CC BY
21
Библиографический список
1. ЮдинаЛ. За топливом наЛуну. — Электрон, дан. (1 файл).
— М., [2006]. — Режим доступа: http://www.trud.ru/ trud.php?id = 200602070200505. - Загл. с экрана.
2. Завод в космосе. — Электрон, дан. (1 файл). — М, [2006].
— Режим доступа: http://epizodsspace.narod.ru/bibl/getlend/ I6.html. ■ Загл. с экрана.
3. Соколов А. Экспериментальная конструкция. — Электрон.дан. (1файл). — М., [08.11.2005]. — Режим доступа: http:// www.zavasek.narod.ru/picture.html. - Загл. с экрана.
4. Koroteev A.S. Nuclear propulsion systems lor space exploration // ln-space propulsion21-25september2003. — Lerici,LaSpezia, Italy: Finito di stampare nel mese di november 2005. P. 03-1-15.
5. Robert L. Sackheim ln-space propulsion — where we stand and what's next // ln-space propulsion 21-25 September 2003. -Lerici, La Spezia, Italy: Finito di stampare nel mese di november 2005. P. 01-1-16.
6. Москва: россияне полетят на Луну в 2015-2020 годах, на Марс - в 2030 году. Электрон, дан. (1 файл). - М„ [06.04.2005].
— Режим доступа: http://news.battery.ru/theme/science/ ? lrom_m=theme&from_t=science&fromn = 31394487&newsld = 31211508. - Загл с экрана.
7. Магнитно-импульсная обработка материалов. — Электрон. дан. (1 файл). - М.: РКЗ ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, [2006]. — Режим доступа: http://rlcz.boom.ru/magnit.htm. -Загл. с экрана.
8. Технология магнитно-импульсной обработки металлов. — Электрон, дан. (1 файл). - Киев: Укр ИНТЭИ, [2006]. - Режим доступа: http://www.uintei.kiev.ua/RUS/offer.php7slang = rus&olfid = 208. -Загл. с экрана.
9. Талалаев А.К. Магнитно-импульсная штамповка полых цилиндрических заготовок / А.К. Талалаев, С П. Яковлев, В.Д. Кухарь и др. — Тула: «Репроникс Лтд», 1998. — 238 с.
10. Ильичев A.B. Начала системной безопасности. — М.: Научный мир. 2003. — 456 с.
11. Сердюк B.C. Моделирование технологического процесса высокоскоростного обжима трубы по оправке с кольцевой канавкой // Механика и процессы управления: Серия «Проблемы машиностроения». Труды XXXIII Уральского семинара. — Екатеринбург, 2003. - С. 56-64.
12. Сердюк B.C., Трушляков В.И. Исследование системы технологический процесс — оператор. Оценка рисков // Полет. - М.: Машиностроение, 2006, №2. - С. 55-59.
13. Сердюк B.C., Трушляков В.И. Проектирование электроимпульсных технологических процессов с приемлемым риском // Доклады Академии наук высшей школы России. — Новосибирск, 2005, №2 (5). - С. 123-135.
14. Сердюк B.C. Модели количественных оценок уровней рисков производственных процессов // Научный вестник Новосибирского государственного технического университета, 2005, №2 (20). - С. 52-57.
СЕРДЮК Виталий Степанович, к.т.н., доцент, заведующий кафедрой «Безопасность жизнедеятельности».
ТРУШЛЯКОВ Валерий Иванович, д.т.н., профессор, кафедры «Авиа- и ракетостроение».
Дата поступления статьи в редакцию: 09.10.2006 г. © Сердюк B.C., Трушляков В.И.
удк«'4 A.C. БАЙДА
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРИРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
В статье рассматривается предлагаемая автором система автоматизации проектирования процесса приработки двигателя.
Производство силовых агрегатов характеризуется частой сменной моделей и значительными материальными затратами. Обеспечение высоких темпов развития двигателестроения, конструирование новых модельных рядов двигателей невозможно без современной организации производства, базирующейся на использовании вычислительной техники. Организация производства, использующая вычислительную технику, требует разработки и применения систем автоматизированного проектирования (САПР), которые способствуют сокращению времени изготовления, уменьшению материальных затрат и снижению трудоемкости технологических процессов.
Одним из технологических процессов при производстве силовых агрегатов является процесс приработки. Проведение приработки двигателя обуслов-
лено необходимостью его подготовки к восприятию эксплуатационных нагрузок. При отказе от ее проведения общий ресурс двигателя уменьшается в среднем на 30%, что отрицательно сказывается на сроке его эксплуатации и надежности.
Приработка необходима как новому двигателю, так и двигателю, прошедшему капитальный ремонт.
От методики проведения приработки зависит качество прирабатываемых поверхностей деталей двигателя. Разработка методики, а также ее апробация требует большого количества временных и материальных затрат.
