Конструкторско-технологические разработки по повышению эксплуатационных качеств двигателей спасательных шлюпок Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

_НАУЧНОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «CETERIS PARIBUS» №3/2015 ISSN 2411-717Х_

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Абачараев Муса Магомедович

профессор, доктор технических наук, Заведующий отделом физико-технических проблем машиноведения Института физики Дагестанского научного центра Российской Академии Наук, г.Махачкала E-mail: [email protected] Дорохов Александр Федорович профессор Астраханского государственного технического университета, д.т.н. Вагабов Нурулла Магомедович доцент Дагестанского Государственного технического университета, к.т.н.

КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ ДВИГАТЕЛЕЙ СПАСАТЕЛЬНЫХ ШЛЮПОК

Аннотация

Актуальность темы заключается в изыскании решений надежности и экономичности эксплуатации шлюпочных машин.

В статье излагаются результаты конструкторско-технологических исследований авторов по модернизации шлюпочных дизелей Ч4СП 9,5/11 созданием с камерой сгорания в поршне. Особые преимущества дизелей с камерой сгорания в поршне перед традиционными вихрекамерными дизелями - это лучшие пусковые свойства, топливная экономичность, меньший уровень шума и вибраций с пониженной дымностью.

Эти двигатели оснащены простой по конструкции и надежной топливной системой. Разработки авторов переданы для внедрения изготовителю шлюпочных дизелей ОАО «Завод Дагдизель».

Ключевые слова

Поршень, камера сгорания, топливо, экономичность.

Эффективность энергетических установок (ЭУ) морских спасательных шлюпок определяют показатели, характеризующие мощность двигателя, необходимую для движения ими с конвенционной скоростью и работы систем жизнеобеспечения. Важными показателями также являются: полный КПД пропульсивного комплекса - характеризующий потери мощности в двигателе, реверсивно-редукторной передаче, валопроводе и гребном винте, насосах систем осушения и орошения, генераторах питания бортовой сети, радиостанции и зарядки аккумуляторов, на преодоление сопротивления движению корпуса СКС и запаса мощности.

Указанная номенклатура оценочных показателей ЭУ существенно отличается от общепринятой номенклатуры оценочных показателей ЭУ общего назначения, что объясняется спецификой функций, выполняемых ЭУ при реализации спасательной операции [1].

В номенклатуру оценочных характеристик ЭУ для средств коллективного спасения (СКС) целесообразно включить: внешнюю и винтовую характеристики ЭУ; пусковые характеристики, зависимости

продолжительности пуска от различных конструктивных и эксплуатационных факторов: температура окружающей среды, частота вращения коленчатого вала, цикловая подача топлива, угол опережения начала впрыска топлива и др.

Перечисленный комплекс показателей и характеристик учитывает особенности ЭУ и позволяет оценить соответствие их международным и национальным требованиям. Полный комплекс или часть предложенных оценочных показателей может использоваться при проведении научно-исследовательских, опытно-конструкторских, заводских и других видов испытаний. Повышение качественного уровня и эксплуатационных показателей двигателей спасательных средств является важной и актуальной задачей не только специалистов завода, но учёных и инженеров, работающих в данной области.

Среди довольно многочисленных модификаций шлюпочных двигателей выделяются два основных типоразмера дизелей - 4ЧСП9,5/11 (Каспий 40) с объёмно-плёночным смесеобразованием и камерой сгорания полуразделённого типа в поршне (К = 25 к^,при п = 41,6 с-1) и 4ЧСП9,5/11 (Каспий 30М) с обёмным сметипа в поршне и со смесеобразованием вихрекамерного типа (К = 22 kW, при п = 41,6 с-1). Эти двигатели выпускаются ОАО «Завод Дагдизель».

Двигатели с КС в поршне обладают двумя неоспоримыми преимуществами перед вихрекамерными дизелями - это быстрота запуска и хорошая топливная экономичность[2].

Экспериментальный анализ позволяет отметить, что переход на камеру сгорания в поршне позволяет снизить удельный расход топлива на 20...30 г/(кВт ' ч). При этом давление сгорания рz повышается не более, чем на 0,5.0,7 МПа, а дизель устойчиво и стабильно работает во всем диапазоне нагрузок, разброс значений рz последующих циклов не превышает 4%. На рис. 1 приведена схема объёмноплёночного смесеобразования с камерой сгорания в поршне, на рис. 2 - вид поршня с камерой сгорания полуразделённого типа.

