса дизеля. // Дизельные энергетические установки речных судов: Сб. науч. тр. -Новосибирск: НГАВТ, 2001. 4.2. - С.42 - 49.

23. Каминский А.И. и др. Оптимизация режима работы оборудования нанесения плазменных покрытий// Машины и технол. для нанесения покрытий и обработки поверхности проката: Сб. науч. тр. М, 1988. - С. 41 -43.

24. Кей Дж, Леби Т. Таблицы физических и химических постоянных. Пер. с англ. Изд. 2-е. М.: Физматгиз,1962. - 228 с.

25. Коломыцев П.Г. Жаротойкие диффузионные покрытия. М.: Металлургия, 1979.-271 с.

26. Колпаков Б.А., Юр Г.С. Анализ причин выхода из строя дизелей ЗД6 в Енисейском пароходстве// Труды НИИВТ. Новосибирск, 1979. -Вып. 144.-С. 115-121.

27. Костин А.К. и др. Теплонапряженность двигателей внутреннего сгорания: Справочное пособие. JL: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1979. - 222 с.

28. Костин А.К., Ермекбаев К.Б. Определение теплонапряженности двигателей внутреннего сгорания // Изв. вузов. Машиностроение. 1968. - №9. - С. 95-99.

29. Кофстад П. Отклонение стехиометрии, диффузия и электропроводность в простых окислах металлов / Под ред. H.H. Семенова. М.: Мир, 1975. - 398 с.

30. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества: Справочник. -4-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд.-е, 1989 — 701 с.

31. Кржижановский P.E., Штерн 3.10. Теплофизические свойства неметаллических материалов (окислы): Справочная книга. Л: Энергия, 1973.-336 с.

32. Кудинов В.В. Плазменные покрытия. М.: Наука, 1977. - 184 с.

33. Кудинов В.В., Иванов В.М. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. — М.: Машиносроение, 1981 192 с.

34. Кузьмин В.И. Плазмоструйная термообработка газотермических покрытий. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. Новосибирск. -1993.-197 с.

35. Лебедев О.Н. Водотопливные эмульсии в судовых дизелях / Лебедев О.Н., Сомов В.А., Сисин В.Д. Л.: Судостроение, 1988. - 106 с.

36. Лебедев О.Н. Двигатели внутреннего сгорания речных судов: Учеб. для вузов / Лебедев О.Н., Сомов В.А., Калашников С.А. М.: Транспорт, 1990.-328 с.

37. Леонтьевский Е.С. Справочник механика и моториста теплохода. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1981. - 352 с.

38. Лиханов В.А., Сайкин A.M. Снижение токсичности автотракторных дизелей. 2-е изд., исп. и доп. - М.: Колос, 1994. - 224 с.

39. Марков В.А. Токсичность отработавших газов дизелей / Баширов P.M., Габитов И.И., Кислов В .Г. Уфа: Изд.-во БГАУ, 2000. - 144 с.

40. Мироненко И.Г. Улучшение экономических, экологических и ресурсных показателей главных двигателей теплоходов, эксплуатирующихся вусловиях малых рек. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук: 05.08.05/НИИВТ-Новосибирск, 1992- 145 с.

41. Немешев Ф.Д. Оборудование и технология нанесения износостойких покрытий// Инструмент. М. - 1988. -№1. - С. 36 - 39.

42. Неронов В.Д., Сибриков Д.Л. Диоксид циркония. Общие сведения. Фазовые равновесия в системах Zr02 СаО, Zr02 - MgO, Zr02 - Y203. Свойства. - Новосибирск, 2002. - 49 с. - (Препр./ Ин-т теор. и прикл. механики СО РАН; №2 - 2002).

43. Нечипоренко Е.Я. Применение плазменных покрытий для тепловой защиты деталей дизелей// Известия высших учебных заведений. Сев. -Кавк. регион, технические науки. Харьков, 1997. - № 1. - С. 94 - 96.

44. Никитин М.Д. Теплозащитные и износостойкие покрытия деталей дизеля/ Никитин М.Д., Кулик Д.51., Захаров Н.И. JI.: Машиностроение. -1977.-168 с.

45. Овсянников М.К., Давыдов Г.А. Тепловая напряженность судовых дизелей. Л.: Судостроение, 1975. - 260 с.

46. РД 50 411 - 83. Методические указания. Расход жидкостей и газов. Методика выполнения измерений с помощью специальных суживающих устройств. - М.: Изд. стандартов, 1984. - 52 с.

47. Ржепецкий К.Л. Дизель в судовом пронульсивном комплексе Л.: Машиносроеиие, 1978.-253 с.

48. Розенблит Г.Б. Теплопередача в дизелях. М.: Машиностроение, 1977. — 216 с.

49. Рутман Д.С., Торонов Ю.С., Плинер СЛО. и др. Высокоогнеупорные материалы из диоксида циркония. М.: Металлургия, 1985. - 137 с.

