Моделирование процесса элeктроразряда при восстановлении поршнeвыx пальцев ДВС

Введение. Актуальность темы представленной статьи определяется усовершенствованием технологии ремонта и восстановления деталей машин. В настоящее время широко используется технология восстановления поршневых пальцев двигателей внутреннего сгорания (ДВС) высокоэнергетическим способом пластического деформирования металла с использованием энергии высоковольтного импульсного разряда в жидкости – электрогидравлический эффект, а на его основе электрогидравлической обработки.

Цель статьи – повышение эффективности метода восстановления поршневых пальцев двигателей внутреннего сгорания за счет применения способа электрогидравлической раздачи.

Материалы и методы. Использовались следующие методы исследования: анализ степени влияния электрических параметров процесса электрогидравлической раздачи на величину деформации поршневых пальцев в зависимости от применяемого материала изделия. В статье рассматривается математическая модель процесса электроразряда при восстановлении поршневых пальцев. Расчетным методом определены режимы и параметры процесса электрогидравлической раздачи поршневых пальцев с сохранением их усталостной долговечности, статической прочности и износостойкости.

Результаты. В данной работе установлена степень влияния электрических параметров процесса электрогидравлической раздачи на величину деформации поршневых пальцев в зависимости от применяемого материала изделия. Разработана математическая модель процесса электроразряда при восстановлении поршневых пальцев, и на их основе определены режимы и параметры процесса электрогидравлической раздачи поршневых пальцев с сохранением их усталостной долговечности, статической прочности и износостойкости.

Обсуждение и заключение. Исследования показали, что взрывающиеся проволоки из железа, меди, вольфрама при восстановлении поршневых пальцев с внутренним радиусом до 10 мм не эффективны. Давление в случае их использования не превышает 100 МПа. Наибольший эффект дают взрывающиеся проволоки из Аl диаметром менее одного миллиметра. При этом индуктивность цепи должна быть минимальной, т.к. это обеспечивает наибольшую долю энергии, выделяемую в канале разряда, от всей, запасенной в конденсаторе. Это обеспечивает и наибольшее давление в канале. Исходя из этих же соображений, емкость следует ограничить диапазоном 3–12 мкФ. Этот метод может быть применен при восстановлении других деталей автомобилей.

1. Saraiev O., SaraievaI., GritsukI., Vrublevskyi R., KurnosenkoD., Ahieiev AM. utomated Diagnostic System for Engine Cylinder – Piston Group. SAE Technical Paper 2020-01-2022. 2020. doi: https://doi.org/10.4271/2020-01-2022. Mode of access: SAE International (Scopus). Title from the screen.

2. Агєєв М.С., Грицук І.В., Солових Е.К. Застосування комбінованих технологій відновлення для підвищення ресурсу деталей засобів транспорту // Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту (УкрДУЗТ). 2020. Вип. 194.С. 81 – 92.

3. Allmaier H., Sander D.E., Reich F.M. Measuring friction in automotive engines & determining the contributions of the individual subsystems. World Tribology Congress. Torino. 2013. P. 117.

4. Vorlaufer G., Ilincic S., Franek F. and Pauschitz A.Quantification of wear by comparison of surface topography data. Encyclopedia of tribology. New York: Springer Verlag, 2012. Ch. № 967.

5. Goenka P.K., Paranjpe R.S. A Rewiew of Engine Bearing Analysys Methods at General Motors. SAE Technical paper series 920489. P. 67–75.

6. Wheat H., Liu G., Alonzo A., Johnson K. Corrosion sensing coatings for steel and aluminum alloys. The Proceedings of the 21 International Offshore and Polar Engineering Vol.4. Cupertino. 2011. Р. 362–368.

7. Gierl C., Harrer B., Danninger H., Kastner J., Schneider R. X-ray computed tomography for quantification of secondary pore structures in PM steels. Powder Met. Progr. 2011. 11, № 1–2. Pp. 85–89.

8. Dey A., Koria S., Dube R. Model prediction and experimental validation of porosity in metal spray deposit. Powder Met. 2007. 50, № 4. Р. 359–366.

