Тезисы докладов XXVIII научно-технической конференции ПГТУ по результат

Поиск M возможен в виде многократного применения прямого оператора М при различных целенаправленно изменяемых значениях Q и Г до достижения требуемой точности воспроизведения про­ цессов в ГИТ, что требует больших затрат машинного времени и при­ емлемо лишь для простых моделей Н . Поиск возможен и реше­ нием частных обратных задач.

Решались частные обратные задачи идентификации применительно к различным участкам рабочего процесса. Например, путем исключе­ ния горения топлива и воспламенителя из математической модели про­ ведена обработка "холодных" испытаний Ш Т . Применительно к отдель­ ным узлам ПГГ - камере сгорания, емкости с водой и реактивному пространству, найдены зависимости коэффициента тепловых потерь от времени по результатам огневых испытаний.

УДК 623.52, 519.24, 536.46, 539.37

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ (ПЕРЕХОДНЫХ) ПРОЦЕССОВ В АКТИВНОМ ДВИГАТЕЛЕ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ

М.Ю. Егоров

Рассматривается активный двигатель на твердом топливе большо­ го удлинения полузарядной схемы в сгораемых корпусах с многоточеч­ ной системой воспламенения, разнесенной по пространству свободного объема двигателя. Срабатывание активного двигателя моделируется в рамках нестационарного подхода с одновременным расчетом процесса зажигания и горения твердого топлива, течения продуктов сгорания и движения полузарядов и толкаемого поршня по каналу двигателя, а также определением напряженно-деформированного состояния элементов полузаряда с оценкой их прочности.

Моделирование процесса воспламенения и последующего нестацио­ нарного и турбулентного горения полузарядов в сгораемых корпусах осуществляется согласно твердофазной модели Мержанова - Дубовицкого с учетом влияния газовой фазы горения на процесс горения в к-фа-

30 с использованием уравнений теплопроводности и химической кине­ тики. Данные уравнения решаются методом конечных разностей по яв­ ным и неявным схемам.

Многофазное неравновесное течение продуктов сгорания в поло­ сти замкнутого объема двигателя с подвижной стенкой (толкаемый поршень) и движение полузарадов с системой воспламенения модели­ руется системой уравнений Эйлера в дивергентной форме (использу­ ется уравнение для полной удельной энергии) в одномерной поста­ новке с учетом переменности поперечного сечения по длине свобод­ ного объема двигателя. Система уравнений решается методом круп­ ных частиц (модификация метода для расчета волновых процессов).

Моделирование напряженно-деформированного состояния элемен­ тов полузаряда двигателя под действием сил давления продуктов сгорания осуществляется с использованием уравнений движения в упругой цилиндрической постановке. Данные уравнения решаются ме­ тодом конечных разностей по явно-неявной схеме.

Приводятся результаты численного моделирования нестационар­ ных процессов в активном двигателе на твердом топливе. Даются рекомендации по проектированию элементов двигателя.

УДК 62.143.48

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ДЕТАЛЕЙ ЦПГ МАЛОГАБАРИТНЫХ ДЕИГАТЕЛЕЙ С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

И.П.Клименко, А.М.Киряков

Исследования и опыт эксплуатации малогабаритных двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением показывают, что оп­ ределяющее влияние на надежность и их экономические показатели оказывает напряженно-деформированное состояние (НДС) деталей ци­ линдро-поршневой группы (ЦПГ). Их техническое состояние и геомет­ рическое сопряжение являются основными причинами потери их рабо­ тоспособности и утечек газа в продувочную камеру.

Математическая модель НДС деталей, позволяющая исследовать геометрию зазора и выбрать формы ребристых поверхностей, строится на основе классической теории упругости и теории волн напряжений по следующей схеме:

-НДС деталей при монтаже и сборке двигателя;

-НДС деталей ЦПГ при динамическом воздействии давления и температуры на их внутрикамерные поверхности.

Такая математическая модель позволяет проанализировать мон­ тажные деформации деталей и их деформационные радиальные колеба­ ния, позволяющие затем оценить изменение геометрии зазора в ЦПГ при работе двигателя. Аналитическое'исследование теплоотдачи реб­ ристых поверхностей цилиндров позволяет выбрать оптимальную форму

иразмеры охлаждающих ребер.

Всовокупности с экспериментальными исследованиями предлага­ емая математическая модель позволяет раскрыть механизм потери работоспособности ЦПГ и причины снижения экономических показате­ лей малогабаритных двигателей с воздушным охлаждением. Конструк­ торский подход к использованию этой модели позволяет обеспечить работоспособность и повысить надежность работы ЦПГ при форсирова­ нии малогабаритных двигателей.

