автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Температурно-динамические качества комбинированной системы охлаждения автомобиля УАЗ-469 с алюминиевыми сборными радиатором и жидкостно-масляным теплообменником

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Анализ работ по температурно-динамическим качествам систем охлаждения автомобилей.

1.2. Анализ работ по развитию алюминиевых радиаторов для автомобилей за рубежом . зд

1.3. Анализ работ по развитию алюминиевых теплообменников для автомобилей в СССР. зд

1.4. Цель и задачи исследований . 44.

2. РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И РАСЧЕТ ТШПЕРАТУРНО-ДИНАШЧЕС

КИХ КАЧЕСТВ КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

АВТОМОБИЛЯ УАЗ

2.1. Графический анализ методов определения критериев температурно-динамической характеристики системы охлдждения при работе автомобиля на полной/и частичных нагрузках.

2.2. Математическая модель теплоотдачи в охлаждающую жидкость двигателя УАЗ

2.3. Теоретический ана лиз влияния температуры окружающего воздуха на критерии температурно-динамических качеств системы охлаждения

2.4. Теоретический анализ взаимосвязи критериев температурно-динамических качеств комбинированных систем охлаждения

2.5. Разработка алгоритма расчета на ЭВМ алюминиевых сборных радиаторов из ребристых пластин

6. Разработка алгоритма расчета на ЭВМ критериев температурно-динамической характеристики системы охлаждения автомобиля УАЗ-469 .1. ?

2.7. Выводы по главе . 7Р

-3. МЕТОДИКА КОМПЛЕКСНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АЛКМШИЕВЫХ

ТЕПЛООБМЕННИКОВ АВТОМОБИЛЯ УАЗ

3.1. Стенды ОНИЛАР ЛСХИ и приборы, использованные для комплексных исследований алюминиевых теплообменников

3.2. Образцы серийных меднопаяных и опытных алюминиевых теплообменников, подвергнутых комплексным исследованиям

3.3. Методика испытаний, обработки опытных данных и определение погрешностей измерений

3.4. Выводы по главе . Д

4. РЕЗУЛЬТАТЫ КОМПЛЕКСНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ УАЗ-469 С

АЛШИНИЕВЫМИ СБОРНЫМИ ТЕПЛООБМЕННИКАМИ . Ц

4.1. Исследования внутренней аэродинамики автомобиля УАЗ

4.2. Исследования гидравлического тракта системы охлаждения

4.3. Экспериментальный анализ теплового баланса системы охлаждения автомобиля УАЗ-469 с серийным и алюминиевым радиаторами

4.4. Температурно-динамические характеристики системы охлаждения с алюминиевыми сборными радиаторами . х±и

4.'5. Температурно-динамичесше характеристики системы охлаждения с алюминиевыми сборными ЖМТ. J

4.6. Исследования загрязнений алюминиевых сборных и серийных меднопаяных радиаторов при эксплуатационных и пробеговых испытаниях . j.a

4.7. Выводы по главе

5. ФУШЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНЬЙ АНАЛИЗ ВНЕДРЕНИЯ

АЖМИНИЕВЫХ СБОРНЫХ РАДИАТОРОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ

УАЗ.jr,g

5.1. Функционально-стоимостный анализ как метод поиска оптимальных решений

5.2. О перспективной технологии производства алюминиевых радиаторов для автомобилей УАЗ

5.3. Функционально-стоимостный анализ по выбору основных; параметров конструкции алюминиевого сборного радиатора для автомобиля УАЗ

