автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Разработка математических моделей свободнопоршневых двигателей внутреннего сгорания и исследование их функционирования на примере дизель-молотов

- ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

СЕМЕНЧУК МИХАИЛ ИВАНОВИЧ

Л

АЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ СВОБОДНОПОРШНЕБЫХ ВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ НА ПРИМЕРЕ ДИЗЕЛЬ-МОЛОТОВ

Специальность 05.04.02 - тепловыо ^лигатег.и

АВТОРЕФЕРАТ

НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

ТУЛА 1997

Pacora выполнена на кафэдрз "Автомобили и автошоильноз хося! creo* Тульского государстаяыюго униоершгета.

Научный руководи; оль - дс-.сгер технических наук, профессор

М.В.Мчлиозаноэ Научный консультант - доетср технических наук, профессор М.Ю.Елагин

Официапуныо оппоненты: действительный член Академий Инжс-п: ных наук и Транспорта России, доктор технических наук В.В.Эфрос, кандидат технически.-: ньух, П.Н.Шигиукович

ский испытательный институт !>.;. Д.М.Карбышеза Министерства Оиорон Российской Федерации.

сортациомното совета К 063.47.03 при Тульском государственно*« унигеф сятето по адресу: 300300, г. Тула, пр-:сг Ленина, д. 82

С диссертгциай можно ознакомиться о библиотека Тульсьхто гпс>

дарственного укиззрс;п&та.

Отзывы нэ авторофэрат с дзух экземплярах, за&гргнные гсрСэ;:-©: печатью учреждения, просим направлять по адресу:

300500, г. Тула, пр-кт Ленина, д. 32, Тульский государственный ун-взреитзт, ученому секретарю дмссартацг юнкого совета

Автореферат разослан но>,5ря 1997 г.

Ученый сэкрэтгрь диссертационного совога,.

Кандидат технических наук, доцож - И.Е Агурогз

Защита состоится декабря 1037 г. í./¿/

во

чазоа на ойседаннм д

ОС-ЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

пзаСпсг.^. Опьгг эксплуатации тсплоочлогзьех уста !сг-оя со сссбсдиопоршнгвыми дг'.я-ателгш1 з различных ограслях про-«зяипгкиоош псхззап, что г.о срагнзии:о о другими тепловыми дгигатепл-оми в ряда случгэз сблэдглст нгоспсргся&м прсимущзстЕнгл1. Однако, гсугспл:о р-ш-гк'лп основой прсСлзг.сч! фукирюниропг.!(мл на-'з-уинсга ти-а двигателей, с^язамчсй с устсЛчнзсстыо рдботы при снзчите'т.-ньсс э.н;?ях чггруг;;и, сгрзюмкпо и:; рсспрострлкяккэ в нпотогщос сре^гя.

Одк::.',? из пзрспзтпс:;:-!« ггпрзрпииий пенею приемлемых, решегай ■5и предел-регеккм дг-гстглеп г«;тро::н-:го сгерзюп яаляэтея ««ггомзти-&аддсяирсс~ккэ. Но ор.'>.сстзу!о:цнэ одтеагогичсскио модели ДБС мз .':-~~г:тг,!ч;г) пепигй ксоэ агргз.жют )грг;ет;р фуки»и(иа:ро?:е.«' !.ч «коЗод-•гпршюБЬК дсигстслгЯ сисчитгльмы:: упрацгниЯ (устгчсг^зш^Лсп "-им рсбэш, гезп, услозм~л езязь пзри-

.през «сд?л!1 о .'•¡•.зплупгяциг«!«уда я кокатч^викиа пзр-змэтряки). В ! г.'-о прй?ш сзоОоднеттаргиксге&з дпгхатспм снутроннгго сгордния болсо :.м р.руп:о чуЕзтеиггг.ьнь! к соч2тгм!.1:о кзегакных пгрататраз.