УДК 621.38

УСЛОВИЯ СМАЗКИ И ТРЕНИЯ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ ПРИ ФОРСИРОВАНИИ АВТОТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

И.П.Клименко, В.Г.Карпов

При форсировании автотракторных двигателей внутреннего сго­ рания по среднему эффективному давлению, числу оборотов и другим показателям условия смазки и трения поршневых колец оказываются очень сложными. Технологическая форма рабочих поверхностей тру­ щихся деталей, их взаимное положение и рабочие деформации, как и скорости поршня обеспечивают режим гидродинамического трения не всегда, а только на определенной части хода поршня. Из-за высо­ ких температур и радиальных давлений между кольцами и стенкой ци­ линдра, а также высоких скоростей поршня возникают силы, которые в значительной степени определяют механический коэффициент полез­ ного действия двигателя. Эти силы вызывают большой износ цилинд­ ров и колец. Потеря мощности, возникающая из-за трения поршневых колец, имеет значительные величины. Тем самым проблема трения колец при форсировании двигателей становится одной из важнейших

технических проблем, связанной с развитием автотракторного двигателестроения.

Разрешение проблемы трения поршневых колец связано с состоя­ нием смазки рабочих поверхностей поршневых колец, которое зависит от следующих факторов:

-температуры рабочих поверхностей и скорости поршня;

-радиального удельного давления, которое зависит от упруго­

сти кольца и стенки цилиндра, а также от давления газов;

-допустимой нагрузки рабочей поверхности;

-температуры смазочного масла;

-количества подаваемой смазки;

-формы кромок и чистоты поверхности колец;

-числа колец;

-утечек газов через кольца,

Вдокладе рассматривается состояние смазки рабочих поверхно­ стей колец при форсировании автотракторных двигателей.

УДК 621.38

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И РАСХОД СМАЗЫВАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ

И.П.Клименко, В.Г.Карпов

У всех двигателей внутреннего сгорания расход смазывающих ма­ териалов при условии, что применяются одни и те же сорта его, пер­ воначально снижается, а после длительной работы двигателя вновь возрастает. Основные причины такого повышения расхода смазывающих материалов:

- увеличение зазоров в подшипниках, приводящее к увеличенно­ му выходу из них масла и, как следствие, к повышенной подаче его

вцилиндры;

-износ цилиндров, поршневых канавок и колец;

-закоксовывание масляных канавок и закупорка масляных окон

исверлений в поршне для отвода масла;

-износ направляющих втулок впускных клапанов, приводящих к повышенному угару масла;

-появление других мест утечек масла, приводящих к его поте­ ре в окружающую среду.

Резкое повышение расхода смазывающего материала вследствие увеличения его подачи в цилиндры вызвано прогрессирующим износом цилиндров. Однако повышение подачи, как показывают исследования, намного превышает рост потребности в нем, по крайней мере, при значительном износе. Чрезвычайно интенсивное перекачивание мас­ ла в камеру сгорания поршневыми кольцами может наступить при сильно изношенных канавках, так как кольца в этом случае не мо­ гут плотно прилегать к опорным торцевым поверхностям и их движе­ ние в осевом направлении увеличивается.

При ремонте двигателя оказывается иногда более выгодным мон­ тировать специальное маслосъемное кольцо и эффективно снижать расход масла, чем растачивать цилиндры и ставить новые поршни с обычными маслосъемными кольцами. Предназначенная для маслосъем­ ного кольца поршневая канавка до осмотра двигателя остается пустой.

УДК 62.143.48

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТРЕНИЯ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕЖЕРАТУРАХ В ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННОМ ДВИГАТЕЛЕ

И.П.Клименко, В.Г.Карпов

Исследование процессов, связанных с трением при высоких тем­ пературах, представляет интерес для конструкторов и эксплуатаци­ онщиков двигателей без системы охлаждения и с теплоизолированны­ ми поверхностями, так называемых адиабатных двигателей, а также серийно выпускаемых высокофорсированных двигателей с воздушным охлаждением. Создание двигателя без охлаждения может обеспечить снижение расхода топлива, упростить обслуживание и увеличить на­ дежность в эксплуатации.

В теплонапряженном двигателе износ поршневых колец происхо­ дит практически пропорционально длительности работы. В то вре­ мя как в обычном двигателе величина РТр практически зависит от величины нагрузки, в теплоизолированном двигателе потери на тре­ ние с увеличением нагрузки снижаются. Температура стенки гильзы цилиндра резко возрастает, достигая 400 °С, что сопровождается повышенным износом.

