автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Численное моделирование рабочего цикла нетрадиционной бескривошипной поршневой тепловой машины

БАРАНОВ ПАВЕЛ НИКОЛАЕВИЧ

На правах рукописи

м

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО ЦИКЛА НЕТРАДИЦИОННОЙ БЕСКРИВОШШШОЙ ПОРШНЕВОЙ ТЕПЛОВОЙ

МАШИНЫ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 05. 04.02 - «ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Челябинск 2006

Работа выполнена на кафедре «Двигатели внутреннего сгорания» Южно-Уральского государственного университета.

Научный руководитель - заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Шароглазов Б. А.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Кукис В. С.;

кандидат технических наук, доцент Малышев А.Ф.

Ведущее предприятие - ООО «ГСКБ «Трансдизель».

Защита состоится « 6 » д&КвБря_2006 г., в 1Ч'00 часов, на заседании диссертационного совета Д212.298.09 в Южно-Уральском государственном университете по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В. И. Ленина, 76. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЮУрГУ.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан « 3 » ноября_2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета «

доктор технических наук, профессор — Лазарев Е.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в качестве источников механической энергии преобладающее распространение получили поршневые кривошипно-шатунные двигатели. Это объясняется их достоинствами. В частности, высокой экономичностью и хорошими мощностными показателям. Однако, таким двигателям присущи и существенные недостатки: конструктивная сложность, значительное количество деталей, большое число сопряжений, работающих с трением скольжения, сложность, трудоемкость и высокая стоимость технологии производства. Так, затраты на изготовление кривошипно-шатунного механизма (КШМ) составляют от 30 до 40 % себестоимости двигателя в целом. В то же время вопросы дальнейшего улучшения технико-экономических и массогабаритных показателей поршневых ДВС за счет использования резервов, предоставляемых отличными от кривошипно-шатунной кинематическими схемами преобразующих механизмов, остаются относительно мало изученными. Именно поэтому в настоящее время в мире наблюдается постоянный и устойчивый рост заинтересованности новыми, нетрадиционными типами и схемами поршневых двигателей.

В последние десятилетия ведущими автомобиле- и моторостроительными компаниями проводятся работы, направленные на исследования, испытания и доводку уже известных двигателей с нетрадиционными конструктивными решениями с целью создания конкурентоспособных промышленных образцов двигателей автомобилей и специальной техники (например, роторно-поршневой двигатель Ф. Ванкеля, который находит большое применение в практике эксплуатации). При этом существенно то, что преимущества значительной части ДВС нетрадиционных схем перед традиционными (кривошипно-шатунными) часто являются универсальными и могут давать положительный эффект в любой области использования. Поэтому работы по решению проблем, связанных с созданием и исследованием двигателей нетрадиционных схем (в частности, конструктивных схем бескривошипных тепловых машин) были и остаются актуальными. С решением названных проблем и связана представленная диссертационная работа.

Целью исследования является разработка математического аппарата для моделирования внутрицилиндровых процессов, протекающих в бескривошипной поршневой тепловой машине нетрадиционного типа, численной оценки параметров и показателей цикла и разработка на этой базе рекомендаций по выбору рациональных значений конструктивных параметров таких машин.

Достижение поставленной цели требует решения следующих задач:

- описание на базе основных положений механики, термодинамики и теории двигателей характера протекания и взаимосвязи процессов, происходящих в цилиндре нетрадиционной бескривошипной тепловой машины;

- разработка математической модели для моделирования процессов рабочего цикла в бескривошипной поршневой тепловой машине нового типа;

- формирование на базе разработанной математической модели алгоритма численного расчета внутрицилиндровых процессов в их комплексной взаимосвязи;

- проектирование и изготовление макетного образца нетрадиционной бескривошипной тепловой машины (двигателя);

- проведение исследований по выявлению потерь энергии в преобразующем механизме нетрадиционной тепловой машины;

- разработка на основании проведенных расчетно-теоретических и опытно-экспериментальных исследований рекомендаций по проектированию, конструированию и доводке тепловых машин подобного типа.

Научная новизна исследования заключается в том, что в работе предложена математическая модель и методика расчета параметров процессов, протекающих в бескривошипной тепловой машине нетрадиционного типа, конструктивная схема которой защищена патентами РФ; методом численного моделирования выявлены закономерности, позволяющие определить границы наиболее эффективной работы бескривошипных машин нетрадиционного типа с асимметричными профилями беговых дорожек механизмов преобразования движения.

Практическая ценность работы состоит в том, что при использовании методик, предложенных на основании результатов, полученных в ходе проведения расчетно-теоретических исследований, созданы алгоритмы расчета и разработаны программы, позволяющие численно определять параметры внутри цилиндровых процессов (в частности, давление, температуру рабочего тела), а также показатели цикла (эффективная мощность, КПД машины и др.). Построены графические объекты (в том числе, многопараметрическая диаграмма, отображающая взаимосвязь основных геометрических (диаметр цилиндра, ход поршня), функциональных (количество периодов и коэффициент асимметрии беговой дорожки) и связанных с ними (степень продолженного расширения, количество опорных элементов) параметров механизма преобразования движения БКПМ нового типа, позволяющие осуществлять выбор рациональных значений конструктивных параметров такой машины. Это делает возможным оптимизировать основные технические характеристики таких машин на стадии конструирования и проектирования. Даны практические рекомендации по выбору основных и связанных с ними функциональных параметров конструктивных схем и эксплуатационных характеристик нетрадиционных бескривошипных машин, определяемых, например, с учетом класса, назначения и области использования машины. Это позволяет при минимизации затрат времени, сил и средств создавать работоспособные, эффективные и универсальные бескривошипные машины с заранее заданными свойствами.

Реализация работы. Математическая модель и методика расчета процессов рабочего цикла нетрадиционных бескривошипных машин, численная оценки показателей рабочего цикла, а также машина такого типа, спроектированная и изготовленная в металле, на базе которой создана малогабаритная экспериментальная установка и разработанная экспериментальная методика определения потерь механической энергии бескривошипных машин используются в учебном процессе кафедры ДВС Южно-Уральского государственного университета при подготовке специалистов по профилю 140501 «Двигатели внутреннего сгорания».

Работа выполнялась при поддержке грантом Минобразования РФ по исследованиям в области транспортных наук 1998 г. (тема «Новый тип бесшатунной поршневой машины для наземного транспорта»).

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались на Международной научно-технической конференции ЧВАИ (г. Челябинск), 1999 г.; на научно-технической конференции кафедры «Тракторы и автомобили» ЧГАУ (г. Челя-

бинск), 2000 г.; на юбилейной научно-технической конференции, посвященной 70-летию ЧГАУ (г. Челябинск), 2001 г.; на Международном научно-техническом форуме по проблемам науки, техники и образования (г. Москва), 200! г.; на Международной научно-технической конференции ЮУрГУ, посвященной 60-летию ЮУрГУ и 100-летию со дня рождения профессора И.И. Вибе (2003 г.); на Международной научно-технической конференции ЮУрГУ, посвященной 100-летию со дня рождения дважды Героя Социалистического Труда главного конструктора танковых дизелей И.Я. Трашутина (2006 г.); на студенческой научно-технической конференции кафедры «Двигатели внутреннего сгорания» ЮУрГУ, 1996 г.; на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЮУрГУ (1997-2006 г.г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе три патента на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из Введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Диссертация изложена на 164 страницах машинописного текста, содержит 54 рисунка и 5 таблиц. Список литературных источников содержит 123 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении рассмотрены основные направления исследования тепловых машин и, в частности, поршневых тепловых машин нетрадиционных конструктивных схем, обоснована актуальность проведения научно-исследовательских работ по тематике представленной диссертационной работы.

В первой главе проведен исторический обзор и анализ состояния вопроса в области создания поршневых тепловых машин нетрадиционных типов и конструктивных схем. Приведены примеры конструкций основных видов нетрадиционных тепловых машин, рассмотрены их достоинства и недостатки.

Анализ рассмотренного материала показал, что дальнейшее усовершенствование конструктивных схем традиционных тепловых машин и, в частности, относительно реализации в них рабочих циклов с продолженным расширением затруднено в связи с серьезным усложнением конструкции, значительным снижением надежности и существенным ухудшением их характеристик. При этом существующие нетрадиционные машины обладают, как правило, неблагоприятными характеристиками, связанными с вопросами рациональной организации процессов рабочего цикла, а также сложной, неэффективной, нетехнологичной и ненадежной механической частью. В связи с этим практически ни одна из конструкций нетрадиционных тепловых машин не получила распространения и не нашла практического применения.

Отмечено, что нетрадиционная бескривошипная тепловая машина, предложенная на кафедре «Двигатели внутреннего сгорания» Южно-Уральского государственного университета, исключает недостатки других нетрадиционных конструкций, сочетая в себе положительные качества, присущие как известным нетрадиционным машинам, так и тепловым машинам традиционных конструктивных схем.

Выполнен обзор известных методов расчета процессов рабочего цикла тепловых машин (двигателей внутреннего сгорания), приведены их достоинства и недостатки, предложена классификация таких методов. Обоснован выбор наиболее рационального метода с точки зрения адаптирования к применению для расчета рабочего цикла нетрадиционной бсскривошипной тепловой машины. На основе комплексного анализа определен способ расчета процессов рабочего цикла, основанный на методике И.И. Вибе, учитывающий динамику выгорания топлива.

Определена цель диссертационного исследования, сформулированы основные задачи, реализация которых позволит достигнуть поставленной цели. Представлена принципиальная схема нетрадиционной бескривошипной тепловой машины нового типа, пояснены общее устройство и принцип ее действия. Рассмотрены важнейшие преимущества бескривошипной машины. Произведены обоснование и выбор предмета и объекта исследования.

Конструктивная схема малогабаритной бескривошипной поршневой тепловой машины нового типа с «двухпериодным» преобразующим механизмом (с двухпе-риодной беговой дорожкой), выполненной в качестве микродвигателя внутреннего сгорания, работающего по двухтактному циклу с использованием подпоршневой полости (камеры) в качестве продувочного насоса, представлена на рис. 1.