Нзетскщст ргЗотз псоеящена созданию и исслздсзаии:о иаггекатп-•СККХ моделей СЕ05оДКОЯОрШН55ЫХ деигзт'-'псй знутрзннсго сгсрзн'.;п ст-усо'чш функцченировэ»«« деигатяля во озедгеогвлги термодкнзкичэ-и межинчеешх систс?«., с учэтом елияшш конетруетипкых и эхопл/а'ш-•рниых параметров, переменней НОГруГШ, т.о. с07дзкию мятсмлтичэской [дали депгетгпя "о цэпом". РзСота ккллэтея ссотсзпсй частью госпэдо-пий, прозадиньег кафодрой "Азтскобили и аотомобильксо аогяйстсо'' г&езого госудсротасмного унизэрситета. Отдзльныэ мзториглы дкссср-.^тонкой рсботы вошли о атчэты по утзерждонйым управлением плани--зги-ля и финзкекроззиия научно-иссл-гдовзтельспих работ государстоан-о ксг/итзта Российской Фсдсргц*™ по омешему образованию нзучио-гг.эдоватольоким работам ТГУ:

- проблема 1204 ЗН, "Разработка автоколебательной теории ДБС создание на со основе опытного образца высокозффгстйг;ioro raaort'ii&pà горного двигателя с улучшенными зкологичезкшм показателями'';

~ проблема 1. 9. SS "Совершенствование динакичос:ссйчтоории и р:.:: ргботка на ее основ s методики лрозетиро.вочньк расчетов Д8С".

Цель работы состоят:

- в создании теоратичс-ской базы обеспечивающей аффохгианоо просз-дение проектировочных расчетов свсбоднопоршневых двигателей внутреннего сгорания.

Истод исследована - теорэтко-экегюриментальный, построении: lia использовании положений технической термодинамики, теории еэтсыу-тичзского управления, статисти^сского анализа и вычислительной матемэ-тихи.

Научна» новизна работы.

А). В части общих положений:

- впервые на баз о топломеханихи осуществлено описание свободно-поршневых двигатслзй внутреннего сгорания, что позволило поставить решить задачу по определению установившихся и переходных процзс-cos d система двигатель - нагрузка;

- в результате' аналитических исследований и численных решений выявлено, что установившийся ражим работы СЕоболнопоршнавого двигатег есть автоколебательный, причем о ряде случаев с жестким режимом возбуждения.

Б), В части математических моделей:

- разработаны математические модели трубчатых и штанговых дизель-молотов, позволяющие учесть взаимодействие всех подсистем двигателя, а такжо внешнюю нагрузку. Предложенные модели без существенного изменения, путем дополнения описания, могут быть

ь

иггленения, путем дспслнокия списания, мсгут'быть применены для других типов свободнолоршнезых ДЕИгатолей.

В). В исслодовсния моделей:

- сыяилгн характер влияния ксг.струетипных и мсплуэтацмомных пзргл-мотрса на еыходныэ характеристики трубчатш и штг> 1гор.ых дизсль-ко-лотсз, по котсры?л мауг быть дкны рекемзцдйции усспзршснетзооания -сушсстзуют.чх конструкций.

А) В части общих положений:

- с форидогодии списания функционирования сгсбоднслоршновых двигателей внутреннего сгорпнг.я и создания предпосылок длл его евтомз-Т'.гсцки при болгз глубоком по!;иь'~нии сущности происходящих о нем грсц?сссд;

Б) При испяльэовгнии математических моделей:

- о пездшенки ксчястся прссстирс2йнил; сокращении затрат сремзны и средств за счэт создаваемой еезмежности машинной проработки многэ-сгаз ксг'Счнзций юкструхтсныки эксплуатационных ларг-мйтрез, что по^гслот пргшзгети смаср рациональногоих сочетания; '

- в шпзк&кми сгпги :;снструаг.4йны:< и е::еплуаггациснчых параметров сзсбгднопсршиасыя домгетолей с ».« рабочими харяхгвристкхшп. "Гг.:?,

. нчпримзр, устЕнеппено что:

- тскиэ пграмотры кг»» нагрузка, пусхсвпя высота, мгсса подсия-кых чсстсй, отношеггмэ -ода поршня к диаметру цилиндра, степень егкатил скэгыэают суи^ггв?нноэ плияниз нз пускоомз качзотза дизель - молотоз и устейчнясеть оптскол обгний. В частности, примэ-иепи.э короткогедкеЛ йхо?.?ы конструкции иггснголего дизель - молота СП-СБ покол/ла уг&нышт» тубкНу лредоармтсльного заглуЗ-лзкчя сваи длл запуск о' чэтырэ раза й при вгбм обоспочить устой-

чивый рсжш работы при зогросшгй едвоо глубине погружен; ¡л сааи с одного удара.

