Самолёт Шагман-1.

[SinglFather]

Инерционные силы в ДВС на порядок и более превосходят силы давления газа, поэтому поршень трётся  об обе стенки цилиндра почти одинаково.
Почему поршень с цилиндром называют парой? Потому, что поршень отдает тепло стенкам цилиндра, выбирая тепловой зазор за счёт нагрева. Недогретый поршень нагреваясь раздувается до тех пор, пока не начнет эффективно отдавать тепло. Любое коробление цилиндра или поршня приводит к пониженной теплопередаче между поршнем и цилиндром. Поэтому поршень перегреваясь начинает затирать в тех местах, где зазоры меньше.
Думаю, что дальше объяснять нет смысла.

Дутьё со стороны карбюраторов как раз и было. Двигатель при температуре 150 гр., если работал более 30 сек на взлётном режиме, - сбрасывал обороты. На стенках поршней появились следы затирания. После разборки по тёмным пятнам обнаружилось неравномерное прилегание поршней к стенкам цилиндра. 
К сожалению я послушал мнение некоторых специалистов, и не стал сразу переделывать охлаждение. В результате переделывать пришлось с заменой поршней, которые отработали не более 100 часов.

 

[argentavis]

Ясно, выбросил мутные мысли из головы 🙂

 

[SinglFather]

Просили выложить фильмы о полётах, но съёмка опять получилась не качественная.
Снимали с автожира Calidus. Аппарат хоть и классный, но держать камеру без толчков не удалось. И по непонятной причине четкость изображения получилась низкая. К сожалению у нас нет профессиональных операторов.

http://youtu.be/EAgx1W05R98

 

[gneta]

Недогретый поршень нагреваясь раздувается до тех пор, пока не начнет эффективно отдавать тепло.

На самом деле, тепло поршень цилиндру почти не отдает, для этого  нужен плотный контакт поверхностей. Тепло отводится через кольца на стенки цилиндра. Второй теплоотвод через донышко поршня, нагревается масло, либо ТВС у двухтактников. Температура головок 150 гр. , это можно сказать только прогрев, до перегрева еще градусов 90-100. Задиры на поршнях могут появляться если поршень слабо охлаждается снизу, если бедная смесь,  если поршень ни из того сплаву, был опыт с отечественными поршнями на иномарке. Еще один вариант задира когда не выдержан при расточке зазор между поршнем и цилиндром, у меня так было на бусе, летом  горячий двигатель стартером не прокрутишь минут 10, пока не остынут поршня.

 

[argentavis]

На самом деле, тепло поршень цилиндру почти не отдает, для этого  нужен плотный контакт поверхностей. 

Так я об этом и пишу. При рабочем ходе поршень давит сверху горячие газы, а изнутри к стенке прижимает шатун. Контакт полный и плотный.И чем больше нагрузка тем плотнее поршень прижимается к стенке. Но дело тут не в то что для теплопередачи нехватает плотности контакта. Просто температура стенок цилиндра выше или равнв температуре поршня. А для теплопередачи нужна разность температур. Кроме того поршень трётся о цилиндр и выделяется теплота.
В книге чехословацкого инженера Юлиуса Мацкерле дана сводка потерь энергии топлива при движении автомобиля по городу.
3.2% - сопротивление воздуха
2.4% - сопротивление качению
6.4% - силы инерции
42% - система охлаждения
22% - отработавшие газы
13% - трение в двигателе
9% - трансмиссия
2% - привод вспомогательных механизмов.

13% трение в двигателе, и эта энергия выделяется в виде дополнительного тепла!
Больше всего трутся о цилиндр кольца. Поэтому сомнительно, что именно кольца больше всего участвуют в охлаждении поршня. Тем более, что они находятся в самой нагретой части поршня в его голове.
ТВС да! Разница температур очень большая и теплоотвод с этой стороны значителен. Поэтому завихривание ТВС подрезанными вращающимися щёками коленвала могут способствовать удалению горячего пузыря под поршнями. Но это только мои мысли по поводу путей улучшения охлаждения бурановского двигателя.

 

[SinglFather]

На самом деле, тепло поршень цилиндру почти не отдает, для этого  нужен плотный контакт поверхностей. Тепло отводится через кольца на стенки цилиндра.

Так я об этом и пишу. При рабочем ходе поршень давит сверху горячие газы, а изнутри к стенке прижимает шатун. Контакт полный и плотный.И чем больше нагрузка тем плотнее поршень прижимается к стенке. Но дело тут не в то что для теплопередачи нехватает плотности контакта. Просто температура стенок цилиндра выше или равнв температуре поршня. А для теплопередачи нужна разность температур. Кроме того поршень трётся о цилиндр и выделяется теплота.

При такой логике мне с вами трудно спорить. Однако как нагревается поршень понятно, - его нагревают горячие газы рабочего объёма цилиндра. Они же греют цилиндр и головку. Причём у головки площадь контакта с горячими газами почти такая же как и у поршня. Только головка имеет большую площадь оребрения для охлаждения на которую дует воздух, а у поршня оребрения нет. 