5.4. Об эксплуатационной надежности алюминиевых сборных радиаторов

5.5. Выводы по главе

В В Е Д Е Н И Е В решениях ХХУ1 съезда КПСС и последующих пленмов ЦК КПСС 11,2,3j предусмотрено увеличить выпуск автомобилей повышенной производительности, снизить их себестоимость и трудоемкость изготовления, технически перевоор}:ить автомобильныт"; парк в различных отраслях народного хозяйства страны. Совершенствование конструкции автомобилей будет происходить в направлении создания, прежде всего, новых машин повышенной мощности. Это заставит конструкторов и исследователей peniaTb проблемы, связанные с повышенной теплонапряженностью различных функциональных систем энергонасьшенных автомобилей. Важнейшее значение в этой связи приобретают вопросы повышения тепловой Эффективности автомобильной теплообменной аппаратуры, снижения ее массы и габаритов, увеличения надежности в эксплуатации, ремонтопригодности. Особенно ваяша экономия остродефицитных металлов: меди, олова, свинца и цинка, в массовых количествах расходуемых в радиаторном производстве, снижение трудоемкости производства, устранение вредности труда и обеспечение охраны от промышленных выбросов и стоков окружающей среды. Радиаторостроение в нашей стране на сегодняшний день является специализированньми подотраслдали, обслуживающими таких массовых потребителей, как автомобилестроение, тракторное и сельскохозяйственное машиностроение и двигателестроение. В то же время необходигло отметить, что в этом отношении существующее радиаторное производство в теперешнем виде едва ли может рассматриваться как надежная исходная база для разработки долгосрочной научно-технической и социально-экономической стратегии [84] Выбор направлений исследований в настоящее время представляет собой по сути дела стратегию научного поиска, поиска и сравнения альтернативных направлений, определяющей перспективу их дальнейшего развития и использования. Поэтому выбор направлений исследований, конструкторско-технологических разработок в радиаторестроении представляет собой чрезвычайно важную и актуальную задачу, обусловленную с одной стороны массовостью производства радиаторов для тракторов и автомобилей, с другой благоприятными перспективами развития этих взаимосвязанных отраслей. Проблема внедрения алюминиевых теплообменников автотракторного назначения в народном хозяйстве может быть комплексно решена лишь на основе диалектической взаимосвязи показателей всего их жизненного цикла, т.е. производства (конструкции и технологии) эксплуатации и ремонта, схема которой приведена на рис. О Л [64-J. Эта система параметров для комплексной оценки автотракторных теплообменников является взаимосвязанной и взаимообусловленной. Применяемый материал охлаждающей сердцевины обусловливает конструкцию, конструкция и материал технологию изготовления, эксплуатационные показатели и ремонт. В качестве подхода к системному решению проблемы отображения динамики дальнейшего развития радиаторостроения в стране в ОНИЖР ЛСХИ [84j сформулированы четыре основных принципа создания перспективных теплообменников по четырем элементам их жизненного цикла. Этим принципам полностью соответствуют конструкции сборных алюминиевых теплообменников, разрабатываемые ОНИЛАР ЛСХИ, ПО Радиатор и КамАз[55, 36, 64-,76 Разработка и внедрения новых конструкций алюминиевых теплообменников в настоящее время не мыслится без глубоких научных обоснований, которые в нашем случае связаны с обеспечением высоких температурно-динамических качеств автомобилей. Напомним, что температурно-динамические качества выражают зависимость темпераКОНСТРУКЦИЯ ПРОИЗВОДСТВО ТЕХНОЛОГИЯ Сокращение габаритов, At; снижение массы, /Ij; обеспечение надежного теплового контакта между прямой и косвенной поверхностью охлаждения, А»; использование недефицитных металлов и материалов, A, сокращение длины соединительных швов, At; снижение -стоимости материала. А»; обеспечение широкой унификации, А:; степень однородности утилизируемого вторичного сырья. At; обеспечение патентной чистоты. At; снижение себестоимости, Ащ; снижение трудоемкости, Лц; использование недефицитных материалов, Л|2; сокращение производственных площадей, Alt; сокращение потребления энергии. Ли; устранение вредности производства, Л is; ЭКСПЛУАТАЦИЯ РЕМОНТ обеспечение охраны окружающей среды. Ли; независимость от импорта. An; снижение квалификации кадров, Л»; повышение надежности, Л к; обеспечение стабильности характеристик, Аго; снижение коррозии, Аг\; устранение накипеобразования, Ац; снижение подверженности к загрязнениям, Alt; удобство техобслуживания и очистки, Ли; повышение морозостойкости, Аю\ повышение теплостойкости (температурные деформации, тепловые удары, световые импульсы и др.), Ап\ снижение себестоимости. Ли; использование недеДицитных металлов и материалов, Аг»; сохранение тепловой эффективпости, -488; устранение вредности труда, Лм; обеспечение охраны окружающей среды, Ац; снижение квалификации кадров, Лм; устранение необходимости соэданиа специализированного производства. Ati- Wc, O.I. Система, параметров для комплексной оценки автотракторньк теплообменников [8J.II турного режима функциональных систем агрегатов, узлов и даже деталей автомобилей и трактохзов от воздействующих на них внешних факторов: дорожных, атмосферно-климатических, нагрузки и режимов движения.Теория температузно-динамических качеств тракторов и автомобилей в течение продолжительного времени развивается в ЛСХИ трудами В.В. Буркова, Г.А. Курмашева, L1.E. Иовлева, Л.А. Фзолова, А.Л. Евдокименко и других [11,27,40,43,65] Настоящая диссертация выполнялась в I980-I984 гг. на базе кафедры "TpaKTOp?ji и автомобили", и отраслевой наугшо-исследовательской лаборатории алюминиевых радиаторов (ОНИЛАР) Ленинградского ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственного института. Диссертация содержит научные обобщения окспериментальны-Х работ 0НШ1АР ЛСХИ в обласии создания конструкций алюминиевых радиаторов и исследования температурно-дкнсхчических качеств автомобилей. Участниками этих работ, наряду с автором диссертации, являлись многие сотрудники кафедры "Тракторы и автомобили" и ОНИЛАР, которым автор приносит свою сердечную благодарность за помощь, без которой появление этой работы было бы немыслим.тм.I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛРДОВАШШ I.I. Анализ работ по температурно-динамическим качествам систем охла}кдения автомобилей Общая оценка эффективности системы охлэ/кдения автомобиля может быть произведена путем выбора параметра, который учитывал бы в общей форме влияние на эту эффективность большого количества разнообразных факторов. Чаше всего в качестве определяющего параметра используется начальный температурный напор, который рассчитывают по уравнению [10,69,83, ЮЗ,i12,121 AX=TITL. (I.I) Начальный температурный напор лУц называют такгсе "посTL величина ЛТ тоянной радиатора" |331 Т&тш образом подразумевается, что с изменением температуры окру}кающего воздуха остается без изменений, т.е. АТ„ Idem. чину А (1.2) По данньол 2 видно, что влияние температуры TL на велиоказывается не значит ель ньм только при малых изменеТогда допускаемая ошибка лежит в пределах точности ниях Т проводгошх экспериментов, но во всех случаях следует проявлять осторожность при экстраполяции результатов испытаний или расчетов в области окружающих условий, при которых охлс?л[дающая жидкость должна закипать. В то же время установлено, что с повьшюнием температуры окрусэющего воздха на 10 К температурный напор изменяется всего на I К, что находится в пределах точности температурных изменений в дорожных условиях [53,69] Работа систеьщ охла}кдения при изменяющТСсся значениях температуры окргжающего воздуха зависит, в основном, от влияния этой температфы по четырем факторам: мощности, развиваемой двигателем, а следовательно и количеством теплоты, выделяемой шч в охлаждающую жидкость теплоотдачи радиатора массового потока воздуха, проходящего через радиатор производительности циркуляционного насоса И|В то же время имеющиеся экспервддентальгеле данные[55,69,106,HSl позволяют уточнить зависимость (l.lj следу10щж1 образом[14,69,8б1 где с поправка, отнесенная к определенной исходной температуре окру1ающего воздуха, за которую принимается обычно температура, имевшая место при лабораторных испытаниях систетлы охлагкдения. Для водяной системы охлаждения величина поправки при исходной температфе воздуха 293 К определяется по формуле где TL температура воздуха, к которой приводятся результаты выполненных ранее испытаний. Вычисляемая по формуле (1.4) поправка S служит для корреляции опытных данных, полученных при температурах Т <305 К [f4j Фирма "Дженерал Моторс" (США.) считает, что резльтаты, полученные при температуре 305-313 К, являются надежньми, при 300305 К сомнительньтш, а при ТЗОО К необходима юс специальная обработка \\\l\ В случаях, когда не требуется высокой точности или проводшлые исгаетания носят сравнительный характер, можно пользоваться уравнением (I.I) так как допускаемая ошибка т Va, Рис. I.I. Характеристика-ЛТ„= i Vj,) для двух вариантов радиаторов, установленных на легковом автомобиле: вариант А-сплошные линии вариант Б-штрт-ссовые [105]- дТн, К 70 20 30 IV *,w_ u.::=21 1 -i- 50 60 70 Va\KM/4 Рис. 1.2. Зависимость А от скорости автомобиля ЗИЛ151 при движении на Ш-ЗГ передачах [69J, часто лежит в пределам: точности экспериментов. На рис. I.I. представлена зависш.юсть ДТн На к) для систеьш охлаждения двигателя при разь-ых передечах в трансмиссии легкового автомобиля, получершая из данньтх работы у\05\ тер расположения кривых Тн Харакна графике соответствует двум вариантам испытанного радиатора: А Тсрр 0,15 м без кожуха вентилятора Б Fp 0,1 м с кожухом вентилятора. На графике дано таюке значение А Т„ для неподвижного автомобиля с двигателем, работающим на малых оборота>с холостого хода. Следует отметить, что наклон и расположение кривых на температурно- дина]вдческой характеристике может быть различием для разных марок машин, что обусловлено разлих1нъти условишяи установки радиатора на автомобиль. Напрголер, при наличии кожуха вентилятора может оказаться, что наттеньшая эффективность систет.ы охлаждения будет иметь место при движении на максшгальной скорости рис. 1.2.) так как наличие кожуха приведет в этих условиях к снижению влияния набегающего на автомобиль воздушного потока на скорость воздуха перед фронтом радиатора. В этом слзае возможен иной чем на рис. I.I. характер располо.жения кривых и наиболее неблагоприятньми могут оказаться условия дв№г:ения на макстлальнои скорости. Сказанное иллюстрируется таюке последующими графиками. На рис. 1.3. приведены значения Л Т двух типов автомобилейС а 5 с гидромеханической трансмиссией, полученные при дорожных испы.талиях [-Щ] Можно такксе видеть, что для автомобиля ЗИЛ-130|87] наиболее неблагоприятньм режмюм являются условия движения на П и особенно на I передачам: Срис. 1.4., 1.5.) Для каждой из передач перегиб (максголш) кривых лТн i (Уд) имеет место при частотах вращегош вала двигателя П 2000-2500 мин •---i 60 Г- щк/ --о. 1л j 50 -Д- /уВ 0 20 \к. 80 по Уа,*"»/ (0 Рис. 1,3. Постоянная радиатора(лТ„) для двух типов автомобилей А и В 1-работа на холостом ходу (на месте) 2-дви, жение с полной нагрузкой на второй передаче З-движезние с полной нагрузкой на высшей передаче 4-двшсение на высшей передаче по горизонтальной дороге с различной нагрузкой п\\- 20 30 50 60 10 Va.h Рис* 1.4, Температурно-динамическая характеристика системы охладщения двигателя автомобиля ЗМ-ГЗО, полученная, в Ж И Т А \Ч\.

