ДВС РОТОРНЫЙ EMDRIVE РАСКОКСОВКА HONDAВИДЫ

Двигатели внутреннего сгорания. Их преимущества и недостатки (стр. 1 из 3). Двс материалы


2.2.6 Технология обработки поршней двигателей внутреннего

сгорания (ДВС)

Поршни относится к основным деталям двигателя и работают в наиболее тяжелых условиях – при высокой температуре, больших переменных нагрузках, высоких скоростях возвратно-поступательного движения. Поэтому, при конструировании и изготовлении поршней добиваются:

- высокой точности обработки рабочих поверхностей;

- высокой износостойкости трущихся поверхностей;

- высокой жаропрочности и жаростойкости материала поршня;

- по возможности, малого веса поршня.

Конструктивно поршни представляют собой полый цилиндр с днищем и бобышками, в которых имеется отверстие под поршневой палец (рисунок 2.63). Условно поршень разделяют на головку, в которой установлены поршневые кольца, и юбку (нижняя часть поршня). Поршни могут иметь сплошные юбки виде стакана или выполненные по радиусу выемки для прохода противовесов коленчатого вала. В головке устанавливаются поршневые кольца, например, два компрессионных и одно маслосъемное. В бобышках устанавливается поршневой палец, через который поршень передает усилие на шатун.

3

1

2

5 4

Рисунок 2.63. Основные элементы поршня:1-головка; 2-юбка; 3-днище;

4 - бобышки, 5 – выемки для прохода противовесов коленчатого вала.

2.2.6.1 Материалы и заготовки поршней.

Для изготовления поршней ДВС в основном используют алюминиевые сплавы, реже серый или ковкий чугун, композиционные материалы.

Алюминиевые сплавы имеют малую плотность, что позволяет снизить массу поршня, обладают высокой теплопроводностью, позволяющей иметь меньшие температуры деталей поршневой группы. К положительным качествам алюминиевых сплавов относятся малые значения коэффициента трения в паре с чугунными гильзами цилиндров.

Однако поршням из алюминиевых сплавов присущ ряд недостатков – невысокая усталостная прочность, резко уменьшающаяся при повышении температуры, высокий коэффициент линейного расширения, меньшая, чем у чугунных поршней износостойкость, сравнительно большая стоимость.

Для изготовления поршней используют литейные и ковочные сплавы алюминия с кремнием – силумины с содержанием кремния 11…14 % (доэвтектические) и 17…25 % (заэвтектические).

Увеличение содержания кремния в сплаве приводит к уменьшению коэффициента линейного расширения, к повышению термо и износостойкости, но при этом ухудшаются его технологические качества, растет стоимость производства.

Для улучшения физико-механических свойств силуминов используются различные легирующие добавки. Введение в сплав до 6 % меди повышает усталостную прочность, увеличивает теплопроводность, улучшает литейные качества. Однако, при этом несколько снижается износостойкость поршня. Использование в качестве легирующих добавок натрия, азота, фосфора увеличивает износостойкость сплава. Легирование никелем, хромом, магнием повышает жаропрочность и износостойкость.

Наибольшее распространение получили для поршней отечественных карбюраторных двигателей доэвтектические сплавы Аl25 и Аl30. Они хорошо обрабатываются резанием, обладают хорошими литейными свойствами, имеют высокую коррозионную стойкость. Для быстроходных форсированных двигателей (например ВАЗ-а), поршни изготовляют из сплава АК10М2Н, т.е. с добавками меди и никеля, отличающегося более высокими прочностью и жаростойкостью по сравнению со сплавами Аl25 и Аl30.

Для поршней дизельных двигателей получили распространение заэвтектические алюминиевые сплавы – АК15МН (ЗИЛ- 645), АК18 – двигатели КамАЗ и ЯМЗ.

Для некоторых двигателей с воздушным охлаждением нашли применение сплавы с содержанием кремния до 25%.

Для поршней тихоходных двигателей применяют чугун, имеющий более высокие прочность износостойкость.

Заготовки поршней из алюминиевых сплавов получают путем отливки в кокиль или горячей штамповкой.

