Научная статья на тему 'Моделирование работы дизельного двигателя со всережимным регулятором'

Моделирование работы дизельного двигателя со всережимным регулятором Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
272
36
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВСЕРЕЖИМНЫЙ РЕГУЛЯТОР / CONTROL LEVER / ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ / DIESEL ENGINE / РЕЙКА ТОПЛИВНОГО НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ / FUEL INJECTION PUMP RACK / РЫЧАГ УПРАВЛЕНИЯ / ПЕДАЛЬ ПОДАЧИ ТОПЛИВА / FUEL FEED PEDAL / ALL-SPEED GOVERNOR

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Жаров С. П.

В статье рассмотрены особенности математического моделирования работы всережимного регулятора топливного насоса высокого давления дизельного двигателя КамАЗ. Данная модель является важной частью модели движения автомобиля с дизелем на неустановившихся режимах с учетом особенностей действий водителя по управлению автомобилем.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Жаров С. П.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MODELLING OF THE DIESEL ENGINE OPERATION WITH AN ALL-SPEED GOVERNOR

The article features mathematical modeling of the all-speed governor operation in the fuel injection pump of the KamAZ diesel engine. This model is an important part of the model of the diesel vehicle movement in transient modes taking into account the specifics of the driver's operating actions.

Текст научной работы на тему «Моделирование работы дизельного двигателя со всережимным регулятором»

Наименование элемента Время, мин

1 Взять инструмент, деталь 0,035

2 Доставить инструмент, деталь к точке работы 0,065

3 Установка инструмента, детали простая 0,070

4 Установка инструмента, детали со стыковкой с конструкцией автомобиля 0,300

5 Повернуть инструмент 0,220

тому, что самые сложные операции в конечном итоге могут быть представлены в виде определенной последовательности повторяющихся элементов. Если разбить нормируемую операцию на ряд таких элементов и просуммировать время на их выполнение, то можно найти оперативное время на выполнение всей операции.

Значения времени на выполнение элементов операции, часть из которых для примера представлена в таблице 3, являются «чистыми», т.е. при удобном их выполнении и свободном доступе к точке обслуживания.

Таким образом, общее уравнение нормирования трудоемкости нестандартной операции выглядит так:

Т =

2 & х К, х К 2)

1 + (А + В + С) 100

. (2)

где ti - время выполнения микродействия (микроэлемента);

K1 и K2 - соответственно коэффициенты, учитывающие увеличение времени на выполнение операции из-за ухудшения удобства и доступа к точке работы (таблицы 1 и 2).

После определения оперативного времени по каждой из выполняемых операций рассчитывается общее время выполнения работ и стоимость выполнения работ, причем при необходимости с учетом специфики каждого вида работ можно определить стоимость работ выполняемых различными специалистами (сварщиком, слесарем, жестянщиком) отдельно, используя соответствующую стоимость нормо-часа.

Общая норма времени на выполнение операций складывается из оперативного, подготовительно-заключительного времени, времени обслуживания рабочего места и перерывов на отдых и личные надобности.

Оперативным называется время, затрачиваемое непосредственно на выполнение данной операции. Оно определяется одним из методов, рассмотренных выше.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предложенная методика помогает оперативно проводить нормирование работ кузовного ремонта и определять стоимость работ как по отдельным выдам работ: (жестяницкие, сварочные, слесарно-механические и подготовительные), так и всего комплекса работ вместе, что позволит обоснованно назначать стоимость работ для клиентов и определять трудозатраты каждого исполнителя, рассчитывать его заработную плату.

Список литературы

1 Александров Л. А. Техническое нормирование труда на

автомобильном транспорте. М.: Транспорт, 1986. 288 с.

2 Свидетельство об отраслевой регистрации разработки.

Определение трудоемкости и стоимости работ кузовного

ремонта автомобилей/С.П. Жаров, А.А. Григорьев. №7582:

дата регистрации 25.01.2007; дата выдачи 13.02.2007.

3 Рыбин H.H. Проектирование технологических процессов

обслуживания автомобилей: учебное пособие. Курган: Изд-во

КГУ, 2004. 113 с.

УДК 629. 113. 004. 5 С.П. Жаров

Курганский государственный университет

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ СО ВСЕРЕЖИМНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ

Аннотация. В статье рассмотрены особенности математического моделирования работы всережимного регулятора топливного насоса высокого давления дизельного двигателя КамАЗ. Данная модель является важной частью модели движения автомобиля с дизелем на неустановившихся режимах с учетом особенностей действий водителя по управлению автомобилем.

Ключевые слова: всережимный регулятор, дизельный двигатель, рейка топливного насоса высокого давления, рычаг управления, педаль подачи топлива.

