Главная страница

Услуги

Марки

Шоссе

Техцентры на карте

Новости

Архив новостей

Вопрос-ответ

Архив ответов

Композитный поршень с антифрикционным покрытием для двигателя внутреннего сгорания. Двигатель композитный

Пластиковый двигатель: да, это возможно. Но дорого и бессмысленно

Среди 57 автомобилей, выстроившихся на стартовой решетке трассы Уоткинс-Глен в 1984 году перед очередным этапом гоночной серии IMSA Camel GT, внимание знатоков приковывал обычный с виду белый Polimotor Lola T616 со спонсорским логотипом Amoco. Причиной ажиотажа был необычный мотор этого болида, почти целиком сделанный из пластика

Владимир Санников

14 сентября 2017 10:30

Матти Хольцберг бредил гонками с тех пор, как отец впервые взял его с собой на трассу Уоткинс-Глен. И хотя гонщика из него так и не получилось, вся его жизнь была связана с автоспортом. С 17 лет он работал в маленькой мастерской по настройке двигателей. К 25 годам основал собственное дело и занялся изготовлением штучных шатунов, поршней, клапанов и других деталей для заряженных гоночных агрегатов из титана и магниевых сплавов. Заказов хватало на кусок хлеба с маслом, но для того чтобы выдержать конкуренцию, Матти приходилось постоянно придумывать что-то новенькое.

Хольцберг выписывал десятки научных журналов и вычитывал их от корки до корки. В 1969 году он случайно наткнулся на публикацию о невиданном доселе материале — полиамидимидной смоле Torlon (торлон), созданной химиками корпорации Amoco Chemicals. Торлон был почти вдвое легче титана. Но главное — он мог выдерживать беспрецедентно высокие для пластиков температуры и обладал высокой твердостью. Матти, не мешкая, заказал себе немного торлона. Первой деталью, которая была из него сделана, стал поршень для двигателя старенького Austin Mini, стоявшего в гараже приятеля. Новый пластик оказался столь твердым и вязким, что резцы и сверла приходили в негодность гораздо быстрее, чем при обработке титана и закаленных сталей. К удивлению Хольцберга, моторчик Austin Mini стуканул лишь через 20 минут работы. Для первого раза это был очень хороший результат.

Твердый рецепт

Торлон, или полиамид-имид — это продукт реакции между триметил ангидридом и ароматическими диаминами. На сегодняшний день торлон является самым твердым термореактивным пластиком в мире, обладающим при этом беспрецедентной термоустойчивостью: торлоновые детали могут работать без потери свойств при температурах до 290 °C. Торлон легок и имеет низкий коэффициент трения. Он негорюч и отлично противостоит воздействию многих агрессивных химических веществ. В промышленности применяется более 20 рецептур композитов на основе торлона. Большинство из них армируются стекло- или углеволокном. Основные потребители торлона — аэрокосмическая промышленность, тяжелое машиностроение и энергетика.

При осмотре детали стало ясно, что причина разрушения кроется в экстремально сильном нагреве верхней части поршня. Новый поршень получил тонкую коронку из алюминия и работал не хуже заводского, будучи при этом вдвое легче. Воодушевленный успехом, Хольцберг рискнул заменить стандартный шатун торлоновым, и подопытный моторчик преобразился — предельные обороты выросли с 5 до 7 тысяч, а максимальная мощность подскочила почти на треть! Дальше — больше. Стальные штанги толкателей клапанов, тарелки клапанных пружин и сами пружины уступили место сверхлегким композитным. Многочасовые прогоны на стенде продемонстрировали, что на предельных нагрузках мотор Хольцберга работал вдвое дольше стандартного агрегата — 600 часов против 300.

