Профилирование юбки составного поршня двигателя внутреннего сгорания

При проектировании конструкции поршня одной из важных задач является обеспечение надежной работы двигателя с минимальными потерями на трение. Профилирование юбки поршня, направленное на создание условий для жидкостного трения в сопряжении «юбка поршня - цилиндр» при минимальных монтажных зазорах, является одним из эффективных способов решения данной задачи. Представлена разработанная математическая модель, позволяющая исследовать влияние на гидродинамические характеристики трения и динамику движения поршня основных параметров, характеризующих конструкцию деталей кривошипно-шатунного механизма. Данная модель включает совместное решение взаимосвязанных задач: определение характеристик поперечного движения поршня, деформаций юбки поршня под воздействием тепловых и механических нагрузок, и расчет гидродинамических сил, действующих со стороны масляного слоя в сопряжении. Результаты получены для составного поршня диаметром 130 мм. Исследовано влияние профиля юбки составного поршня на гидродинамические характеристики и поперечное движение поршня, представлены результаты для рассматриваемой конструкции и даны рекомендации по профилированию.

Ensuring reliable engine operation with minimal friction losses is one of the primary design tasks for a piston design. One of the effective ways to solve this problem is piston skirt profiling. Profiling is aimed at creating conditions for fluid friction in the “piston skirt-cylinder” interface with minimal mounting clearances. We present a mathematical model for studying the influence on the hydrodynamic characteristics of friction and the dynamics of the movement of the piston of the main parameters characterizing the design of the details of the crank mechanism. This model includes a coupled solution of interrelated problems: determining the characteristics of the transverse movement of the piston, the deformation of the piston skirt under thermal and mechanical loads, and the calculation of the hydrodynamic forces acting from the oil layer in the fit. The results are obtained for a two-piece piston with a diameter of 130 mm. We study the influence of the profile of the two-piece piston skirt on the hydrodynamic characteristics and the transverse movement of the piston is studied and present the results for the considered design. Lastly, we give recommendations for profiling.