S.P. Zharov

Kurgan State University

MODELLING OF THE DIESEL ENGINE OPERATION WITH AN ALL-SPEED GOVERNOR

Abstract. The article features mathematical modeling of the all-speed governor operation in the fuel injection pump of the KamAZ diesel engine. This model is an important part of the model of the diesel vehicle movement in transient modes taking into account the specifics of the driver's operating actions.

Index terms: all-speed governor, diesel engine, fuel injection pump rack, control lever, fuel feed pedal.

ВВЕДЕНИЕ

В условиях современного движения по автомагистралям значительную часть времени автомобиль движется на неустановившихся режимах. В процессе такого движения водитель часто воздействует на педаль подачи топлива. Кроме того, на автомобилях с дизельными двигателями, оснащенными всережимными регуляторами происходит автоматическое регулирование подачи топлива, в зависимости от изменения нагрузки на двигатель при изменении дорожных условий.

1 МОДЕЛЬ ВСЕРЕЖИМНОГО РЕГУЛЯТОРА

Важной частью модели движения автомобиля с дизельным двигателем является модель всережимного регулятора частоты вращения коленчатого вала:

1 х (z х пгр ) - е(а, z)], (1)

dt

= Vх|

х

где 2 - положение муфты регулятора; Рц - центробежная (поддерживающая) сила грузов регулятора, определяемая положением муфты регулятора 2 и частотой вращения грузов регулятора пгр;

2 - положение муфты регулятора топливного насоса высокого давления (ТНВД);

пгр - частота вращения регулятора ТНВД; Е - восстанавливающая сила пружины регулятора, зависящая от установленного водителем положения рычага управления регулятором а и от положения муфты регулятора 2;

а - положение рычага управления регулятором

ТНВД.

Для автомобилей КамАЗ передаточное число привода педали подачи топлива на рычаг управления регулятором ипр = 1,1. Следовательно, положение педали определяется соотношением:

Р =

а й,

(2)

где ф - положение педали подачи топлива. Значение поддерживающей силы Рц определяется по зависимости [1]:

2

Рц , пГР ) = А(1) х а Д х иР

где А(2) - инерционный коэффициент регулятора:

Е( а) - приведенная к муфте сила предварительной затяжки пружины, зависящая от перемещения рычага управления регулятором и определяемая выражением:

Е(а) = Е0 + Ъа х а, (7)

где Ьа - коэффициент определяемый жесткостью

пружины регулятора;

Е0 - сила затяжки пружины при а =0. Схема всережимного регулятора, используемая при построении модели, приведена на рисунке 1.

2 МОДЕЛЬ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ Математическая интерпритация действий водителя описывается с применением модели, представленной в работах [3; 4].

Управление скоростью движения автомобиля и ускорение автомобиля в пределах одной передачи водитель осуществляет педалью подачи топлива. Учитывая, что педаль подачи топлива и рычаг управления регулятором связаны жесткой системой тяг, можем записать:

Ф = ф0 + ; а = а 0 + а х А?, (8)

где ф и а, соответственно, положение педали подачи топлива и рычага управления регулятором, установленные водителем;

ф0 и а0 - начальное положение педали и рычага;

ш

Д'

угловая скорость коленчатого вала;

и

р передаточное число привода топливного насоса; А{2) = А0 + Ъи х 7 . (4)

Коэффициент регулятора

Ьи - п гр х т шр

1 \2

х (-1-)

(5)

Восстанавливающая сила определяется выражением [2]:

Е(а, г) = Е(а) + СР х 7 , (6)

где Ср - приведенная жесткость пружины регулятора;

Р и а

скорости перемещения педали подачи топ-

лива м рычага управления регулятором.

Тогда модель движения автомобиля с дизельным двигателем, оснащенным всережимным регулятором на переходных режимах разгона, может быть представлена системой уравнений:

а = а„ + аxAt,

- [рц (г, пГР) - Е(а, г)],

(/ ± г) - 0.0077 х

Кх^хУ2 О

(9)

(10)

(11)

ю

1 - коленвал; 2 - вал регулятора; 3 - вращающиеся державки; 4 - рейка ТНВД; 5 - рычаг регулятора; 6 - корректор; 7 - главная пружина; 8 - рычаг управления регулятором; 9 - муфта; 10 - рычаг грузов; 11 - груз регулятора Рисунок 1 - Схема всережимного регулятора, принятая при моделировании

*

68

ВЕСТНИК КГУ, 2014. № 2

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

М = / (а, ) . (12)

Параметры работы регулятора определяются при

положении рычага а0 по формулам (1, 3, 5). После чего

*

вводятся скорость перемещения рычага а и шаг интегрирования д^. Согласно закону изменения положения рычага управления регулятором (8) определяется новое положение рычага и все параметры работы регулятора.