Первой операцией изготовления заготовки является получение отливки. Перед заливкой ме­талла все внутренние поверхности формы покрывают краской, кокиль подогревают до температуры 220 ... 280º С. После сборки кокиля (установка центрального стержня, терморегулирующих пластин, вставки и стержня-пальца) заливают сплав под давлением при температуре 730º С.

На второй операции удаляется литниковая система и зачища­ются заусенцы на опорной части.

Третья операция осуществляется на агре­гатном станке - обрабатывается наружная поверхность, обрезается прибыль, снимаются фаски, протачивается днище и контролируется масса заготовки.

На четвертой операции заготовка термообрабатывается для стабилизации структуры металла и снятия внутренних напряже­ний.

Твёрдость материала поршня 100 – 130 НВ.

studfiles.net

Выбор материала для поршня двигателя внутреннего сгорания, работающего при температурах до 600 г

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ГОУВПО «ВГТУ»)Физико-технический факультет

Кафедра материаловедения и физики металловКУРСОВАЯ РАБОТАпо дисциплине «Физическое материаловедение»

Тема «Выбор материала для поршня двигателя внутреннего сгорания, работающего при температурах до  С»

Расчетно-пояснительная запискаРазработал(а) студент(ка)                                                               И.В.Кузнецова

                                                                              Подпись, дата                                  Инициалы, фамилия

Руководитель                                                                                      Д.Г.Жиляков

                                                                                Подпись, дата                                Инициалы, фамилия

Члены комиссии                          _______________________________________

                                                                             Подпись, дата                                    Инициалы, фамилия

                                                   _______________________________________

                                                                             Подпись, дата                                    Инициалы, фамилия

Нормоконтролер                          _________________________________________

                                                                              Подпись, дата                                    Инициалы, фамилияЗащищена ___________________ Оценка _____________________________

                                                     дата2009

ГОУ ВПО Воронежский государственный технический университет

Кафедра материаловедения и физики металловЗадание на курсовую работу

Выбрать материал для поршней двигателей внутреннего сгорания, работающих при температурах до С

В содержании курсовой работе по обоснованному выбору материала для указанного изделия должны быть отражены следующие этапы:

1 Анализ условий работы материала в изделии и комплекс технических требований к нему.

2 Поиск и обоснование выбора материала на основе заданных параметров прочности и пластичности.

3 Выбор методов и оборудования для определения структуры и свойств, контроля качества термообработки.

4 Установление режимов при термообработке, обеспечивающих достижение заданных свойств.

5 Анализ возможных дефектов при термообработке и способы их предотвращения или устранения.

6 Оценка показателей (технических, технологических, эксплуатационных и др.) выбранного материала.Руководитель                                                                                           Д.Г.Жиляков

                                                         Подпись, дата                          Инициалы, фамилия

Задание приняла студентка                                                                            И.В.Кузнецова                                                                   

                                                                                  Подпись, дата                         Инициалы, фамилия

Дата выдачи задания       _______________________________________________________

Дата сдачи курсовой работы ___________________________________________________

Дата защиты_________________________________________________________      Замечания руководителя         СодержаниеЗадание на курсовую работу                                                                                 2

Замечания руководителя                                                                                             3

Введение                                                                                                                5

1 Анализ условий работы материала и комплекс технических требований

к нему                                                                                                                    6

2 Поиск и обоснованный выбор материала на основе заданных параметров              8

3 Выбор методов и оборудования для определения структуры и свойств

материала                                                                                                                     12

4 Установление режимов термообработки, ТМО, обеспечивающих

достижение заданных свойств                                                                                     14

5 Анализ возможных дефектов при термообработке и способы их

предотвращения или устранения                                                                        16

6 Оценка показателей выбранного металла                                                        18

Заключение                                                                                                                   19

Список литературы                                                                                            20 Введение Выбор материала для производства определенных деталей, а также метод их упрочнения, определяются в первую очередь условиями работы деталей, величиной и характером напряжений, возникающих в процессе эксплуатации, а также размерами и формами деталей. Для определения механических свойств материалов проводят механические испытания, которые с наибольшей полнотой будут характеризовать надежность работы соответствующих изделий в заданных условиях службы.

