name: Повышение эксплуатационных характеристик поршней дизельных ДВС методом гальвано-плазменной модификации
keyword_list: гальвано-плазменная модификация детали цилиндропоршневой группы двигатель внутреннего сгорания
abstract: В процессе эксплуатации дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) детали цилиндропоршневой группы (ЦПГ) подвергаются наиболее интенсивным циклическим тепловым и механическим нагрузкам, что в значительной степени определяет ресурс двигателя в целом. При этом наиболее нагруженной частью ДВС является поршень, выполняемый, как правило с применением алюминиевых литейных сплавов. Расчеты показали, что теплоизоляция днища поршня может положительно сказаться на КПД двигателя в целом. Однако теплоизоляционные покрытия не нашли практического применения в двигателях внутреннего сгорания из-за низкой адгезионной и усталостной прочности. Однако конструкционные материалы, из которых изготавливают поршни ДВС, (стали, алюминиевые сплавы) ограничены характеристиками жаростойкости и жаропрочности. При длительном циклическом тепловом и механическом воздействии эти материалы теряют прочностные свойства и разрушаются.
  Одним из путей решения проблемы снижения теплопотерь в камере сгорания и одновременной защиты материала поршня от термоциклического воздействия является создание на днище поршня и жаровом поясе теплозащитного слоя, препятствующего передаче тепла продуктов сгорания в тело поршня, и одновременно снижающих амплитуду циклической составляющей тепловых внутренних напряжений в поршне, выполняя роль динамической теплозащиты. В данной работе предлагается технология и оборудование для создания теплозащитных покрытий на днище поршня методом гальваноплазменной модификации поверхности (ГПМ), являющимся дальнейшим развитием технологии микродугового оксидирования. Как показывают расчеты и экспериментальные данные, формирование эффективного теплозащитного покрытия на днище поршня и его жаровом поясе позволяет снизить расход топлива на 5-7%, либо повысить мощность двигателя до 8% при условии обеспечения оптимальных свойств теплозащитного слоя. Помимо повышения межремонтного ресурса важной задачей является восстановление деталей ЦПГ с кратным увеличением срока службы (до следующего планового техобслуживания), которая также может быть комплексно решена с применением перспективных методов формирования покрытий на алюминиевых сплавах, в частности, путем формирования износостойких покрытий на юбке поршня методом ГПМ, позволяющих восстановить пары «поршень-гильза» до исходного рабочего зазора и заданной геометрии, либо сформировать износостойкий слой на поршне. Применение износостойких пористых керамических покрытий положительно сказывается на ресурсе как поршня, так и всей ЦПГ благодаря улучшению условий смазки, возникающему благодаря удержанию на поверхности масляной пленки, что предотвращает сухое трение при любых нагрузках на двигатель. Таким образом, применение технологии ГПМ применительно к поршню дизельного ДВС позволяет решить ряд актуальных задач, таких как увеличение срока службы поршня и гильзы, а также ремонт ЦПГ путем восстановления формы и размеров поршня.
  Объект исследования: поршни дизельных ДВС.
  Предмет исследования: технология покрытий элементов ЦПГ.
  Цель исследования: Повышение эксплуатационных характеристик двигателя и увеличение ресурса ЦПГ за счет разработки технологии формирования теплозащитных, износостойких и восстановительных оксидных покрытий на элементы поршня дизельного ДВС гальвано плазменным методом (ГПМ), обеспечивающих.
  Задачи исследований:
  1) Анализ современных методов повышения эксплуатационных характеристик ДВС.
  2) Определение влияния динамической теплозащиты на днище поршня дизельного двигателя, на тепловые процессы в материале поршня и ее воздействия на термодинамический цикл двигателя путем математического и численного моделирования тепловых процессов в камере сгорания дизельного ДВС с последующим формированием требований к оптимальному теплозащитному покрытию.
  3) Экспериментальные исследование влияния технологических режимов процесса ГПМ на физико-механические свойства теплозащитных, износостойких и восстановительных покрытий на элементах поршня.
  4) Разработка математической модели процесса формирования покрытий методом ГПМ на алюминиевых литейных сплавах.
  5) Обобщение полученных результатов, технико-экономическое обоснование и разработка практических рекомендаций для инженерного применения разработанной технологии.
chairman_dissertation_council.name: Ольга
chairman_dissertation_council.surname: Иващук
chairman_dissertation_council.patronymic: Александровна
chairman_dissertation_council.position: заведующий кафедрой информационных и робототехнических систем
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: P-3262-2015
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 56007919800
chairman_dissertation_council.rinc_id: 143923
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Николай
organization_supervisor.surname: Репников
organization_supervisor.patronymic: Иванович
organization_supervisor.position: проректор по науке и инновациям
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 55.03.99
rubrics.name: Прочие детали машин и механизмов
oecds.code: 02.03.IU
oecds.name: ENGINEERING, MECHANICAL
speciality_codes.name: Технология и оборудование механической и физико-технической обработки
speciality_codes.code: 05.02.07
supervisors.fio: Красильников В.В.
supervisors.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
supervisors.speciality_code: Теоретическая физика
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Владимиров А.А.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Технология и оборудование механической и физико-технической обработки
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГАОУ ВО "Белгородский государственный национальный исследовательский университет", НИУ "БелГУ"
protection_organization.name: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет"
protection_organization.ogrn: 1023101664519
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные автономные учреждения
author_organization.short_name: ФГАОУ ВО "Белгородский государственный национальный исследовательский университет", НИУ "БелГУ"
author_organization.name: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет"
author_organization.ogrn: 1023101664519
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные автономные учреждения