Используя дифференциальное уравнение движения автомобиля (11), рассчитываем значение ускорения ] и скорости автомобиля V, после чего определяем центробежную силу грузов регулятора [Рц(2, пгр)] и её воздействие на муфту регулятора. Муфта регулятора через систему рычагов связана с рейками топливного насоса высокого давления (ТНВД), математически эта зависимость описывается следующим образом:

Л = Ках - ър х 7 , (13)

где И - положение рейки ТНВД;

Имах - положение рейки, соответствующее максимальной подаче топлива;

2 - положение муфты регулятора; Ьр - передаточное число между муфтой регулятора и рейкой ТНВД, которое определяется по зависимости:

^мах

Для решения системы уравнений (9-12) используются зависимости, описывающие работу дизельного двигателя на различных режимах работы. Крутящий момент на коленчатом валу дизеля при работе на внешней скоростной характеристике описывается выражением:

Ме = 215,6 + 0,367 хпд - 0,0889хп2д . (15)

При моделировании работы двигателя на регулятор-ной характеристике используется выражение

Мд = 8019-1004ха + 5,71ха2 -1,08хпд + + 0,82 хпд ха -7,01x10-3 хпд ха2 --3,49х10-3 хпД -2,81х10-5 хпД ха + (16) +1,39х10-7 хпД х а2.

При работе дизеля на тормозной характеристике крутящий момент определяется выражением:

Мт = -9,79 + 5,67 х10-5 х пд -1,98 х Ю-6 х п2д . (17)

Представленная модель может использоваться как часть модели движения автомобилей с дизельными двигателями в условиях транспортных потоков с целью оценки эффективности работы водителя с применением методики [3; 4], позволяющей оценить загрузку водителя.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предлагаемая модель при использовании совместно с моделью транспортного потока [3] и моделью деятельности водителя по управлению автомобилей [4] позволит получить количественные значения параметров, оценить сложность работы водителя и получить сравнительные характеристики информационной загрузки водителя в различных условиях движения.

Список литературы

1 Крутое В.И. Сборник задан по теории автоматического

регулирования двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1972. 336 с.

2 Крутое В.И. Развитие автоматического регулирования двигателей

внутреннего сгорания. М.: Наука, 1980.128 с. 3Жаров С.П. Разработка системы информационного обеспечения водителя с целью повышения топливной экономичности грузового автомобиля с дизелем: дис. ...канд. техн. наук. Курган, 1992.180 с. 4 Жаров С.П. Алгоритм и методика оценки работы водителя.

Совершенствование эксплуатации и обслуживания автомобилей: сборник научных трудов. Курган: КГУ, 2013.

УДК 656.1 : 681.325 Б.А. Собиров

Андижанский машиностроительный институт, Узбекистан

ВЫБОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ МЕХАНИЗМОВ ПОДВЕСКИ АВТОБУСОВ ИСУЗУ

Аннотация. В данной работе приведены результаты экспериментальных исследований по изучению моделирования при эксплуатации механизмов подвески автобусов Исузу с помощью программы Solid Edge ST и ANSYS 12.0. Рассчитаны рессоры методом конечных элементов с помощью программ Solid Edge ST и ANSYS 12.0.

Ключевые слова: автомобиль, рессора, прогиб, подвеска, напряжение, жескость, амортизатор, изгиб, ускорение, деформация.

B.A. Sobirov

Andijon Mechanical Engineering Institute, the Republic of Uzbekistan

CHOOSING MODERN METHODS OF MODELLING WHEN OPERATING ISUZU BUSES SUSPENSION MECHANISMS

Abstract: The work presents the results of the experimental research into modeling of operation of Isuzu buses suspension mechanisms using Solid Edge ST and ANSYS 12.0 computer programs. Shock absorbers were calculated by the method of finite elements using Solid Edge ST and ANSYS 12.0 programs.

Index terms: automobile, shock absorber, bending, suspension, stress, shock absorber, bending, acceleration, deformation.

На рабочие режимы и условия работы деталей подвески влияют множество факторов. К ним относятся покрытие дорог, ускорение автомобиля, различные нагрузки, конструкция подвески и т.д.

При проектировании автомобиля Isuzu SAZ NP особое внимание уделялось соответствию конструкции нового автомобиля условиям эксплуатации. Это соответствие необходимо для рентабельной эксплуатации автомобиля. При этом учитывалось, что автомобиль должен надежно работать при эксплуатации в различных климатических условиях по дорогам с усовершенствованным покрытием.

Рессорная подвеска автомобиля Isuzu SAZ NP 37 отличалась большой жесткостью, связанные с ней зна-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.