Курсовая работа связана с практической проблемой выбора материала, способа его обработки и контроля качества на всех этапах. Выполнение этой задачи не только закрепит полученные теоретические знания, но и поможет приобрести практические навыки. 1 Анализ условий работы материала и комплекс технических требований к нему

          

           Поршень - в двигателе внутреннего сгорания - деталь, предназначенная для циклического восприятия давления расширяющихся газов и преобразования его в поступательное механическое движение, воспринимаемое далее кривошипно-шатунным механизмом. Как правило, оснащён поршневыми кольцами для улучшения герметичности системы цилиндр - поршень. В поршневых компрессорах для воздуха, фреона или другого газа его роль прямо противоположная - приводимый в движение кривошипно-шатунным механизмом, поршень сжимает газ, поступивший в камеру на этапе впуска газа.

        Сложная конфигурация поршня, быстро меняющиеся по величине и направлению тепловые потоки, воздействующие на его элементы, приводят к неравномерному распределению температур по его объему и, как следствие, к значительным переменным по времени локальным термическим напряжениям и деформациям.

Во-первых поршень, перемещаясь в цилиндре, позволяет расширяться сжатым газам, продукту горения топлива, и совершать механическую работу. Следовательно, он должен сопротивляться высокой температуре, давлению газов и надежно уплотнять канал цилиндра. Во-вторых , представляя собой вместе с цилиндром и поршневыми кольцами линейный подшипник скольжения, он должен наилучшим образом отвечать требованиям пары трения с целью минимизировать механические потери и, как следствие, износ. В-третьих, испытывая нагрузки со стороны камеры сгорания и реакцию от шатуна, он должен выдерживать механическое воздействие. В-четвертых, совершая возвратно-поступательное движение с высокой скоростью, должен как можно меньше нагружать кривошипно-шатунный механизм инерционными силами.

         Существенным моментом в конструкции, как мы выяснили, является материал, из которого поршень изготовлен.

          К материалам, применяемым для изготовления поршней автотракторных двигателей, предъявляются следующие требования: высокая механическая прочность; малая плотность; хорошая теплопроводность; малый коэффициент линейного расширения; высокая коррозионная стойкость; хорошие антифрикционные свойства[1].             2 Поиск и обоснованный выбор материала на основе заданных параметров             Из анализа условий работы детали и комплекса требований к нему, а также его экономических показателей известно, что для изготовления поршней в настоящее время в основном используют алюминиевые сплавы, реже серый чугун, а также композиционные материалы, и в отдельных случаях стали.

  Рассмотрим в качестве возможного материала следующие марки сплавов: Д16 , АК4-1,СЧ-45, 20Х3МВФ, 03Н18К9М5Т                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      

Химический состав данных сплавов указан в таблицах 1,2 и 3

Таблица 1.Химический состав алюминиевых сплавов

 Сплав                Содержание элементов в %
    Сu      Mg    Mn  Si  Fe  Ni Zn      Ti
   Д16 3,8-4,5 1,2-1,8 0,3-0,9   0,5 0,5 0,1 0,3 0,1
 АК4-1 1,9-2,5 1,4-1,8 0,35 0,8-1,3 0,8-0,3 0,3 0,02-0,1

Таблица 2.Химический состав сталей

 Сплав                Содержание элементов в %
    С      Сr    Mo Co    W  Ni      V  Ti
20ХМВФ 0,15-0,23 2,8-3,3 0,35-0,55     0,3-0,5 0,6-0,85
03Н18К9М5Т      0,03       5   9  18   0,9

Таблица 3. Химический состав чугуна

 Сплав                Содержание элементов в %
      С     Mn        Si        S        P
  СЧ-45     3,3-3,6      0,6-0,8      1,8-2,2          0,2         0,15

Механические свойства материалов в состоянии поставки можно увидеть в таблице 4Таблица 4 Механические свойства материалов

Сплав   (МПа) (МПа) (%)        HRC KCU(кДж/)
   Д16     440 330 18          16          180
 АК4-1     420 420 12          15          200
20ХМВФ     540 500 11          55          600
03Н18К9М5Т     2100 1900 8          66          500
СЧ-45      267 215 2,3          25          160

       Проанализируем свойства материалов :      

 Алюминиевые сплавы имеют малую плотность, что позволяет снизить массу поршня и, следовательно, уменьшить инерционны нагрузки на элементы цилиндропоршневой группы. При этом упрощается также проблема уменьшения термического со противления элементов поршня, что в сочетании с хорошей теплопроводностью, свойственной данным материалам, позволяет уменьшать теплонапряженность деталей поршневой группы. К положительным качествам алюминиевых сплавов следует отнести малые значения коэффициента трения в паре с чугунными или стальными гильзами.

