автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Условия возникновения и развития кавитационных повреждений в деталях дизелей и методы их устранения

ЯКОВЛЕВ ВЯЧЕСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ

УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ КАВИТАЦИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ В ДЕТАЛЯХ ДИЗЕЛЕЙ И МЕТОДЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ : 05.04.02 - тепловые двигатели

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ЯКОВЛЕВ ВЯЧЕСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ

УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ КАВИТАЦИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ В ДЕТАЛЯХ ДИЗЕЛЕЙ И МЕТОДЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ : 05.04.02 - тепловые двигатели

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Алтайском Государственном техническом университете им.И.И.Полэунова

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

доктор технический наук, профессор ПОПОВИЧ B.C.

академик Российской Академии Транспорта,доктор технических наук, профессор НОВОСЕЛОВ А.Л, кандидах технических наук, доцент АРАБЬЯН Ji.K.

Центральный ордена Знак Почёт; научно-исследовательский дизельный институт (ЦНИДИ г.Санкт-Петербург)

Защита состоится

»// / „

«си--

Ч^"' 109 7 г. в

/ /

час на

заседании диссертационного Совета Д 064.29.01 при Алтайском Государственном техническом университете им. И.И.Ползуноиа по адресу: СБ6099, г.Барнаул, пр-т Ленина.46.

С диссертацией можно ознакомиться и библиотеке АлтГТУ.

Просим Вас принять участие в защите и направить Ван отзыв в двух экземплярах по адресу: 6Г>6099, г.Барнаул, пр-Ленина, 46, Учёный Совет Д.064.29.01.

Учёный секретарь диссертационного Совета

доктор технических наук, профессор

В.А.Синицын

• Актуальность. Проблема кавитационных повреждений основных деталей дизелей-втулок цилиндров, стенок цилинпровых полостей блоков, впервые была поставлена Центральным пизельным институтом как обусловленная несовершенством их конструктивного исполнения (возглавил это направление исслепований засл.леятель науки и техники Российской Федерации д.т.н. проф. Н.Н.Иванченко).

Прелставление об эволюции и современном состоянии этого вопроса можно составить не только по работам ЦНИДИ, а также на ос -нове работ ЦНИТМаш; Проблемной лаборатории металловедения Уральского технического университета и др., из которых следует, что кавитационные повреждения конструкционных материалов становятся серьёзным препятствием, сдерживающим дальнейшее совершенствование двигателей.

Считается, что интенсивность кавитационных повреждений стенок деталей находится в прямой зависимости от интенсивности их колебаний, характеризуемых частотой, амплитудой, величиной возбуждающего ускорения. В райках упругости, т.е. в случае обра-и:::и>: до-^ор^ций (связей), это положение является достовер -ныи. Оно позволяет на первом этапе, например, с поцоп'ьа маг -нитостр!!К1Л!Онного ипб^атора решать испроси вибора КйВИТйЦПОН-нсстоикгх "¿ати; гадов, защитных покрытий, а также выбора антикоррозионных к антикапитационных щксадок к охлаждаокей жид -кости к т.п. Окончательно же надёжность конструкции в этом

смысле определяется в результате длительных испытаний на этапе доводки.

Отсюда вытекает необходимость дальнейшего совершенствования исследований, касающихся условий возникновения и развития капи -V' тационных повреждений в деталях двигателей. Основанием для этого служат следующие соображения.

С момента образования "кавитационного рельефа" на поверхности стенки детали переход материала из одного механического сос -тояния в другое происходит теперь уже под совместным возпействи-ем кавитирующей жидкости и малых переменных напряжений,обусловленных её колебаниями.

Этот факт накладывает своеобразный отпечаток на характер распределения деформаций в повреждённом слое материала, С учётом его представляется возможным активно воздействовать на условия развития или стабилизации кавитационных повреждений путём изме -нений упруго-геометрических характеристик стенок деталей.

Цель - исследовать условия развития или стабилизации ка-витационных повреждений в зависимости 01 характера деформи -рованного состояния стенки, а точнее,- от формы её движения па коротком интервале времени, характеризуемом длительностью возбуждающего ускорения, и на этом основании разработать эффективные меры, позволявшие устранить или свести к цишшуыу вероятность возникновения навигационных повреждений.

Методы исследований. В качестве модели, задавшей механизм явления кавитации в настоящее время принята цилиндрическая оболочка, совершающая собственные высокочастотные колебания. Такие колебания удобно представить в виде квадратичной зависимости кинетической и потенциальной энергий от двух обобщенных координат: импульса к смешения. Пока смешения не столь интенсивны, чтобы вызвать нелинейную реакцию конструктивного элемента, квадратичная зависимость выполняется,, очень точно, и поэтому можно легко понять, что собственные колебания долины в общем случае сводится к гармонической модели.

3 этом случае не возникает необходимости решать контактную динамическую задачу взаимодействия стенки втулки с поршнем во время его перекладки, т.к. предполагается, что распределение импульсной нагрузки по образующей вгулки точно соот -ветствует первой собственной форме её колебаний.

Действительно, если мы уверены, что силы консервативны, то при анализе форм движения в вопросы динамики втулки сгенки блока можно не углубляться. Если ке силы не консервативны, то использование форм собственных колебаний может привести как к правильным так и неправильным результатам. Но как это установить?

В работе формы движения определяются методом динамического тензоыетрирования стенок деталей непосредственно на работающем двигателе и на примерах моделей,способных, с одной стороны, воспроизводить явление кавитации, а с другой- допускать максимально простое описание происходящих процессов деформирования. Такими моделяии являются: в случае с втулкой цилиндров-балка на упругом основании (гипотеза пропорциональности) и конхоида Никоиеда; в случае с блоком-модель Ыенли.

3 качестве меры возмущения на ограниченной интервале времени в данном случае выступают внутренние параметры состояния - переменные напряжения: 0...+бСШа.. .0 или 0...+ 5С'Ма.. .0..¿< 50!Л1а...0, т.е. независимо от формы движения упругие силы возвращают сгенку детали к исходному состоянию. Одновременно с этим при тех же нагрузках в повреждённой казигационным воздействием слое упругие силы могут быть не в сосюянии противодействовать возмущению.

Указанное различие кладется в основу анализа совместного воздействия на материал кавигирусгей жидкости и малых пере -менных напряжений. Поэтому для вывода о том, что иоврекдён -ный слой обладает не одной лишь инерционной памятью, а также и наследственной, достаточно ограничиться одним квазисгати -ческкм анализом, в котором полностью игнорируются инерцион -ные свойства.

Обладая сравнительной простатой, квазкстаткческий анализ позволяет ввести в рассмотрение непосредственную причину активного развития или стабилизации кавитационкьх псврекдений.

Достоверность и с с л е о в к й.

