Бесшатунные двигатели - 2

[Андрей Миллер]

Отработал четырёхцилиндровый 110 часов - сняли износ сняли износ по каждому из цилиндров

Вы путаете все что можно - износ, ресурс, трение, мехпотери и мех. КПД.
Это связанные между собой, но разные вещи...

 

[Kim]

Между тем поршень касается цилиндра не только тронком, но и бъется головой например. Да и тронк - это не точка, а участок переката поршня вокруг оси пальца.

   Я бы еще добавил, Андрей, что при этом [highlight]под нагрузкой от газовых и боковых сил[/highlight] вблизи ВМТ у КШМ[highlight] сами кольца в пределах зазора в ручье перекашиваются, [/highlight]а в условиях микроперекоса как раз в зоне действия боковой силы на зеркало опирается только кромка кольца, что резко увеличивает удельное давление в этом месте. Причем кромка перекошенного кольца, даже если у нее есть минимальный радиус скругления,[highlight] под высоким удельным давлением становится подобием тупого резца.[/highlight]  В итоге свою часть овальности кольцо обеспечит.
  В БСМ трение колец остается, но их ресурс вместе с зеркалом цилиндра будет больше, т.к. боковой силы на поршне нет и перекос колец отсутствует. Они равномерно прилегают к зеркалу гильзы цилиндра под действием силы от давления газов и силы собственной упругости.
  А если еще поработать над проблемой снижения влияния давления газов на силу прижатия колец, то есть перспектива значительного роста ресурса бесшатунного ПД. Например, Г-образное неразрезное кольцо с развитой цилиндрической поверхностью в двигателе ЮМО-204 позволяло не только защитить компрессионные кольца от высокой температуры камеры сгорания, но и частично снижало давление прорывающихся газов благодяря выборке цилиндрического зазора упругой деформацией от действия тех же газовых сил. Имеются и другие решения. Я хочу сказать, что поле для творчества еще есть и со временем можно поднять межремонтный ресурс ЦПГ с 2000ч (КШМ) до 6000-7000ч (БСМ), что уже близко к межремонтному ресурсу ГТД.

Ну наконец-то после десятка существования лет ветки впервые сказали про одну из нескольких особенностей БШМ (не упомянутых в книге).
Только нужно немного уточнить.
Перекос происходит не от действия газовых  и боковых сил в пределах зазоров.
Перекос происходит от перекладки поршня.
Перекос минимален, но при количестве циклов 100 шт./мин. за три сотни часов набирается больше миллиона.

Опасность состоит не в работе тупого резца.
Как правило, верхнее кольцо специально делается со скосом для лучшей прирабатываемости.

И вот тут воздействие перекладки создает неблагоприятные условия.
Кольцо меняет угол соприкосновения с зеркалом цилиндра, двигается в в своей проточке, что создаёт износ, не имеющий место в БШМ.

 

[Владимир Александрович]

Перекос происходит не от действия газовыхи боковых сил в пределах зазоров. Перекос происходит от перекладки поршня.

     С уточнением согласен. Перекладка поршня - источник возникновения микроперекоса, который затем в течение части хода удерживается действием газовых и боковых сил.

Как правило, верхнее кольцо специально делается со скосом для лучшей прирабатываемости.

   Здесь не согласен. Скос кольца у КШМ для улучшения прирабатываемости имеет больший угол, чем угол возникающего перекоса. Поэтому кромкой, скоблящей зеркало цилиндра, в данном случае станет кромка схождения конусной и цилиндрической части поверхности кольца, а она хоть и под тупым углом, но без радиуса, т.е. условия для износа зеркала даже хуже. Кроме того, на такте сжатия после перекладки в НМТ угол перекоса кольца меняется на противоположный и скоблит уже противоположная сторона, а там уже нет фаски и нет сил от давления газов. Поэтому в нижней части зеркала цилиндра износ в разы меньше. 

 

 

[Kim]

Скос кольца у КШМ для улучшения прирабатываемости имеет больший угол, чем угол возникающего перекоса. Поэтому кромкой, скоблящей зеркало цилиндра, в данном случае [highlight]станет кромка схождения конусной и цилиндрической части поверхности кольца[/highlight], а она хоть и под тупым углом, но без радиуса, т.е. условия для износа зеркала даже хуже. Кроме того, на такте сжатия после перекладки в НМТ угол перекоса кольца меняется на противоположный и скоблит уже противоположная сторона, а там уже нет фаски и нет сил от давления газов. Поэтому в нижней части зеркала цилиндра износ в разы меньше. 

- Наверно, я ещё мала, я ничего не поняла - А.Барто

Без радиуса она будет весьма недолго...
При перекосах будет трение под разными углами, быстро нарабатывая радиус.