Для улучшения физико-механических свойств силуминов в них вводят различные легирующие добавки. добавка в алюминиево-кремниевый сплав до 6% меди приводит к повышению усталостной прочности, улучшает теплопроводность, обеспечивает хорошие литейные качества и, следовательно, меньшую стоимость изготовления. Однако при этом несколько снижается износостойкость поршня. Использование в качестве легирующих добавок натрия, азота, фосфора увеличивает износостойкость сплава. Легирование никелем, хромом, магнием повышает жаропрочность и твердость конструкции.                         Заготовки поршней из алюминиевых сплавов получают путем отливки в кокиль или горячей штамповкой. После механической обработки они подвергаются термической обработке для повышения твердости, прочности и износостойкости, а также для предупреждения коробления при эксплуатации.

Однако поршням из алюминиевых сплавов присущ ряд серьезных недостатков, основными из которых являются невысокая усталостная прочность, уменьшающаяся при повышении температуры, высокий коэффициент линейного расширения, меньшая, чем у чугунных поршней износостойкость, сравнительно большая стоимость. А так же их следует исключить из списка, по причине того, что работа поршней из алюминиевых сплавов не возможна при заданной нам температуре

www.coolreferat.com

Двигатели внутреннего сгорания. Их преимущества и недостатки

Муниципальное образовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа №6

Реферат по физике на тему:

Двигатели внутреннего сгорания. Их преимущества и недостатки.

Ученика 8 «А» класса

Бутринова Александра

Учитель: Шульпина Таисия Владимировна

Содержание:

1. Введение ……………………………………………………………….. Стр.3

1.1.Цель работы

1.2.Задачи

2.Основная часть.

2.1.История создания двигателей внутреннего сгорания………………. Стр.4

2.2.Общее устройство двигателей внутреннего сгорания……………… Стр.7

2.2.1. Устройство двухтактного и четырехтактного двигателей

внутреннего сгорания;……………………………………….……………..Стр.15

2.3.Современные двигатели внутреннего сгорания.

2.3.1. Новые конструкторские решения, внедренные в двигатель внутреннего сгорания;……………………………………………………………………Стр. 21

2.3.2. Задачи, которые стоят перед конструкторами……………………Стр.22

2.4. Преимущество и недостатки над другими типами двигателям внутреннего сгорания ……………………………………………………..Стр.23

2.5. Применение двигателя внутреннего сгорания..…………………….Стр.25

3.Заключене ………………………………………………………………. Стр.26

4.Список литературы…………………………………………………….. Стр.27

5. Приложения ……………………………………………………………. Стр.28

1. Введение.

1.1. Цель работы :

Проанализировать открытие и достижения ученых по вопросу изобретения и применения двигателя внутреннего сгорания (Д.В.С.), рассказать о его преимуществах и недостатках.

1.2. Задачи:

1.Изучить нужную литературу и отработать материал

2.Провести теоретические исследования (Д.В.С.)

3.Выяснить какие из (Д.В.С.) лучше.

2.Основная часть.

2.1 .История создания двигателя внутреннего сгорания .

Проект первого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) принадлежит известному изобретателю часового анкера Христиану Гюйгенсу и предложен ещё в XVII веке. Интересно, что в качестве топлива предполагалось использовать порох, а сама идея была подсказана артиллерийским орудием. Все попытки Дениса Папена построить машину на таком принципе, успехом не увенчались. Исторически первый работающий двигатель внутреннего сгорания запатентованный в 1859 г. бельгийским изобретателем Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром.(рис.№1)

Рис.1

У двигателя Ленуара низкий термический КПД, кроме того, по сравнению с другими поршневыми двигателями внутреннего сгорания у него была крайне низкая мощность, снимаемая с единицы рабочего объёма цилиндра.