Общей особенноегью многочисленных экспериментальных исследований по кинетике навигационных повреждений, проводимых на виброустаиовках,является высокая скорость съема материала.При этом на кривой зависимости скорости эрозии от иреыени выделяют четыре различных участка (или области).Наличие областей 1-3 исследователи объясняют начальным состоянием поверхности образца, '1-я но область "стационарной зрозии"-считоетс.я характеристикой собственно материала.

Останавливаясь на этой особенности, следует особо подчеркнуть, что 4-я область на указанной кривой представляет собой период развития повреждений,когда скорость эрозии в значительной степени уменьшается по сравнению с 1-3 периодами,и к этому имеется несколько причин. Количество воды, оставшейся во впадинах, образовавшихся в течение 3-го периода, является фактором, ослабляющим, схлопывание кавитационных пузырьков, и, вместе с тем, происходит разрежение скопления пузырьков вследствие гидродинамических эффектов над сильно повреждённой поверхностью.

Именно эта поверхность с шероховатостью,характеризуемой

б.

размерами в несколько длин зёрен (структурных элементов материала) обеспечивает элеыент случайности как в пространстве так и во времени. Вследствие этого нами принимается решение о необходимости рандомизации условий проведения эксперимента.

С методической точки зрения эта задача выглядит как будто просто. Качественные изменения свойств повреждённого материала, реализуется путём однократного приложения к образцу к снятия с него изгибавшей нагрузки.При этом форма повреждённой поверхности остаётся неизменной. Особые трудности возникают'при определении времени последующего навигационного воздействия на этот образец с тем, чтобы дать количественную оценку факту приращения пластической деформации, проишедшей в повреждённом слое.

Такая продолжительность воздействия между последовательными замерами, как постоянная величина для данных условий эксперимента, была установлена нами путём многократного (более чем сю -кратного) повторения кгвитационного воздействия на один и тот Ее образец (изменялись только время воздействия на него и схема его деформирования).

В результате рандомизации условий проведения эксперимента дисперсия оценки потерь массы деформированными и недеформировап-ными образцами была практически сведена к минимуму. Зто и позволило уверенно анализировать влияние переменных напряжений различной степени неоднородности на интенсивность развития навигационных повреждений.

Научная новизна .Получен охает на вопрос об условиях развихия или стабилизации ковитационных повреждений, возникавших под совместным воздействием квитирующей жидкости и малых переменных напряжений б < 50Ш1а.

Принципиально новым в этом вопросе является тот факт, что процесс деформирования стенки детали или образца с кавитацион-ныни повреждениями пожег быть продолжен обратимым путём из любого» состояния. 1ак, если из данного состояния производится малая догрузка , то в повреждённой слое всегда найдутся такие её направления,что соответствующее приращение деформации 56 будвг связано с линейным законом упруго-пассивного деформирования

дбу = £уЯ1Л ' 0 9тп ,

где Ецтп -тензор упругих постоянных.

При других направлениях догрузки в повреждённом слое могут воз- •' никнуть необратимые пластические деформации, и тогда выполняется другая зависимость 8бу~5ву > определявшая закон актив-ного-деформирования

86у ~ Еу/па ' 8бтп ,

где тензор Еутп зависит вообще от истории навигационного воздействия и не совпадает с Еутп .

В данном случае (при рассмотрении поведения втулки,стенки блока или лабораторного образца) удобно рассматривать не сами напряжения и деформации, а их обобщённые эквиваленты - форму деформации и амплитуду макронапряиений. Соответственно этому процессы нагрухения и деформирования поврежденного навигационным воздействием материала и распределения деформаций внутри него рассматриваются нами в пространстве этих обобщённых параметров. Практически это выражается в тон, что образец с навигационными повреждениями деформируется однократным приложением и снятием с него изгибавшей нагрузки, а качественные изменения свойств поврежденного материала,происходящие при этом, представля -югся как результат внешнего проявления микронапряжений,вызываемых макроскопической деформацией.

Этим качественным изменениям свойств повреждённого материала даётся количественная оценка, которая выражается величиной потерь массы соотверствующим образцом при его испытаниях с помощью мапштострикционного вибратора (путём сравнения результатов испытаний деформируемого и недефорцируемого образцов).

В итоге мы получаем условия развития или стабилизации ка -витационных повреждения стенки детали (конструкции) в зависимости от условий её деформирования, или чю то не,- в зависимости 01 форми.её.-движектш периодического характера.

Практическая значимость .Рассматриваемые в работе кавитационные повреждения (приводящие к опас -ным последствиям) развиваются под совместным воздействием на материал обоих слагаемых: кавитирующей жидкости и малых пере -менных напряжений 50...30 МПа).

Основной особенностью названных напряжений является то, что они возникают как следствие деформаций, вызывающих кавитацию охлаждающей жидкости и навигационное воздействие на стенки деталей.

Поэтому нужно особо отметить,что с момента появления на по-

верхности материала "навигационного рельефа" эта проблема становится не адекватной изучению влияния амплитуды и частоты колебаний на интенсивность навигационных повреждений.

Начиная с указанного момента на первый план выдвигаются ухе не свойства инерционности, а природа связей материальных частиц. В качестве таких связей выступают определяющие соотношения теории пластичности, которые в определённой степени эк -зиваяенгны меняющимся связям в кавигационно поврежденном слое материала сгенки детали или образца при его деформировании.

Специфика этих менявшихся связей (в слое материала при навигационном воздействии на него) одновременно с усложнением конкретного анализа пластичности этого слоя, позволяет избежать многих трудностей при получении условий развития или стабилизации навигационных повреждений.в случае любого распределения деформаций в поврежденном слое стенки детали. Для этого достаточно ограничиться одним квазистатическии анализом, в котором полностью игнорируются инерционные свойства, а в качестве меры возмущений на равных правах выступает форма деформации и aun -ллтуда иакронапрякенкй.

Однако эта мера монет служить критерием развития или ста -билизации кавитационных повреждений только в том случае,если будет показана возможность простой оценки влияния этих n;¡pa -метров на интенсивность развития навигационных повреждений. Такая оценка устанавливается из опита: образец-круглая пластинка, жёстко закреплённая по контуру,с каиитациошшми повреждениями на габочей поверхности,подвергнется однократному деформированию путём приложения и снятия с неё иэгибагмзй нагрузки. Тем самим учитываются изменения геометрии конструкции,вследствие сё деформирования,и распределение деформаций внутри поврежденного кавитационным воздействием слоя на её поверхности.

1еперь становится определённее и сам эксперимент.Сравнительным испытаниям с помощью магнитострикционного вибраюра подвергались образцы, деформируемые (однократным приложением и снятием с них изгибающей нагрузки) по одной из схем:

1.d =0,

2. 0...+ ¿ = 50 2Ша...О,

3. 0...-Ó = 50 Ш1а...О,

4. 0...+ ¿ = 50 МПа...О.. ,-¿ = 50 МПа...О.

