ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ МОДЕРНІЗОВАНИХ ПОРШНІВ МАЛООБЕРТОВИХ СУДНОВИХ ДВИГУНІВ WARTSILA RT-FLEX96C ТА RTA96C
DOI:
https://doi.org/10.26906/SUNZ.2024.2.024Ключові слова:
modeling, piston, stress-strained state, load, piston crown, piston ringsАнотація
Сучасні темпи розвитку суднового двигунобудування диктують необхідність створення універсальних методів дослідження теплового і напруженого стану основних деталей двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), які дозволяють скоротити час їх проектування і дефектації. Складність конструкції поршня помітно зростає з необхідністю збільшення потужності енергетичного обладнання. Проектування поршня в тривимірній задачі з повною оцінкою фактичної конфігурації напружено-деформованого стану (НДС) на даний час є складною проблемою. Великі можливості для таких розрахунків має метод скінченних елементів (МСЕ). Стаття присвячена аналізу напруженодеформованого стану поршня в його матеріалах під впливом експлуатаційних навантажень з використанням сучасних CAD/CAE комплексів. Встановлено, що максимальні сумарні напруження за критерієм фон Мізеса становлять 178,7 МПа для двигуна RT-flex і 198,6 МПа для двигуна RTA, які спостерігаються в зоні контакту опорної поверхні днища поршня зі спідницею. В цілому діаграма розподілу напружень на іншій частині поршня показує рівномірний розподіл напружень на днищі поршня (в середньому 90...120 МПа) і на його бічній поверхні (10...15 МПа). Максимальні значення зміщення становлять 0,55 мм для двигуна RT-flex та 0,357 мм для двигуна RTA. Результати аналізу ізоповерхонь діаграми переміщень вказують на локалізацію максимальних переміщень у центральній частині поршневої головки.Завантаження
Посилання
Самарін, О.Є., Білоусов, Є.В., Савчук, В.П. (2018). Зменшення механічних втрат крейцкопфного двигуна. О.Є. Самарін, Є.В. Білоусов, В.П. Савчук (Ред.), Сучасні енергетичні установки на транспорті, технології та обладнання для їх обслуговування (с. 306–308). Херсонська державна морська академія. https://ksma.ks.ua/wp-content/uploads/2021/02/seutto_2018.pdf
Савчук, В. П., Білоусов, Є. В., Зінченко, Д. О., & Дзигар, А. К. (2019). Аналіз напружено-деформованого стану поршнів дизельних двигунів RT-FLEX 96C фірми Wartsila. У Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції «Суднова енергетика: стан та проблеми» (с. 9–13). НУК імені адмірала Макарова. http://rep.ksma.ks.ua/jspui/handle/123456789/2297
Матвєєнко, В.В., Пилєв, В.А., Клименко, О.М., & Котуха, А.А. (2012). Оцінка ресурсної міцності поршня в САПР з урахуванням експлуатаційних режимів роботи двигуна. Двигуни внутрішнього згорання, 1, 120–123.
Ivashchenko, N. A., Nasyrov, R. A., & Timokhin, A. V. (1980). Evaluation of the thermal and stress-strain state of an internal combustion engine piston by the finite-element method. Strength of Materials, 12(2), 187–193. https://doi.org/10.1007/BF00767712
Савчук, В.П., Зінченко, Д.О., Самарін, О.Є., Дзигар, А.К., & Котов, А.І. (2021). Аналіз напружено-деформованого стану поршнів малообертового суднового двигуна WinGD RT-Flex50D. Суднові енергетичні установки: науково-технічний збірник, 42, 50–58. https://doi.org/10.31653/smf42.2021.50-58
Триньов, О. В., Коваленко, В. Т., Тихоненко, А. Т., Клименко, О. М., & Куртов, Д. А. (2010). Аналіз напруженого стану випускних клапанів швидкохідного дизеля при прикладанні механічного навантаження. Двигуни внутрішнього згоряння, (2), 65–69.
Krishnakanth, P. V., & Narasa Raju, G. (2013). Structural and Thermal Analysis of Gas Turbine Blade by using FEM. International Journal of Scientific Research Engineering and Technology, 2(2), 60–65. DOI:10.22161/ijaers/3.12.43
He, Zh. (2018). Piston skirt friction loss and dynamic analyses based on FEM method. Industrial Lubrication and Tribology, 70(4), 656–672. https://doi.org/10.1108/ILT-12-2016-0320
He, Z. P., Xie, W. S., Zhang, G. C., Hong, Z. Y., & Zhang, J. H. (2014). Piston dynamic characteristics analyses based on FEM method part I: effected by piston skirt parameters. Advances in Engineering Software, 75, 68–85. https://doi.org/10.1016/j.advengsoft.2014.05.003.
Wannatong, K., Chanchaona, S., & Sanitjai, S. (2008). Simulation algorithm for piston ring dynamics. Simulation Modelling Practice and Theory, 16(1), 127–146. https://doi.org/10.1016/j.simpat.2007.11.004