Принцип работы такой машины, определяемый особенностями структурной организации кинематической схемы механизма преобразования движения, состоит в следующем. Беговые ролики при перемещении поршня между крайними («мертвыми») точками обкатываются по беговой дорожке, имеющей криволинейный (например, синусоидальный) замкнутый профиль. Это обеспечивает, наряду с поступательным движением поршня вдоль оси цилиндра, его вращательное движение относительно этой же оси. Согласование составляющих полученного таким образом сложного движения поршня обеспечивается закономерным профилированием беговой дорожки.

Рис. 1. Конструктивная схема

бескривошипной поршневой машины (двигателя): </Фл

1 - свеча накаливания;

2 — крышка цилиндра;

3 - корпус (цилиндр);

4 - гильза цилиндра;

5 и б — выпускное и продувочные окна;

7 - корпус опорного подшипника;

8 - шарикоподшипник;

9 - беговой ролик;

10 - беговая дорожка; 11 - поршень;

12 - продольный паз выходного вала;

13 и 14 - ходовой ролик и его ось;

15 - вращающийся золотник;

16 - выходной вал

Такая машина характеризуется рядом преимуществ, к основным из которых относятся следующие:

- отсутствие КШМ, что позволяет упростить конструкцию машины, улучшить массогабаритные и удельные мощностные характеристики, а также условия компоновки бескривошипного двигателя в составе силовой установки;

- возможность достаточно простой реализации практически любого допустимого способа осуществления рабочего цикла поршневой тепловой машины и, в том числе, цикла с продолженным расширением, а также реализации нескольких рабочих циклов в течение одного оборота выходного вала;

- возможность осуществления процессов рабочего цикла в двигателе по обе стороны одного и того же поршня либо использования подпоршневого пространства в качестве полости наддувочного насоса;

- полная самоуравновешенность конструкций со встречно движущимися поршнями и (или) с оппозитным расположением цилиндров, что позволяет практически полностью исключить вибрацию и шум, вызываемые неуравновешенностью конструкции, на всех режимах работы машины;

- отсутствие боковых сил, воздействующих на детали цилиндропоршневой группы, и наличие сил инерции только одного порядка, что упрощает или полностью исключает уравновешивание, вследствие чего уменьшается также и износ механизма машины.

Во второй главе рассмотрены основные положения и сформулированы допущения, принятые при решении задач математического моделирования; получено уравнение, отражающее характер изменения объема рабочего тела в зависимости от значения кинематической функции перемещения поршня применительно к машине с гармонической беговой дорожкой при произвольном числе периодов; обосновано введение понятия ступенчатой функции, позволяющей детерминировать основные процессы рабочего цикла в обобщенной математической модели; представлены уравнения, с учетом которых сформированы математические модели основных процессов рабочего цикла (сжатия, сгорания и расширения) и на их основе — обобщенная математическая модель рабочего цикла нетрадиционной бескривошипной тепловой машины, а также определены начальные и граничные условия математического моделирования.

Используя закономерности, отражающие характер изменения основных кинематических параметров БКПМ нового типа (и, в частности, зависимость перемещения поршня от угла его поворота), можно получить выражение, определяющее величину текущего объема рабочего тела, вид которого обусловлен, главным образом, видом функции перемещения поршня 5 = /(а) (или л(а)). Эта функция, в свою очередь, определяется профилем беговой дорожки механизма преобразования движения машины. Тогда для текущего значения объема рабочего тела можно записать

г, т, л ■ , .

У = гс+—^— (1)

где -¿"(а)- текущее значение внутрицилиндрового объема, определяемое

4

величиной перемещения поршня, соответствующей текущему углу его поворота (углу поворота выходного вала); О - диаметр цилиндра.

При этом необходимо принимать во внимание необходимость соблюдения условия работоспособности механизма преобразования движения БКПМ нового типа, определяющее, в частности, область допустимых значений основных геометрических параметров механизма машины

с п ^77

0,577 <: N ~ < 1,732, „ли < -

1,732

(2)

N И N

где Б и О - ход поршня и диаметр цилиндра; М- количество периодов беговой дорожки механизма преобразования движения БКПМ нового типа.

Для произвольного профиля беговой дорожки правая часть уравнения (1) после дифференцирования представляет собой текущую скорость изменения объема

рабочего телаС

ds(a)

где С = а

лО

t.(o.) ty(oiy) t,(a,) t.(a.) t(a)

a, 1

a,

da 4

постоянный коэффициент.

С учетом уравнения (1) можно записать следующее:

dv _ Уд (g -1) ds

dt ~ e-S ~dt '

ds ds da ds ■ da ds(a)

где — ---— =-= Ы—i—i -

dt dt da da-dt da текущая скорость перемещения поршня; m — угловая скорость вращения выходного вала (поршня); va — удельный объем рабочего тела в точке а, приведенный к параметрам в точке а'(рис. 2).

Для разграничения (детерминирования) процессов цикла введено понятие ступенчатых функций сг,-, которые могут принимать значения либо 0, либо 1 в зависимости от времени (угла поворота поршня), соответствующего определенному процессу цикла: 07(f) или сг,-(а). При этом установлены три фазы, определяющие количество периодов (процессов), составляющих моделируемый рабочий цикл БКПМ нового типа и соответствующие этим фазам ступенчатые функции <Tj, C2 и °"3 (см- Рис- 2)-

Выражения, характеризующие динамику протекания основных процессов рабочего цикла, а также перемещения поршня БКПМ, записанные в дифференциальной форме, имеют следующий вид: - для процесса сжатия

dp _ п\р dv dt v dt'

t(a)

t(a)

t(a)

Рис. 2. Изменение ступенчатых функций в зависимости от фазы рабочего цикла

-для процесса расширения

Ф _ п2 Р ¿V Л V Ж'

- для процесса сгорания

ф _ (Л - 1) ■ с1х кр

Ж V с?/ V

- для скорости движения поршня

(Ь Л(а)

Л

dt с1а

В приведенных выражениях: р — давление рабочего тела; V — удельный объем рабочего тела; щ и п2 - показатели политроп сжатия и расширения; qz- удельная использованная теплота сгорания топлива; к — отношение теплоемкостей.

Обобщенная математическая модель рабочего цикла БКПМ нового типа с произвольной гармонической беговой дорожкой, сформированная на основе названных зависимостей, с учетом принятых допущений, а также начальных и граничных условий моделирования может быть записана следующим образом:

(k-\)-q2

„ПР

ф_

dt '

dv_ dt '

iL. dt '

ds

— = codi da

iL ' dt '

kp dv v dt

И] р dv п2р dv

■сг, + v dt ■ <Т2 + v dt

•0-3

ds_

e-S dt dp- v + dv - p R-dß ds(a)

.(3)

jl -.ty<t<tz [0:/2 <t<ty

1 :ta <t <ty

0

1 :t2 <t<tb 0:ta <t<tz

• У<1<1Ь

Начальными условиями для интегрирования системы являются: параметры рабочего тела в точке а (см. рис. 2) — соответственно давление, температура и удельный объем ра, Та, V,,-, показатель характера и условная продолжительность сгорания т и <р2\ коэффициент избытка воздуха а и др.

В третьей главе произведен анализ известных численных методов решения дифференциальных уравнений; обоснован выбор метода Рунге-Кутта для решения системы дифференциальных уравнений, входящих в обобщенную математическую модель рабочего цикла БКПМ нового типа; сформирована система уравнений для численного определения параметров, характеризующих состояние рабочего тела в процессах, составляющих рабочий цикл бескривошипной поршневой машины; рассмотрен алгоритм численного определения текущих значений параметров рабочего тела по обобщенной математической модели рабочего цикла БКПМ нового типа в течение цикла; сформирована математическая модель, позволяющая численно оценить величину индикаторных показателей рабочего цикла

и эффективных параметров тепловой машины (двигателя) применительно к машине с произвольной гармонической беговой дорожкой и учитывающая условия работоспособности механизма преобразования движения БКПМ нового типа.

Решение системы дифференциальных уравнений, входящих в состав обобщенной математической модели рабочего цикла БКПМ нового типа, произведено на основе метода Рунге-Кутта. При этом получены уравнения для численного определения приращений текущих значений параметров рабочего тела за элементарный промежуток времени в течение цикла. Полученные уравнения также образуют систему и опосредованно учитывают особенности конструктивного решения схемы и, в частности, основные геометрические (диаметр цилиндра, ход поршня), функциональные (количество периодов и коэффициент асимметрии беговой дорожки) и связанные с ними (степень продолженного расширения, количество опорных элементов) параметры механизма преобразования движения БКПМ нового типа. Такая система позволяет сформировать алгоритм численного определения параметров рабочего тела в течение основных процессов цикла бескривошипной поршневой машины. При использовании данной системы уравнений учитываются также условия работоспособности механизма преобразования движения БКПМ нового типа и, в частности, ограничения, накладываемые при профилировании беговой дорожки.

На значение S/D БКПМ нового типа в соответствии с (2) накладываются ограничения по условию работоспособности преобразующего механизма машины. Следовательно, можно заключить, что пределы изменения эффективной мощности, как и других показателей рабочего цикла БКПМ нового типа, находящихся в опосредованной зависимости от величины и сочетания геометрических соотношений основных элементов преобразующего механизма, лимитированы, в частности, величиной S/D, или с учетом количества периодов беговой дорожки преобразующего механизма, значением N-S/D.

Система уравнений, позволяющая численно определять показатели рабочего цикла бескривошипной тепловой машины нового типа (двигателя внутреннего сгорания) с учетом особенностей структурной организации кинематической схемы механизма преобразования движения, таких как, например, основные конструктивные параметры преобразующего механизма (в частности, отношение S/D, количество периодов беговой дорожки N) имеет вид _ I, _ 4 Lj D

N,

vh nD Pl • и • i nD ЗОг 4

D.

m-S*

4z

D

Рм =A + B-

_ Ne _ Ре = Че

30 D

Пм

Nj Pi Гц

Si =

3600 m • Hu

Pe=Pi ~Pm e ЗОг 4 D

Пе

Se

Pi

3600 -Pi Hu ■ >h ■ Pe

(4)

D N D N

В записанной системе: ¿, - индикаторная работа цикла; Л*) - индикаторная мощность; р, — среднее индикаторное давление; /7, - индикаторный КПД; £ — коэффициент эффективности сгорания; /, - удельная индикаторная работа цикла; g¡-удельный индикаторный расход топлива; Ни - низшая теплотворная способность топлива; ри - среднее давление механических потерь; г]ы - механический КПД; ре -среднее эффективное давление; Л^ - эффективная мощность; т]е - эффективный КПД; ge — удельный эффективный расход топлива.