Это решение задачи по шагам, каждый из которых определяется на основе дифференциально-линейной теории пластичности,но с

учётом изменения геометрии в конце каждого шага.При этом способ решения задачи позволяет тщательно проверить и оценить получаемые результаты.

Р.:е а л и з а ц и я.Квазистатический подход к рекению дина-цической задачи и полученные на этой основе условия развития или стабилизации кавитационных повреждений используются в учебном процессе кафедры "Динамика и прочность машин"ЛлтГТУ, а также в исследовательской практике в ЩЩИ.

Вместе с тем, решение контактной динамической задачи взаи -модействия поршня с втулкой при соударении,анализ особенностей процесса деформирования конструктивных элементов,образующих отдельную цилиндровую полость в блоке,новая конструкция втулки цилиндра, сопротивление хромового гальванопокрытия переменный нап -ряжениям и навигационному воздействию - используется в работе конструкторского бюро ПО "Еернаултрансыаш".

Апробация. Сснсвные результаты раб oí ы были доложены и обсуждались: в Центральном дизельном институте (ЦНШО ; на кафедре "Сопротивление материалов" короблестроительного института (г.Санкт-Петербург) ;в Проблемной лаборатории металловедения Уральского технического университета; на кафедрах "Двига юли внутреннего сгорания" г. "Динамика и прочность машин" Алтайского технического университета.

Публикаци и.По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ (в центральных журналах),получено решение о выдаче патента на изобретение.

Структура к обь ё и работ ы.Диссертация состоит из введения, восьми глав,заключения^изложена на '¿СО страницах машинописного текста, включает G5 рис.,список литературы 150 наименований отечественных и зарубежных источников.

На защиту выносятся:

1. Условия развития или стабилизации кавитационных повреждений и как следствие из этого:

2. Новая конструкция втулки цилиндров с деформативными свойствами, предупреждающими возникновение кавитационных повреждений в них.

3. Причины и методы устранения навигационных повреждений стенок цилиндровых полостей блоков.

4. Сопротивление хромового гальванопокрытия переменным напряжениям и навигационному воздействию.

ю.

Основное содержание работы

¡.Проблемы устранения кавитационных повреждений в дизелях.

Стремление выполнить двигатели более компактными при одновременном увеличении их мощности приводит к возникновению кавитационных повреждений втулок цилиндров и стенок цилиндровых полостей блоков, что существенно снижает ресурс двигателей. Детали с глубиной повреждений более 1/3 толщины их стенок раньше срока, определяемого износом, заменяют новыми.

Накоплен уже большой опыт по практическому применению многочисленных исследований в этой области знаний. Однако по-прежнему остаётся неясной степень правомерности перехода от испытаний образцов к оперативному решению ответственных практических задач. По этой причине постановка исследования включает в себя выбор модели, с одной стороны, и выбор плана эксперимента, оптимального в каком-то смысле для этой модели, с другой. Решение первой из этих залач связано с глубоким знанием объекта исследования, решение второй задачи совершенно не зависит от объекта исследования.

Такой "формализованный" подхоп к решению проблемы выигрывает по сравнению с традиционным, основанным на интуиции. Выигрыш состоит в следующем. В лабораторных условиях представляется возможным сравнительно просто получить условия развития или стабилизации кавитационных повреждений в зависимости от распрепеления деформаций внутри повреждённого кавитационным воздействием поверхностного слоя материала (а не внутри самой стенки детали).

Далее не представляет труда распространить эти условия на конкретные конструктивные элементы с тем, чтобы принять действенные меры по устранению кавитационных повреждений.

2. Основные уравнения движения упругой среды (стенки детали) при, ударном со нагружении._

Интерес представляет в первую очередь построение физической картины движения упругой среды относительно жидкости,вследствие чего жидкость на её поверхности переводится в метастабильное состояние т.е. становится склонной к кавитации.

Для того чтобы получить уравнения движения упругой среды, надо приравнять силу внутренних напряжений бб^ / иХк произведению ускорения ¿3 на массу единицы объёма, т.е. на его плотность^

Р/Д- ¿6* (1)

С помощью этих уравнений и рассмотрим движение,которое возникает в стенке втулки от соударения с поршнем при его перекладке, рис.1.

Величины возникающих напряжений и деформаций в точках втулки на контактной площадке ,5л (см.рис.2) связаны уравнениями Ляме:

дУы + = Р дгь)ч 1

<щ ^г Я д{2 '

д/у*г + + дДгг = П ^П I ^х ^у Т ог Я о£2 >

дЪхг + дТгуг +_дбгг = п дг(Л/г ОХ + ^у ^Е Я2 оЬ' • J

Если умножить обе части этих уравнений на элементарный объём, то можно увидеть, что их правая часть есть произведение массы точки на её ускорение, а левая - сумма проекций сил, действующих на эту точку. Этот факт удобно выразить в виде квадратичной зависимости кинетической К и потенциальной П энергий от двух обобщенных координат,- импульса и смещения

\х/-К*Л. (2)

После этого можно рассматривать стенку втулки как не обладающую толщиной, т.е. как геометрическую поверхность, поскольку нас интересует только форма, принимаемая ею поп влиянием приложенных сил, а не распределение деформаций внутри самой стенки. Величинам) является тогда смещением точек стенки .рассматриваемой как поверхность при её изгибании.

В соответствии с этим приступим к описанию процесса деформирования втулки цилиндров.

3. Описание процесса ^Формирования втулки цилиндров.

Записывая уравнения движения упругой среды в Форме (1) мы должны отдавать себе отчёт в том, что причиной появления ускорения (л) является сила взаимодействия N между поршнем и втулкой, возникающая во время удара. Эта сила определяется суммой напряжений, действующих только в точках контактной площадки .5*

Таким образом, после начала соударения с появлением контактной площадки,по которой детали взаимодействуют друг с другом,появляются граничные условия местного порядка, относящиеся главным образом к точкам,находящимся на контактной площадке ч5* , общей пля поршня и втулки.

Что представляет собой эта площадка? (см.рис.2). Прежде всего

Взаимодействие источника возбуждения с. колебательной системой

Динамика перекладки порсня в цилиндре Рис.1

Контактная динамическая задача взаимодействия источника возбуждения с колебательной системой

(+0,0«)

ф -150А ^

Геометрия тронка поршня м Л? ООН

N

КМ ¿775

\ 0,051

з;

\ecji.

_ ОА<>1 УТ о,от

1

У-

0,005

Взаимодействие тронка поршня с втулкой в момент перекладки поршня Рис.2

мы замечаем,что конфигурация её в окружном направлении определяется из решения задачи о взаимодействии упругих круговых цилиндров, радиусы которых почти равны. Это так называемая задача И.Я.Штаермана; решение её известно,оно наказывает, что разрывных полей деформации в этом направлении не возникает (не возникает и кавитационных повреждений, ориентированных в окружном направлении втулки). На этом основании особенности поведения втулки в окружном направлении перестают нас интересовать. -

Совершенно иное положение имеет место в продольном направлении. Вдоль образующей цилиндра (в плоскости качания шатуна, в которой,как правило.ориентированы кавитационные повреждения) протяжённость контакта поршня с втулкой в момент соударения может составлять величину порядка 5...10 мм (см.рис.2).