Двигатель с 18-литровым цилиндром развивал мощность всего в 2 лошадиных силы. Эти недостатки были следствием того, что в двигателе Ленуара отсутствует сжатие топливной смеси перед зажиганием. Равномощный ему двигатель Отто (в цикле которого был предусмотрен специальный такт сжатия) весил в несколько раз меньше, и был гораздо более компактным.Даже очевидные преимущества двигателя Ленуара — относительно малый шум (следствие выхлопа практически при атмосферном давлении), и низкий уровень вибраций (следствие более равномерного распределения рабочих ходов по циклу), не помогли ему выдержать конкуренцию.

Однако в процессе эксплуатации двигателей выяснилось, что расход газа на лошадиную силу составляет 3 куб/м. в час в место предполагавшегося ориентировочно 0,5 куб/м. Коэффициент полезного действия двигателя Ленуара составлял всего-навсего 3,3%, тогда как паровые машины того времени достигали к. п. д. 10%.

В 1876 г. Отто и Ланген выставили на второй Парижской всемирной выставке новый двигатель мощностью в 0,5 л.с.(рис.№2)

Рис.2 Двигатель Отто

Несмотря на несовершенство конструкции этого двигателя, напоминающего первые пароатмосферные машины, он показал высокую по тому времени экономичность; расход газа состовлял,82 куб/м. на лошадиную силу в час и к.п.д. составил 14%. За 10 лет для мелкой промышленности было изготовлено около 10000 таких двигателей.

В 1878 г. Отто построил по идее Боуде-Роша четырёхтактный двигатель. Одновременно с использованием газа в качестве топлива стала разрабатываться идея использования паров бензина, газолина, лигроина в качестве материала для горючей смеси, а с 90-х годов и керосина. Расход горючего в этих двигателях составлял около 0,5 кг на лошадиную силу в час.

С того времени двигатели внутреннего сгорания (Д.В.С.) изменились по конструкции, по принципу работы, используемых материалов при изготовлении. Двигатели внутреннего сгорания стали мощнее, компактней, легче, но все же в ДВС из каждых 10 литров топлива только около 2 литров используется на полезную работу, остальные 8 литров сгорают впустую. То есть КПД ДВС составляет всего 20 %.

2. 2. Общее устройство двигателя внутреннего сгорания.

В основе работы каждого Д.В.С. лежит движение поршня в цилиндре под действием давления газов, которые образуются при сгорании топливной смеси, именуемой в дальнейшем рабочей. При этом горит не само топливо. Горят только его пары, смешанные с воздухом, которые и являются рабочей смесью для ДВС. Если поджечь эту смесь, она мгновенно сгорает, многократно увеличиваясь в объеме. А если поместить смесь в замкнутый объем, а одну стенку сделать подвижной, то на эту стенку будет воздействовать огромное давление, которое будет двигать стенку.

Д.В.С., используемые на легковых автомобилях, состоят из двух механизмов: кривошипно-шатунного и газораспределительного, а также из следующих систем:

· питания;

· выпуска отработавших газов;

· зажигания;

· охлаждения;

· смазки.

Основные детали ДВС:

· головка блока цилиндров;

· цилиндры;

· поршни;

· поршневые кольца;

· поршневые пальцы;

· шатуны;

· коленчатый вал;

· маховик;

· распределительный вал с кулачками;

· клапаны;

· свечи зажигания.

Большинство современных автомобилей малого и среднего класса оснащены четырехцилиндровыми двигателями. Существуют моторы и большего объема — с восемью и даже двенадцатью цилиндрами (рис. 3). Чем больше объем двигателя, тем он мощнее и тем выше потребление топлива.

