книги / Тезисы докладов XXVIII научно-технической конференции ПГТУ по результатам научно-исследовательских работ, выполненных в 1991-1994 гг
..pdfПоиск 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.
Затраты машинного времени при этом эквивалентны: |
затратам |
при решении задач прямого моделирования. Испытания ПГГ |
в составе |
бросковой установки подтвердили правильность выбранной |
методики |
его отработки. |
|
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
нах спектров |
I4, |
*5 = |
Z * / 2 , |
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-