Наиболее износоопасно движение колец по канавкам при перекладке поршня, а также изменение угла соприкосновения колец и зеркала цилиндра.
Тем более в верхней части цилиндра при высоком давлении газов.

Данные виды износа отсутствуют в БШМ

 

[Владимир Александрович]

Без радиуса она будет весьма недолго...

       Разумеется. Кольцо не корунд. Отгрызет сколько сможет и скруглится.

      Отсутствие этого вида износа в двигателях с БСМ делает его очень ценным для авиации общего назначения, где большую часть времени эксплуатации двигатель работает на режимах близких к 0,7 номинала.  Я пока нигде не встречал информации, что авиационные двигатели с КШМ достигли межремонтного ресурса больше 2000 часов.

 

[slav]

 Отсутствие этого вида износа в двигателях с БСМ делает его очень ценным для авиации общего назначения,

а также изменение угла соприкосновения колец и зеркала цилиндра.
Тем более в верхней части цилиндра при высоком давлении газов.

  Но указанный Kim вид износа в верхней части цилиндра неустраним практически?!  :-?

 

[Kim]

 Отсутствие этого вида износа в двигателях с БСМ делает его очень ценным для авиации общего назначения,

а также изменение угла соприкосновения колец и зеркала цилиндра.
Тем более в верхней части цилиндра при высоком давлении газов.

  Но указанный Kim вид износа в верхней части цилиндра неустраним практически?!  :-?

желательна более точная формулировка вопроса

п.1. Износ от микроперекосов, рассмотренный выше, в БШМ отсутствует

п.2. Износ от воздействия поршневых колец (за вычетом указанного в п.1.) ликвидируется только вместе с кольцами

 

[А.Г.К]

Износ гильзы в верхней зоне обусловлен не органическими недостатками КШМ или любого другого преобразующего механизма, а особенностями применяемых конструкционных материалов. Мне уже приходилось об этом писать год назад. Верхнее поршневое кольцо, в не зависимости от типа преобразующего механизма, как работало так и будет продолжать работать в режиме скребка. Ему, то бишь верхнему кольцу, "до лампочки" что вы используете, КШМ, БСМ, кулисный механизм или какое ни будь извращение. Пружина, работающая в условиях граничного трения, скоблила, скоблит и будет скоблить. В цилиндрах, в основном, применяются материалы на основе железа. А вот тут вся причина проблем. Господа, кроме таких разделов механики как кинематика и динамика существуют и другие интересные дисциплины. Займитесь общей химией, найдите 2-х томник Рипана "Химия металлов" и ознакомьтесь с химическими свойствами железа. Для вас в вкратце.  Железо, амфотерный материал, то есть проявляет как кислотные так и основные свойства, всё зависит какая реакция у контактирующей с железом среды. Так вот. Продукты сгорания органических топлив имеют кислую реакцию среды, это угольная кислота и кислые смолы. Активное разрушение металла гильз происходит в момент образования водяного конденсата в верхней зоне гильз. Это происходит при заглушенном двигателе, особенно сильно проявляется на двигателях с жидкостным охлаждением. Под действием влаги на поверхности гильзы образуется тонкий слой 2-х валентной гидроокиси железа (банальная ржавчина) которая вступает в реакцию с кислыми средами и переходит в соли железа. При запуске холодного двигателя, верхнее кольцо снимает этот прокорродировавший слой и отправляет его в масло. И так изо дня в день, медленно и верно. Мы проводили испытания гильз с корундовым покрытием и о чудо, "нормальная сила" и всяческие вибрации колец перестали "кушать" цилиндры. В 30-х годах прошлого века были прекрасно осведомлены о химических особенностях железа и поэтому проводили хим. обработку поверхности с целью снижения коррозионной активности. Для этого применяли азотирование, нитроцементацию и цементацию, иногда диффузионное легирование. Всё это дорого и применялось только в авиации. Так что не ищите "чёрного кота" там где его нет. А вибрации колец существуют и зависят от правильности выбранных зазоров и оборотов двигателя.
И на последок. Месяца 2 назад мне попалась хорошая статья про американский бомбардировщик "Миротворец", который имел 6 поршневых 4-х рядных звёзд. Описывается в каком "неописуемом восторге" были технари и лётчики от этих моторов. Американцы размазали по лицу сопли и слёзы восторга и плавненько перешли на не очень экономичные реактивные бомбардировщики.
С принятием углеродного налога, а это активно готовится, классические поршневики потихоньку будут уходить. Так что, живите и радуйтесь наступающему "светлому будущему".

 

[Андрей Миллер]

Ему, то бишь верхнему кольцу, "до лампочки" что вы используете, КШМ, БСМ, кулисный механизм или какое ни будь извращение. 

Если бы было так, то поверхность износа цилиндра не напоминала бы кофейник, только без ручки. 🙂
"Носик кофейника" и является износом от перекоса поршня БСМ.
Ступенька от верхнего поршневого кольца на рабочей поверхности гильзы наблюдается только в одном месте, а не по всей окружности!
Интересно - почему?