Принцип работы ДВС проще всего рассматривать на примере одноцилиндрового бензинового двигателя. Такой двигатель состоит из цилиндра с внутренней зеркальной поверхностью, к которому прикручена съемная головка. В цилиндре находится поршень цилиндрической формы — стакан, состоящий из головки и юбки (рис. 4). На поршне есть канавки, в которых установлены поршневые кольца. Они обеспечивают герметичность пространства над поршнем, не давая возможности газам, образующимся при работе двигателя, проникать под поршень. Кроме того, поршневые кольца не допускают попадания масла в пространство над поршнем (масло предназначено для смазки внутренней поверхности цилиндра). Иными словами, эти кольца играют роль уплотнителей и делятся на два вида: компрессионные (те, которые не пропускают газы) и маслосъемные (препятствующие попаданию масла в камеру сгорания) (рис. 5).

Рис. 3. Схемы расположения цилиндров в двигателях различной компоновки: а — четырехцилиндровые; б — шестицилиндровые; в — двенадцатицилиндровые (α — угол развала) Рис. 4. Поршень

Смесь бензина с воздухом, приготовленная карбюратором или инжектором, попадает в цилиндр, где сжимается поршнем и поджигается искрой от свечи зажигания. Сгорая и расширяясь, она заставляет поршень двигаться вниз.

Так тепловая энергия превращается в механическую.

Рис. 5. Поршень с шатуном:

1 — шатун в сборе; 2 — крышка шатуна;3 — вкладыш шатуна; 4 — гайка болта; 5 — болт крышки шатуна; 6 — шатун; 7 — втулка шатуна; 8 — стопорные кольца; 9 — палец поршня; 10 — поршень; 11 — маслосъемное кольцо; 12, 13 — компрессионные кольца

Далее следует преобразование хода поршня во вращение вала. Для этого поршень с помощью пальца и шатуна шарнирно соединен с кривошипом коленчатого вала, который вращается на подшипниках, установленных в картере двигателя (рис. 6).

Рис. 6 Коленчатый вал с маховиком:

1 — коленчатый вал; 2 — вкладыш шатунного подшипника; 3 — упорные полукольца; 4 — маховик; 5 — шайба болтов крепления маховика; 6 — вкладыши первого, второго, четвертого и пятого коренных подшипников; 7 — вкладыш центрального (третьего) подшипника

В результате перемещения поршня в цилиндре сверху вниз и обратно через шатун происходит вращение коленчатого вала.

Верхней мертвой точкой (ВМТ) называется самое верхнее положение поршня в цилиндре (то есть место, где поршень перестает двигаться вверх и готов начать движение вниз) (см. рис. 4).

Самое нижнее положение поршня в цилиндре (то есть место, где поршень перестает двигаться вниз и готов начать движение вверх) называют нижней мертвой точкой (НМТ) (см. рис.4).

Расстояние между крайними положениями поршня (от ВМТ до НМТ) называется ходом поршня.

Когда поршень перемещается сверху вниз (от ВМТ до НМТ), объем над ним изменяется от минимального до максимального. Минимальный объем в цилиндре над поршнем при его положении в ВМТ — это камера сгорания.

А объем над цилиндром, когда он находится в НМТ, называют рабочим объемом цилиндра. В свою очередь, рабочий объем всех цилиндров двигателя в сумме, выраженный в литрах, называется рабочим объемом двигателя. Полным объемом цилиндра называется сумма его рабочего объема и объема камеры сгорания в момент нахождения поршня в НМТ.

Важной характеристикой ДВС является его степень сжатия, которая определяется как отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается поступившая в цилиндр топливовоздушная смесь при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. У бензиновых двигателей степень сжатия находится в пределах 6–14, у дизельных — 14–24. Степень сжатия во многом определяет мощность двигателя и его экономичность, а также существенно влияет на токсичность отработавших газов.

mirznanii.com

МАТЕРИАЛЫ

Двигатели стирлинга

При создании небольших демонстрационных моделей можно использовать почти все теплостойкие материалы, но для про­тотипов, особенно для двигателей высокого давления, выбор материалов надо проводить с большой осторожностью. Не пред­ставляется возможным перечислить все подходящие материалы. Тем не менее укажем типы материалов, которые следует при­менять при грамотном конструировании и изготовлении прото­типа двигателя Стирлинга. Существует два элемента этого дви­гателя, для которых выбор материала является критическим фактором — уплотнения и регенераторы. К сожалению, в извест­ной справочной литературе имеется очень мало сведений по этому вопросу. Материалы уплотнений уже рассмотрены в гл. 1, и поэтому здесь будут приведены лишь некоторые данные по материалам регенераторов [23, 26, 27].