В четвертой главе представлена спроектированная и изготовленная на базе БКПМ нового типа экспериментальная установка для определения механических потерь нетрадиционной машины, выполненной в качестве двигателя; разработана методика определения величины механических потерь в преобразующем механизме бескривошипной машины с различными функциональными характеристиками (в частности, по количеству периодов беговой дорожки, по числу опорных элементов и др.); приведены методика и результаты исследования величины механических потерь, характеризующих бескривошипную машину, выполненную по одно- и двух-периодной схемам преобразующего механизма, с механическими потерями, которые имеют место в традиционном (кривошипно-шатунном) двигателе аналогичного класса по условиям размерности (в микродвигателе); определены коэффициенты, входящие в уравнение для условного среднего давления механических потерь в бескривошипной машине; даны рекомендации по использованию механизмов преобразования движения БКПМ нового типа относительно количества периодов беговой дорожки, направленные на снижение механических потерь в такой машине.

Для проведения комплекса мероприятий, определенных задачами настоящей работы, автором спроектирована и изготовлена экспериментально-исследовательская установка. Общий вид установки представлен на рис. 3.

Опытно-экспериментальные исследования проведены со следующими объектами: БКПМ нового типа - двигатель внутреннего сгорания (с одно- и двухпери-одной беговыми дорожками); микродвигатель традиционной конструктивной схемы (кривошипно-шатунный) аналогичного класса (по условиям размерности).

Рис. 3. Общий вид экспериментальной установки с БКПМ:

1 - контрольно-измерительный блок с блоком питания в сборе;

2 — переключатель диапазона измерений;

3 — рукоятка регулятора напряжения;

4 - упруго-компенсирующая муфта;

5 - бескривошипная машина;

6 — датчик частоты вращения;

7 - электродвигатель

Программа исследования включала в себя три этапа, на которых определялись потери энергии в каждом объекте исследования:

I. «Свободное дросселирование» - при отсутствии крышки блока и дросселировании через гильзу цилиндра;

II. «Частичное дополнительное дросселирование» - при отсутствии в крышке цилиндра свечи и дросселировании через свечное отверстие;

III. «Без дополнительного дросселирования» — при отсутствии дросселирования, имеющего место на первом и втором этапах.

Проведенные исследования позволили оценить потери энергии в экспериментальных микродвигателях (рис. 4) и определить значения мощности механических потерь этих машин.

О 400 800 1200 п , 0 400 800 1200 п ,

мин мин

Рис. 4. Потери мощности и среднее давление механических потерь в объектах экспериментального исследования: БДВС-2 - бескривошипный двигатель с двухпериодной беговой дорожкой; БДВС-1 - бескривошипный двигатель с однопериодной беговой дорожкой;

Т-ДВС — традиционный двигатель (с КШМ)

Известное выражение для мощности механических потерь традиционного двигателя (с КШМ) имеет вид

м 30 г

где ри — условное среднее давление механических потерь; V/, — рабочий объем цилиндра; п — частота вращения выходного вала; / —число цилиндров.

Для бескривошипного двигателя с количество периодов беговой дорожки, равным Ыу аналогичное выражение запишется следующим образом:

Решение выражения (5) относительно условного среднего давления механических потерь позволяет численно оценить его величину и, в итоге, выявить величины эмпирических коэффициентов, входящих в выражение для численного определения условного среднего давления механических потерь в исследуемых машинах. В общем виде это выражение может быть записано следующим образом:

Ри =а + Ь-Сп, (б)

где Сп = — • N — средняя скорость движения поршня.

Данные табл. 1 иллюстрируют соотношение названных коэффициентов, отнесенных к частоте вращения выходного вала (поршня), для объектов экспериментального исследования при степени сжатия, равной 10.

Таблица 1

Значения эмпирических коэффициентов уравнения для определения механических потерь

две с кшм БКПМ при N = 1 БКПМ при ДГ= 2

а = 0,0265 ¿ = 0,0168 а = 0,0205 ¿ = 0,0102 о = 0,0165 ¿ = 0,0078

Если рассматривать среднее эффективное давление, отнесенное к одному рабочему циклу (что, как правило, и используется на практике), то величина условного среднего давления механических потерь в механизме такого двигателя будет, при прочих равных условиях, меньше по сравнению с таковой для бескривошипных двигателей с числом периодов преобразующего механизма, меиьшим или равным (Лг- 1) и существенно ниже, чем для двигателей традиционной конструктивной схемы (кривошипно-шатунных).

В пятой главе разработан алгоритм расчета основных параметров, характеризующих состояние рабочего тела в процессах цикла применительно к бескривошипной машине (двигателю) с синусоидальной беговой дорожкой симметричного и асимметричного профилей; подтверждена работоспособность разработанной математической модели для расчета рабочего цикла БКПМ нового типа; введены понятия «горизонтального», «вертикального» и «комбинированного» («смешанного») трансформирования продольного профиля беговой дорожки преобразующего механизма БКПМ нового типа; получены основные зависимости, характеризующие, в частности, закономерности изменения объема рабочего тела в цикле БКПМ нового типа в функции горизонтально-, вертикально- и смешанно-трансформированной беговой дорожки, такие, как, например, коэффициент асимметрии беговой дорожки, степень продолженного расширения и др.; произведен анализ влияния горизонтального, вертикального и комбинированного трансформирования профиля беговой дорожки на индикаторные показатели рабочего цикла и эффективные параметры бескривошипной машины (двигателя), на основании которого получена многопараметрическая диаграмма, позволяющая на стадии конструирования и проектирования определять основные геометрические (диаметр цилиндра, ход поршня), функциональные (количество периодов и коэффициент асимметрии беговой дорожки) и связанные с ними (степень продолженного расширения, количество опорных элементов) параметры механизм преобразования движения БКПМ нового типа, позволяющие получить бескривошипную поршневую машину с лучшими технико-экономическими характеристиками; выявлены границы применимости преобразующих механизмов с трансформированными беговыми дорожками различных видов в бескривошипных машинах с различными функциональными характеристиками (в частности, по условиям размер-

ности, нагруженности, области применения и др.) и даны рекомендации по использованию названных профилей в машинах такого типа.

Рассмотрим, в общем случае, схему J " произвольной гармонической беговой

дорожки преобразующего механизма БКПМ, содержащую любое

(произвольное) целое число (в общем случае, АО периодов некоторой равномерной (постоянного шага) Рис. 5. Схема беговой дорожки синусоидальной (или косинусоидальной) при N = 2щ. кривой приме-нительно к частному

Т— период, соответствующий случаю, когда Ы= 2 (рис. 5.).

двум ходам поршня Взаимодействие тел вращения

(опорных элементов) с такой беговой дорожкой происходит по поверхности, характеризуемой величиной среднего (реактивного) диаметра £>р.

В этом случае зависимость перемещения поршня от угла его поворота (поворота выходного вала), приведенная выше в произвольной форме (.у(а) — см. систему уравнений (3)) примет вид

с

где 5П = 5 - ход (полное перемещение) поршня БКПМ.

Тогда для удельного объема рабочего тела в функции угла поворота поршня (выходного вала) а можно записать следующее:

¿У 0 (1 + ео5(^а))) _аУа{с-\)8 + со5№)))_

ей е-Б ¿а Е-Б 2 ¿а

= а ^^ (- ЛГ *ННа)) = -со Уд ^ ип(ЛГд). (7)

Выражение (7) совместно с системами уравнений (3) и (4) позволяет производить численное моделирование процессов рабочего цикла бескривошипной поршневой'машины нового типа (бескривошипного двигателя внутреннего сгорания) и осуществлять сравнение параметров и показателей подобных машин, а также бескривошипных машин с поршневыми тепловыми машинами (двигателями) традиционных схем (кривошипно-шатунными). Результаты такого анализа (в частности, относительно сопоставимости зависимостей, отражающих характер перемещения поршня — см. табл. 2) позволяют заключить, что с точки зрения возможности улучшения технико-экономических параметров, а также по уровню использования в конструкции и реализации на практике положительных качеств, присущих бескривошипной машине нового типа, и сочетания этих достоинств с возможностью исключения недостатков, присущих традиционным ДВС, сравниваемые тепловые машины сближаются.

Таблица 2

Основные зависимости, отражающие признаки подобия рассматриваемых машин

Бескривошипная машина ДВС традиционной схемы (с КШМ)

Функция перемещения поршня

5 5 = — 2 |1 + — )-[ С05« + — лА-Л2 5Ш2 а 1 А л) { Л )_

Выражение для механических потерь

ри = 0,0205 + 0,0102 Сп рм = 0,0265 +0,0168 СП

Использование в процессе моделирования приведенных (табл. 2) зависимостей позволило рассчитать рабочие циклы и построить, при прочих равных условиях (в частности, основные геометрические размеры ЦПГ, частота вращения выходного вала, степень сжатия и др.), индикаторные диаграммы для тепловых машин двух типов: бескривошипного микродвигателя с «однопериодным» преобразующим механизмом, а также для ДВС традиционной конструктивной схемы (с КШМ), работающих по двухтактному циклу.

вмт

Рис. 6. Характер изменения параметров рабочего тела в циклах:

----бескривошипной

машины;

-- в традиционном

ДВС (с КШМ)

(при прочих равных условиях)

Это обстоятельство наглядно демонстрирует применимость разработанной математической модели, а также алгоритмов для численного определения параметров рабочего тела в течение цикла бескривошипной поршневой машины и других подобных машин (рис. 6).