Рпрпизациа г.язультатоа иссг<зда8йни§. Материала исследоэани; дслолсны в секции 2 ндучко-техническсго ссвата 15 ЦП НИ И МО РО vi по-реданы для практического использования.

Ап',?.-:;] рзсоты. Материалы отдельных отапоа кссл-здорпнил докладывались и обсуждались на нгуч;ю-тохничсских конферзнциях Туп; с.-;ого государстсаннсго укипорситста (1935, 1С38гг), Тульского еысшсго с; ткппсрийсхсго училища (1905г), иаучмо-праа ичссхом се:д;:нгра Влалимн; с:<ого сосударстсзнного университета (183Sr), М£;.<дунзродной научяо-тоххкчзсксй конференции МАМИ (1£ü€r), излэдуипродно?.] научно-прп:т:ч:;слО?л семинаре Владимирского государстсонного унодерздггета (lSD7r).

- Пубпичтцми. По тема диссергации опублшовсаю В печати!.!;: р-лл (/статьи,' 4 те.;иеа докладоз). »

г.зтодйха описания сьободнепгзршк&аых дсигстолзй ы!утр«ниегоc.í р-шия. Ь^с:1ру.сщ2яся на ислольсоаанш епларс-та типлоиау.зяи;;я и с;.спс-ряаенгсльны < денных по трудно формализуемым процессам, позаоля;с:-щея системно расс^отроть фу гсгцкснироос: «о нззьанных доигателей;

результаты аналитического иеслодсгэния и численных рс.сч^тси, ус тгнлвлиаающиа ютоколс-оатольную сущность проц-зссо фунхцис.;&:реаан ссободнопорш напых деигатвлей;

- • штематиче-екис модопи сио5одног.оражэг;лх ДЕИгагелей кнугрен. :с стсрянин, отра:хв,сщца ссясь консгруг<гиаке!х и азслпузтсцисииых парамо роз и обеспочизгющиа анализ их влияния на пу/одныэ характерна иги;

Результаты исслздэагжш ыатсмашчес»« шдолей, поззолиаимо дать рекомендации по улучшению характсриртих существующих комстру;. ций дизоль - мологов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении приведены конструктивные схемы свободнопоршневых вигателей внутреннего сгорания и анализ публикаций по проблеме, обос-ована актуальность и определена цель исследования.

Вопросам решения проблем функционирования свободнопоршневых |ВС посвящены труды ряда ученых: Е.Н.Асеева, В.Л.Бондаренко, Ш.Воронова, В.Н.Вязовикина, Б.М.Гончара, Ф.М.Елистратова, 1.К.!<ошкина, М.Г.Круглова, Б.Г.Лызо, П.А.Шелеста, И.Ф.Эджибия. В основ-ом работы касались решен |я частных проблем функционирования двига-елей, некоторых конструкторских задач, исследованию влияния конструк-изных и эксплуатационных параметров на рабочие характеристики дсига-елей. Однако из-за ориентации в основном на опыт эксплуатации сущест-ующих сипозых установок, значительных упрощений при математическом юделировании двигателя (установившийся режим работы, исключение ди-1амики газа, весьма условная связь с эксплуатационными и кснструкцисн-!ыми параметрами), при решении частных проблем функционирования .вигателя в конкретном установившемся режиме, так и не решены вопросы писания Наиболее сложных для двигателя - переходных процессов.

Выше изложенным предопределена задача разработки таких мате-чатических моделей свободнопоршневых ДВС, которые при учете ззгимо-[ействия всех систем двигателя и внешних воздействий," обеспечат возможность анализа влияния эксплуатационных и конструктивных парамэг-юв на выходные характеристики, устойчивость функционирования.

В первой главе дано обоснование выбора аппарата тепломехэники ;ля построения математических моделей свободнопоршневых двигателей 1нутреннего сгорания "в целом". Теппомеханика была разработана в тру-|ах профессора Мамонтова М.А. применительно к описанию и исследовэ •■ 1ию автоматического оружия. Теппомеханика как раздел технической тер-лодинамики, ориентированна на изучение процессов энергопреобразова-

ния, происходящих в полостях газовых силовых систем, в том числе и ДВС и в полной мере реализует системный подход, заключающийся в совместном рассмотрении взаимосвязанных движений твердых тел и процессов в газовых средах.

При использовании названного аппарата построена математическая модель простейшего свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорани* расчетная схема которой приведена на рис. 1.