50. Сибиркин В.Н. Исследование процесса теплоотдачи от газов к стенкам цилиндра в четырехтактном дизеле с газотурбинным наддувом. Автореф. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук // ЛКИ. 1968. - 19 с.

51. Сивакумар Р. Покрытия, получаемые плазменным напылением// Актуальн. пробл. порошк. металлургии. М. — 1990. - С. 129 - 174.

52. Смайлис В.И. Современное состояние и новые проблемы экологии дизелестроения // Двигателестроение. 1991. - №1. - С. 3 - 6.

53. Солоненко О.П., Алхимов А.П., Марусин В.В. и др. Высокоэнергетические процессы обработки материалов. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 2000. -425 с.

54. Стацура В.В., Моисеев В.А. Плазменная технология в машиностроении. Красноярск: Изд. ун. - та, 1989. - 122 с.

55. Сытников Н.Н., и др. Повышение прочности сцепления при плазменном напылении покрытий// Нов. конструкц. матер, и эффект, методы их получ. и обраб. Киев, 1988. - С.45 - 49.

56. Тушинский Л.И., Плохов А.В. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий. Новосибирск: Наука, 1986. - 200 с.

57. Ульяницкий В.Ю. Физичиеские основы детонационного напыления: Дисс. на соиск. уч. степ, д-ра техн. наук: 01.02.05/ Ин-т гидродинамики им. М.А. Лаврентьева. Новосибирск, 2001, - 200 с.

58. Физико-химические свойства окислов. Справочник под ред. Г.В. Самсонова. М.: Металлургия, 1969. - 456 с.

59. Чайнов Н.Д. Тепломеханическая напряженность деталей двигателей / Чайнов Н.Д., Заренбин В.Г., Иващенко Н.А. М.: Машиностроение, 1977.- 152 с.

60. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972.-382 с.

61. Шишкин В.А. Анализ неисправностей и предотвращение повреждений судовых дизелей. М.: Транспорт, 1986. - 192 с.

62. Элементарный учебник физики под ред. акад. Г.С. Ландсберга. Том 1. Механика. Теплота. Молекулярная физика. М.: Наука, 1975. - 656 с.

63. Ahmaniemi S., Tuominen J., Vippola M., et al. Characterization of Modified Thick Thermal Barrier Coatings// Proceedings of the 2003 International Thermal Conference. 5-8 May 2003. Orlando. USA. 2003. - P. 1477 -1487.

64. Ambroz Oldrich, et al. Technologie zaroveho nastriku plasmou. Cast I// Stojir. Vyroba. 1989. - 37, N»6. - P. 52 - 58.V

65. Ambroz Oldrich, et al. Technologie zaroveho nastriku plasmou. Cast II// Stojir. Vyroba. 1989. - 37, №7. - P. 51 - 57.

66. Antolotti N., et al. La technica plasma spray// Rev. inecc. 1989. - 40, № 921 - 922. - P. 96- 101.

67. Barbezat G., Wohlen C.II. Internal plasma spraying for new generation of automotieve engine// Proceedings of the 2002 International Thermal Conference. 4-6 März 2002. Essen. Deutschland. 2002. - P. 158-161.

68. Brindley W.J., et al. Thermal barrier coating live and isothermal oxidation of low-pressure plasma sprayed bond coat alloys// Surface and Coat. Technol. -1990. 42 - 43, №1-3, P. 446 - 447.

69. Buchmann M., Escribano M., Gadow R., et al. On the elastic mechanical properties of thermally sprayed coatings// Proceedings of the 2002 International Thermal Conference. 4-6 März 2002. Essen. Deutschland. -2002.-P. 598-606.

70. Dvvorak W., Fingerle D. Керамические материалы для ДВС// TKans.of J. Brit. Ceram. 1987. - 86, № 6. - P. 170 -178.

71. Grundmusson В., et al. Yttrium oxides in vacuum-plasma-sprayed CoNiCrAlY coatings//Thin Solid Films. 1989. - 173, №1. - P. 99- 107.

72. Isiwata S. Использование керамики в автомобильных ДВС// Кикай но кэнюо. - 1987. - 39, № 5. - Р. 556-564.

73. Johner Gerhard, et al. Termische Spritzschichten als Problemlösung für Wärmekraftmaschinen// iMetalloberflache, 1987 - 41, №9. - P. 437 - 443.

74. Kaspar Yuri, et al. Soucasne moznosti ochrany extremne namahanych dilu vysoce vyconnych pochonnych jednotech zarovym nastrikem // Zvaranie. -1990. 39, № 7. - P. 201 -207.

75. Y 91. Katz R., Nathan. Совершенствование керамических материалов// Inf. Cirkc/ Bur. Mines US Dept. Inter. 1990. - № 9274. - P.36-40.

76. Keijiro S., Sumito N., Yasuo M., Kazumi N. Исследование возможности снижения токсичности выбросов судовых дизелей // Senpaku gigutsu kenkyujo hokoku = Pap. Ship. Res. Inst. 1977. - 34,#6. - P. 1 - 8.