4.7. Выводы по главе

I. Выполненные исследования внутренней аэродинамики подкапотного пространства автомобиля УАЗ-469 позволили получить уравнения, определющие среднюю скорость ( или водяной эквивалент) воздушного потока , проходящего через радиатор, в зависимости от скорости движения автомобиля на разных передачах. Установлено, что коэффициент набегающего потока и равномерность поля скоростей перед фронтом радиатора автомобиля УАЗ-469 имеют сравнительно высокие значения при установке каксерийных, так и алюминиевых сборных радиаторов.

2. Исследования гидравлического тракта системы охлаждения двигателя автомобиля УАЗ позволили получить уравнение, определяющее расход (водяной эквивалент) охлаждающей жидкости в зависимости от частоты вращения вада двигателя и температуры жидкости. Определены условия, вызывающие гидравлические кризисы в потоке охлаждающей жидкости и связанные с неудовлетворительной работой некоторых вариантов конструкций деаэрационных систем. Произведенная оценка работоспособности ( адаптации) алюминиевого сборного радиатора в составе гидравлического тракта комбинированной системы охлаждения"- автомобиля УАЗ-469 имеет положительный результат .

3. Экспериментальный анализ теплового баланса системы охлаждения как с серийным, так и алюминиевым сборным радиатором имеет в основе оригинальные уравнения, характеризующие теплоотдачу двигателя в охлаждающую воду, водяные эквиваленты воздушного и водяного потоков через радиатор и могут быть положены в основу расчетно-графического метода определения критериев темпера-турно-динамической характеристики системы охлаждения с различными типами радиаторов.

4. Температурно-динамические исследования комбинированной системы охлаждения двигателя автомобиля УАЗ-469 выявили преимущества по тепловой эффективности алюминиевых сборных радиаторов перед серийными меднопаяными. Дополнительные преимущества обеспечивает совместное использование алюминиевого сборного радиатора типа АРСТ-240 с установленным на его нижнем бачке алюминиевым сборным ШТ типа АРСТ-294.

5. Как показали пробеговые и эксплуатационные испытания алюминиевых сборных радиаторов на автомобилях УАЗ-469, они функционально являются не менее эффективными, чем серийные в том числе и по загрязнениям) . По подверженности загрязнениям почвенной пылью алюминиевые сборные радиаторы из ребристых пластин превосходят серийные трубчато-ленточные радиаторы автомобиля УАЗ и приближаются к типичным тракторным радиаторам трубчато-пластин-чатого типа.

5. ШЙЩИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНЫЙ АНАЛИЗ ВНЕДРЕНИЯ АЛШИННЕБЫХ СБОРНЫХ РАДИАТОРОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ

УАЗ

5.1. Функционально-стоимостный анализ как метод поиска оптимальных решений

Основной путь решения задач рационального использования материальных и трудовых ресурсов - всемерное повышение эффективности производства за счет ускорения научно-технического прогресса в сочетании с дальнейшим совершенствованием планирования и управления народным хозяйством. В качестве инструмента повышения эффективности использования материальных и трудовых ресурсов в поста

•\г новлении ЦК КПСС указывается на необходимость широкого распространения опыта применения функционально-стоимостного анализа фса) .