Создание системы автоматизации процесса проектирования и проведения приработки с целью улучшения качества сборки и ремонта двигателей, а следовательно, повышение их надежности и долговечности
Ввод исходных данных
Выполнение команды «Расчет сопряжения цилиндр - поршнсиос кол к цо»
Выполнение команды «Расчет сопряжения подшипник -шатунная шейки»
Получение ЛИИ 1ыч: геомстрич« скме парэметрь ддиптгля
1олучение данны> вязкость смал>1-шощей жидкости юлусгимое лшче ие масляного ело
Получение данных: удельная ма!р>1ка <и ШАТУННУЮ ШСЙКУ
Гясчс! пагручки на вал п шоисн-мости от ncno.ii>-
ЮВНИНЯ МОШНО-СШ ЛПН<7ГС.'1Я
»а^чет величины МННИМАЛЬ ной скорости скольжения
Выполнение команды Расчет сопряжения под-шнпиик - коренная шей» ка»
т
Вынолненнс команды «Расчет сопряжения поршень - поршневой палец»
♦
Получение лан-нмч: «яжосп. с*;гмл1аюте<1
ЖИДКОСТИ
Получение данных: у/К л I. мая магру >ка и; маренную шейку
Получение дампы* диаметр шатунио* шейки, длина 1юл шинника, диаметральный «П<1р. до пусти маа тг> л шит масленою слоя
Определение мшшмальноЛ частоты арлщення ко.нгнча-1-ого вала
Расчет нафужи н.
пил И "ЙВНСНМОСТН (УГ нспоп.юоаши
мощности двнгате ля
Получение лан -ны\ диаметр коренной шейки, длина подшиинн-
(атор. допустимая толщина часлямо-1Т) слоя
Расчет минимальной частоты вращения в зависимости от использования мощности двигателя
Расчп шнчонш лопустимоП нагрузки. на зингатк'ль при определении!! частоте нршцгннв коленчатого нала
Получение данных: геометрические параметры двигателя
Расчет максимального значения давления газов в цилиндре леигатсля
Получение данных: лиаметр пальца, дли на сопряжения, наибольшее емннающо напряжение
_____I
Расчет минимальной скорости скольжения поршневых колеи. Определение минимальной частоты вращения коленчатого вала
Результаты пасчста Резчлиты насчет Реп.нлаты расчета Результаты расчета
* ♦
Определенно кпитичеекмх шачеиий параметров работы двигателя
Вывод пелльтатои пасча*>н на печаль
Рис. 1. Алгоритм расчета ответственных сопряжений кривошипно-шатунного механизма
является актуальным направлением в производстве силовых агрегатов, а также в ремонтном производстве.
В данной статье предлагается алгоритм расчета критических режимов работы кривошипно-шатун-ного механизма, а также программный модуль, использующий данный алгоритм.
Основой для разработки алгоритма расчета, а также для создания программного модуля, были приняты положения теории расчета деталей двигателей, современные достижения в области автоматизации проектирования производства, компьютерных технологий и методов оптимизации технологических процессов.
В процессе анализа нагрузок, воспринимаемых деталями кривошипно-шатунного механизма были выявлены основные сопряжения: цилиндр — поршневое кольцо, шатунная шейка коленчатого вала -подшипник скольжения, коренная шейка коленчатого вала — подшипник и поршневой палец — бобышки поршня. Наиболее благоприятными условиями работы основных сопряжений являются условия жидкостного трения, при которых детали сопряжений разделены слоем смазки, толщиной в 1,5..2 раза превышающей суммарную высоту микронеровностей трущихся поверхностей.