Рис. 1. Расчетная схема свободнопоршневого ДВС Система уравнений модели в общем виде включает уравнения баланса энергии, массы и движения твердых звеньев. В результате их преоб разования и определения характеристик впускных и выпускных окон, процесса горения и теплообмена, получена система рабочих уравнений (1). /

+ Ь1 „Хх) -аАт -Тт)]- Р\У/п}

<1Т к- \ 7Т , ка, -ЯТу, . ка-ЯТ Тг к-1 / + (1)

+ <2>х/«(тХХ)-<*гНТ-Тст)-рУ/п]

а1 А1

Л

Для проведения аналитического исследования модели простейшего свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания, дающего общее представление о характере функционирования двигателя, проведены изменения исходных уравнений, заключающиеся в упрощении характерней-!! привода и расхода энергии. Окончательно, после преобразований, путем

звода новых переменных и гармонической линеаризации существенны» нелинейностей, получена система уравнений (2) для определения параметров автоколебаний.

О3 -(0(2^21 + Д= 0

я2202 + о^Ь,?, (Л,дс°) -а21Ь2д2(А,х°) = О а21^1°(Л)д:0)-а21г2Р20(Л,х0) = О

(2)

Условием устойчивости автоколебаний является выполнение нвра-

ЯНп-1 п еенства —2-!->0.

дА

Аналитическое решениэ подтвердило автоколебательную сущность сво-бодкопоршневого двигателя. При принятых исходных значениях конструк- . тивных и эксплуатационных параметров получены следующие значения выходных характеристик - А= 0,0366м; Х°= 0,0518м; £2 = 57-~'. Погрешность решения Е = 1СГ8.

Машинное исследование модели подтвердило во способность отражать связь выходных характеристик двигателя с конструктивными и эксплуатационными параметрами и возможность использования ое как базы для построения математических моделей реальных свободнолоршнзоых двигателей.

Во второй глава проведено построение и исслэдованио математической модели трубчатого дизоль - молота.

При построении математической модели для описания суммы сил действующих на сваю возникла необходимость в определении аналитической зависимости изменения сопротивления фунта при забивке сваи. Для этого преиззздена обработка данных СНиП 2.02.03-05, пэ которым пост рсоиы графически« зависимости сопротивления забивко ссаи под нижним концом и по боковой поверхности для разньш типов фунтов (рис. 2 и рис. 3 соответственно). В результате их обработки получены уравнения списывающие назвянныз сопротивления.

к со

х с

с =

а/ «и

£ П !

£ и

5 а

а й-2

Иси- 1Ё-06*5 - 0.0001Х* * 0.0051*5 - 0,0956х* ♦ 0.9176* И5 = 0.9933

--Сопротивление поднимод* концом сваи

.....Линия тренда

20 25 зо эь

Глубина погружения сваи (и)

Рис. 2. Зависимость сопротивления забивке сваи под нижним концом от глубины погружения в пылееагто-глинистых фунтах при показател текучести 0,Зад.

Рис. 3. Зависимость сопротивления забивке сваи по боковой поверхности от глубины погружения в пылевато-глинистых футах при показ; теле текучести 0 Зед. Система рабочих уравнений модели имеет вид (3).

§ = ~ +~ Ь>,Л(«Х*> - "Ат-т„)]- Р/ЛК - К)}

(¡г к-\Т[ , . ка-КГу -----------~р[ (х) ------ '

Л IV рХ"^'"" Л-1 У +

+ Ох/^тХ*) - аЛТ -Тст)- р/„(Уп - Ке)]

У Г- (3)

А Мс Ъ К

= V,

<111- 1

А

1 ур

"л

<*хп _ к

Процесс горения моделировался по методике И.Вибе, в соответствии которой, функция горения топлива для трубчатого дизель - молота определяется по зависимости (4).

•М)

.-ЧеГ.

_ 6,908(л + 1) , ., , ^ . ,

Мт*х) ~ ~ \е . I4)

Индукционн ый период задержки воспламенения топлива определялся по экспериментальным данным для трубчатых дизель - молотов как функция кинетической энергии ударной части в момент удара (уравнение 5).

Г, = 0,0294 .е-0'0002"»; (5)

Масса топлива, рассчитывалась исходя из условия полного сгорания с учетом коэффициента избытка воздуха 1,7 и коэффициента остаточных газов 0,2 по зависимости (6).