77. Makida Y., Tobe S., Anro M., et al. Extension of service life of gas turbine blade by ternary TBC coating// Proceedings of the 2002 International Thermal Conference. 4-6 März 2002. Essen. Deutschland. 2002. - P. 175 - 180.

78. Masars P., et al. Interdiffusion des revetements MeCrAlY avec differents ^ subsrats// Galvano organo- Trait. Surface. - 1986. - 55, №570. - P. 715717.

79. Meier S.M., Gupta D.K. The evolution of the thermal barrier coatings in gas turbine engine application // J. of Eng. Gas Turbine and Power. 1994. -No.l 16. - P.250-257.

80. Muller Robert L., et al. Some adhesion/ cohesion characteristics of plasma -sprayed Zr02-Y203 under tensile loading// Ceram. Eng. and Sci. Proc. — 1987. 8, №7 - 8. - P. 583 - 595.

81. Nobuya I., et al. Characterization on surface of plasma sprayed CoCrAlY coatings// Trans. JWRI. - 1985. - 14, j\1>2. - P. 275 - 278.

82. Ogawa K., Gotoh N., Shoji T. The influence of thermal barrier top coating on the initiation and growth of thermally grown oxide// Proceedings of the 2003 International Thermal Conference. 5-8 May 2003. Orlando. USA. 2003. -P. 1565- 1573.

83. Ogawa K., Gotoh N., Shoji Т., and Sato M. High temperature oxidation behavior of interface between thermal barrier coatings and MCrAlY bond coatings// Proceedings of APCFS & ATEM. 2001. - P. 753 - 758.

84. Ogawa K., Kato Т., Shoji T. Improvement of interface bond strength between ceramic thermal barrier coatings and metallic bond coatings// Proceedings of the 2002 International Thermal Conference. 4-6 Marz 2002. Essen. Deutschland. 2002. - P. 900 - 905.

85. Ogawa K., Shoji 'Г., Aoki H., Fujita N., Torigoe Т., Mechanic understanding for degraded thermal barrier coatings // JSME International Journal. 2001. — Series A - Vol. 44, No. 4. - P.507-513.

86. Parker D.A., Griffits W. Национальная программа Великобритании по применению керамических материалов в поршневых двигателях// Brit. Ceram. Rev. 1990. 83. - Р.57-64, 66-67, 74.

87. Presson С., Liu Y., Melin S. Fracture mechanics analysis of microcracks in thermally cycled thermal barrier coatings// Proceedings of the 2003 International Thermal Conference. 5-8 May 2003. Orlando. USA. 2003. -P. 1553- 1557.

88. Scrivani, Groppetti R., Bardi U., et al. Л comparative study on HVOF, vacuum plasma spray and axial plasma spray for CoCrAlY alloy deposition// Thermal Spray: New Surfaces for a New Millenium. Ohio, USA, 2001.

89. Segers L., Vernin P., Hansz B. Malavolta. Nanostructured ceramic coatings obtained by thermal spraying// Proceedings of the 2002 International Thermal Conference. 4-6 März 2002. Essen. Deutschland. 2002. - P. 127 - 130.

90. Stöver D., Pracht G., Lehmann H., et al. New material concepts for the next generation of plasma-sprayed thermal barrier coatings// Proceedings of the 2003 International Thermal Conference. 5-8 May 2003. Orlando. USA. -2003.-P. 1455-1463.

91. Sylverter G. Flame-ceramics process apples high temperature coatings// Power Engineering. 1960. - v.64, H6. - P. 68 -69.

92. Takashi О. Методы оценки адгезионной прочности термически напыленных покрытий// J. High Temp. Soc. 1991. - 17, №6. - P. 362 -265.

93. Taylor Т.A. Plasma sprayed yttria - stabilized zirconia coatings// Surface and Coat. Technol. - 1990. - 43 - 44, No 1 - 3. - P. 470 - 480.

94. Verbeck A.T.J. Plasmagespoten thermal barrier coatings// Klei/Glas/Keram. -1991.- 12, №9.-P. 196-199.

95. Wewel M., Langer G., Wasserman. Die welt des thermischen spritzens -Anwendungsbeispiele aus praxis// Proceedings of the 2002 International

96. Thermal Conference. 4-6 März 2002. Essen. Deutschland. 2002. - P. 161 - 165

97. Wilson R.P., Muir E.B., Pelliciotti F.A. Emission study of a single cylinder diesel engine // SAE Automobile Engineering Congress. Paper 740123, Detroit, Michigan, February, 1974. - 1974. - P. 234 - 249.

98. Zhang Hong. Thermal barrier coating on aluminum alloys// J. Nat. Univ. Def. Technol. 1994, №4. - P. 22 - 24.

99. Типы примененных элементов1. Тип элемента1. Расчетная формула1. Функция1. N1'0 ' I1. Д/а • Др: • Т,- + 2 • X • Аг • Т, +1. Т =1. Ага- Ар: + 2-Х-Дг +1. Х-Др" Лг7Г