9. Tomie Michio, Abf Nobuyuki, Improvement of sprayed coatings with ultra high voltage EB melting. Trans. JWRI. 1992. 21, №2. С. 229–300.

10. Gu Jianfeng Jinshu rechuli-Heat Treat. Metals. 2013. №2. P. 1–9.

11. Woods M., Brewe D.E. The Solution of the Elrod Algorithm for a Dynamically Loaded Journal Bearings Using Multigrid Techniqes. Tribology Transactions. 1990. Vol. 112. 52–59 pp.

12. Vincent B., Maspeyrot P., Frene J. Cavitation in dynamically loaded journal bearings using mobility method. Wear. 1996. Vol.193. 155–162 pp.

13. Ageev M., Lyashenko B., Zheng–xian Li Performance of Protective Compound Coating for HIIY Niobium Alloy. Evaluated by Thermo – Cyclic Creep Test Method. Science Magazine Materials Protection, Periodical, Chinese (材料保护) 2017. №50(2). pp. 15–19.

14. Агєєв М.С., Грицук І.В., Рутковський А.В., Солових А.Є., Катеринич Є.К. Дослідження процесу імпульсного іонного вакуумного термоциклічного азотування у плазмі пульсуючого тліючого розряду. // Науковий журнал «Вісник Хмельницького національного університету». Технічні науки. 2020. № 6 (291). С. 107 – 116 DOI 10.31891/2307–5732.

15. Дудан А.В., Агеев М.С., Рутковский А.В., Мирненко В.И., Радько О.В. Исследование процесса вакуумного термоциклического азотирования в плазме пульсирующего тлеющего разряда. Построение математической модели процесса // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В. Промышленность. Прикладные науки. Машиноведение и машиностроение. г. Новополоцк: ПГУ, 2020. № 4. С. 40–48.

16. Method For Determination Of Liquefied Gas Fuel Consumption And Harmful Emissions Of Vehicles / Igor Gritsuk, Vasyl Mateichyk, Volodymyr Volkov, Dmytro Pohorletskyi, Mykola Bulgakov – Seria: Mechanical Engineering (Inżynieria Mechaniczna) Transport Means Engineering – Operation, Fuels And Safety – Selected Issues, Rzeszow University of Technology, 2022. Р. 37 – 44. ISBN 978-83-7934-606-6

17. Golovan A., Gritsuk I., Popeliuk V., Pohorletskyi D., Khudiakov I., Ahieiev M.Features of mathematical modeling in the problems of determining the power of a turbocharged engine according to the characteristics of the turbocharger. SAE International Journal of Engines, 2020, 13(1), 03 – 13 – 01 – 0001. doi: https://doi.org/10.4271/03–13–01–0001. Mode of access: SAE International Journal of Engines. (Scopus). Order URL: https://worldcat.org/issn/19463936/. Title from the screen.

18. Быков И.А., Кузнецов Т.А. Изготовление заготовок поршневых пальцев в автомобильной промышленности // Автомобильное производство. 1984. № 1. С. 4–7.

19. Maksim Ahieiev, Igor Gritsuk, Aleksandra Litikova, Ievhen Bіlousov, Roman Vrublevskyi, Oleksandr Boboshko, Oleg Smyrnov, Iryna Saraieva, Igor Khudiakov, “Application of Combined Electric Arc Coatings for Parts and Units of Vehicles Recovery in Repair Technologies,” SAE Technical Paper 2021-01- 5100, 2021, doi:10.4271/2021-01-5100, р. 17,

20. Belousov E., Marchenko A., Gritsuk I., Kalashnikov Y., Ahieiev M., Pronin S. Research of the Gas Fuel Supply Process on the Compression Stroke in Ship’s Low – Speed Gas – Diesel Engines. SAE Technical Paper 2020-01-2107. 2020. doi: https://doi.org/10.4271/2020-01-2107. Mode of access: SAE International (Scopus). https://papers.sae.org/10.4271/2020–0–2107. Title from the screen.

21. Полупанов Ф.П., Балан К.Г., Пономаренко В.Н. Электрогидравлический эффект в ремонтном деле // Техника в сельском хозяйстве. 1972. № 12. С. 72–74.