I /ех

т = —'—; (6)

* 32-1000^7

Удар моделировался абсолютно нэупрутм и суммы сил, действующих на сваю и поршень, определялись по зависимостям (7) и (8) соответственно.

24 -1>/п - + Росн +Гб+Р1) - Ууд; (7)

ТП^Р/п-Ро/п-Кё + ^уа-, (8)

При исследовании математической модели на ЭВМ определялось:

- влияние характеристик фунта на запуск трубчатого дизель - молота;

- влияние массы поршня, на индихаторные и рабочие характеристики трубчатого дизель - молота;

- влияние отношения хода поршня к диаметру цилиндра на индикаторные и рабочие характеристики трубчатого дизель - молота.

В результате выявльна возможность исследования с помощью модели переходных процессов. Так на рис 4 и рис. 5 показаны характеристики функционирования трубчатого дизель - молота в зависимости от сопротивления фунта забивке сваи.

Пр£1эя (с)

Рпс.4. Затухающие колебания трубчатого дизель шлота при ззбиже сваи с отметки заглублонил 0,32 метра.

Оремя (с)

Рис.5. Устойчивые колебания трубчатого дизель - молота при забпа-ке сваи с отметки заглубления 1,26 метра.

При исследовании влияния массы поршня на индикаторные и рабочие характеристики трубчатого дизель - молота выявлен явный максимум кинетической энергии ударной части в момент удара.

Для определения достоверности данных, полученных в результате машинного исследования математической модели трубчатого дизель-молота УР1250, использовались экспериментальные данные исследования названного молота ВНИИстройдормаш (Вязовикин В.Н. Новые трубчатые дизель-молоты. М., НИИ информации стройдоркоммунмаш, 1964г.). Сравнение машинного и реального экспериментов подтвердило адекватность математического описания функционирования дизель - молота происходящим процессам. Сравнение проводилось по характерным точкам давления и периоду задержки воспламенения при запуске с различных пусковых высот и при изменении степени сжатия Расхождение расчетных и экспериментальных данных но превысило 10%. На рис. 6 показаны сравччтепьны;:

диаграммы при запуске дизопь - молота УР-1250 с пусковой высоты 1250

мм.

<в

I4

с

П 1 0

I I

.......р„ I , I ............ ...........

/

к\

' V I NN. | V !

0.02

0.05

о.оа

0,1

—Экепериызнтаткая диаф ааиа — Машинная диаграмма

0,12 0,14 Время (С)

Рис.6. Сравнительная диаграмма трубчатого дизель-молота УР1250 при запуске с высоты 1250мм.

Аналогичного характера диаграммы получены при проведении сравнения слияния степени сжатия на характеристики диззль - молота.

В третьей главе проведено построение и исследование математической модели штангового дизель - молота. Характерной особенностью функционирования штанговых дизель - молотов является периодическое

15 •

гипноз сстрыто пог.соти цилиндр**, что продепрэцелило построение тйг.ззтшэской модели с псрэкедмсЯ структурой. Описакяэ пяр'гого зтяпа фу| одгснирвва14ия (цилиндр геркотизироззн) жслэпжно списанию тру5-чзтсго дмзоль - молота. На втором отапо (цилиндр покрыт, давягкиэ о полости постоянно) о матеиатичгсксй ?.:эдеш отсутстаует ургздзкио игмяке-нкя давления и существенно отлкчсзтся ураснониа «синения теагпср-эту-ру. Отг:К«0 сссгогг о списокпн прлцпсса горскт. п расчете массы тсплм-га, о учзго пягссго трения з»итшгс.х и о определении суммы сил, дейст-

п'/'оугнх из сяйю ¡1 подыгкнь'й ц'.'гнндр.

Мсслодсгаииэ фуг^неннроаекия «ггекгезего д!'.сзль-?.?олота при prisr.tr з-лм сначт-от* кспструетнпкыч и охгплулгрцисчнъ« пераматроч прс-псдклссь при баагзьк кекодкнх денных, cof.r2870TsyiCii.iix штангопему ди-есль-уолоту.СП - 6Б. При отсм ?/.одсп'лрсас-пись успознл оабизчн еззм в г!млс--лт0-глккистыз груктм спзкпзатспом текучести рапным 0,3. В результата получены ^сра:пгср'.:ети'П! пергоодчьк г.рсцзсссз снапсшчиь:.') по характеру полу»»снкь-м при иссгодоппнии трубчатых дизель - г.:злотоэ.