Ранее были рассмотрены условия и параметры окружающей среды, при которых должны работать материалы двигателя Стирлинга, и поэтому далее будут приведены лишь сами мате­риалы. Стоимость материалов, используемых в существующих прототипах двигателя Стирлинга, составляет значительную часть общей стоимости машины. Это естественно для процесса создания двигателя, но не соответствует условиям производства. Поэтому и ведутся исследования по выбору материалов, являю­щихся более дешевыми заменителями уже существующих и ис­пользуемых материалов. Последние приведены в табл. 4.4'. Они, возможно, и не являются наилучшими по всем показателям, но главное — они отвечают своему назначению.

Таблица 4.4

Элемент

Блок цилиндра Головки цилиндров

Трубки нагревателя

Поршни

Шток поршня

Трубки холодильника Регенераторы

Кривошип, шатуны Корпуса подшипников

Картер

Корпус горелки для ископаемого топлива

Уплотнения Смазка

Материал

Чугунная отливка

Суперсплав на основе никеля (инко - нель 718)

Суперсплав на основе кобальта (хей - нес стеллит 31, Н531)

Нержавеющая сталь (малтимет N-155, инколой 800, 304S, 321S)

Нержавеющая сталь глубокой вы­тяжки (малтимет, 304S, 321S)

Упрочненная легированная сталь (SAE 7140 и др.)

Нержавеющие стали, алюминиевый сплав

Проволочная сетка из нержавеюшей стали; пенометалл с никелевым по­крытием

Чугун с шаровидным графитом в ли­той структуре

Стальные вкладыши с покрытием из алюминия и олова

Чугунная отливка

Листовая сталь

Углеродные волокна с полимерным наполнителем

20W40 или 20W50, SAE5W

Для двигателей малой мощности, работающих при суще­ственно меньших давлениях и температурах, вместо нержавею­щих сталей во многих случаях можно использовать низкоугле­родистую сталь, алюминий и латунь. Для регенераторов можно также использовать проволочные сетки из латуни и

Фосфористой бронзы. Цилиндры в некоторых моделях изготов­лены из высокотемпературного стекла.

«Флюндайны» могут быть изготовлены из стекла, термопла­стов или даже из подходящих сортов твердой древесины. При более высоких рабочих температурах в «Флюидайнах» «сухого» типа требуются металлические материалы. В свободнопоршне­вых машинах применяются те же материалы, что и приведен­ные в табл. 4.4. В некоторых случаях для двигателей Стир­линга всех типов можно применять не столь экзотические и дорогие материалы, но при условии, что на них нанесено со­ответствующее покрытие, например из хрома.

Основные проблемы возникают обычно при выборе материа­лов для уплотнений и регенераторов. По мнению авторов, по­лезно обсуждать эти вопросы с производителями и поставщи­ками материалов, которые могут предложить или рекомендо­вать материал, когда сформулированы предъявляемые к нему требования. В книгах [13, 26] приведены названия и адреса соответствующих фирм. В Великобритании пенометалл для реге­нераторов выпускает фирма «Данлоп» (Ковентри), а материалы для уплотнений из политетрафторэтилена (такие, как рулон и кросслон) выпускает фирма «Кроссли» (Болтон).

В настоящем приложении определяются и разъясняются термины, применяемые - для характеристики и описания особен­ностей конструкции и протекания рабочих процессов в двига­телях Стирлинга. Определения таких терминов, как «изотерми­ческий», «адиабатный» и т. …

Ромбический приводной механизм, бывший некогда одним из основных механизмов привода двигателя Стирлинга, сейчас вышел из употребления и применяется лишь в очень редких случаях. Однако он должен вернуться, если окажутся жизнеспособными …

При проведении анализа использовались следующие пред­положения: 1. Все процессы являются обратимыми. 2. Справедливо уравнение состояния идеального газа pV = = MRT. 3. Изменения объемов подчиняются синусоидальному закону. 4. Достигнуты периодические …

msd.com.ua


Смотрите также