Одной из особенностей, характеризующих бескривошипную поршневую машину нового типа, является то обстоятельство, что закономерное целенаправленное задание конфигурации продольного профиля беговой дорожки преобразующего механизма такой машины может обеспечить улучшение ее технико-экономических параметров. В частности, эффективные показатели машины такого типа могут быть существенно улучшены применением беговых дорожек механизма преобразования движения, обеспечивающих осуществление продолженного расширения рабочего тела в цикле БКПМ. Кроме того, указанная цель может быть достигнута применением беговых дорожек с несимметричными конфигурациями продольных профилей: в частности, дорожек с горизонтальной, вертикальной и комбинированной трансформацией (асимметрией).

Степень горизонтальной асимметрии (трансформации) беговой дорожки может быть охарактеризована при помощи коэффициента асимметрии К\.

Коэффициент асимметрии представляет собой степень относительного отклонения (определяемого положением точки, разграничивающей участки беговой дорожки, соответствующие тактам сжатия и расширения в цикле БКПМ нового типа) трансформированного (асимметричного) профиля беговой дорожки от не-трансформированного (симметричного). Для симметричного профиля беговой дорожки степень горизонтальной асимметрии участка сжатия относительно участка расширения равна 1. В таком случае коэффициент асимметрии

кА = i —= 1— Л- >

асж

где (Храс и о>сж - величины углов поворота поршня (выходного вала), соответствующие продолжительностям участков расширения и сжатия профиля беговой дорожки, Ar - степень горизонтальной асимметрии.

При этом на величину КА накладываются ограничения, обусловленные необходимостью выполнения условий работоспособности преобразующего механизма БКПМ, что отображается выражением:

А D 1,732

Взаимосвязь основных параметров беговой дорожки БКПМ нового типа (в частности, хода поршня S, диаметра цилиндра D, количества периодов беговой дорожки N, отношения хода поршня к диаметру цилиндра S/D, коэффициента асимметрии КА) с ограничениями, накладываемыми по условию работоспособности преобразующего механизма машины, отображается многопараметрической диаграммой, представленной на рис. 7.

Рис. 7. Многопараметрическая диаграмма взаимосвязи К а с основными параметрами беговой дорожки:

| |- область существования механизмов БКПМ нового типа с асимметричными беговыми дорожками

-0,7 -0,5 -0,3 -0,1 0 0,1 0,3 0,5 0,7*.

На этой диаграмме область отрицательных значений /<"д (по оси абсцисс) соответствует профилям беговых дорожек, обеспечивающим продолженное расширение, а область положительных значений К\ — профилям, обеспечивающим обратное соотношение продолжительностей процессов цикла.

Установлено, что реализация вертикальной трансформации беговой дорожки и обеспечение продолженного расширения возможно только в условиях организации четырехтактного рабочего цикла, при осуществлении которого каждый из участков беговой дорожки соответствует определенному такту такого цикла (рис. 8).

впуск сжатие ^ расширение ^ ныпуск

2 N \ г / N \ /

S \ \ \ v / f / \\ \\ / /■ //

\ \\ \\ // I

V J \ /

Рис. 8. «Вертикальная» трансформация беговой дорожки:

--симметричный профиль;

—---вертикально асимметричный профиль; 5 - ход поршня

При такой трансформации симметричная функция, имеющая два периода и описывающая профиль беговой дорожки, переходит в асимметричную (вертикально) с одним периодом, при этом выполняется условие 2Ы (где N'— условный период трансформированной беговой дорожки), то есть, такой трансформации подвержены симметричные функции только с четным количеством периодов N (например, N = 2).

Степень вертикальной асимметрии профиля беговой дорожки характеризуется следующей зависимостью:

где Spac и Scж — ход поршня на тактах расширения и сжатия соответственно.

В этом случае геометрическая степень расширения рабочего тела будет всегда больше геометрической степени сжатия, что обусловлено различными значениями Spac и 5СЖ. При этом необходимо отметить то обстоятельство, что значения S/D, соответствующие участкам сжатия и расширения вертикально асимметричной беговой дорожки, будут различными.

Анализируя названные обстоятельства, можно придти к выводу о том, что в условиях комбинированного трансформирования беговой дорожки при предельном по условию обеспечения работоспособности преобразующего механизма значении отношения S/D и коэффициенте асимметрии Аа, соответствующем максимальной величине горизонтальной трансформации дорожки, максимальное значение хода поршня на такте продолженного расширения может в три раза превышать величину хода этого поршня на такте сжатия.

Следовательно, величина допустимой смешанной трансформации профиля беговой дорожки будет ограничена: по горизонтали — коэффициентом асимметрии К а, а по вертикали -

со ■о \ / А Ч s.'ü с / ,S66 f /

1 Л / \ < /

S/L 1 56 Ч. /

[впуск| Ежатйе| [расширений {выпуск]

Рис. 9. Предельная смешанная трансформация беговой дорожки: SfD = 0,866

условием работоспособности механизма машины (рис. 9).

Если величины горизонтальной и вертикальной трансформации одинаковы, то для смешанной трансформации беговой дорожки выполняется равенство Лр =ЛВ. Поэтому для определения степени смешанного продолженного расширения можно воспользоваться, например, выражением для расчета вертикальной степени асимметрии.

Таким образом, значение величины отношения хода поршня на такте расширения рабочего тела в цикле БКПМ нового типа с комбинированно трансформированной беговой дорожкой к ходу этого поршня на такте сжатия при соблюдении условий работоспособности преобразующего механизма машины находится в следующих пределах:

5СЖ АГ

(8)

Отношение хода поршня на такте расширения к ходу поршня на такте сжатия для смешанного асимметричного профиля беговой дорожки представляет собой степень смешанного, продолженного расширения для смешанной, асимметричной беговой дорожки:

(9)

1 — ^см —

Л"

При анализе выражения (9) можно сделать вывод о том, что минимальная степень смешанного, продолженного расширения может быть достигнута при количестве периодов беговой дорожки /*/' равном 3, при этом коэффициент асимметрии КА, характеризующий степень горизонтальной трансформации беговой дорожки, будет иметь значение, соответствующее нижнему пределу по условию работоспособности (КА = 0,67). Равенство единице соответствует случаю, когда профиль беговой дорожки задан симметричной функцией.

ВМТ ВМТ ВМТ

Рис. 10. Характер протекания давления рабочего тела в течение цикла при различных степенях

продолженного, смешанного расширения

в (р — а)-координатах:

I - участок сжатия;

II - участок расширения

В частном случае, когда количество периодов беговой дорожки БКПМ N'= 1, диапазон изменения степени смешанного, продолженного расширения \ы находится в пределах от 1 до 3.

Характер изменения давления рабочего тела для случаев, когда = 1, 2, 3 (при прочих равных условиях: S/D — 0,866, степень сжатия с — 10 и др.) представлен на рис. 10.

Смешанное трансформирование беговой дорожки механизма преобразования движения бескривошипной поршневой тепловой машины (двигателя) позволяет обеспечить реализацию большей индикаторной работы цикла в сравнении с беговыми дорожками, обладающими другими типами трансформаций (например, горизонтальной или вертикальной).

В целом, реализация в преобразующем механизме БКПМ нового типа смешанного трансформирования беговой дорожки позволяет достигнуть примерно 15...20 %-го улучшения эффективных и экономических показателей рабочего цикла по сравнению с названными показателями, характеризующими бескривошипную машину с беговой дорожкой симметричного профиля.

ВЫВОДЫ

1. Анализ состояния вопроса показал, что массово распространенные криво-шипно-шатунные тепловые машины, обладающие рядом достоинств (хорошая экономичность, налаженность производства, надежность в эксплуатации и др.), не свободны от существенных недостатков. В частности, им свойственны высокая технологическая сложность изготовления, сложность конструктивных схем и, как следствие, сложность обеспечения высоких массогабаритных показателей, а часто и — плохая динамическая уравновешенность. Вместе с тем, известен класс нетрадиционных тепловых машин, свободных от названных недостатков. К ним, например, могут быть отнесены бескривошипные поршневые машины, конструктивные схемы которых разработаны в ЮУрГУ (в том числе при участии автора) признаны изобретениями и защищены патентами РФ (см. патенты РФ №№ 951113 25/06, 95111309/06, 96111704/06 и др.)

2. Важной особенностью предложенных конструктивных схем таких поршневых тепловых машин является отсутствие кривошипно-шатунного механизма и наличие механизма преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение грузового вала (или поршня). Конструктивная схема такого типа тепловой машины реализована в макетном образце, который спроектирован и изготовлен при непосредственном участии автора. Начаты и, отчасти, завершены экспериментальные исследования такой тепловой машины.

3. На базе основных положений механики, термодинамики и теории двигателей внутреннего сгорания предложена модель, учитывающая комплексную взаимосвязь процессов, протекающих в бескривошипной нетрадиционной тепловой машине (двигателе). Система основных уравнений для моделирования процессов включает уравнения, позволяющие описать динамику процессов рабочего цикла в целом, выявить численные характеристики этих процессов (в частности, характер изменения давления и температуры рабочего тела, скорости нарастания давления, максимальных значений температур и давлений и др.), а также дать качественную

и количественную оценку влияния различных конструктивных параметров машины на ее основные показатели.

4. На основе предложенного математического аппарата моделирования процессов рабочего цикла разработан алгоритм расчета, позволяющий выявить численные значения параметров, характеризующих отдельные процессы и интегральные показатели цикла в целом (например, такие, как индикаторный, механический и эффективный КПД, среднее индикаторное и среднее эффективное давления и др.). Это дает возможность уже на стадии проектирования машин такого типа использовать предложенный аппарат как средство рационального выбора конструктивных параметров (в частности, параметров механизма преобразования движения, полного хода поршня, диаметра цилиндра и др.).

5. В работе показано, что асимметричность профиля беговой дорожки механизма преобразования движения может быть обеспечена как за счет «горизонтальной», так и за счет «вертикальной» трансформации. При этом асимметрия, обеспечиваемая вертикальной трансформацией, позволяет реализовать цикл тепловой машины таким, что степень расширения рабочего тела может существенно превышать степень сжатия (в традиционных двигателях с КШМ степени сжатия и расширения рабочего тела, как правило, всегда равны). Это обстоятельство позволяет существенно повысить КПД бескривошипной машины.