Выделяя это обстоятельство,решение задачи в дальнейшем строится так, чтобы получить новые переменные, которые должны адекватно отражать поведение стенки детали.

Здесь речь идёт о том, что если на контактной площадке доступность каждой частицы внешнему воздействию делает задание мгновенных возмущений в виде перемещений и их скоростей оправданным, (в соответствии с приведённым!! уравнениями) то за пределами этой площадки такое задание неестественно, и может быть недостоверным. Строго говоря, распоряжаться можно только внешними параметрами, в клчеетье которых выступают силы, действующие на втулку со стороны поршня на контактной площадке во время удара.

Возникает вопрос,нельзя ли найти признаки, которые позволили бы ещё до решения задачи уверенно ориентироваться в особенностях поведения колебательной системы (втулки цилиндров)?

4. Определение параметров ударного погружения. птулки поршнем Динамичсский анализ_

Эта задача о взаимодействии источника возбуждения колебаний (поршень-крипошипно-шатунный механизм) с колебательной системой (втулкой цилиндров). Здесь важны: характер физических процессов, вследствие действия которых возникают силы,вызывающие колебания, и форма кривой функциональной зависимости, т.е. форма импульса, характеризующая соотношение длительности возбуждающего ускорения и периода собственных колебаний детали.

Задача решается нами путём сравнительного анализа параметров ударного нагружения втулки поршнем,получаемых: на работающем двигателе (на вновь собранном и отработавшем гарантийный срок), при прокрутке коленчатого вала двигателя электромотором, на макетной

установке,специально собранной из штатных деталей двигателя при ударном нагружении втулки поршнем с помощью маятникового копра (рис.3).

В результате установлено, что длительность ударного ускорения существенно меньше периода собственных колебаний^втулки. При этом на работающем двигателе 415/18, П = 1500 мин. максимальная

амплитуда напряжений не превышает величины 30...50 МПа. Импульсы на работающем двигателе и на пакетной установке имеют различную форму, совмещение их свидетельствует о том, что "обратное" влияние стенки втулки на воздействие поршня после соударения на работающем двигателе значительно отличается от такого влияния,которое наблюдается при соударении на макетной установке (когда отсутствуют газовые силы и кривошипно-иатунный механизм),см.рис.4.

В соответствие с полученными результатами характеристика цикла нормальных напряжений, которые испытывает стенка втулки в продольном направлении (в плоскости качания шатуна) представляется нами в виде 0...+ 6 £ 50МПа.,.0. Форма деформации при этом, постигаемая к моменту окончания действия возбуждающего ускорения 50МПа),легко

угадывается. Вследствие этого одним из методов решения нашей задачи может быть основан на вариационном принципе Лапранжа,который состоит в следующем.

Если производимая нагрузкой работа при деформации стенки

втулки из исходной Формы в Р' зависит только от формы,

Г' ,но не зависит от характера перехода из Г в /"' , то стенка втулки принимает такую Форму, для которой функционал \Х/=П(Г'}- Ад(Р) стационарен.т.о. ого вариация О =0. Здесь П -энергия деформации стенки втулки: Ду -работа, производимая внешней нагрузкой П .

Однако, вследствие малой протяжённости контакта поршня с втулкой в продольном направлении задача определения условий движения,естественно, сложнее, чем задача отыскания финишной формы рГ . Здесь известно пока одно. Режим движения с нарастающей амплитудой развивается в результате того, что работа внешних сил за один цикл не равна нулю. Это означает,что она зависит от пути,а сами силы не имеют потенциала. В таком случае естественно обратиться к физическим обстоятельствам возникновения действующих сил и рассмотреть решение задачи на основе статического подхода.

Экспериментальная установка

I - шток;

2,3,4.5 - штатные детали д;:эеля типа <115/18.

Рис. 3.

Ударное нагруяение втулки цилиндров поршнем

Г-ггайик аппроксимирующей функции; б;-совмещение ^агнкх импульсов (I- макетная установка, 2-диэель) з; - импульс ударного нагрукения втулки на макетной •становке.

Рис.

5.Закон распределения деформаций в продольном направлении втулки при контактном взаимодействии с поршнем при его перекладке

В теории и практике цилиндрических оболочек изгиб и сопровождающее его растяжение, описываются одним уравнением четвёртого порядка относительно перемещения ¿3 .

Это уравнение совпадает с уравнением упругой линии балки на сплошном винклеровском основании, применительно к нашему случаю оно представляет собой закон распределения усилий,пропорциональных прогибам (х) (х) вдоль образующей охлаждаемой поверхности втулки: запишем его в более компактном виде

ж■

Теперь это легко узнаваемое уравнение прогиба балки на упругом основании,где роль упругого основания играет реакция кольцевого слоя на радиальное перемещение, т.е. если Сд (х) прогиб балки, то со стороны упругого основания возникает распределённая нагрузка

Знак минус в этой Формуле имеет принципиальное значение: возникающее усилие ^0(х) направленно в сторону, противоположную прогибу. Вследствие этого, представляя (х) в виде разности распределения активной нагрузки ^„(х), действующей со стороны поршня,и сопротивления основания (х)

Это уравнение является теперь неотъемлемой Физической характеристикой поведения нашей механической системы (втулки цилиндров),в которой силы между составляющими её элементами зависят от того, где и на что они действуют,а не от точного момента времени образования той или иной конфигурации. Это означает,что (в силу малой протяженности контакта поршня с втулкой в продольном направлении) амплитуда перерезывающей силы, действующей на контактной площадке во время удара с интенсивностью С^ !х), при переходе через загруженное сечение претерпевает разрыв непрерывности по величине, равный силе, действующей с интенсивностью — £к(Л(Х)] •

получаем

Следовательно, нелинейность является в конечном счёте неизбежным свойством рассматриваемой механической системы, а функционал = П(Г'}—Ау ,о котором ила речь ранее, не стационарен

и его вариация

В дальнейшем нас будет интересовать только форма перехода из Р в £' , которая представляет собой кинематически изменяемую упругую линию стенки втулки. Вследствие того, что разрыв непрерывности перерезывающей силы связан с бесконечно большим изменением местной кривизны (кривизны в точке), то упругая линия представляется нами в виде конхоиды Никомеда (рис.5). Именно эта кривая приводится нами в формальное соответствие с характеристикой основного цикла нормальных напряжений, которые испытывают втулки цилиндров в случае развития в них интенсивных кавитационных повреждений

0... + <5£ 50МПа,..0-<5^ 50МПа..,0.