При определении вригггия :сг'рг!стс-рнэт!-'ч грунта на функционироп-.-¡:"е пяо1 -топего д»»оель-л'.г'логл, нч ЭВМ годеппроаеппсь спей л

пьтпезато-пи:!« ¡згь-.з грунты с погтатглом тг:учестн рдомым 0.3 с <зтг.:ет;'.и 0,1:1. Дпяс?, »з г;!у«ео из зппуп::а или "ту'.'йннл фу»кцисиироп'зкия, гхсго--гиг нечнизлеп о нсг'сй ет*.'*л;;и. Ч'/епспнсо гначепие отпотей опроде-лплагь п^Лееяением п рредндущ.-П, ¡луРпич пегру;;еп:.>п есеи ст прзд|у> гпоующем попчтгй. >

УоягсЛч-сэя р-Ссто дие-злъ-г'олотп неСгтадеп^еь с девятой пепьпгн (Э,25;:;). В п?рго\? стой пегнтш г;:г.л углуОил?с!» на 0,22м.

• При иееп? допеки;! рсгс ;с/?.:стгп п'дкетт-г-рннх И рабочих хсргктсри-етн: штенгопгхо диеглъ - «сшт;? ст мгеем уд-.'рнсП ч^сти отезклгеь ;г>Л5'п спрг;дал:тгь с-з ^г.игниэ »:з глгкс^'.гсп'г^э етченнл дгялгкия м температуры а пелэоти цилиндра, ¡из воеглеглну-э тубшу тгруплнкл

7 в

пеги итшййй о5рзссм спрсделшь цзлссозбрагиость позыагекил йли понижения мазей при данном сочетании 8он<*тру:сгл2хьс; паргшзгроэ. Для отого на ЭВМ иодслирсзалксь узласия работы джзяь~?,:алота при предельно;» Баглуйлсши сзаи. Это достигалось подборе?.? тсхой начальной гпуб:*:ы пэ-гру;.шггл:! сгси! для кшкдего с:(спйри!й2нта, при которой нсСлюдглмярд*»»-кс21«й ст;;,*.з сзг,и, т.о. пафузхениэ с одного удара нахо.ц'лсс.» п пределах 0,035 - 0,00?£.',этра. Обнарузхенэ, что «отхшк» глсспы удсрясЯ ч^ти до 230й<г пап данной ¡кз^бмнгцки шагрутпшх перег^зтроз сделала дя-гаь-шлот неработсспозеЗ: й»;;.з да*1з пр41 донюгспьных осадках огзи. Очсаяднэ, что эдзеь потребуются другие гпгчзнил епор^езнпл спрузкз, от11сшг.ния хода першкя клигмгтру циткздра и т.п. Кр^хыо, псетрззнкиэ по данным, получьнм^ы с ре* |льтати схспзршентс, лказзш но р«с.7.

Шссз удсрвсЯ ч::сти (.<,-)

-— 3 АБСПМДО 9 ИМЬСЩ ЦЖХЛрЗ

-е-Мамицаяььдя геллературд в I таталг; ^гепард

Рис. 7.Впияниэ массы удерной части из харастор{»ги»1 иетсигоазго дизель - ¡лепота.

При исслэдоззн!«! ВЛИЯНИЯ СПЗрЗГЛЗН'П опрькжз тсплхеэ из пчдикз-торныз и раОочиз 'хср!?кгеркгтт1 гыязлсно, что для дяннсго сочотеимя цокзтруктизнмх па{к?ттроз гночснмэ опережения спрыска прсктмчсскм из охюызаэт влияния f¿a тетю рабочие хзрэетбриетихи диголь-молота как глушима по:ру;хокия сагм с едкого удзра и емплитуда устсйчгаух sonsGc-киЗ удсрноЯ частя. Заштен реэт макокнопьнсго смачекия температуры и cHtKíSKKe кйяектлького дсЕпе?а-!л о пслосш цилиндра с ростом сперзже-спрыска. Умоныисниэ .горсзг»зч!1я рпр^скэ ухудш?зт пусковые качества. Те::, если npsi олэрэя&иии спрыска 0,014г.? дизгль-мслэт гзпускглся о errsficroi 3,2<í?-t, то при спср'-.'кгь-,1'10,004м - с отмотки 3,5м, а при спгро:х> спрыгжа 0,0м дисгпь-мопот mk'sst фуикцченлрогать гри погружении глг.п (!3 болед 0,0?м с одного удара. В тепа сремя погышениэ опгрвжгнкя йо 0,024м позволило запустить ксагщепшй дкгель-мопот с предварительного ясгпубпзммя ¡« 2 м-отра. П?кчгм глубина погружения сеси о пор-есго уялрч ссатйояла О,"'i.