Под функционально- стоимостным анализом понимается метод инженерной деятельности, системно объединяющий набор приемов, с помощью которых вырабатываются оптимальные технические решения, реализующие функции объекта с минимальными затратами материальных:, трудовых и финансовых ресурсов. При этом функционально-стоимостный подход, позволяющий абстрагироваться от существующего решения, способствует выявлению и использованию резервов, направленных на повышение эксплуатационных: качеств продукции, снижение затрат на ее изготовление путем ликвидации ненужных функций или избыточных ресурсов функций объекта анализа.

В нижеследующем анализе используем новый подход, разработанный в ОНИЛАР ЛСХИ и ПО "Радиатор" под руководством В.В. Буркова, х Постановление ЦК КПСС "О работе Министерства электротехнической промышленности по экономии материальных и трудовых ресурсов в свете требований ХХУ1 съезда КПСС", 1982 г.

Рис. 5.1. Общий вид отопителя кабины автомобиля МАЗ-500 материалы которого частично опубликованы в статье[84] . Этот подход опирается на систему оценочных параметров, прддьявляемых четырьмя сферами жизненного цикла перспективных теплообменников автотракторного назначения, которая приведена во введении диссертации, а также на четыре основных принципа создания перспективных теплообменников, представленных в п.1.4.

5.2. О перспективной технологии производства алюминиевых радиаторов для автомобилей УАЗ

Как показывает опыт работ 0НШ1АР ЛСХИ, полученный совместно с другими научно-исследовательскими и производственными предприятиями, принципиальную технологическую основу перспективного производства алюминиевых теплообменников могут составить следующие технологические процессы:

1) Контактная роликовая электросварка штампованных трубчатых пластин из алюминиевой ленты толщиной 0,3 мм, образцы радиаторов представлены в работе .

2) Вальцовка или сварка механически обработанных ребристых панелей, образующих один продольный шов на секцию ; образец радиатора представлен на рис. 5.1.

3) Сварка прокаткой с последующим раздутием для секций,(аналогичных методу I) , или "бесконечных" трубчатых пластин [л?] .

4) Подрезка и одновременная отгибка оребрения, разрабатываемая КАМАЗ и ОНИЛАР на специальных многоканальных прессованных профилях, выпускаемых ВИЛС и КРАМЗ.

5) Накатка поперечно-винтового оребрения, последующая механическая обработка оребрения и сплющивание круглых ребристых: труб . Накатка оребрения освоена ЗИЛ, ШААЗ и ЛРЗ [б*] .

6) Формообразование в валках "бесконечной" трубчатой пластины с промежуточными и краевыми вальцованными швами [/4] , которые используются для радиаторов тракторов и комбайнов.

7) Вытяжка непосредственно из расплава по методу A.B. Степанова "бесконечных" трубчатых или одностронне оребренных пластин

M •

Дальнейший экспериментальный и технико-экономический анализ выявил, что перечисленные выше варианты I, 3 и 7 не могут быть рекомендованы для массового производства. Вариант б предназначен для тракторных и комбайновых радиаторов, имеющих сравнительно малую объемную компактность. Вариант 2 находится в начальной стадии разработки. Поэтому наиболее реальными для промышленного изготовления алюминиевых радиаторов автомобилей УАЗ являются варианты 4 и 5, дальнейшее рассмотрение технологии ограничим последним из них, так как он более схож с использованной полупромышленной технологией изготовления исследованных в диссертации опытных образцов сборных алюминиевых радиаторов.

Одним из основных технико-экономических преимуществ при изготовлении алюминиевых радиаторов является использование легкого, дешевого и малодефицитного алюминия взамен дорогих и остродефицитных металлов - меди, олова и свинца. Расход этих металлов из расчета на годовую программу 100 тыс. радиаторов составляет 10001330 т.

Известно, что в стране вступают в строй новые мощные предприятия по производству алюминия, и становится очевидным преимущество его использования при изготовлении водяных радиаторов для автомобилей.

Общая масса одного водяного радиатора УАЗ 451Д-130ЮЮ-Г составляет 14,6 кг. Масса опытного образца алюминиевого радиатора АРСТ-240 определена по результатам взвешивания его деталей и составляет 8,4 кг. Таким образом снижение массы радиатора равно 6,2 кг или 42 %. Следует отметить, что это снижение массы определено по опытному образцу, изготовленному вручную без использования современной технологической оснастки. При этом надо иметь в виду, что в условиях крупносерийного или массового производства экономия в массе алюминиевых радиаторов еще увеличится.

Общеизвестно, что современное производство радиаторов является вредным для здоровья рабочих вследствие применения оловянно-свинцовистых припоев и кислот. По действующему законодательству в радиаторном производстве установлен сокращенный рабочий день, на работах с оловянно-свинцовистыми припоями запрещен труд женщин.

Радиаторные цехи должны иметь мощную приточную и вытяжную вентиляцию, обеспечивающую удаление вредных газов и паров. Особенно эффективной вентиляция должна быть у травильных и лудильных ванн. В таких помещениях воздух должен обмениваться 5-6 раз в час Указанные ограничения налагают большую ответственность на руководителей предприятий в деле организации очистки отходов действующего радиаторного производства с целью защиты окружающей среды и, в первую очередь, рек и воздушного бассейна. При переходе на производство алюминиевых сборных радиаторов, где отсутствует пайка, вредность производства резко сокращается.

При разработке технологического процесса промышленного изготовления алюминиевых радиаторов типа АРСТ-240 необходимо ориентироваться на высокопроизводительное оборудование, допускающее высокий уровень автоматизации и хорошо вписывающееся в автоматические линии. Исходная программа выпуска алюминиевых радиаторов (К) принята в Ю0С000 радиаторов в год. Считая, что каждый радиатор содержит 30 ребристых труб получаем годовую программу вы' пуска этих труб.

Мт = 100000 х 30 = 3000000 штук

Учитывая необходимость иметь некоторый резерв мощности оборудования необходимых производственных заделов, выпуска дополнительного количества труб на ремонт радиаторов и т.д., что может быть оценено 4 % или 120000 штуками в год, получаем годовую программу выпуска заготовок ребристых труб и необходимую производительность оборудования В радиаторной промышленности работа в цехах производится в три смены. При трехсменной работе для автоматических станочных линий принимается 12 % потерь рабочего времени на ремонт, а коэффициент использования номинального фонда времени при этом оказывается равным К = 0,88.