Если у двухтактного двигателя поршень как-то немного охлаждается за счёт продувки, у четырехтактного двигателя даже такого охлаждения нет.

Теперь объясните мне, где у поршня теплоотвод по эффективности соизмеримый с оребрением головки цилиндра?

 

[SinglFather]

Вот ещё короткий фильм.

http://youtu.be/hQrSaVXQP48

 

[SinglFather]

Красавец, не правда ли?

 

[SinglFather]

А это аэродром Стебаево.
На полосе Шагман-1. Заруливает.

 

[SinglFather]

Почему-то очень медленно загружается YouTube.

Во ещё один короткий фильм.

http://youtu.be/E-LLm1JS9hI

 

[SinglFather]

Это уже съёмка с земли. Углы установки лопастей винта великоваты. Долго раскручивается, но в наборе 5,5 м./сек. на скорости 90 км/час. держит легко.
Установлен трёхлопастной винт. Явно тяжеловат, но похоже, что тянет лучше чем двухлопастной.
Завтра, если позволит погода, буду пробовать на меньших углах.

http://youtu.be/cZB1TN0v_Jg

 

[argentavis]

А что не так с моей логикой?

Если у двухтактного двигателя поршень как-то немного охлаждается за счёт продувки, у четырехтактного двигателя даже такого охлаждения нет.

При такой логике тоже трудно найти истину ;D
У четырёхтактного время воздействия температуры вспышки за один полный цикл меньше. Потому что не полные пол оборота коленвала, а там ещё один полный оборот продувка и сжатие. Он там ещё и маслом сбрызгивается и через масляную плёнку прекрасно отдаёт тепло стенкам цилиндра!

Теперь объясните мне, где у поршня теплоотвод по эффективности соизмеримый с оребрением головки цилиндра?

Двухтактник только из-за принципа работы греется больше, и контакт юбки поршня с цилиндром никто не отменял, а это охлаждение в нижней части цилиндра, там где разница температур больше.  Он постоянно прижимается шатуном то к одной то к другой стенке. Просто при рабочем ходе сильнее и в этот момент он греется ещё и от трения, но видимо не значительно. Когда изнашивается поршень и цилиндр появляется характерный стук удара юбки поршня о цилиндр при проходе шатуна мёртвых точек.
Площадь головки со стороны камеры сгорания всё таки больше чем у поршня и она получает больше тепла. Охлаждается она только снаружи, а у поршня в охлаждении участвует вся его поверхность. И юбка и головка изнутри, и головка со стороны камеры сгорания во время продувки. Поэтому усиленная циркуляция под поршнем в любом случае будет ему на пользу.
К стати сказать тепло отдаётся ещё и пальцу.
Взлёт просто класс [smiley=thumbsup.gif]

 

[SinglFather]

По моему, если говорить о теории, это бесполезный спор. Вопрос охлаждения поршня в учебной литературе излагается вскользь. Во всяком случае никакой объективной информации мне найти не удалось, лишь всевозможные субъективные точки зрения. 

Однако у меня есть практические примеры.

Мной, на двухмоторном самолете около десяти лет эксплуатировался РМЗ-640 где на поршнях было по одному кольцу. Его межремонтный ресурс оказался в полтора раза больше чем у другого такого же двигателя, где поршни были с двумя кольцами. Двигатель не уступал по мощности другому, прекрасно держал взлётный режим и меньше грелся.

Авиамодельные двигатели, в т.ч. и четырехтактные в большинстве случаев без поршневых колец. Выдерживают жуткие температурные режимы. Компрессия при отсутствии поршневых колец поддерживается единственно возможным способом, - за счет раздувания поршня от нагрева. Это факты, которые подтвердит любой авиамоделист, который занимался доводкой авиамодельных двигателей.

И есть аргумент.

У ДВС с жидкостным охлаждением (с термостатом) температурный режим цилиндра стабилен. До поршня жидкостное охлаждение не доходит, поэтому поршень может разогреваться выше температуры цилиндра. Те способы его охлаждения о которых вы пишите не позволяют стабилизировать его температуру, потому, что степень подогрева поршня со стороны камеры сгорания может изменяться в десятки раз, в зависимости от режима работы двигателя, плюс трение, а эффективность охлаждения от режима работы двигателя практически не зависит. Кроме этого, всё, что может охладить поршень (масло, воздух газы, шатун, стенки цилиндра) уже разогрето до рабочей температуры двигателя. Следовательно у поршня температура может быть только выше чем у цилиндра.

Можно посчитать как расширяется поршень при нагреве.
У АЛ4  КЛТР  21,7 * 10 в минус шестой степени. Сплав, конечно может быть и другой.

http://www.acrossteel.ru/directory/mat_start_1122.html

При нагреве поршня из АЛ4 от 20 гр. С  до 90 гр.С  его диаметр увеличится на 0,1 мм.
Максимальный тепловой зазор между стенкой поршня и стенкой цилиндра у нового двигателя обычно не более 0,06 мм.