Полученные результаты исследований указывают на необходи­ мость определения таких мер, которые позволили бы снизить поте­ ри на трение, а также износ как поршневых колец, так и зеркала цилиндра. Для смазки высокофорсированных двигателей могут быть использованы как минеральные, так и синтетические масла, облада­ ющие повышенной стойкостью к действию высоких температур. Вяз­ кость минерального масла со временем существенно возрастает за счет испарения легких фракций.

При высоких температурах в теплоизолированном двигателе на­ гар и лакообразный налет покрывают поверхности в большей степе­ ни, чем в обычном дизеле, однако нагар оказывается более мягким и легко удаляется.

Коэффициент трения зависит от материала и сорта смазки. В связи с этим важным условием является тщательный подбор пар тре­ ния и смазки, свойства которой должны меняться с величиной изно­ са и временем эксплуатации двигателя.

Использование керамических покрытий в парах трения без смаз­ ки представляет большие трудности.

УДК 62.143.48

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВПРЫСКИВАВДИХ ЭЛЕМЕНТОВ ЛЕГКОГО ТОПЛИВА ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

И.П.Кдименко, К.Н. Власов

К недостаткам существующих конструкций форсунок двигателей внутреннего сгорания следует отнести то, что они конструктивно сложны, инерционны, большие по габаритам и технологически трудо­ емки из-за наличия нескольких прецизионных сопряжений. А элект­ ромагнитные форсунки и форсунки с малыми цикловыми подачами мало надежны при повышении давлений впрыска и возможности просачива­ ния топлива в зазор между вкладышем и корпусом.

Принципиальным путем обеспечения работоспособности и повыше­ ния надежности работы впрыскивающих элементов легкого топлива, работающих при невысоких перепадах давления (200 кПа), уменьше­ ния их инерционности и габаритов следует признать путь исключе­ ния из конструкции прецизионных узлов.

Использование принципа деформации позволяет удовлетворить этим требованиям к конструкции впрыскивающего элемента форсунки. Указанная цель для форсунок с впрыском топлива во впускной тру­ бопровод или смесительную камеру достигается тем, что корпус выполняют тонкостенным с конусной частью в месте контакта с иг­ лой, При этом игла закрепляется в корпусе посредством резьбово­ го соединения и устанавливается с натягом в отверстие тонкостен­ ной конусной части корпуса. Доступ топлива в смесительную камеру осуществляется за счет радиальной деформации части корпуса под действием давления в кармане форсунки и разряжения в трубопрово­ де, что возможно лишь при выполнении его в виде тонкостенного усеченного конуса и применении упругих материалов. Давление впрыска регулируется перемещением иглы по резьбе, что приводит к изменению технологического натяга.

Для многодырчатого струйного впрыска тонкостенный элемент выполняется в виде мембраны с многодырчатым распылителем в ее центре и упруго контактирующим с натягом своим конусом с конус­ ной частью иглы.

УДК 62.143

ЭКОНОМИЧНОСТЬ ДШГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА В СМЕСИТЕЛЬНУЮ КАМЕРУ

И.П.Клименко, К.Н.Власов

Как показали многочисленные эксперименты,при впрыске топли­ ва в смесительную камеру двигателя с внешним смесеобразованием не только мощность, но и экономичность мало отличаются от значе­ ний, полученных при непосредственном впрыске или впрыске во вре­

мя такта всасывания. Эта особенность двигателей с впрыском в сме­ сительную камеру позволяет на многоцилиндровых двигателях пода­ вать топливо одновременно группой форсунок или даже одной фор­ сункой.

Использование этого принципа из-за малой чувствительности двигателя к моменту впрыска топлива дает возможность значитель­ но удешевить аппаратуру впрыска.

Современные исследования показывают, что дальнейшее совер­ шенствование топливной экономичности при одновременном сущест­ венном снижении уровня токсичности двигателей с впрыском топли­ ва может быть достигнуто применением системы центрального впры­ ска в смесительную камеру с одной форсункой электромагнитного типа или с эластоэлементом с малым давлением впрыска порядка 200 кПа и электронным управлением. .Такая система является сис­ темой непрерывного впрыска со строго выдерживаемым соотношени­ ем между подаваемым топливом и воздухом, всасываемым двигателем. Давление топлива в описанной системе создается электрическим бензонасосом, а постоянство давления в системе поддерживается посредством редукционного клапана, сбрасывающего избыток топли­ ва в бак.

