በ700°ሴ / 100 MPa ከፍተኛ የአየር ሁኔታ ውስጥ ለናፍጣ ሞተሮች የብረት ሲ-ሪንግ የማይንቀሳቀሱ ማህተሞች ዲዛይን እና አተገባበር ጥናት

በዘመናዊ ከፍተኛ አፈጻጸም ባላቸው የዲዝል ሞተሮች ጥናት፣ ልማት እና ዲዛይን ውስጥ፣ የሲሊንደር ራስ ጋኬት (የማኅተም መዋቅር) በጠቅላላው ሞተሩ ውስጥ በጣም ከባድ የሆኑ የሙቀት-ሜካኒካል ጭነቶች ይጋለጣሉ። በብረት ሞተር ብሎክ እና በአሉሚኒየም ቅይጥ ሲሊንደር ራስ መካከል ባለው አካላዊ ባህሪያት ልዩነት ምክንያት፣ በከፍተኛ ሙቀት፣ ከፍተኛ ጫና እና ተለዋዋጭ ዑደት ተጽዕኖዎች ስር በጣም ፈታኝ የሆኑ መፈናቀሎች እና መበላሸቶች ይከሰታሉ።

እጅግ በጣም ከባድ የሆኑ የአሠራር ሁኔታዎችን ለመፍታትከ700–800°ሴ ከፍተኛ የሙቀት መጠን፣ 100 MPa ሳይክሊክ የልብ ምት ግፊትእናየብረት / የአሉሚኒየም ቅይጥ የተለያዩ የብረት ጥምረት,የብረት ሲ-ሪንግ የማይንቀሳቀስ ማኅተምልዩ የሆነ የመዋቅር የመለጠጥ ችሎታ እና የፀደይ መልሶ ማግኛ አቅም ያለው፣ የሲሊንደር ማቃጠያ ግፊት መፍሰስን ለመከላከል እንደ ተስማሚ መፍትሄ ሆኖ ያገለግላል።

1. የአሠራር ተግዳሮቶች እና የሜካኒዝም ትንተና

የብረታ ብረት ሲ-ሪንግ አጠቃቀምን ከመተንተንዎ በፊት፣ በእነዚህ የአሠራር ሁኔታዎች የሚነሱ ሶስት ዋና ዋና ተግዳሮቶች መገለጽ አለባቸው፡

1. የሙቀት ውጥረት እና የሙቀት መስፋፋት አለመጣጣም (የሙቀት ውጥረት / የመቁረጥ ለውጥ):

   የሊኒየር የሙቀት ማስፋፊያ ኮፊሸንትየብረት ሲሊንደር ብሎክበግምት $10 \sim 12 \times 10^{-6} /\text{K}$ ሲሆን የየአሉሚኒየም ቅይጥ ሲሊንደር ራስ$22 ይደርሳል \sim 24 \times 10^{-6} /\text{K}$። ከፍተኛው የሙቀት መጠን 700–800°ሴ ላይ፣ የአሉሚኒየም ሲሊንደር ጭንቅላት መስፋፋት ከተጣለ የብረት ብሎክ በእጅጉ ከፍ ያለ ሲሆን ይህም ከባድ ጉዳት ያስከትላልአንጻራዊ የሙቀት መፈናቀል እና የመቁረጥ ኃይሎችበማተሚያው በይነገጽ ላይ። በተጨማሪም፣ የአሉሚኒየም ቅይጥ የመሸከም እና የምርታማነት ጥንካሬዎች ከ200-250°ሴ በከፍተኛ ሁኔታ ሲቀንሱ፣ ከመጠን በላይ የሆነ የአካባቢያዊ የመቆንጠጫ ኃይል ሊተገበር አይችልም፣ ምክንያቱም በቀላሉ በአሉሚኒየም ራስ ጎድጎድ ወለል ላይ የፕላስቲክ ዘልቆ መግባትን ያስከትላል።

2. 100 MPa ተለዋጭ የግፊት ግፊት (ተለዋዋጭ የማኅተም ክፍተት መለየት):

   የዲዝል ማቃጠያ ግፊት ከፍተኛ ድግግሞሽ እና ከፍተኛ የመለዋወጥ ምት ባህሪያትን ያሳያል። የ100 MPa ከፍተኛ የሳይክል ግፊት የሲሊንደር ራስ ብሎኖች ትንሽ የመለጠጥ ማራዘምን ያስከትላል፣ ይህም ያስከትላልየማይክሮሜትር ልኬት ተለዋጭ የክፍተት መለያየትበሲሊንደር ራስ እና በሞተር ብሎክ መካከል። ባህላዊ ጠንካራ ማሸጊያዎች ወይም ባህላዊ የብረት ጋኬቶች እራሳቸውን የሚያነቃቁ አቅም እና የመልሶ ማግኛ መጠኖች የላቸውም፣ ይህም በእንደዚህ ዓይነት ተለዋዋጭ የክፍተት መለዋወጥ ስር ለጥቃቅን መፍሰስ ወይም ለአፈር መሸርሸር በጣም ተጋላጭ ያደርጋቸዋል።

3. ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው የዲዝል ማቃጠያ ጋዝ መሸርሸር፡

   የሚቀጣጠል ጭስ ማውጫ ጋዝ ውስብስብ ኦክሳይድ፣ ያልተቃጠሉ የካርቦን ቅንጣቶች እና ሰልፋይዶችን ይዟል። በ800°ሴ ከፍተኛ የሙቀት መጠን ውስጥ ጠንካራ የሙቀት ኦክሳይድ እና ዝገት ያሳያል፤ ስለዚህ የማሸጊያው ንጣፍ ቁሳቁስ ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው የኦክሳይድ መቋቋም እና የመንሸራተት መቋቋም ሊኖረው ይገባል።

2. የብረት ሲ-ሪንግ የስራ መርህ እና ራስን የሚያነቃቃ ዘዴ

የብረት ሲ-ሪንግ (Metal C-Ring) የታጠፈ የብረት ቱቦ ወይም የተፈጠረ ቀለበት ሲሆን ክፍት የመስቀለኛ ክፍል ያለው ሲሆን ክፍተቱ ወደ ከፍተኛ ግፊት ጎን (ማለትም ወደ ማቃጠያ ክፍሉ ውስጥ) የሚያይበት ቦታ ነው።

ከፍተኛ ግፊት ያለው ጎን (የማቃጠያ ክፍል 100 MPa) ────► │ ╭───┐ │ │ ◄── የብረት ሲ-ሪንግ ግድግዳ ሲሊንደር │ │ ◄─── ከፍተኛ ግፊት ያለው መግቢያ (ወደ ውስጥ የሚከፈት) ራስ │ │ │ (አሉሚኒየም) │ ╰────┘ ────► ዝቅተኛ ግፊት ያለው ጎን (ከባቢ አየር / የውሃ ጃኬት)

1. የመጀመሪያ ቅድመ-ማጥበቂያ ማህተም፡በመጫን ጊዜ፣ በሲሊንደር ራስ ብሎኖች በኩል የሚተገበረው ቅድመ-ማጥበቂያ ኃይል የC-ቀለበት የመለጠጥ ጠፍጣፋ መበላሸት እንዲከሰት ያደርገዋል። የC-ቀለበት ውጫዊ ቅስት ገጽታዎች ከጉድጓዱ የላይኛው እና የታችኛው የማሸጊያ ገጽታዎች ጋር በቅርበት ይጣበቃሉ፣ ይህም የመጀመሪያውን የማሸጊያ ግንኙነት ግፊት ይፈጥራል።

2. በግፊት የታገዘ የማኅተም ውጤት፡የ100 MPa የናፍጣ ማቃጠያ ግፊት ወደ ሲ-ሪንግ ውስጠኛ ክፍል ሲገባ፣ ከፍተኛ ግፊት ያለው መካከለኛ በሲ-ሪንግ ውስጠኛ ግድግዳ ላይ ይሠራል፣ ይህም ውጫዊ የማስፋፊያ ኃይል ይፈጥራል።የስርዓት ግፊቱ ከፍ ባለ ቁጥር የC-Ring ውጫዊ የማስፋፊያ ኃይል ይጨምራልበዚህም ምክንያት በ100 MPa የቃጠሎ ተጽዕኖ ኃይል ምክንያት የተፈጠረውን የደቂቃ ቦልት-ዝርጋታ ክፍተት መለያየት በራስ-ሰር ያካክሳል።

3. ከፍተኛ የስፕሪንግባክ ካሳ አቅም፡ከጠንካራ የብረት ጋኬቶች ጋር ሲነጻጸር፣ ሲ-ሪንግስ ከፍተኛ የስፕሪንግባክ መልሶ ማግኛ መጠን አለው። በሞተር ብሎክ እና በሲሊንደር ራስ መካከል በሙቀት መስፋፋት/መጨናነቅ እና በግፊት ሞገዶች ምክንያት የማይክሮሜትር-ልኬት ተለዋዋጭ ክፍተት መለዋወጥ ቢከሰትም፣ ሲ-ሪንግ የጭስ ማውጫ ጋዝ መፍሰስን ለመከላከል የማያቋርጥ የመገናኛ ግፊትን ይይዛል።

3. ቁልፍ የቁሳቁስ ምርጫ እና የመዋቅር ዲዛይን ዝርዝሮች

በከባድ ሁኔታዎች ውስጥ የረጅም ጊዜ የተረጋጋ አሠራርን ለማረጋገጥ፣ ቁሳቁሶች እና ሂደቶች ማበጀት አለባቸው፡

3.1 የንዑስ ክፍል ቁሳቁስ ምርጫ (ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው ሸርጣን መቋቋም እና የመለጠጥ ችሎታ ማቆየት)

ከ700–800°ሴ ባለው ከፍተኛ የሙቀት መጠን፣ የተለመዱ አይዝጌ ብረቶች (እንደ 304 ወይም 316 ያሉ) በፍጥነት የጭንቀት እፎይታ ያገኛሉ እና የመለጠጥ ችሎታቸውን ያጣሉ።

• የሚመከሩ ቁሳቁሶች፡ ኢንኮኔል 718 (በኒኬል ላይ የተመሰረተ የዝናብ-ጠንካራ ቅይጥ) or ኢንኮኔል ኤክስ-750.

