Dzinēja galveno komponentu analīze: virzuļu, kloķvārpstu un cilindru uzliku materiāli un nodiluma mehānismi

Virzuļi, kloķvārpstas un cilindru čaulas ir iekšdedzes dzinēja galvenās kustīgās un spiedienu nesošās sastāvdaļas. To materiālu izvēle un nodilumizturība tieši nosaka dzinēja izturību, jaudu un kalpošanas laiku. Šajā rakstā ir analizētas šo trīs galveno daļu materiālu īpašības un nodiluma mehānismi.

Virzuļi darbojas augstas temperatūras, augsta spiediena un ātrgaitas turp un atpakaļ kustības apstākļos. Lielākā daļa ir izgatavoti no hipereutektiskiem alumīnija un silīcija sakausējumiem, kas nodrošina zemu blīvumu, labu siltumvadītspēju un izturību augstā temperatūrā. Dažos lieljaudas dzinējos tiek izmantoti tērauda virzuļi, lai uzlabotu izturību pret nogurumu. Galvenais nodilums rodas uz virzuļa apmales un gredzena rievām. Svārku nodilumu izraisa sānu spēks un nepietiekama eļļošana, savukārt gredzenu rievu nodilumu izraisa augstfrekvences berze starp virzuļa gredzeniem un rievām, ko paātrina oglekļa nogulsnes un termiskā izplešanās.

Kloķvārpstas pārvērš turp un atpakaļ kustību rotācijas kustībā un iztur sarežģītas mainīgas slodzes. Augstas veiktspējas kloķvārpstām tiek izmantots kalts leģēts tērauds, piemēram, 42CrMo vai 40Cr, kas nodrošina augstu stiepes izturību un noguruma izturību. Virsmas apstrāde, piemēram, indukcijas cietināšana un nitrēšana, uzlabo nodilumizturību. Tipiski nodiluma punkti ietver galvenos tapiņus un savienojošo stieņu tapas, kur nodilumu nosaka metāls-metāls kontaktā zem nepietiekamas eļļas plēves, kā arī korozija no skābiem sadegšanas blakusproduktiem.

Cilindru čaulas veido sadegšanas kameru un vada virzuļa kustību. Sausajām oderēm stingrības nodrošināšanai tiek izmantots perlīta čuguns, savukārt mitrās čaulas izmanto leģēto čugunu ar nodilumizturīgām piedevām, piemēram, hromu un molibdēnu. Primārais nodiluma mehānisms ir abrazīvs nodilums, ko rada degvielā un smērvielās esošās daļiņas, apvienojumā ar adhezīvu nodilumu augšējā nāves punktā, kur eļļošana ir vājākā. Kodīgs nodilums rodas arī augstas temperatūras gāzes un kondensāta dēļ.

Rezumējot, racionāla materiālu saskaņošana un virsmas inženierija ir ļoti svarīgas nodiluma samazināšanai. Optimizētas eļļošanas sistēmas un precīza apstrāde vēl vairāk pagarina komponentu kalpošanas laiku un uzlabo kopējo dzinēja uzticamību.