 

[Андрей Миллер]

Займитесь общей химией, найдите 2-х томник Рипана "Химия металлов" и ознакомьтесь с химическими свойствами железа. Для вас в вкратце. 

Надо сначала закончить с механикой!
А потом - химия... :IMHO

 

[Андрей Миллер]

Так что не ищите "чёрного кота" там где его нет. А вибрации колец существуют и зависят от правильности выбранных зазоров и оборотов двигателя. 

Только на днях щупал пальцем! Кот есть! 😱

 

[Андрей Миллер]

Но указанный Kim вид износа в верхней части цилиндра неустраним практически?! 

Каждый видит то что хочет видеть.
Я вот смотрю на себя в зеркало и говорю - Ален де Лон! ;D
А они говорят - нет! :'(

 

[Андрей Миллер]

С принятием углеродного налога, а это активно готовится, классические поршневики потихоньку будут уходить. Так что, живите и радуйтесь наступающему "светлому будущему".

А вот и доказательство!!
С "принятием углеродного налога" тяжелые времена должны наступить у газотурбинных моторов!

 

[А.Г.К]

Я вот смотрю на себя в зеркало и говорю - Ален де Лон! 

Уж не заболел ли ты братец нарцисизмом? Бяда однако.
Насчёт механики, посмотри на эпюры колец.

 

[Андрей Миллер]

посмотри на эпюры колец.

Зачем, Леша. "Ступеньку" в цилиндре пожилого мотора знают все, кроме Тебя. А эпюры - дело хорошее, но мы то говорим об износе! 🙁

 

[Владимир Александрович]

Износ гильзы в верхней зоне обусловлен не органическими недостатками КШМ или любого другого преобразующего механизма, а особенностями применяемых конструкционных материалов. Мне уже приходилось об этом писать год назад. Верхнее поршневое кольцо, в не зависимости от типа преобразующего механизма, как работало так и будет продолжать работать в режиме скребка. 

     Алексей Геннадьевич, химия безусловно играет большую роль в описанном Вами процессе, но разговор охватывал только причины возникновения овальности износа зеркала цилиндра. Что касается химии - Вы сами описали методы, которыми можно бороться с последствиями химических реакций. Представьте, что все меры защиты были использованы - овальность износа у КШМ все равно появится, а у БСМ нет. Об этом и речь.

      Вспомните, почему появились крейцкопфные двигатели, показавшие внушительное увеличение межремонтного ресурса. Причины те же самые, только БСМ реализует эту идею в очень компактных габаритах. Вот и все.

 

[Kim]

Но указанный Kim вид износа в верхней части цилиндра неустраним практически?! 

Каждый видит то что хочет видеть.
Я вот смотрю на себя в зеркало и говорю - Ален де Лон! ;D
А они говорят - нет! :'(

Ален Делон человек довольно мерзкий и фильмы с ним гадостные
поэтому давайте о приятном

 

[TsAI]

бомбардировщик "Миротворец", который имел 6 поршневых 4-х рядных звёзд. Описывается в каком "неописуемом восторге" были технари... Американцы размазали по лицу сопли и слёзы восторга и плавненько перешли на не очень экономичные реактивные бомбардировщики...

Б36 устарел в один момент по совершенно другой причине крейсерская скорость -всего 380 км/ч. Реактивные МиГи их похоронили бы их, как и Б29 в корее ( там было сбито 170 Б29)...потому и сопли у амеров... 

... износом от перекоса поршня БСМ.

по утверждениям адептов БСМ перекоса  поршня в БСМ нет и не должно быть...

"Носик кофейника....Ступенька от верхнего поршневого кольца на рабочей поверхности гильзы наблюдается только в одном месте, а не по всей окружности!
Интересно - почему?

воздействие газовой силы на верхнее кольцо при его нулевой линейной скорости, как следствие - выдавливание "полусухих" остатков масла из  пары граничного трения "кольцо-зеркало", и потеря остатков масляного клина (в несколько молекул толщиной). Далее все то, о чем написал А.Г.К. ...

 

[Сосед Николаич]

Ну наконец-то после десятка существования лет ветки впервые сказали про одну из нескольких особенностей БШМ (не упомянутых в книге).

Вот, ещё один форумчанин заметил, что не все существенные свойства БШМ отражены в книге Баландина, или на нашей ветке.

 

[А.Г.К]

Ступеньку" в цилиндре пожилого мотора знают все

воздействие газовой силы на верхнее кольцо при его нулевой линейной скорости, как следствие - выдавливание "полусухих" остатков масла изпары граничного трения "кольцо-зеркало", и потеря остатков масляного клина (в несколько молекул толщиной).

Мне добавить нечего.