Вскоре Матти рискнул предложить свои наработки гонщикам-любителям. Поначалу те крутили пальцем у виска, но работающий мотор с поршнями из пластика и показания динамометра работали лучше всякой рекламы. Постепенно у Хольцберга образовалась собственная клиентура, и пластиковые запчасти для самых популярных в автогонках моторов Ford Pinto объемом 2,3л расходились по всей Америке. Параллельно он совершенствовал технологию и экспериментировал с рецептурой материала, добавляя к смоле стекло- и углеволокно в различных сочетаниях. Традиционная механическая обработка заготовок оказалась невероятно трудоемкой, и Хольцбергу пришлось самостоятельно разработать метод точного литья готовых деталей. Удивительно, но дилетанту в области пластиков удалось переплюнуть профессионалов. В своем домашнем гараже с неоштукатуренными стенами и бетонным полом Матти научился не только полностью удалять из отливки микроскопические пузырьки воздуха, но и ориентировать внутри нее армирующие волокна в заданном направлении с заданной плотностью. На стальных деталях такого эффекта добивались путем сложной закалки в различных режимах.

Двигатель POLIMOTOR LOLA GTP LIGHTS был переделан из обычного Cosworth BDA объемом 2 л и мощностью 318 л.с. После замены стандартных деталей на пластиковые масса мотора снизилась со 150 до 76 кг.

Судьбоносный звонок

В один прекрасный день 1979 года Хольцбергу позвонили из компании Ford. На другом конце провода был не кто иной, как Гленн Лайалл, глава экспериментального подразделения Special Vehicles Operation. «Мистер Хольцберг, — сказал он, — вы сделали столько пластиковых деталей для наших Pinto. Так почему бы вам не попробовать собрать мотор целиком?»

Четыре цилиндра простенького серийного Ford Pinto 2.3 на 5500 об/мин способны выжать из себя 88 «лошадок». Весит этот стальной механизм 188 кг. Специалисты Ford предложили Матти начать именно с него. Полная технологическая документация двигателя, чертежи, новая измерительная аппаратура, необходимое количество торлона и других компонентов, а также чек на кругленькую сумму были предоставлены Хольцбергу и его новой компании Polimotor Research незамедлительно. В штат Polimotor были приняты восемь инженеров, и работа закипела. По условиям контракта ровно через год Хольцберг должен был отправить Лайаллу прототип пластикового мотора и результаты его стендовых испытаний. Но торлоновый клон Pinto был продемонстрирован ведущему технологу Ford SVO Роду Джиролами уже через четыре месяца. Как вспоминает сам Хольцберг, у Джиролами буквально отпала челюсть, когда тот взглянул на сводную таблицу: 69 кг массы, 318 л.с. на 9200 об/мин при максимальных 14 тысячах!

www.popmech.ru

Пластиковый двигатель внутреннего сгорания

Экспериментальный пластиковый двигатель группы NAS

Автор: Владимир ЕгоровИсточник: icarbio.ru Количество просмотров

7518

Стремясь добиться всё большей экономии топлива, производители автомобилей уменьшают всеми доступными путями их массу, в первую очередь за счёт кузова и шасси. Но кроме последних стараются снизить массу других узлов и агрегатов, в частности двигателя. Широко распространено, а скорее даже стало нормой, использование сплавов алюминия в двигателе внутреннего сгорания, что снижает массу двигателя иногда до 40% относительно аналогичного, где используется чугун. Возможно, настало время сделать ещё один шаг и перейти к частично пластиковому двигателю.

Точно также, видимо, подумали и учёные из института Фраунгофера (Германия), создавая двигатель внутреннего сгорания (новость о котором совсем недавно облетела интернет), некоторые части которого будут изготавливаться из легковесных пластиковых композитов. Немецкие учёные надеются на скорое внедрение двигателя из пластика в производство.

Но всё не так радужно, так как ещё в 1979 году Матти Хольцберг основал компанию Polimotor, в основной задачей которой было создание двигателя с как можно большим количеством пластиковых деталей. Первый полимерный мотор был клоном 2,3-литрового четырехцилиндрового двигателя от «Ford Pinto»: из пластика были сделаны блок цилиндров, поршни, шатуны, картер и большая часть головки цилиндра. Для изготовления головки поршня и вкладышей камеры сгорания (гильзы) использовались алюминий и сталь. Коленчатый вал и клапаны сделаны также из металла. Мощность двигателя из пластмассы была доведена до 300 л. с., а масса снижена до 69 кг (оригинальный мотор выдавал 88 л. с. при массе в 188 кг).