Особые преимущества дизелей с камерой сгорания в поршне перед вихрекамерными дизелями - это лучшие пусковые свойства (при температурах окружающей среды до10°С) и топливная экономичность.

J-Л

(Л

о

OJ OJ

Рисунок 1 - Схема объёмно-плёночного смесеобразования с КС в поршне

Рисунок 2 - Вид поршня с КС полуразделённого типа.

Кроме того вихрекамерные машины обладают еще рядом существенных достоинств, а именно:

- создают меньший уровень шума и вибраций в силу более низких значений скорости нарастания давления при сгорании рабочей смеси, что немаловажно для обеспечения более комфортных условий для пассажиров шлюпки;

- эти двигатели обладают меньшим уровнем дымности ввиду хорошего смесеобразования;

- эти двигатели оснащены простой по конструкции и надёжной топливной аппаратурой, не особенно требовательной к качеству топлива.

В этой связи авторы отдают преимущество в своём исследовании вопросам совершенствования эксплуатационных показателей шлюпочного дизеля 4ЧСП9,5/11 (Каспий 30М) с вихрекамерным способом смесеобразования.

Список использованной литературы:

1 Масуев М.А. Основы оптимизации интегрированной системы технического обслуживания и ремонта автомобилей/М.А. Масуев, В.А. Зарубкин//ЭИ «Конструкции автомобилей» НИИНавтопром. М.: 1978. С.63-66.

2 Аливагабов М.М. Двигатели спасательных шлюпок и катеров/М.М. Аливагабов Л:,Судостроение, 1980, 268 с.

3 Вихерт М.М. Конструкция и расчет автотракторных двигателей/М.М. Вихерт М:, «Машиностроение», 1964, 552 с.

4 Орлов П.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в 2 кн. Книга 2/П.И. Орлов М:, «Машиностроение», 1988, 543 с.

© Абачараев М.М., Дорохов А. Ф., Вагабов Н. М., 2015

_НАУЧНОЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ «CETERIS PARIBUS» №3/2015 ISSN 2411-717Х_

Сафонова Мария Николаевна канд. тех. наук, доцент СВФУ, г.Якутск, РФ E-mail: [email protected].

Федотов Андрей Андреевич Ст. преп. СВФУ, г.Якутск, РФ E-mail: [email protected]

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ АЛМАЗНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА

МАТРИЦУ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА

Аннотация

Приведены результаты исследования влияния ультрадисперсных порошков природного алмаза на физико-механические свойства матрицы алмазного инструмента.

Ключевые слова

ультрадисперсный природный алмаз (УДПА); композиционный алмазосодержащий материал; композит; физико-механические свойства; границы зерен; зернограничное упрочнение.

Введение небольшого количества ультрадисперсных добавок в материал матрицы позволяет улучшить механические и эксплуатационные свойства материалов. Известно, что высокий уровень физико-механических свойств алмазных порошков определяется большей величиной удельной поверхности и дисперсностью зерен, что, в частности, непосредственно вытекает из уравнения Холла-Петча, которое выполняется в широком (вплоть до 1 мкм) диапазоне размера зерен. Определяющим для функциональных свойств этих материалов является масштабный структурный фактор, поскольку он влияет на формирование структурно-чувствительных механических свойств - пределов прочности и текучести. Учитывая качественную корреляцию между пределом текучести и твердостью, можно прогнозировать повышение твердости, в том числе высокотвердых материалов. Высокая адсорбционная способность алмаза может оказывать положительное влияние на композиционный материал, получаемый методами порошковой металлургии совместным спеканием с металлом путем поглощения образующихся в процессе присутствующих в порошке металла газов. Кроме того, частицы ультрадисперсного и нанодиапазона характеризуются высокой поверхностной активностью, позволяющей осуществлять прочное сцепление с матрицей.

Цель работы - разработка и исследование свойств композиционного алмазосодержащего материала с улучшенными физико-механическими свойствами на основе металлической связки М2-01, с использованием природных порошков алмаза двух уровней дисперсности.

В работе использовалась стандартная связка оловянистой бронзы М2-01 (20% олова, 80% меди) с добавками 6 весовых % природных порошков алмаза (ППА) зернистости 315/250 мкм и 0,5-3 весовых % ультрадисперсного природного алмаза (УДПА).

Полученные компакты из вышеуказанных смесей показаны на рис. 1.

Рисунок 1 - Алмазосодержащие композиты на основе металлической матрицы М2-01