В работе обозначено, что цикл при вертикальной трансформации профиля беговой дорожки может быть осуществлен только в 4-х тактных машинах.

6. С помощью численного моделирования процессов в работе выявлено, что применение «горизонтально» асимметричных беговых дорожек дает возможность повысить эффективные показатели цикла на 5...10 %. Так, при коэффициенте асимметрии, равном -0,3 (горизонтальная трансформация), среднее эффективное давление, при прочих равных условиях (е= 10, ??„ = 0,7, а = 0,8, 0,8), увеличивается с 0,457 МПа (симметричный профиль) до 0,489 МПа (асимметричный профиль).

Использование «вертикально» асимметричных профилей беговых дорожек возможно только для БКПМ. Применение в таких ДВС «вертикально» асимметричных профилей позволит улучшить ряд показателей рабочего цикла, относительно симметричного профиля, на 10...15 % в зависимости от степени «продолженного» расширения. Причем следует учесть, что в таких случаях степень сжатия и расширения рабочего тела различны.

Применение «смешанных» асимметричных профилей беговых дорожек, так же, как и «вертикально» асимметричных, возможно только на БКПМ, оборудованных клапанными или золотниковыми системами управления процессами впуска и выпуска рабочего тела. В таком случае использование «смешанного» асимметричного профиля беговой дорожки позволит реализовать рабочий цикл с показателями более высокими, чем при симметричном профиле. Сопоставление показателей рабочего цикла, при прочих равных условиях, показало их рост на 15...20 % (в частности, индикаторная работа цикла возросла с 1,214 МДж/кг (симметричный) до 1,396 МДж/кг (смешанный)). В данном случае следует учитывать влияние и диапазон применимости степени «смешанного продолженного» расширения на показатели рабочего цикла, который определяется также основными конструктивными параметрами и условиями работоспособности механизма преобразования.

7. Применительно к условиям, в пределах которых бескривошиппая тепловая машина является работоспособной, выявлены пределы изменения коэффициента асимметрии:

-0,67- — < К а <0,67- — . N А N

В этом выражении К = ОуР, где £)р - реактивный диаметр, механизма преобразования движения, £> - диаметр цилиндра, N - число периодов беговой дорожки 0,67 - коэффициент учитывающий пределы работоспособности механизма преобразования движения.

8. Расчетно-аналитические исследование по использованию асимметричного профиля беговой дорожки механизма преобразования движения при реализации рабочего цикла с продолженным расширением дали основания рекомендовать интервал численных значений коэффициента асимметрии, в пределах которого обеспечиваются лучшие технико-экономические показатели бескривошипных машин. В частности, обеспечение лучших экономических показателей возможно при реализации асимметричного профиля беговой дорожки, выполненной с коэффициентом асимметрии

N А N

9. Экспериментальным путем определены затраты энергии в механизмах нетрадиционного бескривошипного поршневого микродвигателя в сравнении с аналогичным кривошипно-шатунным. В качестве объектов такого сопоставления были использованы два типа микродвигателей выполненных по двух- и однопериод-ной схемам. Данное исследование позволило выявить, что величина механических потерь бескривошипного двигателя, выполненного по однопериодной схеме ниже, потерь имеющих место в кривошипно-шатунном микродвигателе. А в бескривошипном двигателе, выполненном по двухпериодной схеме названные потери значительно ниже. В частности, условное среднее давление механических потерь подчиняются следующему эмпирическому выражению рм =а + Ь-Сп, где Сп —

средняя скорость поршня Сп = ———.

Выявлены величины эмпирических коэффициентов а и Ь в зависимости от геометрической степени сжатия рабочего тела в цилиндре и количества периодов беговой дорожки механизма преобразования движения поршня БКПМ. В частности, для степени сжатия равной 10 для микродвигателя однопериодной схемы коэффициенты а и Ь равны соответственно 0,0205 и 0,0102, для двухпериодной схемы соответственно 0,0165 и 0,0078, а в кривошипно-шатунном а = 0,0265 и Ь = 0,0168.

10. Спроектированная и изготовленная с участием автора малогабаритная экспериментальная установка на базе бескривошилной тепловой машины используется в учебном процессе как учебно-исследовательская лабораторная установка при подготовке специалистов по профилю «Двигатели внутреннего сгорания». В частности, она используется для экспериментального определения механических потерь (и отдельных их составляющих) в двигателе.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Шароглазов Б. А., Баранов П. Н. Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с вращающимися поршнями. / Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин //Темат. сб. научн. тр. - Челябинск: ЮУрГУ, 1998.-е. 3...5.

2. Шароглазов Б. А., Баранов П. Н. Определение текущих объемов рабочего тела в бесшатунном ДВС с вращающимися поршнями. /Автомобильная техника // Сб. научн. тр., вып. №7. - Челябинск: ЧВВАИУ, 1998.-е. 17...19.

3. Шароглазов Б. А., Баранов П. Н. Некоторые особенности конструкции бесшатунных ДВС. / Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин // Материалы Международной научно-технической конференции - Челябинск, ЧВАИ, 1999. - с. 29.. .31.

4. Шароглазов Б. А., Баранов П. Н. Моделирование внутрицилиндровых процессов в бесшатунной поршневой машине. / Техника и технологии строительства и эксплуатации автомобильных дорог // Сб. научн. тр. - Москва: УРАЛЬСКИЙ ФИЛИАЛ МАДИ (ТУ), 2000.-е. 151... 156.

5. Шароглазов Б. А., Баранов П. Н. Динамические процессы нагружения нетрадиционной бесшатунной поршневой машины./ III тысячелетие - новый мир // Труды международного форума по проблемам науки, техники и образования. — М.: Академия наук о Земле, 2001 г. — 54...56 с.

6. Пат. К и 2097589 С1, 6 Р 02 В 75/32, 75/26. Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с вращающимися поршнями / Б. А. Шароглазов, П. Н. Баранов (РФ). -№ 95111325/06; Заявлено 30. 06. 95; Приоритет 30. 06. 95; Опубл. 27. 11. 97 // Бюл. №33.

7. Пат. 1Ш 2099559 С1, 6 Р 02 В 75/26, 75/32, И 01 В 9/06. Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с вращающимися поршнями / Б. А. Шароглазов, П. Н. Баранов (РФ). -№ 95111309/06; Заявлено 11. 10. 95; Приоритет 11. 10. 95; Опубл. 20. 12. 97//Бюл.№35.

8. Пат. яи 2117172 С1, 6 Б 02 В 75/32, 75/26, 75/28, Р 01 В 9/06. Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с вращающимися поршнями / Б. А. Шароглазов, П. Н. Баранов, В. В. Клементьев (РФ). - № 96117967/06; Заявлено 10. 09. 96; Приоритет 10. 09. 96; Опубл. 10. 08. 98 // Бюл. № 22.

9. Баранов П. Н. Горизонтальная асимметрия профиля беговой дорожки механизма преобразования движения БКПМ. / Вестник Южно-Уральского государственного университета // №14(54), выпуск 7, серия «Машиностроение» — Челябинск, ЮУрГУ, 2005.

Ю.Баранов П. Н. Особенности задания асимметричности профиля беговой дорожки механизма преобразования движения поршня БКПМ нового типа. /Актуальные проблемы теории и практики современного двигателестроения// Материалы Международной научно-технической конференции - Челябинск, ЮУрГУ, 2006. - с. 34...36.

Павел Николаевич Баранов

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В НЕТРАДИЦИОННОЙ БЕСКРИВОШИПНОЙ ПОРШНЕВОЙ ТЕПЛОВОЙ МАШИНЕ

Специальность 05.04.02 - «Тепловые двигатели»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Издательство Южно-Уральского государственного университета

ИД № 00200 от 28.09.99. Подписано в печать 01.11.2006. Формат 60*84 1/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,37. Уч.-изд. л. 1,11. Тираж 100 экз.

УОП Издательства. 454080, г. Челябинск, пр. им. В. И. Ленина, 76.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Современные тенденции развития тепловых машин.

1.2. Бескривошипные тепловые машины, их достоинства и недостатки. Бескривошипные машины нетрадиционных схем.

1.3. Рабочий цикл бескривошипной тепловой машины как объект исследования

1.4. Цель и задачи исследования. Объект исследования.

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВНУТРИЦИЛИНДРОВЫХ ПРОЦЕССОВ БЕСКРИВОШИПНОЙ ПОРШНЕВОЙ ТЕПЛОВОЙ МАШИНЫ НОВОГО ТИПА.

2.1. Основные положения, допущения и уравнения.

2.2. Особенность расчета удельного объема рабочего тела в цилиндре

2.3. Особенности моделирования процессов сжатия, сгорания и расширения

3. АЛГОРИТМ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВНУТРИЦИЛИНДРОВЫХ ПРОЦЕССОВ В БЕСКРИВОШИПНОЙ МАШИНЕ НОВОГО ТИПА.

3.1. Методы решения системы дифференциальных уравнений.

3.2. Выбор начальных и граничных условий.

3.3. Особенности численного моделирования процессов сжатия, сгорания и расширения.

3.4. Численное определение показателей рабочего цикла БКПМ-двигателя нового типа.

4. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ В БЕСКРИВОШИПНОЙ ТЕПЛОВОЙ МАШИНЕ НОВОГО ТИПА.

4.1. Экспериментальная установка. Приборы и оборудование.

4.2. Программа исследования объектов эксперимента.

4.3. Сравнительная оценка потерь энергии в БКПМ нового типа и в

ДВС традиционной конструктивной схемы аналогичного класса.

5. РАСЧЕТНО-АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ЦИКЛА В БКПМ НОВОГО ТИПА.

5.1. Алгоритм расчета процессов рабочего цикла бескривошипной машины.

5.2. Сравнительная оценка параметров рабочего цикла ПТМ традиционной конструктивной схемы и БКПМ нового типа (случай симметричной функции перемещения поршня БКПМ нового типа).

5.3. Анализ влияния профиля беговой дорожки на показатели рабочего цикла БКПМ нового типа.

