Введение
1 Состояние проблемы и задачи исследований . 18
1.1 Направления улучшения эксплуатационных показателей автомобилей 18
1.2 Направления улучшения эксплуатационных показателей автомобильных двигателей 21
1.3 Улучшение работоспособности бензиновых двигателей модифицированием внутренней поверхности гильз цилиндров ... 35
1.4 Способы и средства улучшения работы сопряжения "поршень-цилиндр" 45
1.5 Микродуговое оксидирование поршней как способ улучшения показателей работы бензиновых двигателей 48
1.6 Научная проблема, обоснование темы и задачи исследований
2 Формирование модели улучшения эксплуатационных показателей автомобилей ... 63
3 Расчетно-теоретическое обоснование улучшения эксплуатационных показателей автомобилей металлизацией гильз цилиндров и оксидированием поршней 73
3.1 Математическое описание процесса образования антифрикционного слоя на рабочей поверхности гильз цилиндров ДВС 73
3.1.1 Теория взаимодействия трущихся поверхностей при внешнем трении 73
3.1.2 Теоретическое обоснование применения различных цветных металлов для снижения износа деталей ЦПГ 76
3.1.3 Теоретическое обоснование снижения износа за счет вставок из цветного металла 79
3.1.4 Обоснование геометрических параметров канавок, нарезаемых для металлизации гильзы цилиндра 85
3.2 Математическое описание процесса образования оксидной пленки методом микродугового оксидирования на днище поршней ДВС 94
3.2.1 Процесс формирования оксидированного слоя 94
3.2.2 Влияние режимов микродугового оксидирования на параметры оксидированного слоя днища поршня 98
3.2.3 Влияние толщины оксидированного слоя на изменение температуры поршня 109
3.2.4 Влияние оксидированного слоя на днище поршня на рабочий процесс бензинового двигателя 120
3.2.5 Влияние оксидированного слоя на головке поршня на износ деталей сопряжения «поршневая канавка – поршневое кольцо» 134
3.3 Определение влияния модернизированной цилиндропоршневой группы с оксидированными поршнями и модифицированными рабочими поверхностями гильз цилиндров на технико-эксплуатационные показатели двигателя и топливную экономичность автомобиля 136
3.4 Результаты расчетно-теоретического обоснования 147
3.5 Оптимизация технологического режима процесса микродугового оксидирования днищ и головок поршней 155
Выводы 157
4 Программа и методика экспериментальных исследований 160
4.1 Программа экспериментальных исследований 160
4.2 Методика металлизации рабочей поверхности гильз цилиндров 160
4.3 Методика микродугового оксидирования поршней 165
4.4 Лабораторные исследования качества покрытия рабочих поверхностей гильз цилиндров, днищ и головок поршней
4.4.1 Методика определения площади покрытия медью рабочей поверхности типовой и металлизированной гильз цилиндров прибором БАРС-3 167
4.4.2 Методика определения свариваемости меди и чугуна методом цветной дефектоскопии 168
4.4.3 Методика определения износа гильз цилиндров методом микрометража 170
4.4.4 Методика определения износа гильз цилиндров весовым методом... 173
4.4.5 Методика исследования гильз цилиндров на прочность на специализированном стенде НП-150 174
4.4.6 Методика определения шероховатости рабочей поверхности металлизированной гильзы цилиндров 175
4.4.7 Методика определения элементного состава поверхности трения типовой и металлизированной гильз цилиндров прибором Х-МЕТ 5100 177
4.4.8 Методика определения микротвердости покрытия днища и головки поршня 178
4.4.9 Методика определения пористости покрытия днища и головки поршня 180
4.4.10 Методика определения температуры нагрева днища поршня 181
4.4.11 Методика определения структуры и элементного состава фрагмента оксидированного образца 183
4.5 Методика определения свойств гильз цилиндров и опытных образцов оксидированного поршня 185
4.5.1 Методика исследования износа рабочей поверхности образцов металлизированной гильзы на машине трения СМТ-1 185
4.5.2 Методика ускоренных лабораторных испытаний гильз цилиндров на износостойкость 189
4.6 Методика сравнительных моторных исследований серийного и экспериментального двигателей УМЗ-417 по показателям износа, рабочего цикла, мощностным, экономическим и экологическим показателям 190
4.6.1 Оборудование и приборное обеспечение 190
4.6.2 Методика стендовых исследований бензинового двигателя при работе с типовой и экспериментальной ЦПГ 195
4.6.3 Методика определения износа при проведении моторных исследований 198
4.6.4 Методика измерения токсичности отработавших газов бензинового двигателя 201
4.6.5 Методика определения механических потерь двигателя 203
4.6.6 Обработка результатов стендовых исследований 204
4.7 Методика сравнительных эксплуатационных исследований автомобилей УАЗ с серийным и экспериментальным двигателями 205
Выводы 207
5 Результаты экспериментальных исследований и их анализ 208
5.1 Результаты исследования качества покрытия рабочих
поверхностей гильз цилиндров и днищ и головок поршней 208
5.1.1 Результаты определения элементного состава поверхности трения типовой и металлизированной гильз цилиндров прибором Х-МЕТ 5100 208
5.1.2 Результаты определения площади покрытия медью рабочей поверхности типовой и металлизированной гильз цилиндров прибором БАРС-3 209 5.1.3 Результаты определения свариваемости меди и чугуна
методом цветной дефектоскопии 211
5.1.4 Результаты определения износа гильз цилиндров весовым методом и методом микрометража 212
5.1.5 Результаты исследования гильз цилиндров на прочность на специализированном стенде НП-150 219
5.1.6 Результаты определения шероховатости рабочей поверхности трения гильз цилиндров 220
5.1.7 Результаты исследования влияния режимов микродугового оксидирования на параметры формируемого оксидированного покрытия на днище и головке поршня 221
5.1.8 Результаты исследования фактической микротвердости оксидированного слоя на рабочих поверхностях днища и головки поршня 224
5.1.9 Результаты исследования пористости оксидированного слоя днища и головки поршня 228
5.1.10 Результаты исследований температуры наружной и внутренней поверхностей днища типового поршня и поршня с оксидированными рабочими поверхностями днища и головки... 229
5.1.11 Результаты исследований толщины, структуры и элементного состава шлифа фрагмента оксидированного слоя на рабочихповерхностях днища и головки поршня 231
5.2 Результаты сравнительных моторных исследований серийного и экспериментального двигателей УМЗ-417 и их анализ 241
5.2.1 Результаты моторных исследований двигателя УМЗ-417 с типовой и экспериментальной ЦПГ 241
5.2.2 Результаты определения износа при проведении моторных исследований 244
5.2.3 Результаты определения токсичности отработавших газов 248
5.2.4 Результаты определения механических потерь двигателя 248
5.3 Результаты сравнительных исследований автомобилей с серийным и экспериментальным двигателями в производственных эксплуатационных условиях и их анализ 251
5.4 Технико-эксплуатационные показатели автомобильных двигателей с улучшенными параметрами ЦПГ 256
Выводы 258
6 Технико-экономическая оценка результатов исследований по улучшению эксплуатационных показателей автомобилей 260
6.1 Расчет стоимости изготовления экспериментальной ЦПГ 261
6.2 Расчёт экономической эффективности от применения экспериментальной ЦПГ 265
Выводы 269
Заключение 270
Рекомендации производству 273
Перспективы дальнейшей разработки темы 273
Список использованной литературы