Номинальный годовой фонд времени оборудования при трехсмен

УА = р • к = 6210 • 0,88 = 5465 час

На основе этого получаем необходимую часовую производительность оборудования

Определим количество потребного производственного оборудования по главной технологической операции - поперечно-винтовой прокатке ребристых труб. При этом будем ориентироваться на выпускаемые Алма-Атинским заводом тяжелого машиностроения станы типа ХПРТ12

Лт = 3120000 шт/год ной работе в 41 час в неделю за одну смену равен Г = 6210 час, а действительный годовой фонд времени

По

3120000 = 571 шт/час

5465

•-25М. Его часовая производительность составит п 4 пог.м/мин - 60^66? шт/ 0,36 где 0,36 м - длина требующейся заготовки ребристой трубы. Тогда на программу УАЗа необходимое количество прокатных станов ХПРТ12-25М будет равно

П = £71 = о 86 # I стан 667

Трудоемкость изготовления одного комплекта заготовок ребристых труб на основной операции технологического процесса = — = 0,045 час = 2,7 мин # 3 мин, 667 т.е. является вполне допустимой. Следует учесть, что это значение получено даже для универсального прокатного оборудования и при использовании специализированных станов их производительность может быть еще повышена. Необходимо отметить, что существенные преимущества технико-экономического и социологического характера, полученные при переходе от пайки медных радиаторов к поперечно-винтовой прокатке алюминиевых радиаторов, подробно проанализированы также в статье В.Н. Артемьева и других [64-] .

5.3. Функционально-стоимостный анализ по выбору основных параметров конструкции алюминиевого сборного радиатора для автомобиля УАЗ

Как показано в работе В.В. Буркова [bk] , одним из главных факторов, определяющих трудоемкость изготовления и надежность алюминиевых радиаторов, являются общая длина в них соединительных швов и конструкция этих соединений. Поэтому на первом этапе ^СА выполним сравнение и оценку различного типа соединений в сравниваемых вариантах радиаторов: серийного, АРСТ-275, АРСТ-240, АРСТ-293 и АРСТ-295 (табл. 5.1.)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В процессе проводившейся ОНИЛАР ЛСХИ и УАЗ в 1980-1984 гг. совместной работы по созданию прогрессивных конструкций алюминиевых сборных водяного радиатора и жидкостно-масляного теплообменника для комбинированной системы охлаждения автомобилей УАЗ были спроектированы и изготовлены опытные образцы нескольких разновидностей этих алюминиевых теплообменников, отличающиеся как общей компоновкой, так и значениями параметров поверхностей охлаждения, гидравлического тракта и системы деаэрации. Несмотря на перечисленные различия, все изготовленные алюминиевые теплообменники полностью отвечают основным принципам создания перспективных теплообменников по всем этапам их жизненного цикла - конструкции, технологии производства, эксплуатации и ремонта.

2. Комплексные теоретические и экспериментальные исследования созданных алюминиевых: сборных теплообменников в сравнении с существующими меднопаяными радиаторами выполнялись на современном лабораторно-стендовом оборудовании ОНИЛАР ЛСХИ с широким использованием электронной измерительной аппаратуры и ЭЦВМ. При этом основное внимание было обращено на оценку функционирования сравниваемых теплообменников в климатической камере в различных условиях непосредственно на автомобилях, т.е. на оценку . конечного функционально-стоимостного эффекта.

3. Дальнейшее развитие теории температурно-динамических качеств автомобилей позволило получить ряд новых аналитических зависимостей, определяющих взаимосвязи температурно-динамических критериев комбинированной системы охлаждения с условиями движения автомобиля на разных передачах, скоростях, нагрузках и погодно-климатических показателях. Разработанные алгоритмы и программы расчета на ЭВМ позволяют не только определять необходимые конструктивные параметры алюминиевых радиаторов, но и расчетно-экспе-риментальным методом получить температурно-динамическую характеристику системы охлаждения автомобиля УАЗ при ее различных комплектациях.

4. Сравнительные стендовые и температурно-динамические исследования сборных алюминиевых и серийных меднопаяных теплообменников выявили преимущества алюминиевых радиаторов и ЖТ по тепловой эффективности, массе и габаритам, особенно при установке ЖТ в нижнем бачке алюминиевых радиаторов. Длительные пробеговые и эксплуатационные испытания подтвердили указанные результаты лабораторных испытаний, выявив дополнительно более высокую безотказность и ремонтопригодность алюминиевых радиаторов, а также их меньшую подверженность загрязнениям, особенно с внешней стороны.

5. Функционально-стоимостный анализ различных модификаций созданных алюминиевых теплообменников в сравнении с серийными образцами позволил рекомендовать к дальнейшей проработке вариант комбинированной системы охлаждения в составе алюминиевых сборных радиаторов типа АРСТ-240 и ЖМТ типа АРСТ-294, установленных в нижнем бачке водяного радиатора. Эта рекомендация принята ОНИЛАР ЛСХИ и УАЗ. Экономический эффект от внедрения указанной комплектации системы охлаждения составит не менее 1,23 млн.руб. на программу 100 тыс.радиаторов в год.

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. М.: "Политиздат", 1981, 223 с.

2. Материалы Пленума ЦК КПСС, 26-27 декабря 1983 г. М.: "Правда", "Коммунист", 1984, № I, с. 3-29.

3. Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР "О мерах по ускорению научно-технического прогресса в народном хозяйстве" от 18 августа 1983 г. М., "Издание по делам Совета Министров"24, с. 419-431.

4. Автомобильный двигатель ЗИЛ-130. Бабкин Г.Ф., Дискин М.Е, Караваев Б.И. и др. М., " Машиностроение", 1973, 264 с.

5. Адлер I).П. , Маркова Е.В., Грановский 10.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М., "Наука", 1976, 280 с.

6. Алюминиевые радиаторы секционного типа, ч.2, Научно-тех-*нический отчет по теме 15-60, Л., 1961, 103 с.