Конечно расширяется и цилиндр.
У серого чугуна СЧ10 КЛТР 8 * 10 в минус шестой степени.

http://acrossteel.ru/directory/mat_start_962.html

Но если, как вы считаете, температура поршня не регулируется за счёт изменения теплового зазора, получается, что повышение температуры поршня выше температуры цилиндра должно приводить к его заклиниванию в цилиндре.

Предлагаю подумать, и самим сделать выводы.

 

[argentavis]

Максимальный тепловой зазор между стенкой поршня и стенкой цилиндра у нового двигателя обычно не более 0,06 мм.

При какой температуре?
В том комплекте, что мне прислали, зазор я не мерял, не могу щуп найти, куда то засунул, но мне кажется счет идёт на десятки. Я был даже как то удивлён этим фактом. Даже ощущается хороший люфт. На явовской ЦПГ помнится зазор был меньше. Надо щуп поискать!

Кроме этого, всё, что может охладить поршень (масло, воздух газы, шатун, стенки цилиндра) уже разогрето до рабочей температуры двигателя. Следовательно у поршня температура может быть только выше чем у цилиндра. 

Ну рабочая температура двигателя это понятие относительное.
На самом деле каждая деталь в установившемся режиме имеет свою температуру, в зависимости от того, какую температуру имеет воздух на впуске. Будет карб захватывать летом в жару тёплый воздух от двигателя вот вам и перегрев поршня и клин.
Но в целом согласен, что головка поршня может иметь более высокую температуру чем головка двигателя изнутри, но это не значит что весь поршень будет иметь такую температуру. Градация температур идёт по мере движения поступающей ТВС, кроме температуры вспышки есть фрикционный нагрев в трущихся деталях. Поэтому вопрос соотношения масло-топливо решается в пользу бОльшего содержания в топливе.

Мной, на двухмоторном самолете около десяти лет эксплуатировался РМЗ-640 где на поршнях было по одному кольцу

Ну это и подтверждает тезис о том что кольца скорее добавляют нагрев поршня, нежели способствуют его охлаждению.

Поршни без колец не новость. На гоночных двигателях тоже бывает что поршневые кольца вылетают в выхлопную трубу и двигатель этого не замечает. Только заводится хуже. Делали и поршни с простыми канавками вместо колец, но надёжность пуска всё таки тоже важный момент и распространения это не получило.
То что кольца способствуют нагреву поршня это видно и на примере двигателя мотоцикла УРАЛ. Там часто не ставя второе маслосъёмное кольцо внизу юбки поршня, потому что без него меньше греется.

Но если, как вы считаете, температура поршня не регулируется за счёт изменения теплового зазора, получается, что повышение температуры поршня выше температуры цилиндра должно приводить к его заклиниванию в цилиндре.

Да, в какой то мере регулируется. Особенно там где сильный износ колец и поршня. На холодном двигателе поршень с кольцами пропускает горячие газы в зазор и поршень быстро нагревается и устраняет зазор. Проблема только в одном, эаводится такой мотор плохо.
Но в целом там устанавливается тепловой режим такой же, как и во всех остальных деталях. С одной стороны происходит нагрев, с другой теплоотвод. Больше нагрев, выше температура, больше и теплоотвод. Охлаждение внутренних деталей 2Т ДВС происходит только за счет поступающей ТВС. И из этого надо исходить. Летом надо добиваться того чтобы в карбюратор воздух заходил из зоны где нет возможности захватить теплый воздух от двигателя. карбюратор должен иметь теплоизолирующую прокладку. Ну это всем известно можно было и не писать об этом. Тем не менее сплошь и рядом на карбюраторах стоят сеточки и козырьки. Экономия веса понимаете ли! А между тем простой патрубок из пластиковой канализационной трубы диаметром 50мм улучшил бы тепловой режим и снизил потери топлива через впускное отверстие карбюратора.

 

[SinglFather]

Во ещё съёмка полётов. Ветер был 5-6 метров с порывами градусов 15 к полосе. Вокруг аэродрома лесополосы, поэтому у земли присутствует турбулентность. Из-за этого самолёт на посадке побалтывает.

http://youtu.be/b1qdPzXOeEU

http://youtu.be/12ngUdcJgcM

 

[SinglFather]

Да, в какой то мере регулируется. Особенно там где сильный износ колец и поршня. На холодном двигателе поршень с кольцами пропускает горячие газы в зазор и поршень быстро нагревается и устраняет зазор. Проблема только в одном, эаводится такой мотор плохо.
Но в целом там устанавливается тепловой режим такой же, как и во всех остальных деталях. С одной стороны происходит нагрев, с другой теплоотвод. Больше нагрев, выше температура, больше и теплоотвод. 

Ну вот, наши точки зрения сблизились.

Сейчас попробую загрузить в YouTube как парашютисты выходят из АН-2.

 

[SinglFather]

http://youtu.be/dnTtuMA353E

 

[argentavis]

Ну вот, наши точки зрения сблизились.

Я рад что наступило взаимопонимание 🙂

 

[SinglFather]

Ещё фильм. Камера была установлена на передней стойке автожира.

http://youtu.be/ahQNYxDx8jQ

 

[argentavis]

А на бетонку из-за костыля не садитесь?