сп'"г,иил ожошежл ходэ поршня i; дивмэтру цилиндра ва инчикзтрркиэ и ргбочиэ хпрззстерксшки проводилось для штангопего дмзепь-шпота СП-65 с опережением впрыска топлива 0,024мстрз яри гэ-6:;s::o свай о пь:лссат<иликисшв грунты с показателем текучести равны».* 0,3 с кредезрг-ггельным зеглубленкем сваи на 3,5жзтра. Отношение хода поршня к диаметру цилиндра изгонялось от 0,9 до 1,5 с шагом 0,1. Оценивались, глубина погружения сваи с одного удара при устойчивых колебаниях удкрней части, максимальные значения даслэния и температуры ч полости цилиндра и амплитуда устойчивых колебаний. Кромэ того, исследовались пусксвыэ качества дизель-молота. Пусковые качества определялись подбором минимального значения предварительного заглубления сваи для каждого соотношения хода поршня и дизметра цилиндра, при ко, тором устанавливались устейчипыо колзбения ударной части.

Анализ результатов машинного исследования покягзл, что величина

атошвш'я кодз поршня кдиа^отру цилиндра практически но илияет на глубину погрух*.эннл сзая с одного удара ь рабочем реккдо. В то ко срокл, с ростом исслэдус-.мого соотношения езглэтно ешкюиио мезжмелы&к ченкй температуры и давления о полости цилиндра, а те;з;,з резт еилпиту-ды\стсйчивых колебаний ударней чпати.

Зге; (ужю&ощиэ снишкия рззультсть: получек:^ при исапэдсга: гми пусксаж качеств диезяь-излегга о га1:иеп:.:2ети от отношения ход--; поршня г; дтамотру цплгсздрг. Определено что угие-ньшэнмэ нсеганион? ссотксши-нияв сочетании с пезкшгнчэм гначоиий оперсхсения слрузке енач'.пчуьнэ улучшеэт paSorccnoooSMwrn» д:ксл>-{.;олс»та в слаСгы;; rpwru;:;. Т>:::;, сгпн с:-р.:Гй1Ый диезяь-глолот СП-65 с отношение« «еда порция к диаметру цн-я. ^ра раскол 1.СЗ и елгредонизд спрыска 0,014 -,г„трз о пулеиые-гл;-з!лсть5: ipyirrcx с певдоягеявм гахучэстй рапяьо 0,3 гепуежзлея с ошэт-¡•-;i 3,23 рлэтро, ю ггот ::;© дигель-молот с отношенном хода пор шил к диаметру цилиндра разным 0,9 и сперзжоняо.'«; ипрыска 0,024 котра устеЗДизо фуюгционирозал, начинйл с ту Синь* погружай;« ссси 0,0 Fs;s?pn. как поло«»1тсл!зноэ следует отмстить то, что пг/бикз П5фу»деи;;.ч cüz:: о первого удара ссстй»эта 0,4 штра, в тс срсдяя кск серийный дкезл!>-ислэт узтсйчизо работает при погружениях саги с од него удара но прг-сышке^п-й: 0,2 метра. Частота колебаний ударной чзети гсьтсеилз 6D удвроз с. минуту тогда как по паспортным данным для дизель - колота СП5-5 (¿ака?мальноо 83 гяачание состазляг-т 50 ударэз с минуту.

Для подтвгрздекил достоворнооти спизгдоя ф>>4ацяенироза?&гг штангового дизель - молота проведено сразнзняо ргсчзтнмя дскнья с шепортными. Для сравнения выбраны м&кгим&льнал еботгеттуд«*, стежо максимальная и мйнимальйая частота колебаний ударней часта.

