Επίδραση νάνο-πρόσθετων συνθετικών λιπαντικών στη τριβολογική συμπεριφορά ελατηρίου συμπίεσης (ΜΕΚ) υπό την επίδραση συνδυασμένης οβαλότητας και κυματοειδούς διαμόρφωσης της επιφάνειας του κυλίνδρου
Loading...
Date
2023-10-05
Authors
Δημητρακόπουλος, Μιχαήλ
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα ανάλυση προσπαθεί να προσεγγίσει την πραγματική μορφή ενός κυλίνδρου μιας εμβολοφόρας μηχανής εσωτερικής καύσης και μελετά πώς οι αξονικές και οι ακτινικές παραμορφώσεις του κυλίνδρου, σε συνδυασμό με τα ταχέως αναπτυσσόμενα λιπαντικά με νάνο-πρόσθετα, επηρεάζουν τους παράγοντες σχεδιασμού της τριβολογικής συμπεριφοράς του ελατήριου συμπίεσης. Το τρέχον μοντέλο προσεγγίζει τις επιδράσεις των αξονικών και των ακτινικών παραμορφώσεων και της προσαρμοστικότητας του ελατήριου, μέσω του κριτηρίου του Tomanik, υπό το καθεστώς της οριακής έως και μεικτής λίπανσης, κάνοντας χρήση των μεθόδων της υπολογιστικής ρευστοδυναμικής (CFD), μέσω της επίλυσης των εξισώσεων Navier-stokes, και υπό τις παραδοχές ενός 2D αξονοσυμετρικού μοντέλου που αντιπροσωπεύει την κίνηση στο επίπεδο του ελατηρίου (in plane). Για επίτευξη μεγαλύτερης ακριβείας υπολογίστηκε ο παράγοντας της οριακής τριβής, μέσω του μοντέλου των Greenwood και Trip για την επαφή των τραχυτήτων. Τα αξονικά προφίλ παραμόρφωσης του κυλίνδρου μοντελοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας σειρές ημιτονοειδών κυμάτων, ενώ για τα ακτινικά προφίλ παραμόρφωσης χρησιμοποιήθηκαν πειραματικές μετρήσεις από την ήδη υπάρχουσα βιβλιογραφία. Για τη μοντελοποίηση της συμπεριφοράς του ιξώδους των μη νευτωνικών λιπαντικών με πρόσθετα νάνο-σωματίδια, έγινε χρήση του νόμου «Power Law», ενώ μοντελοποιήθηκαν επτά περιπτώσεις πρόσθετων σωματιδίων, βάση των δεδομένων που βρέθηκαν στην, έως τώρα, γνωστή βιβλιογραφία. Η επίδραση των συνδυαστικών παραμορφώσεων στο ρυθμό φθοράς του ελατηρίου συμπίεσης, προσδιορίστηκε με τη χρήση του μοντέλου του Archard, ως προς το ρυθμό του βάθους χαράγματος και την απώλεια του όγκου υλικού. Τέλος, εφαρμόστηκε κι ένα μοντέλο blow-by, με σκοπό την προσέγγιση των πραγματικών συνθηκών λειτουργίας του κινητήρα. Η τριβή στο ελατήριο συμπίεσης και το ελάχιστο φιλμ λιπαντικού προβλέφθηκαν για διάφορες συνθήκες λειτουργίας, με έμφαση κυρίως στο σημείο της μέγιστης αναπτυσσόμενης πίεσης καύσης, όπου παρατηρείται η μέγιστη επαφή της επιφάνειας του ελατήριου συμπίεσης με τον κύλινδρο. Η παρούσα μελέτη έδειξε ότι, όταν η πίεση καύσης αυξάνεται, τα διαφορετικά προφίλ παραμόρφωσης του κυλίνδρου επηρεάζουν σημαντικά τα χαρακτηριστικά της συμπεριφοράς της τριβής του ελατηρίου συμπίεσης, και κυρίως ότι ο αριθμός των ημιτονοειδών κυμάτων είναι η σημαντικότερη παράμετρος για όλες τις περιπτώσεις λιπαντικών. Τέλος, μέσω των μοντελοποιήσεων που πραγματοποιήθηκαν, αναδείχθηκε η μεγάλη σημασία της προσθήκης νάνο-σωματιδίων στη βάση του λιπαντικού, καθώς παρατηρήθηκε μείωση της δύναμης της τριβής μέχρι και 64.74% για την περίπτωση των πρόσθετών τύπου ZnO/MWCNT, σε σχέση με λιπαντικό χωρίς πρόσθετα.
Description
Keywords
Ελατήριο συμπίεσης, Οβαλότητα, Προσαρμοστικότητα ελατηρίου, Μη-νευτωνικά λιπαντικά