7. Алюминиевый радиатор. "Автомобильная промышленность США". № 9, 1971, 10 с.

8. Библиотека программ МСЕМ. "Электроника T3-I6". Чернышев А.А., Иванов В.И., Широков Ю.Ф. и др. , т.2, М., "Статистика", 1976, 148 с.

9. Бошняк Л.Л. Измерения при теплотехнических исследованиях. Л., "Машиностроение", 1974, 446 с.

10. Бурков В.В.Алюминиевые радиаторы автотракторных двигателей М-Л., "Машиностроение", 1964, 200 с.

11. Бурков В.В. Теоретическое и экспериментальное обоснование путей повышения эффективности и экономичности водяных радиаторов тракторов, автомобилей и комбайнов. Докт.дисс., Л., ЛСХИ,

12. Бурков B.B. Температурно-динамические качества тракторов и автомобилей. Изд. ЛСХИ, Л., 1975, 68 с.

13. Бурков В.В. Эксплуатация автомобильных радиаторов. М., "Транспорт", 1975, 80 с.

14. Бурков В.В., Индейкин А.И. Автотракторные радиаторы. Л., "Машиностроение", 1978, 216 с.

15. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М., "Колос", 1973, 199 с.

16. Венецкий И.Г., Кильдишев Г.С. Основы вероятностей и математической статистики. М., "Статистика", 1968, 360 с.

17. Влияние внутренней аэродинамики автомобиля ГАЗ-М21 на его мощностной баланс. Бурков В.В., Фролов A.A., Гарш Е.И. "Записки ЛСХИ", т. 198, 1972, с.69-74.

18. Влияние неравномерности распределения воздуха по фронту на теплоотдачу автотракторного радиатора. Будим В.А., Филимонов В.В. "Тракторы и сельхозмашины", 1976, № 5, с. 22-24.

19. Влияние температуры и влажности воздуха на эффективные показатели двигателя ГАЗ-21А. Лейбзон З.И., Минкин М.Л., Дерюгин П.Е. "Автомобильная промышленность", 1964, № 12, с. 5-9.

20. Влияние "фактора высоты" на параметры системы охлаждения автомобильного двигателя. Джаноян С.А., В сб. "Механика машин',' "Мецниереба", Тбилиси, 1972, с. 23-28.

21. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике. М., "Наука", 1982, 336 с.

22. Гаврилов А.К. Система жидкостного охлаждения автотракторных двигателей. М., "Машиностроение", 1966, 164 с.

23. Деденко Л.Г., Керженцев В.В. Математическая обработка и оформление результатов эксперимента. М., МГУ, 1977, НО с.

24. Демидович Б.П. и Марон И.А. Основы вычислительной математики. М., "Наука", 1966, 664 с.

25. Диагностика системы жидкостного охлаждения автотракторных двигателей. Гаврилов А.К.-В сб.: "Двигатели внутр.сгорания", т.2, Омск,1971, с. 33-37.

26. Диагностика системы охлаждения двигателя автомобиля (трактора; . Бурков В.В., Курмашев Г.А.-В сб.: "Диагностика, повышение эффективности и долговечности двигателей", "Научные труды ЛСХИ", 1982, с. 11-14.

27. Евдокименко А.Л. Исследование влияния эксплуатационных • факторов на температурно-динамические качества сельскохозяйственных тракторов и автомобилей с жидкостно-масляными теплообменниками нового типа. Кандидатская диссертация. Л., ЛСХИ, 1981, 243с.

28. Егоров М.Е. Основы проектирования машиностроительных заводов. М., "Высшая школа", 1969.

29. Завадский ГО.В. Планирование эксперимента в задачах автомобильного транспорта. М., МАДИ, 1978, 156 с.

30. Зависимость коэффициента конвективной теплоотдачи в карбюраторных двигателях от геометрических размеров цилиндра. Костров А.В., "Автомобильная промышленность", 1971, №8, с. 2-4.

31. Защита изделий автомобильной промышленности от влияния климата. Рекомендации конструкторам и технологам ОНТИ-НАМИ, 1959пер. с нем .

32. Информационно-измерительная система для полунатурных испытаний транспортных средств. Гутман Г.Н., Ермолаев В.Г., Поздникин B.C. "Электронная промышленность", 1982, № I, с. 43-56.

33. Иовлев М.Е. Исследование влияния эксплуатационных факторов на температурно-динамические качества энергонасыщенных сельскохозяйственных тракторов (на примере системы охлаждения дизеля трактора МТЗ-80) . Кандидатская диссертация. Л., ЛСХИ, 1980, 250 с.

34. Исследование работы автомобильного карбюратора при различных температурных условиях. Орлов В.А., "Автомобильная промышленность", 1963, № II, с. 29-32.

35. Исследование работы системы охлаждения автомобильного двигателя в высотных условиях. Джаноян С.А. "Научные труды института машиноведения АН ГССР", Тбилиси, 1963, с. I4I-I52.

36. Исследование, разработка, изготовление и испытания унифицированных конструкций алюминиевых радиаторов для тракторови комбайнов без применения пайки. Научно-технический отчет по х/д № 6-2, Л.,'ЛСХИ, 1982, 191 с.

37. Исследование температурно-динамических качеств мощногоколесного тягача. Сажаев В.П., Михайлов В.А., Фролов A.A. "Научные труды ЛСХИ", 1976, т.308, с. 19-23.

38. Исследование температурнО'-динамических характеристик системы охлаждения двигателя автомобиля ЗИЛ-130 с опытными алюминиевыми радиаторами APCT-I30. Бурков В.В., Михайлов В.А., Евдоки-менко А.Л. и др. "Научные труды ЛСХИ", 1977, т. 332, с. 59-64.

39. К вопросу о методах: расчета и испытания радиаторов охлаждения автомобильного двигателя. Дискин М.Е. В сб.: "Вопросы расчета, конструирование и исследование автомобиля", М., "Машиностроение", 1968, с. 35-43.

40. К вопросу о начальном температурном напоре в автотракторном радиаторе. Курмашев Г.А., "Научные труды ЛСХИ", 1978, т. 358, с. 25-31.