На всем пути научно-теоретического и практического развития машиностроения целенаправленные исследования в области тепловых машин велись в двух направлениях - экспериментальном и теоретическом. В одних случаях, в зависимости от стоящих перед исследователями задач, эти оба направления были организованны параллельно, дополняя друг друга, в других осуществлялись последовательно. Какое из направлений являлось первоочередным, определялось поставленными задачами и до появления ЭВМ чаще всего к решению задач подходили практически, что, в свою очередь, обеспечивало накопление теоретических знаний, тем самым, осуществлялось взаимное проникновение теории и практики друг в друга. Такое тесное взаимопроникновение двух направлений вело к их симбиозу, так как одно не может быть полностью обособлено от другого. В настоящее время уровень развития компьютерных технологий в научных исследованиях усилил уклон в сторону теоретических методов, построенных на богатой базе экспериментальных, и дающих более «быстрые» и точные результаты, что приводит к сокращению затрат времени на практическое изучение возникающих проблем в любом научном исследовании в машиностроении, и, в частности, в области тепловых машин. Всесторонние предварительные теоретические исследования, проводимые при осуществлении научно-экспериментальной деятельности, позволяют сократить количество решений, проявляющихся на этапе экспериментального исследования, что дает более верное направление практическому изучению проблем, ставящихся перед исследователями.

В соответствии с глубокой взаимосвязи теоретических и экспериментальных направлений в исследовании возникающих научных задач и проблем, можно полагать, что при современном научном подходе к исследованию тепловых машин, в частности, двигателей внутреннего сгорания, следует опираться на подобные принципы исследования. То есть, на углубленное теоретическое изучение всего нового или вновь созданного в области тепловых машин, позволяющего в последствии, на практике, достичь значительного положительного результата и тем самым избежать возможных заведомо неверных путей экспериментальных исследований.

В свою очередь, изучение тепловых машин, направленное на улучшение их технико-экономических характеристик (параметров), идет также двумя путями: один - это всестороннее (конструктивное, технологическое, экономическое) улучшение машин существующих типов, второй - создание новых (в частности, нетрадиционных) конструктивных схем тепловых машин, обеспечивающих лучшие технико-экономические показатели в сравнении с существующими традиционными (например, с кривошипно-шатунными) машинами. Первый путь, охватывающий наиболее емкую область в совершенствовании тепловых машин, направлен на более глубокое изучение и оптимизацию процессов рабочего цикла [32, 103], второй, в большей степени, базируется на создании тепловых машин нетрадиционных конструкций, обладающих лучшими технико-экономическими характеристиками [33].

В настоящее время эти два направления зачастую оказываются в большей степени совмещенными, при этом осуществляются не только оптимизация процессов рабочего цикла тепловых машин, но и реализация подобной оптимизации в новых, нетрадиционных конструкциях тепловых машин, с целью, получения значимых положительных результатов [64, 67].

В последнее время повышение интереса к направлению использования машин нетрадиционных конструктивных схем связано с повышением их потенциальной конкурентоспособности, и, в большей степени, с исчерпыванием возможностей существующих тепловых машин, а также в силу вполне определенных и существенных преимуществ машин нетрадиционных конструкций по сравнению с различными типами тепловых машин традиционных схем. Следовательно, преимущества значительной части машин нетрадиционных типов и конструктивных схем (в частности, двигателей внутреннего сгорания) перед существующими традиционными являются уникальными и могут приносить положительный эффект.

Накопление теоретических познаний в области исследования процессов рабочего цикла и использование современных компьютерных технологий позволяют в настоящее время на высоком теоретическом уровне осуществлять научные исследования с учетом широкого диапазона параметров, влияющих на характер протекания внутрицилиндровых процессов. Теоретический анализ возможностей совершенствования процессов рабочего цикла, особенно в тепловых машинах, имеющих нетрадиционные конструктивные схемы, позволяет выявить новые возможности нехарактерные для традиционных, обеспечивающие получение значительного положительного эффекта.

Таким образом, перед теоретиками и практиками, а также учеными и конструкторами в области тепловых машин возникает ряд задач, направленных на реализацию тенденции, связанной с научно-исследовательским обеспечением современного машиностроения (в частности, в области создания ТМ нетрадиционных конструктивных схем), дающим положительный эффект как в теоретическом, так и в практическом отношении. Развитию данного направления призвана способствовать и представленная диссертационная работа. В частности, в настоящей работе предложены рекомендации по оптимизации параметров БКПМ на основании выводов, полученных при решении задач, связанных с выявлением специфических особенностей, определяющих характер протекания внутрицилиндровых процессов, а также конструктивные достоинства таких машин.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Анализ состояния вопроса показал, что массово распространенные кривошипно-шатунные тепловые машины, обладающие рядом достоинств (хорошая экономичность, налаженность производства, надежность в эксплуатации и др.), не свободны от существенных недостатков. В частности, им свойственны высокая технологическая сложность изготовления, сложность конструктивных схем и, как следствие, сложность обеспечения высоких массогабаритных показателей, а часто и - плохая динамическая уравновешенность. Вместе с тем, известен класс нетрадиционных тепловых машин, свободных от названных недостатков. К ним, например, могут быть отнесены бескривошипные поршневые машины, конструктивные схемы которых разработаны в ЮУрГУ (в том числе при участии автора) признаны изобретениями и защищены патентами РФ (см. патенты РФ №№ 95111325/06, 95111309/06,96111704/06 и др.)

2. Важной особенностью предложенных конструктивных схем таких поршневых тепловых машин является отсутствие кривошипно-шатунного механизма и наличие механизма преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение грузового вала (или поршня). Конструктивная схема такого типа тепловой машины реализована в макетном образце, который спроектирован и изготовлен при непосредственном участии автора. Начаты и, отчасти, завершены экспериментальные исследования такой тепловой машины.

3. На базе основных положений механики, термодинамики и теории двигателей внутреннего сгорания предложена модель, учитывающая комплексную взаимосвязь процессов, протекающих в бескривошипной нетрадиционной тепловой машине (двигателе). Система основных уравнений для моделирования процессов включает уравнения, позволяющие описать динамику процессов рабочего цикла в целом, выявить численные характеристики этих процессов (в частности, характер изменения давления и температуры рабочего тела, скорости нарастания давления, максимальных значений температур и давлений и др.), а также дать качественную и количественную оценку влияния различных конструктивных параметров машины на ее основные показатели. Благодаря названным обстоятельствам модель может быть использована как инструмент для выявления рациональных численных значений показателей таких машин.

4. На базе предложенного математического аппарата моделирования процессов рабочего цикла разработан алгоритм расчета, позволяющий выявить численные значения параметров, характеризующих отдельные процессы и интегральные показатели цикла в целом (например, такие, как индикаторный, механический и эффективный КПД, среднее индикаторное и среднее эффективное давления и др.). Это дает возможность уже на стадии проектирования машин такого типа использовать предложенный аппарат как средство рационального выбора конструктивных параметров (в частности, параметров механизма преобразования движения, полного хода поршня, диаметра цилиндра и др.).

5. В работе показано, что асимметричность профиля беговой дорожки механизма преобразования движения может быть обеспечена как за счет «горизонтальной», так и за счет «вертикальной» трансформации. При этом асимметрия, обеспечиваемая вертикальной трансформацией, позволяет реализовать цикл тепловой машины таким, что степень расширения рабочего тела может существенно превышать степень сжатия (в традиционных двигателях с КШМ степени сжатия и расширения рабочего тела, как правило, всегда равны). Это обстоятельство позволяет существенно повысить КПД бескривошипной машины.

Нужно отметить, что исследователи двигателей всегда (и сейчас тоже) стремились к созданию тепловых машин с продолженным расширением, но в традиционных двигателях с КШМ это осуществить сложно.

В работе обозначено, что цикл при вертикальной трансформации профиля беговой дорожки может быть осуществлен только в 4-х тактных машинах.

6. С помощью численного моделирования процессов в работе показано, что применение «горизонтально» асимметричных беговых дорожек дает возможность повысить эффективные показатели цикла на 5. 10 %. Так, при коэффициенте асимметрии, равном 0,3 (горизонтальная трансформация), среднее эффективное давление, при прочих равных условиях (е= 10, rjv = 0,7, а = 0,8, £ = 0,8), увеличивается с 0,457 МПа (симметричный профиль) до 0,489 МПа (асимметричный профиль).

Использование «вертикально» асимметричных профилей беговых дорожек возможно только для БКПМ. Применение в таких ДВС «вертикально» асимметричных профилей позволит улучшить ряд показателей рабочего цикла, относительно симметричного профиля, на 10. 15 % в зависимости от степени «продолженного» расширения. Причем следует учесть, что в таких случаях степень сжатия и расширения рабочего тела различны.

Применение «смешанных» асимметричных профилей беговых дорожек, так же, как и «вертикально» асимметричных, возможно только на БКПМ, оборудованных клапанными или золотниковыми системами управления процессами впуска и выпуска рабочего тела. В таком случае использование «смешанного» асимметричного профиля беговой дорожки позволит реализовать рабочий цикл с показателями более высокими, чем при симметричном профиле. Сопоставление показателей рабочего цикла, при прочих равных условиях, показало их рост на 15.20 % (в частности, индикаторная работа цикла возросла с 1,214 МДж/кг (симметричный) до 1,396 МДж/кг (смешанный)). В данном случае следует учитывать влияние и диапазон применимости степени «смешанного продолженного» расширения на показатели рабочего цикла, который определяется также основными конструктивными параметрами и условиями работоспособности механизма преобразования. Оптимизации величины угла опережения зажигания позволяет в еще большей степени повысить названные показатели, а также увеличить диапазон применимости степени смешанного продолженного расширения по Лсм свыше 1,5.

7. Применительно к условиям, в пределах которых бескривошипная тепловая машина является работоспособной, выявлены пределы изменения коэффициента асимметрии:

-0,67-—<КА <0,67- — . N N

В этом выражении К = Dp/D, где Dp - реактивный диаметр, механизма преобразования движения, D - диаметр цилиндра, N - число периодов беговой дорожки 0,67 - коэффициент учитывающий пределы работоспособности механизма преобразования движения.