Сравним эту характеристику с ранее приведенной характеристикой цикла нормальных напряжений, действующих только на ограниченной в продольном направлении контактной площадке

О. ЬОМИа.. .0.

По внешним признака)/ это два различных по форме импульса, которые имеют одинаковую амплитуду нормальных напряжений, одинаковую продолжительность и частоту повторения цикла. В случае обратимых деформаций (связей), каждый из отих импульсов является лишь носителем памяти о прошедшем возмущении,но более того. Но исследуя распределение деформаций в повреждённом навигационным воздействием слое, ¡замечаем, что при последующем погружении протиноположного знака происходят дополнительные пластические деформации за счёт другой группы плоскостей погружения. Ото и ость одна из характерных особенностей рассматриваемого повреждённого слоя, приращение пластической деформации в котором существенно зависит от степени неоднородности обратимых деформаций стенки детали. Именно по причине обратимости этих деформаций, характеризуемых малой величиной макронапряжений С) 5 50 ?ЛПа, они оставались вне поля зрения исследователей.

Формирование прогиба стекюг вгулкл в продольном направлении за время действия возбуждающего ускорения

Л)

а) Конхоида: I, I', I" - верпкна; 2', 2" - точки перегиба;

б) точка перегиба - особая точка физического поведения.

Рис. 5

Принципиальная схема испытаний образцов

6мм

I - излучатель ;2- образец. Рис.б.

Развитие рельефа поверхности образца - пластинки во времени в результате навигационного воздействия на него.

Сталь 36Х2Ш0А С 25-тк краткое увеличение) соответственно : 1-после двух, 2-после трёх, 3- после пяти, после семи, 5 - после десяти, б - после двенадцати часов испытаний.

6. Условия развития или стабилизации навигационных повреждений Теоретические основания.

Кавитационные повреждения - это определённый вид гидроэрозии стенок деталей. Он включает в себя собственно эрозионное разрушение, элементы коррозии и подчиняется еще не полностью раскрытым закономерностям механики и физики поверхности твёрдого тела.

Характерным для кавитационного воздействия является локальность приложения нагрузки,- поверхность на которую приходится гидравлический удар смыкающегося кавитационного пузырька составляет

-5 2

10 мм . Такая величина соизмерима с отдельными структурными составляющими сплава, а механизм повреждения связан с плавстической деформацией и деформационным упрочнением (глубина зоны 35___50 мкм.)

Вследствие этого поле напряжений с девиаторной компонентой изменяет химический потенциал на поверхности некоторых зерен в большей степени, чем на поверхности других, что приводит к возникновению градиента химического потенциала.

Вместе с тем, образующийся в результате кавитационного воздействия повреждённый слой материала, является рандомизированным (т.е.имеющим случайное распределение центров упрочнения, разупрочнения и т.д.), но когерентным в том смысле, что рельеф (шероховатость) поверхности поврежденного слон сохраняет спою форму до тех пор, пока не произойдёт выкрашивания отдельных зерен и групп их.

По всей видимости указанные явления происходят гораздо более интенсивно или замедленно в зависимости от распределения деформаций внутри повреждённого слоя. На первый план здесь выступают не свойства инерционности,а природа связей,которая в какой-то мере акшптлентил освобождающимся свяанм с сухим трением. И если последнее качество позволяет отождествлять просто медленные и бесконечно медленные процессы, то специфика освобождающихся, а точнее,-меняющихся связей позволяет ограничиться- одним квзэистатичсским анализом, в котором полностью игнорируются инерционные свойства. Объясняется это следующим образом.

В объёмном элементе повреждённого слоя осрсднснная по всему объёму пластическая деформация может быть представлена в виде суммы

Р(к)

(6.1)

Объём элемента мыслится подразделённым_на,$ областей, в пределах которых осреднённые деформации равны

Каждая из таких областей состоит из множества частиц, не имеющих друг с другом общей границы, поскольку одинаковые средние пластические деформации возникают одновременно во многих точках рассматриваемого объёного элемента*

В каждый момент нагрухения будут пластически деформироваться только те области,в которых пределы текучести окажутся превзойденными. Поэтому в ряду (6.1) некоторые из его членов будут равны нулю,причём число пластически деформированных областей увеличивается с ростом напряжений. Кроме того при деформировании по замкнутому циклу часть работы пластических деформаций всегда обратима,что обусловливается существованием микроупругих сил, оказывающих сопротивление остаточным сдвигам. Механизм возникновения этих микроупругих сил состоит в том, что условием совместимости реформации подчиняются не упругие и пластические реформации порознь,а их сумма. Отсюда неоднородной пластической деформации всегда сопутствует и неочнородная упругая деформация, сопровождающаяся возникновением внутренних упругих сил,оказывающих сопротивление пластическому деформированию, а при разгрузке и противоположном направлении,наоборот, ему помогающих.

Эти положения теории микронапряжений в конструкционных материалах принимаются нами за основу экспериментального исследования условий развития или стабилизации кавитациошшх повреждений.

7.Условия развития или стабилизации кавитационных повреждсний■ Результаты экспериментального исследования

На основании изложенного {см.п.2-6) представляется возможным путем весьма несложного по технике, общедоступного и хорошо разработанного эксперимента получить условия развития или стабилизации кавитационных повреждений; принципиальная схема установки показана рис.6.

Образцы-пластинки изготавливались из стали 38Х2МЮА (материала втулки) с рабочей поворхностью,обработанной шлифовальным кругом^ Ра- 0,80...О,63 мкм. Потери массы материалом оценивались взвешиванием на аналитических весах (испытания проводились в ЦНИЛИ).

Предварительными испытаниями образцов при различной прополжи-тельности кавитационного воздействия на них и последующего их взвешивания через 30 мин.,1 час; 1,5 часа и 2 часа было выявлено, что для данного материала и данных условий эксперимента 1 час является оптимальной мерой времени кавитационного воздействия, позволяющей уверенно анализировать получаемые результаты. Это обстоятельство прежде всего прослеживается на примере первой серии испытаний недефор-

мируеиого образца ( б =0).

На рис.7 последовательно располагаются значения потерь массы образцом за каждый час испытаний. Одновременно с помощью микроскопа тщательно исследуется поврежденная поверхность материала. Обработочные риски от шлифовального круга ( Ra =0,80...0,63 мкм) перестают быть заметными только после 6-7 часов испытаний. По-видимому в течение этого времени кавитационному воздействию подвергается так называемый поверхностный ослабленный слой,обусловленный шлифованием поверхности образца при его изготовлении.

Начиная с этого характерного момента времени (приблизительно после 8-го часа испытаний) разброс значений потерь массы образцом от часа к часу сравнительно стабилизируется и становится сравни/иь/« со средним значением такого разброса за весь период испытаний,-с 8-го часа по 80-ый час.