В результата расчета выявлено, Иго кахеимальная сцллитуда и минимальная частота колебаний уд&рйсй чазти_ссстсаск 2, Í8. метра и 38 соответственно. По паспортным данным для дизель-молота СП-65 эти вали-

чины имеют значения 2,3 метра и 42. Раехождвкиэ по максимальной ам-плитудэ составило 5,2%, а по г^инимапыюй частого 9,5%. Расчетная максимальная частота колобзний ударной части составила 48, тогда кяг. паспортная 50. По атому показателю расхождение составило 4%.

Шзньщттаты, яеьщощ

1. Осущесталгно применс-киз аппарата тепломвхзники для cswcswn саобэдиспоршнзпых Д2С, что потопило псстасить и роанпь зедьчу по системному анализу функционирования мз-взнных сбьектоз.

2. Устаноглоно, «ето ссн м мой рзяа-м ргбэтм сзсбоднопэршнеоыа ДОС -автоколебательный, область притяжения которого существенно sasjicirr ur услоЕнй езпусяэ (координата поршня при гсг.уско, нзгрузчэ. t.xc-j-ч ron липа), что подткерягдеио р-^улыйтечн рг'счзто?..

3. P'-spc.Сотены дизель - молотов, пе?п«ля'.о-щнэ учзсть езгжодейстйиэ есох педотатсм дпигатопя и гнешчей нагрр-sni. Модели базируются на испапьзсзз!-»« зависимостей тсллсмехямихя. схлгримвктальнух данных па трудно формализуемым процессам и ц> ггопяют системно гнал^иреззть фумкциочироэан' ?э названных мвшим.

4. Устаноял-зт сгяеь кенструхпгзных и эасплуятпциокных паргмэтроз сзпЗодиопгр-уносух ДОС с их характеристике?«-! чго позволило:

- провести анализ пусковых ксчесто двигателей и дзть рекомендации -. i их улучшению;

- вести работы па подбору рационального сачзтпиия нзззэнных г.зрэ-мэтроэ с целью достижения устойчивой работы объектов в широком д; тйпазонэ нагррек.

5. СОеслечсна козмсгсность (лгшинной проработки мно^.естпз комбинл-ций конструктивных и сксллуатсционных парапетроэ, чго способствует пз~ыи)йни;о качества преектиреззния, сокргщения затрат рремаии и средою при разработка, ноеых конструкций.

Основные положения диссертации опу&лшовзиьз в следующих

работах:

1. Мшиованоа М.В., Семекчук М.И. Двигатель внутреннего сгорания как автоколебательная система. Изз. Тульского Гос. Университета, г. Тула, 18S5r.

2. МклясЕгнов М.В., Подъемщиков А.Н., Се^снчук М.И. Разработка динамической модели и исследование переходных процессов в однсцилин-дроаоы сьободкопоршнесом ДВС. Изв. Тульского Гос. университета, г.Тула, 1825г.

3. Саранчук М.И. Разработка динамической модели свободнопоршнево-го ДВС с подвижным поршнем и цилиндром. Тезисы до,сл. научн. - практ. сешнзрз, Владимирский Гсс. университет, г. Владимир, 1095 г.

4. Сг(/,вкчук М.И. Динамическая модель свободнопоршневого ДВС и исследование переходных процессов. Тезисы докл. 10я научн. -тохн. конф., Тульское высшее арт. инж. училище, г. Тула, 1985 г.

5. Подъемщиков А.Н., Семенчук М.И. Динамическая модель свобсдно-nopuiHCEoro ДВС с механическим ударом. Тезисы докл. Международной научн. - техн. конф. МАМИ, г. Москва, 1Ш6 г.

6. Се&екчук М.И. Влияние эксплуатационных параметров на рабочие характеристики свободнопоршнеьых ДВС на примере штанговых и трубчатых дизэль - молотов. Тезисы докл. VI международного научн. - прает. семинара, Владимирский Гсс. университет, г. Владимир, 1897 г.

Еедэаскьэ в вensbf-rt- . Форхвя бумаги £3xS4 1/16. Бумага тяиса}1дф. Jv& 2. o^aansiiE ci-ьл-ь. усж- csuu t Л Усе. s»js.-»rt. f . уч.-вздл. <,(. тираж л С экз. &гзз е «V -

ТуяьсаиД sccy дарственный уС22С|«нтет. 3&Э6Ф0, "ifал, просп. Лсшша, 92. Gvfi^asetii-.iiie саграгсзкой шисарафки Тульского государственного yimi:cj>-саг ста. SSS6S0 Туха, yjJkutAiai^, tSl.