Пластиковый двигатель на обложке журнала «Popular Science» за 1982 год

В 1980-х автомобили с пластиковыми моторами участвовали в автогонках, где показали свою надежность, но заинтересовать крупных автопроизводителей не смогли. Так как стоимость производства специальных композитов, способных выдержать значительные механические и тепловые нагрузки, была в то время слишком высока.

Матти Хольцберг (Matty Holtzberg) и Джеймс Хунстман (James Huntsman)

Подход, предложенный группой NAS (new drive systems) института Фраунгофера ориентирован именно на создание массового двигателя. Поэтому в институте создали экспериментальный одноцилиндровый двигатель, большинство узлов которого изготовлено из армированного волокном специального пластика, который походит для метода инжекционной формовки.

“Мы использовали армированный волокном композитный материал для изготовления кожуха одноцилиндрового опытного двигателя”, – говорит Ларс-Фредрик Берг (Lars-Fredrik Berg), руководитель данного проекта, – “Этот кожух весит на 20 процентов меньше алюминиевого корпуса, а стоимость его изготовления остается на прежнем уровне”.

Преимущество использования пластиковых композитов в двигателе заключается не только в снижении общей массы автомобиля, но и в уменьшении шума, издаваемого двигателем, а также дополнительном сокращении расхода топлива, за счет снижения количества отдаваемого двигателем в окружающую среду тепла – некое приближение к адиабатному двигателю.

Экспериментальный пластиковый двигатель группы NAS

Достичь последнего не так легко, так как существуют проблема устойчивости пластиковых деталей к сильным вибрациям в условиях достаточно высоких температур. Кроме этого, исследователям пришлось решить проблему обеспечения хорошего сцепления пластика с металлом, двух материалов, обладающих различными коэффициентами теплового расширения. Помимо этого, используемые пластики должны быть устойчивы к воздействию машинного масла, бензина, дизельного топлива, этиленгликоля и других химических веществ, воздействию которых может подвергнуться мотор.

“Мы тщательно изучили конструкции различных типов двигателей внутреннего сгорания и идентифицировали области, подвергающиеся сильным тепловым и механическим нагрузкам”, – рассказывает Ларс-Фредрик Берг, – “В этих местах мы используем металлические вставки, позволяющие увеличить износостойкость двигателя в целом”.

В итоге в качестве материала был выбран армированный стекловолокном пластик. Он состоит из 55% волокна и 45% смол, содержащих пластиковые гранулы из специального термореактивного материала. Стеклянные волокна, предварительно смешанные с жидкой смолой, впрыскиваются в форму (метод инжекционной формовки), смешиваясь с полимеризующими материалами. Высокое качество форм позволило отказаться от дополнительной обработки, которая необходима для доводки металлических деталей после отливки.

Опытный одноцилиндровый двигатель с пластиковыми деталями был показан на выставке «Hannover Messe» (Ганноверская промышленная ярмарка – 13-17 апреля 2015 года). В планах исследователей уже изготовление многоцилиндрового двигателя, на котором будут проанализированы преимущества и недостатки использования пластиковых деталей и узлов.

Опубликовано 27.04.2015

Композитная и стальная защита картера

Учитывая качество наших дорог защиту днища автомобиля можно назвать обязательным элементом конструкции. В настоящее время выпускается несколько видов и самая новая это композитная защита картера, которая по основным характеристикам считается лучшим вариантом, однако и ей присущи некоторые минусы, в которых мы постараемся разобраться.

К защитному узлу нужно отнестись очень внимательно, поскольку в определенных ситуациях он может спасти от повреждений более дорогостоящие системы транспортного средства. Надеяться на авось не стоит, а лучше затратив немного денег перестраховаться и уже спокойно ездить по нашим дорогам. Не секрет, что на них могут попасться камни, лед, запчасти других машин или другие предметы, способные в некоторых случаях пробить картер.