На этом основании режим испытаний с продолжительностью кавита-ционного воздействия на образец в 1 час и последующим многократным повторением такого воздействия распространяется и на испытания образцов.деформируемых по следующим схемам:

0...+ ^ = 50!/,Па.. .0,

0...- б =50.ЧПа.. .0,

0...+ ¿^ =50МПа.. .0___- б =Ь0МПа.. .0.

Длн сравнительного анализа всех четырех серий испытаний на рис.8 демонстрируются результаты малой выборки,- по десять в наждой серии, начиная с девятого часа испытаний. Интенсивность кавитацион-ных повреждений образцов, деформируемых по схемам 0...+ б -50МПа,..0 и 0...- б =S0MIla...0 возрастает в 0,4-0,4Ь раза, по сравнению с интенсивностью повреждений недоформируемого образца ( б »0), при деформировании же по схеме 0...+ б =50МПп...0...- Q ?50МПа...0 интенсивность повреждений возрастает более чем в два раза.

Представляется необходимым подчеркнуть,что испытаниями образцов, деформируемых по схеме 0...+ б 450 МПа...О, путём приложения и снятия с них растягивающей нагрузки, нам не удалось выявить существенного роста потерь массы этими образцами по сравнению с потерями недеформируемих образцов.

Результаты испытаний недеформированных образцов

мг

5 2 1 О

Последовательно представлены потери иассы одним образцом за каждый час испытаний Рис.7.

л-о 1 I

1

/

1 / у \

1 \

1 г_ ( \ . 1

е! — _ -

- - -

12 14567а 90<г*«507 в»0»гз I гя5б?в ! о <

1ыц... 2Ьй нас 61-а/й Ичас

Малая выборка резулыатов четырёх серий испытаний образцов, объединявшая по десять замеров в каждой серии

■

1

И

V-

6 -'' У-)ппа \\ к

к

V

до I 4 п 7 3. н/г до : ^ ¡1 л ы в ^ у с < > " з ь <■ а <)

Ю »ас 2. (О час 5 Ючас « га «г с

I - результаты испытаний недефврцированных образцов;

2,3,4 - результаты испытаний образцов, деформируемых различными способами натружения.

Рис.8.

8. Степень правомерности перехода от испытаний образцов на кавитационную стойкость н оперативному решению практических задач по устранению кавитационных повреждений стенок деталей

Прежде всего мы исходим из предположения о том,что деформация втулки, стенки блока представляет собой в основном геометрическое изгибание. Конструкционные материалы этих деталей в упругой области допускают малые относительные деформации (/Е - ¿'Ю' ) . Это означает, что всякая упругая деформация сопровождается относительным изменением метрики её срединной поверхности, меньшим, чем 2 "10 Поэтому, если такая деформация приводит к значительным изменениям формы детали (стрела прогиба стенки втулки оценивается величиной О,2...0,3 мм), то она представляет собой геометрическое изгибание.

Из этого следует, что нас интересует только форма,принимаемая стенкой под влиянием приложенных сил, и только распределение деформаций внутри повреждённого кавитационным воздействием слоя (а не внутри самой стенки детали).

Близость деформации втулки к некоторому её изометрическому преобразованию с особенностями вдоль образующей цилиндра создаёт определённую специфику в распределении энергии деформации по её поверхности. А именно, анергия заметно концентрируется вдоль образующей цилиндра (в плоскости качания шатуна). При этом, соображения,основанные на вариационном принципе, позволяют уточнить Форму деформированной детали и определить энергию деформации в окрестности упругой линии стенки в зависимости от её геометрических величин. В результате функционал-онергия деформации - оказывается определённым на изометрических преобразованиях срединной поверхности, воспроизводящих форму стенки втулки в продольном направлении.

На этом вопросе следует остановиться подробнее. Так, если не интересоваться характером перехода исходной формы р в р1, то стенка втулки принимает такую форму, для которой функционал \</= П(Р')~ Р') стационарен, т.е.

его вариация 5 0 . Иными словами, упругое состояние втулки среди форм, близких к р .определяется однозначно. В этом случае характеристика основного цикла нормальных напряжений имеет вид О ... * 50 МПй ... О .

В то же время, вследствие малой протяженности контакта поршня с втулкой во время удара может наступить такой момент, когда упругое состояние втулки однозначно не определяется. Именно, наряду с основной формой упругого равновесия,для которой деформированная поверхность остаётся близкой к первоначальной форме {Г) и при дальнейшем росте нагрузки во времени, возникает другая форма,которая развивается практически без добавочного увеличения действующей нагрузки, причём это развитие сопровождается значительными изменениями внешней формы втулки.

Следовательно, реальное проявление неединственности представляет собой переход из одного внутреннего состояния в другое, и по этой причине цикл нормальных напряжений становится таким

( 0... + б" $ 50 МПа ... 0...-6* 50МПа ...о)

при котором существенно возрастает интенсивность кавитационных повреждений (см.п.6-7).

Это и есть одна из характерных особенностей рассматриваемых условий развития или стабилизации кавитационных повреждений. Она состоит в том, что внутри поврежденного кавитационным воздействием слоя в различных направлениях ответственными за пластическую деформацию могут быть разные плоскости текучести, Содт; микроэлементы реагигугт на нагрукение ь прямом направлении, другие - на нагружение в противоположном).

Итак, условия развития или стабилизации кавитационных повреждений определяются степенью неоднородности или однородности распределения деформаций в повреждённом кавитационным воздействием слое. При отом структурные особенности поврежденного материала и распределение деформаций в нем учитываются конкретной интегральной характеристикой основного цикла нормальных напряжений, которые испытывает стенка детали пру изгибании.

Практически такое решение может' быть успешно реализованс конструктором, технологом. Так, говоря до сих пор о деформаци» цилиндровой втулки, мы всегда подразумевали, что в недеформиро-ванном состоянии стенка её в продольном направлении являет« плоской. Между тем деформации конструктивных элементов, обладающих в своём естественном состоянии искривлённой формой, обнаруживают особенности, принципиально отличающие их от деформаци{ плоских конструктивных элементов.

Растяжение, сопровождающее изгиб плоского конструктивной элемента, является эффектом второго порядка малости по сравнению с величиной самого прогиба. Совершенно иное положени!

имеет место при деформации конструктивного элемента с заранее заданной геометрией стенки (см.рис.9). Здесь растяжение есть эффект первого порядка и потому играет решающую роль в равномерности распределения деформаций внутри самой стенки детали (а значит и в поврежденном слое, если такой образуется).

' Пусть /? есть порядок величины радиуса кривизны образующей охлаждаемой поверхности втулки, совпадающей с порядком величины её размеров (см.рис.9). Тогда тензор деформации растяжения, сопровождающего изгиб,- порядка 60 /й . соответствующий тензор напряжений, а энергия деформации (отнесённая к единицы площади)~ЕИ • С ¿Л / @ ■ ПРИ этом энергия чистого изгиба • Мы видим, что отношение первой ко второй

'-'(/?//} )2, т.е. очень велико.