Высокая экономичность двигателя с впрыском по сравнению с карбюризацией топлива достигается более равномерным распределе­ нием смеси по цилиндрам, более тонким распылением топлива и бо­ лее гомогенной топливовоздушной смесью.

Применение системы центрального впрыска в смесительную камеру топлива против движения всасываемого воздуха на боль­ шинстве рабочих режимов работы двигателя обеспечивает улучше­ ние топливной экономичности на 5-20 г/кйг.ч по сравнению с кар­ бюраторной системой топливоподачи.

УДК 629.11

К ВЫБОРУ ПОКАЗАТЕЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИШОСТИ СИСТЕМЫ ПОДРЕССОРИВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ ПРИ НЕСТАНДАРТНОМ УДАРНОМ НАГРУЖЕНИИ

В.Н.Самсонов (ПВВКИУ РВ), И.Б.Топоров

В процессе эксплуатации транспортных средств (ТС) возможно возникновение дорожных ситуаций, когда ТС подвергаются воздейст­ вию нестационарных нагрузок ударного характера.

Для оценки эффективности системы подрессбривания ТС при та­ ком нагружении могут быть использованы следующие показатели:

I) , представляющий собой отношение максимального внеш­ него воздействия J z на колесо к максимальной перегрузке z

в узлах крепления подвески к раме ТС, равной выходной реакции под­ вески

К,

Однако данный показатель не учитывает влияния динамических свойств конструкции ТС на выходные перегрузки;

2)К^ , представляющий собой отношение jz к максимальной

упругой реакции ТС во всем спектре частот

Ki~ Jz '!2 / *

Данный показатель не учитывает преобразования перегрузок в упругозакрепленных агрегатах и механизмах ТС;

3)К ъ , представляющий собой отношение максимальных величин

ударных нагрузок спектров от входных z.* и выходных i i воздей­ ствий во всем спектре частот упругого ТС или в отдельных диапазо­

Данный показатель учитывает преобразование перегрузок в дина­ мической системе подвеска - ТС и оценивает фактическое снижение перегрузок.

Для более полной оценки эффективности систем подрессоривания ТС целесообразно использование всех трех критериев.

УДК 62.506.629

ОБ ОДНОМ АЛГОРИТМЕ АЛЬТЕРНАШЕНОЙ СТРУКТУРНОЙ АДАПТАЦИИ МНОГООСНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА К ИЗМЕНЯЮЦЕМУСЯ ДОРОДНОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ

Е.М.Набока (ПВВКИУ РВ), С.Г.ГУрьянов, И.Б.Топоров

Альтернативная структурная адаптация многоосных транспортных средств (МТС) к изменящемуся дорожному воздействию заключается в выборе из множества допустимых структур систем первичного и вто­ ричного подрессоривания STCL-й структуры (альтернативы), которая обеспечивает выполнение условия плавности хода в складывающихся дорожных условиях.

Если принять условие плавности хода многоосного транспортно­ го средства в виде неравенства Д < Д 0 (где Д - дисперсия верти­ кальных ускорений в контролируемой точке МТС, Д°- допустимое (по­ роговое) значение величины^ ), то для выбора альтернативной структуры из S Тсс можно использовать алгоритмы гомеостатическо­ го типа.

Сущность алгоритмов этого типа заключается в том, что при нарушении условия плавности хода многоосного транспортного сред­ ства производится переключение структур с определенной тактовой частотой до тех пор, пока вновь не выполняется условие плавности хода. При этом для дисперсии вертикальных ускорений в контролиру­ емой точке МТС допускается превышение заданного порогового значе­ ния на некоторое время Т , необходимое для осуществления поиска

вSTOL альтернативной структуры.

Вдокладе особое внимание уделяется введению в алгоритм аль­

тернативной структурной адаптации элементов целенаправленности поиска альтернативы, позволяющих уменьшить время поиска Т .

УДК 301

0 РЕЙТИНГЕ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ ПГГУ

В.И.Галкин, М.Л.Сапунков, А.Д.Фролов

Для количественной оценки научно-педагогической деятельности преподавателей ПГГУ разработаны алгоритм и компьютерная программа.

Впроцессе определения рейтинга используются следующие показатели:

-зарубежные, центральные, местные монографии и статьи;

-участие в конференциях и выставках;

-получение патентов и лицензий, подача заявок на изобретения;

-защита диссертаций;

-руководство НИРС;

-издание учебников, учебных пособий, сборников задач.

Разработанная программа предусматривает возможность расчета рейтинга на любом временном диапазоне как в целом по университету, так и по факультетам и кафедрам. Кроме того, имеется возможность расчета рейтинга по группам преподавателей, которые учитывают за-