41. К вопросу о системном подходе к теплоотдаче в охлаждающую жидкость автотракторного двигателя. Курмашев Г.А., Иовлев М.Е. "Научные труды ЛСХИ", Л., 1976, т. 308, с. 23-29.

42. Кейс В.М. Конвективный тепло- и массообмен. Пер. с англ. М., "Энергия", 1972, 448 с.

43. Кейс В.М., Лондон А.Л. Компактные теплообменники, М., "Энергия", 1967, 221 с.

44. К исследованию параметров аэродинамической характеристики подкапотного пространства автомобиля ЗИЛ-130. Бурков В.В., Каширин В.Т., Курмашев Г.А., "Научные труды ЛСХИ", Л., 1976,т. 308, с. 29-35.

45. Комплексные исследования алюминиевых сборных радиаторов автомобилей УАЗ. Редьков Л.И., Трошин Н.Д., Умиров Н.Т.-В сб.: "Пробл. созд. алюмин. радиаторов для тракт., комб., и авт-лей", "Научные труды ЛСХИ", Л., 1983, с. 61-67.

46. Конструкция и расчет автотракторных двигателей. Вихерт М.М., Доброгаев Р.П., Ляхов М.И. и др. М., "Машгиз", 1957, 646 с.

47. Конструкция опытных образцов алюминиевых радиаторов АРСТ 130 для автомобилей ЗИЛ-130. Бурков В.В., Тихонов А.А., Лозовский Е.А., Роковшиц Г.С. и др. "Научные труды ЛСХИ", 1977, т.332, с. 41-47.

48. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М., "Наука", 1977, 838 с.

49. Коррозионные и эксплуатационные испытания алюминиевых радиаторов секционного типа. Бурков В.В., Колос С.С., Кононов Р.Н.и др. В сб.: "Охлажд.устройства тепловозов". М., НИИИНФОРМТЯЛМАШ 1971, с. 27-29.

50. Критерии эффективности системы жидкостного охлаждения двигателей дорожных и строительных машин. Гаврилов А.К. В сб.: "Двигатели внутреннего сгорания", Омск, 1974, т. 5, с. 4-13.

51. Критерий тепловой эффективности системы жидкостного охлаждения автотракторных: двигателей. Гаврилов А.К. В сб.: "Двигатели внутреннего сгорания", Омск, 1971, т. 2, с. 47-56.

52. Курмашев Г.А. Исследование температурно-динамических качеств сельскохозяйственных тракторов и автомобилей. Кандидатская диссертация, Л., ЛСХИ, 1979, 233 с.

53. Маршрутная технология диагностирования составных частей тракторов. М., ГОСНИТИ, 1977, 287 с.

54. Мельников С.В., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л., "Колос", 1972, 200 с.

55. Микро-ЭВМ "Электроника С5" и их применение. Гальперин М.П. Кузнецов В.Я., Масленников Б.А. и др. "Сов.радио", 1980, 160 с.

56. Михайловский Е.В. Аэродинамика автомобиля. М., "Машино•строение", 1973, 224 с.

57. Некоторые особенности работы автомобильных радиаторов в горных условиях. Бурков В.В. "Научные труды ЛСХИ", 1972, т. 198, с. 89-96.

58. Опытный водомасляный теплообменник из алюминия для трактора МТЗ-50. Бурков В.В., Михайлов В.А., Якубович и др. "Научные труды ЛСХИ", 1977, т. .332, с. 69-74.

59. О системно-комплексном подходе к внедрению алюминиевых теплообменников автотракторного назначения в народном хозяйстве СССР. Бурков В.В., Фольц Л.А., Никитин В.А., Аверкиев Л.А. "Научные ртруды ЛСХИ", 1980, т. 396, с. 3-10.

60. Основные принципы построения классификации эксплуатационных условий. Островцев А.Н. 4"Автомобильная промышленность",1971, № 12, с, 14-18.

61. О тепловой эффективности радиатора, установленного на тракторе или автомобиле. Бурков В.В., Курмашев Г.А. "Научные труды ЛСХИ", Л., 1979, т. 381, с. 25-29.

62. Отработка состава резин для уплотнителей секций алюминиевых сборных радиаторов. Борисова Т.А., Грибанова НЛО., Марченко B.C. В сб.: "Пробл. созд. алюмин. радиаторов для тракт., комб. и авт-лей". "Научные труды ЛСХИ", Л., 1983, с. 29-35.

63. Оценка эффективности систем охлаждения двигателей автомобилей в дорожных условиях. Григорьев Б.А., Грибанов В.П. "Автомобильная промышленность", 1961, Р 10, с. 7-9.

64. Петриченко P.M. Системы жидкостного охлаждения быстроходных двигателей внутреннего сгорания. Л., "Машиностроение", 1975, 224 с.

65. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. Л., "Энергия", 1978, 262 с.

66. Разработка и исследование алюминиевых радиаторов для автомобиля УАЗ-469 сельскохозяйственного назначения. Научно-технический отчет по х/д №6. Л., ЛСХИ, 1983, 139 с.

67. Разработка и исследование конструкции и опытных образцов и изготовление алюминиевых радиаторов для системы охлаждения двигателя автомобиля ЗИЛ-130. Научно-технический отчет по х/д6, Л., ЛСХИ, 1976, 258 с.

68. Разработка конструкции и комплексные исследования алюминиевых сборных радиаторов и ЖМТ для легкового автомобиля среднего класса. Бержинец М.И., Веселовский В.И., Смирнов В.А.

69. В сб.: "Пробл. созд. алюмин. радиаторов тракт., комб., авт-лей" "Научные труды ЛСХИ", Л., 1983, с. 67-73.

70. Результаты исследований аэродинамики подкапотного пространства автомобиля УАЗ-469. Умиров Н.Т., Курмашев Г.А. В сб.: "Повышение эффективности использования техники в зоне хлопководства", "Научные труды ТЙИШСХ", Ташкент, 1983, с. 119-124.

71. Рокицкий П.Ф. Биологическая статистика. Минск, "Высшая школа", 1967, 326 с.