Таким образом, эффект равномерности распределения деформаций внутри стенки втулки достигается за счёт изменения формы её конструктивного исполнения. Это также приводит к тому, что место возмущенного движения, с ноторым мы связываем возникновение кавитации, вообще занимает уже другое движение, так что степень безопасности происходящего явления улучшается, ибо движения, вследствие которого жидкость переводится в метастабильное состояние,может просто не существовать.

В случае с блоком цилиндром,иллюстратором основных сторон явление кавитации и кавитационных повреждений в деформируемой стенке блока служит модель Шенли, учитывающая изменения геометрии конструктивного элемента (от сил затяга шпилек крепления блока). Это связано с важным, хотя обычно незамечаемым обстоятельством: сближение торцев конструктивного момента имеет второй порядок малости по сравнению с прогибами

(6) — 0,3 мм). Видимым проявлением этого является

выпучивание, т.е. возникновение бокового смещения,но требующего приложения поперечных сил. Напряжённое состояние стенок детали при этом становится весьма неоднородным; однородность достигается за счёт изменения их упруго-геометрических характеристик; примеры конкретных решений приведены в ж.Двигателестроение №6,1989, с.55-59.

Втулка цилиндров

Образующая охлаждаемой поверхности цилиндровой втулки -представляет собой 'Конхоиду Никоцеда с вершиной в точке " А " и точками перегиба "В" и "С

Рис.9.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты проведенного исследования зыракаптся в следусщеи.

I. Наблюдаемые в практике эксплуатации дизелей навигационные повреждения втулок цилиндров, стенок цилиндровых полостей блоков есть следствие их колебаний, обусловленных нелинейными сила.ми сопротивления: стенки втулки - импульсному воздействию поршня во время его. перекладки, стенки блока - выпучиванию её от сил затяга спилен крепления и последующему динамическому депортированию под действием переменных газовых сил в цилиндре.

?.. Учит нелинейности сил сопротивления в данном случае позволяет решить два важных вопроса: о поведении деформаций вы -пучизенг.я на коротком интервале времени, характеризуемой дли -тельностью возбуждавшего ускорения, и о выборе другой - пред -почтительной меры возмущения - динамической амплитуды напряжений , которая выступает на равных правах с амплитудой колебаний ;: другими па:аметрами,характеризующими деформацию стенки детали.

Сувьстьсниыл: эти .--опросы становятся при исследовании условий ¿.азиптпя или стабилизации навигационных повреждений и в связи с тем, что стенка детали с навигационными повреждениями обладает не одной лишь инерционной памятью, а также и иаследст -венной.

'}. Поведения деформаций выпучивания обнаруживаются в результате эксперимента, проведенного непос]сдетвенно на работающем двигателе и пиализа силовых характеристик механических систем: вгулка-погпхпт.-кривошипно-Еатушшй механизм и стснка цилиндровой полости блока, представляющая собой пластинчатый элемент с изменённой геометрией от сил затяга шпилек крепления.

Установлено, что длительность возбуждающего ускорения существенно меньше наибольшего периода собственных колебаний втулки, а амплитуда напряжений (определённая динамическим тензометриро -ванием) не превышает величины & = 50...30Ш1а, после перекладки поршень не отходит от стенки втулки. При этом, характеризуя поведение сил сопротивления переменной величиной нормальных напряжений (т.е.параметром внутреннего состояния стенки детали) обнаруживается тождественность двух понятий-силовой характеристики и формы движения стенки втулки, блока:

0...+6 50 а1а...О, 0...-4 50 Же...0,

0...+ & 50 !Ша.. .0___- ¿> 50 МПа.. .0,

повторяемых с периодичностью, кратной частоте вращения коленчатого вала.

4. На этом основании стенка в1улки, блока рассматривается нами как пластинка не обладавшая толщиной, I.е. как геометрическая поверхность, потому что нас интересует юлько форма двияения принимаемая ею под действием приложенных сил,а не распределение деформаций внутри самой пластинки. Величина ¿=50 1Ша является тогда эквивалентной величине смещений точек пластинки, рассматриваемой как поверхность при её изгибании.

Именно так трактуя причину изменения внутренних параметров в поверхностном слое материала становится возможной постановка задачи о совместном воздействии на стенку детали каптирующей едкости и малых переменных напряжений, обусловленных её колебаниями.

5. Однако в рамках упругости, вследствие обратимости деформаций (связей), исследования по влиянию малых напряжений на интенсивность развития к2Л!гацко!ШШЕ повреждений не имеют ;сальной ценности.*

По - видимому это является одной из причин, по которой считаются тождественными такие понятия, как интенсивность колебаний к интенсивность кявитационных поирекденкй, и это предположение даёт основание ограничиться рассмотрением только начальной стадии кавитациошгых повреждений (например,при испытаниях образцов с помощью магнитострикциошюто вибратора или при проведении ускоренных испытании втулок цилиндров на работающем двигателе). В настоящее время так и поступают.

Существенно отметить, что во всех случаях при этом мы отвлекаемся от физических процессов перехода материала из одного механического состояния в другое. Мы фиксируем только внешнюю суммарную сторону этих микропроцессов, проявляющихся в числен -ных значениях потерь массы материалом в начальной стадии навигационных повреждений (до момента образования "кавитационного рельефа").

6. Нужно, однако, признать,что гакой подход не оправдывается ни простыми соображениями, ни прямыми экспериментами. Остаётся не ясной степень правомерности перехода от испытаний образцов, опытных деталей к разработке конкретных мер по устранению кавита-ционных повреждений.

С момента образования навигационного рельефа на поверхности стенки детали переход материала из одного механического состояния в другое происходит теперь уге под совместный воздействием кавктиругщей жидкости и малых переменных напряжений. С этого момента стенка детали, как колебательная система, обладает не одной лишь инерционной памятью,а также - наследственной,выражаемой накопленной пластической деформацией. leu семыу. обнаруживается возможность выделения дополнительных необратимых деформаций в повреждённом кэвитационным воздействием слое материала.

Вместе с тем, повреждённый слой на поверхности изделия яз-ляется рандомизированным (т.е.кмессим случайное распределение "точек" упрочнения, разупрочнения, нарушения связей и т.д.), но когерентным в том смысле,что его поверхность (шероховатость) сохраняет свою форму до тех пор, пока не произойдёт "выкрашивание" отдельных структурных составлявших сплава или групп их.

7. На основании данного определения специфики связей в повреждённом навигационным воздействием слое материала разрабо -тана испытательная установка, имитирующая рабочие условия конструктивного элемента,(сц.рпс.С). IencpL, чтобы получить условия развития или стабилизации кашгтациошшх повреждений а за -бисимоети от формы движения стенки детали (или, что то же- от её силовой характеристики)! доетточно ограничиться одним квазисгатичсским анализом, и котором полностью игнорируется её инерционные свойства, а кашнационпоо воздействие на неё осуществляется с помощью магннтосгрикционного иибратора.