8. Расчетно-аналитические исследование по использованию асимметричного профиля беговой дорожки механизма преобразования движения при реализации рабочего цикла с продолженным расширением дали основания рекомендовать интервал численных значений коэффициента асимметрии, в пределах которого обеспечиваются лучшие технико-экономические показатели бескривошипных машин. В частности, обеспечение лучших экономических показателей возможно при реализации асимметричного профиля беговой дорожки, выполненной с коэффициентом асимметрии

-0,3- — <КА <-0,Ь —. N N

9. Экспериментальным путем выявлены затраты энергии в механизмах нетрадиционного бескривошипного поршневого микродвигателя в сравнении с аналогичным кривошипно-шатунным. В качестве объектов такого сопоставления были использованы два типа микродвигателей выполненных по двух- и однопериодной схемам. Данное исследование позволило выявить, что величина механических потерь бескривошипного двигателя, выполненного по однопериодной схеме ниже, потерь имеющих место в кривошипно-шатунном микродвигателе. А в бескривошипном двигателе, выполненном по двухпериодной схеме названные потери значительно ниже. В частности, условное среднее давление механических потерь подчиняются следующему эмпирическому выражению рм = а + b • Сп, где Сп - средняя скорость поршня

N-S-n п" 30 '

Выявлены величины эмпирических коэффициентов аи b в зависимости от геометрической степени сжатия рабочего тела в цилиндре и количества периодов беговой дорожки механизма преобразования движения поршня БКПМ. В частности, для степени сжатия равной 10 для микродвигателя однопериодной схемы коэффициенты а я b равны соответственно 0,0205 и 0,0102, для двухпериодной схемы соответственно 0,0165 и 0,0078, а в кривошипно-шатунном а = 0,0265 и b = 0,0168.

10. Спроектированная и изготовленная с участием автора малогабаритная экспериментальная установка на базе бескривошипной тепловой машины используется в учебном процессе как учебно-исследовательская лабораторная установка при подготовке специалистов по профилю «Двигатели внутреннего сгорания». В частности, она используется для экспериментального определения механических потерь (и отдельных их составляющих) в двигателе.

1. Алексеев-Мохов С. Н. и др. Расчет и проектирование двигателей с катящимся ротором / Моск. энергет. ин-т, Смолен, фил. Ч. 1-2. - Смоленск: МЭИ, 1974.- 176 с.

2. Анвельт М. Ю., Герасимов В. Г., Данильченко В. П. и др. Электротехника. М.: «Высшая школа», 1976. 560 с.

3. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. 5-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1978.

4. Аршинов С. Я., Кошелев И. М Мотоциклы Ирбитского завода: Эксплуатация и ремонт: Справочник. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986.- 192 с.

5. Баландин С. С. Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1982. - 368 с.

6. Баландин С. С. Бесшатунные поршневые двигатели внутреннего сгорания -М.: Машиностроение, 1968. 151 с.

7. Бекман В. В. Гоночные мотоциклы. 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1975. - 288 с.

8. Беликов В. В., Кожевников Е. П. Стационарные карбюраторные двигатели. Устройство, эксплуатация, ремонт. Справочник. М.: Машиностроение, 1979.-224 с.

9. Бирюков Б. И. От водяного колеса до квантового ускорителя. М.: Машиностроение, 1990. - 144 с.

10. Болгарский А. В., Мухачев Г. А., Щукин В. К. Термодинамика и теплопередача. М.: Высшая школа, 1975. - 496 с.

11. Боровков А. А. Математическая статистика. Перераб. и доп. изд. -Новосибирск: Наука. Сиб. предприятие: Изд-во Ин-та математики, 1997. -771 с.

12. Братковский Л. Е., Оришечко С. Ф. Мотоциклы. Киев: Техника, 1984. -97 с.

13. Брозе Д. Д. Сгорание в поршневых двигателях. М.: Машиностроение, 1969.-248 с.

14. Бугров Я. С., Никольский С. М. Высшая математика. Дифференциальные уравнения. Кратные интегралы. Ряды. Функции комплексного переменного. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981. -448 с.

15. Быстроходные поршневые двигатели. Справочник / А. М. Гугин. Д.: Машиностроение, 1967. - 259 с.

16. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М: «Наука», 1972. - 720 с.

17. Вешкельский С. А. Справочник моториста установок с ДВС: Вопросы и ответы. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1985. - 272 с.

18. Вибе И. И. Теория двигателей внутреннего сгорания. Конспект лекций. -Челябинск: ЧПИ, 1974. 252 с.

19. Вибе И.И. Новое о рабочем цикле двигателей. М.-Свердловск: Машгиз, 1962.-272 с.

20. Вибе И. И. Теория двигателей внутреннего сгорания. Челябинск: ЧПИ, 1974.-252 с.

21. Воднев В. Т. и др. Основные математические формулы: Справочник / В. Т. Воднев, А. Ф. Наумович, Н. Ф. Наумович; Под общ. ред. Ю. С. Богданова. -2-е изд., перераб. и доп. Мн.: Выш. шк., 1988. - 269 с.

22. Вопросы теории и расчета рабочих процессов тепловых двигателей / Под ред. 3. Г. Шайхутдинов и др. // Межвуз. науч. сб. № 17. Уфа: Изд-во УГАТУ, 1977.- 162 с.

23. Врубель Ю. А. Минские мотоциклы. Минск: Полымя 1978.-208 с.

24. Глаголев Н. М. Рабочие процессы двигателей внутреннего сгорания. Киев -М.: Машгиз, 1950.-380 с.

25. Говорущенко Н. Я. Экономия топлива и снижение токсичности на автомобильном транспорте. М.: Транспорт, 1990. - 133 с.

26. Гончаров А. И. Справочник по химии. Киев: Вища школа, 1974. - 308 с.

27. Грей Д. А., Барроу Р. В. Малогабаритные двигатели внутреннего сгорания /Пер. с англ. -М.: Машиностроение, 1979. 167 с.

28. Гриневецкий В. И. Тепловой расчет рабочего процесса. М.: 1907. - 26 с.

29. Гуряков М. В., Поляков Н. Н. Малогабаритная сельскохозяйственная техника: Справ. -М.: Машиностроение, 1994. 149 с.

30. Гуськов Г. Г. Необычные двигатели. М.: Знание, 1971. - 64 с.

31. Двигатели 1944-2000: Авиационные, ракетные, морские, промышленные / Ред.-сост. И. Г. Шустов. М.: АКС - Конверсалт, 2000. - 406 с.

32. Двигатели внутреннего сгорания: Обзоры / Гос. ком. Совета Министров СССР по науке и технике; АН СССР: Т. 3. Пути повышения экономичности автотракторных двигателей / В. А. Лурье, В. А. Мангушев, И. В. Маркова, М.: ВИНИТИ, 1982.-232 с.

33. Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей / С. И. Ефимов, Н. А. Иващенко, В. И. Ивин и др.; Под общ. ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 456 с.

34. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей / Д. Н. Вырубов, Н. А. Иващенко, В. И. Ивин и др.; Под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1983.-375 с.

35. Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей / В. П. Алексеев, Н. А. Иващенко, В. И. Ивин и др.; Под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. - 288 с.

36. Двухтактные карбюраторные двигатели внутреннего сгорания / В. М. Кондратов, Ю. С. Григорьев, В. В. Тупов и др. М.: Машиностроение, 1990 -272 с.

37. Демченко Б. Ф., Микрюков Г. С. Мотоциклы с маркой «Иж». М.: Изд-во ДОСААФ, 1982.-160 с.

38. Дрегалин А. Ф., Черенков А. С. Общие методы теории высокотемпературных процессов в тепловых двигателях / Под ред. В. Е. Алемасова. М.: Янус-К, 1997. - 328 с.

39. Дьяков А. Б., Неймарк А. В. и др. Экологическая безопасность транспортных потоков. -М.: Транспорт, 1989. 126 с.

40. Дьяченко Н. X., Костин А. К. и др. Теория двигателей внутреннего сгорания. Л.: Машиностроение, 1974. - 552 с.

41. Задачи и примеры расчетов по электроизмерительной технике / Р. М. Демидова-Панферова, В. Н. Малиновский, Ю. С. Солодов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 192 с.

42. Заплетохин В. А. Конструирование деталей механических устройств: Справочник. JL: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1990. - 669 с.

43. Иваницкий С. Ю. Мотоцикл. Конструкция, теория и расчет. М,: Машиностроение, 1971. - 169 с.

44. Иноземцев Н. В., Кошкин В. К. Процессы сгорания в двигателях. М.: Машгиз, 1949.-344 с.

45. Исследования процессов газообмена и теплообмена в дизелях методами математического и физического моделирования / Ред. М. Г. Круглов; АН ГССР, Кутаис. комплекс, науч. центр Ин-та металлургии. Тбилиси: Мецниереба, 1986. - 197 с.

46. Калина И. Двигатели для спортивного моделизма. Ч. 1. Пер. с чешек. Е. Г. Соломониной. -М.: ДОСААФ, 1983.- 159 с.

47. Калина И. Двигатели для спортивного моделизма. М.: ДОСААФ СССР, 1988.-4.2.-335 с.

48. Камке Э. Справочник по дифференциальным уравнениям. М.: Наука, 1976.-576 с.

49. Каталог-справочник: электродвигатели малой мощности для бытовых машин и приборов. Отделение ВНИИЭМ по научно-технической информации, стандартизации и нормализации в электротехнике. - М.: Энергоатомиздат, 1967. - 95 с.

50. Колчин А. И., Демидов В. П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1980. - 400 с.

51. Кондрашов В. М., Андреев С. В. Тепловой расчет двухтактного карбюраторного ДВС. Владимир, 1990. - 32 с.

52. Конструкции двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением / Д. Р. Поспелов. М.: Машиностроение, 1973. - 352 с.

53. Кохрен Ч. Метод выборочного исследования. М., 1976. - 440 с.

54. Кошкин Н. И., Ширкевич М. Г. Справочник по элементарной физике. М.: «Наука», 1974. - 256 с.

55. Крагельский И. В., Михин Н. М. Узлы трения машин: Справочник. М.: Машиностроение, 1984. - 280 с.