Также защитный поддон картера может стать непреодолимым препятствием на пути угонщиков, которым приглянется ваше авто. Злоумышленнику будет очень сложно подобраться к проводам, находящимся под капотом, что сделает невозможным подключение устройств, отключающих сигнализацию.

Защитный поддон

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Что такое защита картера и зачем она нужна?

Защита картера — это поддон, который монтируется под мотором. Основное его назначение — это защищать силового агрегата от возможных ударов.

Раньше эти поддоны изготавливались только из стали, позднее из алюминия, а сейчас им большую конкуренцию составляют различные композитные материалы. Посмотрите на видео краш тест композитного листа!

Основные критерии выбора

Основное требование к защите — это жесткость. В случае если защитный поддон сделан из легкогнущегося материала, то даже удар средней силы, может иметь катастрофические последствия. Удар через такую защиту перейдет в картер, что повлечет его повреждение. Такая защита просто бессмысленна.

Если вы решили установить защитный поддон из металла, то убедитесь, что его толщина минимум 3 миллиметра. В ином случае лист будет просто не в состоянии выдерживать вероятных ударов.

Очень важный фактор — это вес защиты. Нужно помнить, что при проектировании конструктора четко рассчитывают развесовку кузова. Это значит, что любая нагрузка на подвеску может нарушить предусмотренную изготовителем пропорцию.

Внедорожник с защитой

Не стоит упускать из внимания и такой важный фактор, как безопасность во время дорожно-транспортного происшествия. Защитный поддон не должен влиять на предусмотренную конструкторами модель деформации кузова.

Еще одним важным моментом, на который стоит обратить внимание — это бесшумность. Как правило, шум возникает, когда поддон соприкасается с подрамником и все это очень хорошо слышно в салоне при движении.

Выбирая защиту для своего автомобиля, обязательно придерживайтесь этих рекомендаций и обязательно учитывайте 4-е основных параметра:

высокая жесткость;
как можно меньший вес;
безопасность во время столкновения;
бесшумность во время движения.

Композитные материалы

Сейчас большой популярностью, в особенности на импортных автомобилях, пользуются защитные поддоны, сделанные из композитных материалов. Самым распространенным считается стеклопластик. Что же он собой представляет? Говоря вкратце — это композитный материал, сделанный по особой технологии, в состав которого включены специальные армирующие стеклянные нити.

Поддон из стеклопластика

Обычно защита состоит из шести слоев армирующего материала, которые скреплены меж собой особой смолой.

Плюсы

Поддон для картера двигателя, сделанный из композитных материалов, отличается достаточно высокой прочностью. Некоторые образцы углепластика используются при строительстве космических кораблей и болидов Формулы 1.
Большим преимуществом если сравнить с защитой из металла, можно назвать, то, что во время столкновения эта защита лопается. Это дает возможность уйти двигателю в нужном направлении. Углепластик может прослужить дольше из-за того, что не подвержен коррозии.
При производстве, можно создавать поддоны любой формы, полностью отвечающие геометрии двигателя с предусмотрением всех необходимых технологических отверстий.
Композитная защита во время ударов пружинит и это защищает ее от деформаций.
Очень небольшой вес, обычный вес стандартной защиты до четырех килограмм.
Очень устойчива к агрессивной среде.
Бесшумна.
Не уменьшает дорожный просвет.
Поддон из кевлара

Минусы

из отрицательных моментов стоит отметить намного более высокую стоимость, нежели металлическая, а также более сложный ремонт;
очень часто встречаются бракованные изделия;
в случае если производственный процесс не был полностью соблюден, то композит при определенных условиях может выделять вредные вещества.

Сталь

Сталь — самый распространенный материал, используемый при производстве поддонов для картеров уже достаточно длительное время.