Г. Ценно то, что при такоц подходе результаты определяются в зависимости от истории кпиптанионного воздействия и от формы движения стенки детали (от её силовой характеристики). Другими словами, при наличии на поверхности стенки детали или образца слоя,повреждённого кавитационннм воздействием,представляется возможным получить условия развития или стабилизации навигационных повреждений в прямой зависимости только от одного фактора - формы движения стенки детали.

Для решения этой задачи были приведены четыре серии испытаний образцов Сегаль 38Х2ЖА) с помощью магнитострикционного вибратора по 70-60 замеров в каждой серии в соответствии с методикой, специально разработанной для проведения данного исследования:

1-ая серия — = О,

2-ая серия — 0...+ ^ к 50 ¡Д1а...О,

3-я серия — 0. ..-(^ * 50 ¡Ша...О,

4-ая серия — 0...+ & = 50 Ш&...0...-6 = 50 1П1а...О.

Потери массы образцами при кавитационноа воздействии на них

в случае однократного приложения и снятия с них изгибающей на -грузки, в соответствии с силовой характеристикой стенки детали 0...+ = 50 МП а.. .0... - ¿> =50 !1Па.. .0, возрастает более чей в два раза, по сравнению с потерями пассы при гаи же кавитаци-оннон воздействии на образцы,но деформируемыми в соответствии с силовыми характеристиками 0...+ ¿ =50 1Ша...О или 0...-^ = 50 МПа...0.

Отмечено, что потери массы образцами, деформируемыми простым растяжением и последувщем снятии с них растягивающей наг -рузки 0...+ = 50 1Ша...О, практически не отличались от по -теръ массы образцели, которые не подвергались никаким видан деформации ( ¿, =0). При эюм, если ставишь потери массы образцами^ деформируемыми пугём изгибания по схеме 0...+ 50Ш1а...0 C^ 501Ша...0, с потерями массы недеформируемых образцов ( ¿} =0),то от: ¿¡озрастегт з четыре раз:..

Тдкиц об раз о?.-, получены условия, развития или стабилизации ксвитацконных повреждений стенок деталей в зависимости от формы их движения па ограниченной интервале времени, характеризуемом длительность» возбуждающего ускорения.

Условия разаитни повреждений выражавтея в том, что в повреждённом кавитоционним воздействием слое материала происходят дополнительные пластические деформации. Это и есть одна из характерных особенностей поврежденного слоя, состоящая в том,чю в различных направлениях ответственными за пластическую деформацию могут быть разные плоскости текучести, вступившие в движение, но их перемещение в пространстве напряжений зависит теперь от формы движения стенки, 01 её силовой характеристики.

В целом полученные результаты исследования находятся в состоянии, подготовленном для принятия на их основе определённых суждений о свойствах реальной конструкции, с точки зрения воз -никновения в ней кавитационных повреждений. Это положение подтверждается конкретными примерами.

—Предложена новея конструкция втулки цилиндров с деформатив-ныаи свойствами, предупреждающими развитие кавитационных нов -рекдений в них (решение о выдачи патента на изобретение £9302609С/06 от Об.05.93г.). Проведены ускоренные испытания её на дизеле Ч 15/15 (в стальном исполнении без хромового гальванопокрытия) . Принято решение о проведений ресурсных испытаний втулки новой конструкции в чугунном исполнении (чугун ВЧ 60).

-Решена задана по предупреждения выпучивания стенок цилиндровых полостей блоков, как основной причины возникновения ка-витационных повреждений в этих конструктивных элементах (примеры конкретных решений, внедренных в производство, приведены в г. дзигптелестроение, ¿6, 1965, с.55-59.

—В качестве альтернативного решения раскрыты причины неудовлетворительной кавг.тационной стойкости хромового гальванопск -рытия, наносимого на охлаждаемые поверхности втулок «клкндров (результаты исследования опубликованы з ж. Вестник машиностроения, ХЗ, 1995, с.29-36.

С практической точки зрения большой интерес представляют также квазистатичсскнй подход и ; андомкзация условия проведения эксперимента, которые поз исшит с подоги» мптитосци;купонного аиб:агора тщательно проверить и оценить полученную информацию.

ОПИСОК 1-АБ01, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО 1ШЕ АИОСШАЦИИ

1. Яковлев В.В. Дедрин Е.И. Предотпрощение кавитационных разрушений чугунных рубашек двигателей.-В кн:Дпигатсли внутреннего сгорания.-Ч: ПИКинформтяжмпш,1972,4-72-3,с.1-5.

2. Яковлев В.В..Кондратьев В.А. Устранение разрушений рубашки системы охлаждения дизелей.-В кн:Двига1ели внутреннего сгора -

-ния.-Ц.:НИКинформтя кма и, 1974.-14-74-3.-с.25-27.

3. Яковлев В.В.,Родионов Л.Ф. Причины и методы устранения преждевременных разрушений поверхностей охлаждения гильз цилиндров дизелей.//Вестник машиностроения.-1975-, 17,-с.26-29.

4. Яковлев В.В. Исследование и разработка методов устранения причин разрушения охлаждаемых поверхностей гильз и рубашек цилиндров дизелей.Отчёт по НИР,1978,инв.Х728045, 146 с.

5. Яковлев В.В..Захаров Г.А.,Пирогов А.II. Влияние напряжё! ного состояния деталей полостей охлаждения на их кавитационнз стойкость.Труды ЦНИДИ,сб.научных трудов поп реп. В.И.Балакинг Л.-.1982, с.88-94.

6. Яковлев В.В. Кавитационные повреждения втулок и стенс блоков цилиндров дизелей.//Двигателестроение.1986,"Р7,с.5£ 56.

7. Яковлев В.В. Активные центры кавитации, инициируемь сдвиговой деформацией стенки детали.//Двигателестроение. ^в1/ №7, с.56-57.

8. Яковлев В.В. Предупреждение кавитационной эрозии стенс цилиндровых полостей блока пизеля.//Двигателестроение.198£ №6, с.55-58.

9. Яковлев В.В. Сопротивление хромового гальванопокрыти переменным напряжениям и кавитационному воздействию.//Веетнк машиностроения. 1995 ,!РЗ, с.29-36.

10. Яковлев В.В. Втулка цилиндра двигателя внутреннег сгорания с жидкостным охлаждением.//Решение о выдачи патент на изобретение 'Р93026090/06 с приоритетом от 06.05.93.

Подписано в печать 30.01.97г. формат 60x84/16 Усл.печ.л.1.8 Тираж 100 экз. Заказ I. Отпечатано в типографии УОП АлтПУ,Барнаул,пр-т Ленина,46