56. Круглов М. Г. Термодинамика и газодинамика двухтактных двигателей внутреннего сгорания. М.: Машгиз, 1963. - 272 с.

57. Крутов В. И. Развитие автоматического регулирования двигателей внутреннего сгорания. М.: Недра, 1980. - 92 с.

58. Куценко А. С. Моделирование рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания на ЭВМ. Киев: Наукова думка, 1988. - 104 с.

59. Ленин И. М. Теория автомобильных и тракторных двигателей. М.: Машиностроение, 1969. - 148 с.

60. Мазинг Е. К. Тепловой процесс двигателей внутреннего сгорания. М.; Л.: ОНТИ, 1937.- 124 с.

61. Маркович М. Е. Мотовелосипедные двигатели. Л.: Машиностроение, 1975.- 128 с.

62. Материалы для карбюраторных двигателей: Справочник / Под ред. А. В. Лакедемонского. -М.: Машиностроение, 1969.-223 с.

63. Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль. М.: Машиностроение, 1987. - 320 с.

64. Микродвигатель внутреннего сгорания калильного зажигания МДС-ЮКРУ. Инструкция по эксплуатации. Савеловское ПО «Прогресс»: Кимр, тип., 1989. -12 с.

65. Милосердии Ю. В., Семенов Б. Д., Кречко 10. А. Расчет и конструирование механизмов приборов и установок. М.: Машиностроение, 1985. - 408 с.

66. Моравский А. В., Файн М. А. Огонь в упряжке, или Как изобретают тепловые двигатели. М.: Знание, 1990. - 189 с.

67. Мотоциклы «ИЖ-Планета-5», «ИЖ-Юпитер-5»: Многокрасоч. Альбом / В.

68. A. Умняшкин, Н. Е. Перерва, В. И. Руденко, М. А. Перепелица. М.: Машиностроение, 1994. - 56 с.

69. Мотоцикл: Теория, конструкция, расчет / С. Ю. Иваницкий, Б. С. Карманов,

70. B. В. Рогозин, А. Г. Волков. М.: Машиностроение, 1971. - 408 с.

71. Орлин А. С., Круглов М. Г. Комбинированные двухтактные двигатели. М.: Машиностроение, 1968. - 576 с.

72. Нагнетатели и тепловые двигатели / В. М. Черкасский, Н. В. Калинин, Ю. В. Кузнецов, В. И. Субботин. М.: Энергоатомиздат, 1997. - 384 с.

73. Орлов П. И. Основы конструирования. Справочник: в 3-х кн. М.: Машиностроение, 1977.

74. Петриченко Р. М., Оносовский В. В. Рабочие процессы поршневых машин. М.: Машиностроение, 1972. - 168 с.

75. Петриченко Р. М. Физические основы внутрицилиндровых процессов в двигателях внутреннего сгорания. Л.: Ленинградский университет, 1983. -194 с.

76. Пластинин П. И. Теория и расчет поршневых компрессоров. М: ВО "Агропромиздат", 1987.-271 с.

77. Плескунин В. И., Воронина Е. Д. Теоретические основы организации и анализа выборочных данных в эксперименте. JL: Ленинградский университет, 1979. - 146 с.

78. Поповиченко Р. М., Ордабаев Е. К. Направления и перспективы развития автомобильных двигателей /Караганд. политехи, ин-т. Караганда: КПИ, 1987.-80 с.

79. Рабинович В. А., Хавин 3. Я. Краткий химический справочник. Л.: «Химия», 1977. -376 с.

80. Рабинович О. М. Сборник задач по технической термодинамике. М: Машиностроение, 1973. - 344 с.

81. Ремонт двигателей зарубежных автомобилей / А. Э. Хрулев. М.: За рулем, 2000. - 439 с.

82. Тареев В. М. Справочник по тепловому расчету рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания. Л.: Речной транспорт, 1961. - 415 с.

83. Пат. RU 2057948 С1, 6 F 01 В 9/06, F 02 В 75/32. Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания / Б. А. Шароглазов, А. В. Пономарев, Г. И. Иванов (РФ). № 5063986/08; Заявлено 06. 10. 92; Приоритет 06. 10. 92; Опубл. 10. 04. 96 // Бюл. № 10.

84. Пат. RU 2097589 С1, 6 F 02 В 75/32, 75/26. Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с вращающимися поршнями / Б. А. Шароглазов, П. Н. Баранов (РФ). № 95111325/06; Заявлено 30. 06. 95; Приоритет 30. 06. 95; Опубл. 27. 11. 97//Бюл. №33.

85. Пат. RU 2099559 С1, 6 F 02 В 75/26, 75/32, F 01 В 9/06. Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с вращающимися поршнями / Б. А. Шароглазов, П. Н. Баранов (РФ). № 95111309/06; Заявлено 11. 10. 95; Приоритет 11. 10. 95; Опубл. 20. 12. 97 // Бюл. № 35.

86. Пат. RU 2110691 С1, б F 02 В 75/32, F 01 В 9/06. Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания / Б. А. Шароглазов, В. В. Клементьев (РФ). № 96111704/06; Заявлено 13. 06. 96; Приоритет 13. 06. 96; Опубл. 10. 05. 98 // Бюл. № 13.

87. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 424 с.

88. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР. 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 648 с.

89. Пятов И. С. Новое в развитии роторно-поршневых двигателей за рубежом. -М.: Машиностроение, 1970.-40 с.

90. Рабинович О. М. Сборник задач по теоретической термодинамике. М.: Машиностроение, 1973. - 344 с.

91. Расчет на прочность деталей машин: Справочник / под общ. ред. И. А. Биргер, и др. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1993. - 640 с.

92. Решетов Д. Н. Детали машин. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1989.-496 с.

93. Роторно-поршневые двигатели / Под общ. ред. В. А. Каргаполова. Труды НАТИ, вып. 205. - М.: Типография НАТИ, 1970. - 112 с.

94. Скалкин Ф. В., Канаев А. А., Копп И. 3. Энергетика и окружающая среда. -Л.: Энергоиздат, 1981.- 180 с.

95. Совков В. А. Мотоциклы «Ява». Устройство, эксплуатация, обслуживание, разборка и сборка. 2-е изд., перераб. и доп. - Л : Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1975.-295 с.

96. Справочник по катерам, лодкам и моторам / Под общ. ред. Г. М. Новака.2.е изд., перераб. и доп. Д.: Судостроение, 1979. - 383 с.

97. Справочник по катерам, лодкам и моторам / Под общ. ред. Г. М. Новака.3.е изд., перераб. и доп. Д.: Судостроение, 1982. - 352 с.

98. Теория двигателей внутреннего сгорания. Рабочие процессы / Под ред. Н. X. Дьяченко. 2-е изд., перераб. и доп. - Д.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1974.-551 с.

99. Трение, изнашивание и смазка. Справ.: в 2-х кн. / Под ред. И. В. Крагельского, В. В. Алисина. - М.: Машиностроение, 1978.

100. Филиппычев А. В. Микролитражные поршневые моторы для летающих моделей. 2-е изд., перераб. - М.: Оборонгиз, 1954. - 102 с.

101. Хорхордин Е. Г. Подвесные лодочные моторы отечественного производства «Вихрь-30» и «Нептун-23». Пособие по эксплуатации, ремонту и усовершенствованию. М.: «Издательство Рученькина». Мн.: «Современное слово», 1998. - 320 с.

102. Чирков К. К. Завтра ДВС, а послезавтра? М.: Знание, 1963. - 63 с.

103. Шароглазов Б. А., Баранов П. Н., Клементьев В. В. Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с вращающимися поршнями. Патент № 2117172 от 10.08.98.

104. Шароглазов Б. А., Баранов П. Н. Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с вращающимися поршнями. / Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин // Темат. сб. научн. тр. Челябинск: ЮУрГУ, 1998. - с. 3 . 5.

105. Шароглазов Б. А., Баранов П. Н. Некоторые особенности конструкции бесшатунных ДВС. / Повышение эффективности силовых установокколесных и гусеничных машин // Материалы Международной научно-технической конференции Челябинск, ЧВАИ, 1999. - с. 29 . 31.

106. Шароглазов Б. А., Баранов П. Н. Определение текущих объемов рабочего тела в бесшатунном ДВС с вращающимися поршнями. /Автомобильная техника // Сб. научн. тр., вып. №7. Челябинск: ЧВВАИУ, 1998, - с. 17 . 19.

107. Баранов П. Н. Горизонтальная асимметрия профиля беговой дорожки механизма преобразования движения БКПМ. / Вестник Южно-Уральского государственного университета // №14(54), выпуск 7, серия «Машиностроение» Челябинск, ЮУрГУ, 2005.

108. Шароглазов Б. А., Клементьев В. В. Кинематика и динамика бесшатунного ДВС с вращающимися поршнями. Рук. деп. / ВИНИТИ 14.03.97. №784-В 97.

109. Шипачев В. С. Высшая математика / Под ред. А. Н. Тихонова. 2-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 1990. - 479 с.

110. Шелест П. А. Комбинированные турбопоршневые двигатели. М.: Машгиз, 1958.-225 с.

111. Электронное управление автомобильными двигателями / Г. П. Покровский, Е. А. Белов, С. Г. Драгомиров и др.; Под общ. ред. Г. П. Покровского. М.: Машиностроение, 1994. - 336 с.

112. Электротехнический справочник: в 3-х т. Т. 1. Общие вопросы. Электротехнические измерения. Электротехнические материалы / Под общ. ред. В. Г. Герасимова, П. Г. Грудинского, JI. А. Жукова и др. 6-е изд., испр. и доп. - М.: Энергоиздат, 1980. - 520 с.

113. Электротехнический справочник: в 3-х т. Т. 2. Электротехнические устройства. Электрические машины / Под общ. ред. В. Г. Герасимова, П. Г.

114. Грудинского, Jl. А. Жукова и др. 6-е изд., испр. и доп. - М.: Энергоиздат, 1981.-640 с.

115. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике для инженеров и студентов. М: «Наука», 1977. - 944 с.

116. Якушев В. А., Костиков А. И. Электронные устройства для автомобиля и мотоцикла. М.: Изд-во ДОСААФ СССР, 1977. - 96 с.