• ጥቅሞች፡ኢንኮኔል 718 እስከ 700-800°ሴ ባለው ከፍተኛ የሙቀት መጠን እንኳን እጅግ በጣም ከፍተኛ የሆነ የምርት ጥንካሬ፣ የመንሸራተት መቋቋም እና እጅግ በጣም ጥሩ የመለጠጥ ሞዱለስን ይይዛል፣ ይህም ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው ዑደት ጭንቀትን ለመቋቋም ተመራጭ ምርጫ ያደርገዋል።

3.2 የገጽታ ፕላቲንግ/ሽፋን ዲዛይን (ማይክሮ-ሻርክ ኢንፊሌሽን እና የአሉሚኒየም ንጣፎች ጥበቃ)

• የጥንካሬ አለመመጣጠን ችግር፡የኢንኮኔል ቅይጥ ከአሉሚኒየም ቅይጥ በእጅጉ የበለጠ ጠንካራ ነው። ቀጥተኛ ግንኙነት ጠንካራው ሲ-ሪንግ ወደ ለስላሳው የአሉሚኒየም ጎድጎድ የታችኛው ክፍል እንዲቆፍር ያደርገዋል፣ ይህም ወለሉን ይጎዳል።

• የሽፋን መፍትሄ፡እንደ ለስላሳ፣ ከፍተኛ ሙቀት መቋቋም የሚችል ብረት ንብርብር የሆነ ኤሌክትሮፕላትየብር ፕላቲንግ(ወይም እጅግ በጣም በሚፈለግ ሁኔታ ውስጥ ወርቅ/ፕላቲነም)፣ ወይም በሲ-ሪንግ ውጫዊ ገጽ ላይ ልዩ ከፍተኛ ሙቀት ያላቸውን ሽፋኖች ይተግብሩ።

  • ተግባር 1፡በቅድመ-ማጥበቂያ ኃይል ስር፣ ለስላሳው የብር ንብርብር በብረት እና በአሉሚኒየም ጎድጓዶች ላይ ጥቃቅን የማሽን ምልክቶችን ለመሙላት የፕላስቲክ ፍሰት ውስጥ ይገባል፣ ይህም ዜሮ መፍሰስን ያስከትላል።

  • ተግባር 2፡በአንጻራዊ ሁኔታ ለስላሳ የሆነውን የአሉሚኒየም ሲሊንደር የጭንቅላት ጎድጎድ ከመግቢያው ለመጠበቅ እንደ ቋት ንብርብር ሆኖ ያገለግላል።

  • ተግባር 3፡በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ የተለያዩ ብረቶች መካከል በሚፈጠር ንክኪ ምክንያት የሚፈጠር የጭንቀት መበላሸትን ይከላከላል።

4. የግሩቭ ኢንጂነሪንግ መትከል እና መዝጋት

5. ማጠቃለያ እና እይታ

በተጣመረ የብረት ሲሊንደር ብሎክ እና በአሉሚኒየም ቅይጥ ሲሊንደር ራስ ውስጥ፣ ፊት ለፊትከ700–800°ሴ ከፍተኛ ከፍተኛ ሙቀትእና100 MPa ከፍተኛ-ድግግሞሽ የልብ ምት ግፊትየናፍጣ ማቃጠያ አካባቢ፣በብር የተለበጠ ኢንኮኔል 718 የብረት ሲ-ሪንግአስተማማኝ እና በቴክኒካል የበሰለ የማይንቀሳቀስ የማተሚያ መፍትሄን ይወክላል።

ዋና ጥቅሞቹ በሚከተሉት ውስጥ ይገኛሉ፡

• በ100 MPa የግፊት ሞገዶች ምክንያት የሚከሰቱ ተለዋጭ ክፍተቶችን በፍፁም ያስተናግዳልበግፊት የሚታገዝ ራስን የማነቃቃት ዘዴ;

• በብረት እና በአሉሚኒየም ቅይጥ መካከል ያለውን ያልተመጣጠነ የሙቀት መስፋፋት ማካካሻበኒኬል ላይ የተመሰረቱ ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያላቸው ቅይጥዎች ከፍተኛ የመለጠጥ ችሎታ;

• በአጉሊ መነጽር የሚመጣ የሻካራነት መሙላትን እና የአሉሚኒየም ወለል ጥበቃን መፍታትለስላሳ የውጪ ወለል ንጣፍ.

በዲዛይን ሂደቱ ውስጥ፣ የC-Ring የቦልት ቅድመ-ማጥበቂያ ኃይልን፣ የጎድጓድ ልኬት መቻቻልን እና ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው የጸደይባክ ኩርባዎችን በትክክል ለማስላት፣ በአገልግሎት ዘመኑ ሁሉ ቀልጣፋ፣ ዜሮ-ፍሳሽ እና አስተማማኝ የሞተር አሠራርን ለማረጋገጥ፣ ውስን አባል ቴርሞ-ሜካኒካል ኮፒውትድ አናሊሲስ (FEA) በጥብቅ መከናወን አለበት።