Плюсы

Основными плюсами защиты из стали считаются:

Минусы

Однако кроме несомненных достоинств имеется и несколько недостатков, основным из которых считается коррозия.
Поддоны, сделанные некачественно могут сильно резонировать во время езды, при этом создаются малоприятные звуки.
Иногда защита задевает картер силового агрегата, а это может способствовать появлению отверстий, через которые начнет течь масло.
Очень большой вес защитного листа, иногда может доходить до пятнадцати килограмм.
Значительно уменьшает дорожный просвет, вследствие этого машина, на пересеченной местности, может, как выражаются водители «лечь на дно».
Неправильно выполненная или неправильно установленная стальная защита очень часто препятствует уходу мотора, при этом создается опасность во время столкновения.

Загрузка ...

Отзывы владельцев

Если вы еще не определились, какая защита лучше, возможно, отзывы автовладельцев помогут сделать вам правильный выбор.

Композитная защита

Положительные отзывы	Отрицательные отзывы
Очень легкая	Высокая цена
Удобна в установке	Отверстия оказались немного сдвинуты
Выдерживает наезд на камни

Стальная защита

Положительные отзывы	Отрицательные отзывы
Невысокая цена	Начала ржаветь
Отлично держит удары	После установки появились шумы
Быстрая установка	Очень тяжелая

Видео «Правильная установка»

В этом видео на примере Шкоды Октавии показано, как самостоятельно установить поддон на свой автомобиль.

avtozam.com

Композитная защита картера | производители, изготовление защит и их особенности

Композитная защита изготавливается из эпоксидных смол с полимерами. В качестве армирующего слоя используется сетка, сделанная из стеклопластика или углепластика. В сочетании с полимерными материалами, волокна стеклоткани не уступают по надежности стальным материалам.

Защиты картера из стали выпускают следующие производители:

«CARbon» от компании «ЭКС».
«АВС-Дизайн» (ProRoad).
«АвтоЩИТ».

Рассмотрим подробнее особенности защиты картера от указанных выше производителей.

КОМПОЗИТНЫЕ ЗАЩИТЫ КАРТЕРА ОТ КОМПАНИИ «ЭКС» (CARbon)

ТЕХНОЛОГИЯ

Для производства композитных защит используются следующие материалы:

Cтеклянный наполнитель;
Полиэфирное связующее;
Декоративное полимерное покрытие.

Стеклопластик — это композиционный материал, состоящий из высокомодульных стеклянных нитей и связующего агента. Материал можно сравнить с плитой железобетона, в качестве железной арматуры нити из специального стекла, а в качестве связующего элемента используется смола, которая связывает их, как бетон в железобетоне.

Carbon0

При изготовлении защит применяются импортные материалы производства фирм Норвегии, Швеции, Финляндии, Франции, Чехии, Словении, Испании. Все материалы имеют сертификаты качества и гигиенические сертификаты.

Carbon01

Композиционному материалу, при помощи технологии вакуумного формования, можно придать любую форму, он имеет высокую прочность, и одновременно с этим маленький вес.

На фото пример вакуумного формования

Композитные материалы уже несколько десятков лет используется в авиа-, судо-, автомобилестроении и многих других областях, где прочность металла или не достаточна, или его масса слишком велика или среда слишком агрессивна.

ПРОДУКЦИЯ

Компанией разработано более двухсот (200) наименований защит моторного отсека автомобилей.

Защита Carbon полностью повторяет контуры картера двигателя, и максимально плотно прилегают к днищу автомобиля.

Фото установленной защиты

В защите предусмотрены специальные отверстия, обеспечивающие свободный теплообмен двигателя.

Защита с вентиляционными отверстиями

Ребра жесткости обеспечивают дополнительную жесткость и не позволяют прогибаться защите при наезде на препятствие.

Защита с ребрами жесткости

Гарантия от производителя на защиты картера Carbon «ЭКС» 2 года. Полный комплект крепежа и подробная инструкция в комплекте.

Решили купить?

В ассортименте интернет магазина представлены все выше описанные защиты картера, при наличии сомнений вы всегда можете проконсультироваться со специалистом. Защиты картера соответствуют всем требованиям и установленным стандартам, имеется доставка и гарантия. Подробные характеристики (вес и толщина), наличие и цены уточняйте в интернет магазине.