72. Самолазов В.Х. Исследование влияния конструкции поверхности охлаждения на некоторые эксплуатационные показатели радиаторов тракторов и комбайнов. Автореферат кандидатской диссертации, ЛСХИ, 1970, 24 с.

73. Сварка алюминиевых радиаторов Журавлев Б.В., Бурков В.В., "Автомобильная промышленность", 1958, № 5, 32 с.

74. Сварные алюминиевые радиаторы секционного типа. Научно-технический отчет по теме Р 9-60, ч. I,1. ЦНИТА, Л., I960, 174 с.

75. Системный подход к выбору стратегии развития радиостроения в СССР. Бурков В.В., Смирнов В.Н., Фольц Л.А.- В сб.: "Пробл. созд. алюмин. радиаторов тракт., комб., авт-лей". "Научные труды1. ЛСХИ", Л., 1983, с. 3-16.

76. Состояние и перспективы разивтия алюминиевых радиаторов для автомобилей. Бурков В.В. "Автомобильная промышленность",1974, № 7, с. 38-40.

77. Температурно-динамические характеристики систем охлаждения двигателя трактора МТЗ-80. Евдокименко А.Л., йовлев М.Е., Каширин В.Т. Научн. тр. ЛСХИ, 1978, т. 358, с. 32-36.

78. Температурно-динамическая характеристика системы охлаждения автомобиля ЗИЛ-130. Бурков В.В., Курмашев Г.А., "Научные труды ЛСХИ", 1976, т. 308, с. 16-19.

79. Теплобалансовые характеристики быстроходного автотрактор' ного дизеля. Стефановский B.C. и др. В сб.: Двигатели внутреннего сгорания". Ярославль, 1975, с. 16-21.

80. Тепловые и аэродинамические качества секционных радиаторов. Бурков В.В. "Автомобильная и тракторная промышленность", 1957, № II, с. 17-21.

81. Технико-экономическая эффективность применения алюминиевых радиаторов в холодильниках тепловозов. Бурков В.В., Колос

82. С.С., Куприенко О.Г. и др. В сб.: "Бюлл. техн.-эконом.", ЦНИШЭИМПС, M., 1971, № I, с. 33-37.

83. Чудаков Д.А. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М., "Колос", 1972, 384 с.

84. Шереметьев Л.Г. Основы охлаждения поршневых авиационных двигателей. "Оборонгиз", 1947, 49 с.

85. Экспериментальное исследование тепловой напряженности автомобильного карбюраторного двигателя при повышенных температурах поступающего воздуха. Волков А.Н.- В сб.: "Энергетика", Алма-Ата, 1975, вып. 5, с. 36-41.

86. Эксплуатационные испытания сварных алюминиевых радиаторов секционного типа. Научно-технический отчет по теме 15-60,1. Л., ЦНИТА, 1961, 36 с.

87. Яковлев К.П. Математическая обработка результатов измерений. М., "Техническая литература", 1953, 303 с.I

88. Вопросы охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Накамура X. "Дзидося гидзюцу", 1969, т. 23, № 5, с. 457-463 пер. с яп .97. "Дзидося гидзюцу", 1969, № 7, с. 660-663 пер. с яп. .

89. Исследование системы охлаждения автомобиля. "Найэн Кикан" 1967, с. 47-54 пер. с яп. .99. "Air Resistence of Automobiles". Schmid G. Mechanical universty of stuttgard. VDI, Sept. 1938.

90. Aluminium radiator becomes a reality. "The Engineer". 17 Jane, 1971, S. 7.

91. Aluminium radiators as orional equipment. "Automobile Engineer", July, 1971, S. 45.

92. A Rational Approach to Automotive Radiator System. Emmenthal K.D., Hucho W.H. "Desigh. SAE Preprints", s.a. N740088,1974.

93. Automobile cooling and its associated problems. Steadman G.S. "I-AB Journal", YIII-IX, V. 10, 1939, p.p. 27-53.

94. Behind the scenes testing of ear cooling system. Bogan B.W. "SAE Journal", 1947, N 5, p. 48-50.

95. Beiträge der Aerodynamik im Rahmen einer Fahrzeugentwicklung Hucho W.H., Janssen L.J. "ATZ", 1972„ N 5.

96. Computer simulation of automative cooling systems. Tenkel F.G. "SAE Preprints", s.a. N740087, 1974.

97. Correlation of Pressure Measarements in Model and Pull

98. Scale Wind Tunnels and on the Road. Carr G.W. "SAE Preprints",1975, N750065, p. 1-15.

99. Correlation Tests in a climatic Wind-Tunnel. Hamsten B., Christensen P.M., "SAB Preprints", 197,5, s.a. N750064, p. 1-9.

100. Das EntwicklungsZentrum der sttddeutsehen köhlerfabrik Julius Pr. Behr. Nonnenmann M. "ATZ", 1975 (77) H. 9, S.259-268.;

101. Effect of Air Condition on Cooling Performance "Diesel Railway Traction", 1949, N 10, p. 188-189.

102. Engine cooling and automobile stuling Me-Pherson D.H., Kung P.L., "SAE Preprint", 1959, N77x, p. 2-16.

103. Engine cooling systems for Motor Trucks. Beatenbough P.K. "SAE Spec. Pubis" N284, 1966, 27 p.113. "Leichtau der Verkehrsfahrzeuge", 15/1971/3, c. 85-89.

104. Lesessais en soufflerie aerodynamige en dehore des industries aero spatial «rs. Brocard J. "Ingeniers de L'Automobile",1970, N 6, p. 307-323.

105. Method of Calculating the Heat Dissipation from Radiators to Cool Vehicle Engines. Beard R.A., Smith G.J. "SAE Preprints", s.a. N710208, 1971.

106. Power demands of engine cooling system. Koffman J.L. "Gäs and oil Power", 1954, N 1, p.p. 9-12.

107. Progress in aluminum automotive heat exchangers. Tomlin-son J.E. "Sheet Metal Industries", 1974, V.5.4., N 12, p.p. 766768, 770-771.

108. Radiator Development and Car cooling. Saunders LvP. "SAE Journal (Transactions)", 1936, N 6, //V. 39.

109. Truck cooling system reguirments. Person F.W., "SAE Preprints", .1958, N 99 A.