зового навантаження контакту виникають умови для переважно пружного контакту. У цьому випадку при розрахунку фактичного тиску між двома трущимися шорсткими поверхнями можна припустити, що вони мають однаковий мікрорельєф, оскільки на робочій поверхні циліндра, виготовленого з менш твердого в порівнянні з кільцем матеріалу, буде відтворюватися мікрорельєф, близький за своїми характеристиками до микрорельефу поверхні кільця. Тоді для визначення фактичного тиску Pryj при пружному контакті двох поверхонь, що мають однакові параметри шорсткості:
(5)
де - функція, що описує залежність контурного тиску від ходу поршня, Ra і Rш - середньоарифметичне відхилення профілю мікронерівностей поверхні дзеркала циліндра і радіус закруглення, П1,2 і Е1,2 - коефіцієнти Пуассона і модулі пружності матеріалів поршневого кільця і ??гільзи циліндра.
Враховуючи, що після підробітки кілець і дзеркала циліндра макроіскаженія в зоні контакту стають пренебрежимо малими, можемо записати рівність
(6)
Оскільки величину АФ при пружному контакті визначають як добуток числа плям контакту на їх площа, буде справедливо наступне вираження:
(7)
Тепер можна записати рівняння для визначення зусилля, що діє в напрямку пружного контакту:
(8)
Беручи до уваги вищевикладене, визначення величини Wj можна виробляти шляхом рішення наступного нелінійного алгебраїчного рівняння:
(9)
При реалізації на ЕОМ це рівняння зручно вирішувати методом половинного ділення.
Аналіз цього рівняння показує наступне:
Сила притиснення зовнішньої поверхні кільця до циліндра зростає зі збільшенням сил його пружності і сили, переданої експандером (при його наявності). У зв'язку з цим, з одного боку, з точки зору зносу, ці сили необхідно зменшувати, а з іншого боку - занадто малі зусилля можуть призвести до зниження ущільнюючої здатності кільця і ??прориву ущільнюються газів, який може привести до загоряння матеріалу кільця.
Сили тертя між кільцем і дзеркалом циліндра істотно залежать від зусилля з боку зазору між кільцем і дзеркалом циліндра Pj (ср). Чим більше це зусилля, тим з меншою силою кільце притискається до циліндра, тим менше знос і гірше ущільнююча здатність кільця.
На параметри тертя в кільцевому ущільненні значний вплив мають характеристики матеріалів і поверхонь тертя ущільнення.
У зв'язку з цим очевидно, що підвищення ущільнюючої здатності кільцевого ущільнення за рахунок збільшення зусилля його притиснення до дзеркала циліндра призводить до збільшення контактних напруг і зносу як кілець, так і дзеркала циліндра.
Знос поршнів відбувається з кільцевих канавках, спідниці і отворам під палець в бобишках. Монометалічні поршні з алюмінієвих сплавів найчастіше виходять з ладу по зносу двох верхніх канавок. Крім того, бічні поверхні поршнів пошкоджуються при поганій мастилі і використанні неякісних масел або при поганій роботі системи очищення масла. Ці ушкодження проявляються як задираки і втомну-корозійні тріщини. При грубому порушенні режиму роботи ДВС головка алюмінієвого поршня може взагалі прогоріти.
При роботі двигуна кільця скоюють в канавках радіальні переміщення і переміщення уздовж осі поршня, причому, чим більше знос циліндропоршневої пари, тим ці переміщення значніше.
Радіальні переміщення кільця щодо тіла поршня пов'язані в основному з коливаннями поршня в поперечному напрямку (перекладка поршня) при зміні кута нахилу шатуна (рис. 4). Кільце під дією сил пружності і тиску газів в більшій чи меншій мірі притиснуто до поверхні гільзи циліндра, тобто відносно осі циліндра практично нерухомо, в той час як поршень відповідно до фазою його роботи переміщається від однієї стінки циліндра до іншої, тобто переміщається щодо осі циліндра.
При цьому залишається нерухомим в радіальному напрямку кільце здійснює переміщення в канавці, будучи притиснутою до її нижньої поверхні, в результаті чого спостерігається знос менш твердій поверхні за типом фреттінг-процесу.
Очевидно, що чим більше зазор між поршнем і циліндром, тим з більшою амплітудою переміщається кільце і тим більше помітні негативні результати процесу зносу.
Крім радіального кільця скоюють осьове переміщення в канавках в межах різниці між товщиною кілець і шириною канавки. У незношеного ущільненні це переміщення складає соті частки міліметра.
Проте воно має ударний характер, відбувається при температурі близько 200-250 ОС і в поєднанні з радіальними переміщеннями призводить до зминання матеріалу алюмінієвого поршня, викривлення форми канавки, збільшенню її роз...