Условия работы основных сопряжений получили аналитическое описание. Параметры работы сопряжения цилиндр — поршневое кольцо рассчитываются согласно уравнениям гидродинамической теории смазки. Критическое значение частоты вращения коленчатого вала для данного сопряжения, при котором, взаимодействующие детали разделены слоем смазывающей жидкости, составит:
ния газов в замке поршневого кольца (первое поршневое кольцо К =1,8 , второе Кр1| =0,9 );
Л — предельная толщина масляной пленки; / — высота поршневого кольца; // — вязкость смазывающей жидкости; Я - радиус кривошипа коленчатого вала; 1 — длина шатуна; Ь, — поправочный коэффициент; Слой смазывающей жидкости между шейкой коленчатого вала и подшипником, образуется при движении подвижной детали за счет смачивающего эффекта и сцепления моторного масла с поверхностью трения. При вращении вала в подшипнике масло на поверхности шейки увлекается в суживающуюся часть зазора сопряжения, в результате чего давление между шейкой и подшипником увеличивается настолько, что вал, нагруженный внешними силами, отрывается от поверхности подшипника и в процессе последующей работы двигателя вращается в жидкости. В сопряжении возможно установление жидкостного трения при условии работы сопряжения с частотой вращения коленчатого вала большей допустимой минимальной частоты, определяемой по формуле:
"кг
(2)
2
СО = —х-кр п
(1)
Ь,*1-ц1Ц/1 + ( 7и
где р - удельное давление на стенку цилиндра; К р - коэффициент, учитывающий влияние давле-
где р - удельная нагрузка на шейку вала; Ь., - поправочный коэффициент; Ькр - предельная толщина масляной пленки; - вязкость смазывающей жидкости, с учетом давления в системе смазывания; с1 — диаметр шейки вала; Д — диаметральный зазор; с - безразмерный коэффициент. В сопряжении поршневой палец - бобышки поршня скорость перемещения деталей, относительно друг друга, невелика и при перемене направления движения, уменьшается до нуля, поэтому масляный слой
'Ж
Рис. 2. Главное меню разработанного программного модуля
Условия угга*вл»*ия в согр»«бтях жидносгнпго тремя
tofeiM»»* ml— I Mi «Té»-' ЛМ1Ч»«« Х- — ——--------------г-----.—. Г|>Г1||1^1ч1|ЧК|| innniiiniii -----■ :
■'.уГ ~ Г '
j SD J 10,(132
} lOQD 1 16.9771
j IJŒ 1 ЗД019
( l«D J"
Г.6Ш J »ЛМ
1 I6C0 J 44.4764
1 »00 [ {1,(011
1 BOD ] аяч
■ «00 Г «л,«®
J 2MB Г 73.MS6
! 2U0 [ 79ШН
1 -M» f «,853
! ■ J 12SD | 71,1501
. i зад ]' 100 " I^^mml^m :
у! ™ Г"™-: :1 .
.................' IvitSSiJ ,.
Рис. 3. Итоговые результаты расчета критических режимов работы сопряжений кривошипно-шатунного механизма в разработанном программном модуле
не обладает достаточной толщиной и детали работают преимущественно в полусухой и граничной фазах трения. Нормальная работа сопряжения возможна только при наличии масляной пленки. Оптимальная толщина которой, определяется из условия равенства сминающего напряжения удельному давлению пальца на бобышки поршня. Согласно теории упругости, из зависимости описывающей контакт сплошного цилиндра с цилиндрической канавкой, выражается наибольшее удельное давление.
Частота вращения коленчатого вала, при которой нарушается условие образования масляной пленки, определяется следующей зависимостью:
-^■*dn*2lb+pz*Fn
mnixRx(i + %)
900x10"
(3)
где о шня; m,
— сминающее напряжение материала пор-
■п — масса поршня с поршневыми кольцами; Я — радиус кривошипа коленчатого вала; Ь - длина шатуна;
с!п — диаметр поршневого пальца;
/(, — длина бобышки поршня.
ру — максимальное давление газов в цилиндре двигателя;
Fn — площадь днища поршня;
Работа сопряжений описанных выше не допускается с частотой вращения коленчатого вала меньшей
На основе представленных математических моделей был разработан алгоритм расчета критических режимов работы двигателя (рис.1). Данный алгоритм был создан с целью дальнейшего его использования при создании систем автоматизированного проектирования.
В соответствии с алгоритмом, представленным на рис. 1, разработан программный модуль в программной среде Visual Basic. Программный модуль представляет собой макрокоманду для приложения Microsoft Office - Microsoft Excel. Главное меню модуля представлено на рис. 2.
Работа в программном модуле начинается с ввода исходных данных, включающих геометрические параметры деталей кривошипно-шатунного механизма, термодинамические показатели теоретических циклов двигателя, вязкость смазывающей жидкости, номинальную частоту вращения коленчатого вала двигателя.
Расчет значений критических режимов работы сопряжений производится в отдельных формах. Результаты расчетов обрабатываются, производится поиск значений параметров работы двигателя, при которых все цсследуемые сопряжения работают в условиях жидкостного трения. Разработчику результаты представляются в форме, показанной на рис. 3.
Созданное программное обеспечение позволяет автоматизировать процесс расчета критических параметров работы двигателя при проведении его приработки, ускорить процесс проектирования методики приработки, а также повысить точность выполняемых расчетов. Программное обеспечение может использоваться в машиностроительной отрасли.
Библиографический список
1. Норенков, И. П. Основы автоматизированного проектирования: учеб. / И. П. Норенков. - М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. - 334 с. : ил.
2. Храмцов, Н.В. Оптимизация обкатки автотракторных двигателей,-Тюмень. Тюменский с.-х. ин-т. — 150с : ил., 1991
3. Элементы системы автоматизированного проектирования ДВС: учеб. пособие для вузов /P.M. Петриченко, С.А. Батурин, Ю.Н. Исаков и др. - Л. : Машиностроение, 1990. - 328 с. : ил.
БАЙДА Александр Сергеевич, аспирант кафедры «Управление качеством и сертификация».
Дата поступления статьи в редакцию: 18.10.2006 г. © Байда A.C.