22. Каспарьянц А.Г., Какуевицкий В.А. Использование электрогидравлического эффекта для восстановления поршневых пальцев // Автомобильный транспорт. 1982. № 8. С. 103–106.

23. Pegel H. Electrohydraulic sheet metal forming with flexible tools. / H. Pegel, L. Langstadtler, M. Herrmann, C. Schenck, B. Kuhfuss // MATEC Web of Conferences. 2018. № 190. URL: https://www.matecconferences.org/articles/matecconf/pdf/2018/49/matecconf_icnft2018_12001.pdf.

24. Zhutchkov, A.I. Zinoviev N.T., Filatov G.P. Pressing of tubes in tube slabs using multiple electrical discharge in liquid // PLASMA PHYSICS AND PLASMA TECHNOLOGY: III International Conference, Minsk, 18–22 September. 2000. P.558–561.

25. Chace W.G., Levine M.A. Classification of Wire Explosions // J. Appl. Phys. 1960. № 31. Р. 1298.

26. Gritsuk D. Pohorletskyi, V. Mateichyk, M. Ahieiev, I. Sadovnyk Improving the Processes of Thermal Preparation of an Automobile Engine with Petrol and Gas Supply Systems (Vehicle Engine with Petrol and LPG Supplying Systems). SAE Technical Papers, 2020-01-2031. 2020. doi: https://doi.org/10.4271/2020-01-2031. Mode of access: SAE International. (Scopus). https://papers.sae.org/10.4271/2020–01–2031. Title from the screen.

27. Gutarevych Yurii, Mateichyk Vasyl, Matijošius Jonas, Rimkus Alfredas, Gritsuk Igor, Syrota Oleksander and Shuba Yevheniy «Improving Fuel Economy of Spark Ignition Engines Applying the Combined Method of Power Regulation,» Energies 2020, 13(5), 1076; https://doi.org/10.3390/en13051076 (registering DOI). Received: 7 January 2020 / Revised: 19 February 2020 / Accepted: 23 February 2020 / Published: 1 March 2020. (This article belongs to the Special Issue Advances in Spark-Ignition Engines)

28. Kuric I., Gorobchenko O., Litikova O., Gritsuk I., Mateichyk V., Bulgakov M. , Klackova I., Research of vehicle control informative functioning capacity – MMS2019, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 776 (2020) 012036, 11 P., IOP Publishing, doi:10.1088/1757-899X/776/1/012036 – This content was downloaded from IP address 188.163.65.230 on 06/04/2020 at 11:17

29. Tsiuman M.P., Mateichyk V., Smieszek M., Sadovnyk I. et al., “The System for Adding Hydrogen-containing Gas to the Air Charge of the Spark Ignition Engine Using a Thermoelectric Generator,” SAE Technical Paper 2020-01-2142, 2020, doi:10.4271/2020-01-2142.

30. Mykola Tkachuk, Olexandr Shut, Andrii Marchenko, Andriy Grabovskiy, Angrii Lipeiko, Andrii Polyvianchuk, Gritsuk Igor, Mykola Tkachuk, “Strength and Stability Criteria Limiting Geometrical Dimensions of a Cantilever Impeller,” SAE Technical Paper 2021- 01-5056, 2021, https://doi.org/10.4271/2021-01-5056. р. 11.

31. Miroslaw Smieszek, Vasyl Mateichyk, Roman Symonenko, Igor Gritsuk, Mykola Bulgakov, Information system for remote monitoring of vehicle operational efficiency / Machine Modeling and Simulations 2021, 2021 / https://www.mmsconf.eu/index.php/mms/mms2021/paper/view/668 MMS 2021, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 1199 (2021) 012081, IOP Publishing, doi:10.1088/1757-899X/1199/1/012081

32. Lecture Notes in Intelligent Transportation and Infrastructure / ISSN 2523-3440, ISSN 2523-3459 (electronic), ISBN 978-3-031-25862-6, ISBN 978-3- 031-25863-3 (eBook), https://doi.org/10.1007/978-3-031-25863-3, р.23–32