CC BY
30
V
г
Рис. 7. Графическое изображение объемов транспортной работы
Предложенная система показателей позволяет не только определять общие потери производительности транспортных машин, но и дает возможность разработать на ее основе формулы для расчета потерь по конкретным факторам технологии производства сельскохозяйственной продукции.
Выводы
1. Разработаны элементы и система показателей для оценки эффективности технологического процесса перевозок грузов в сельском хозяйстве.
2. С помощью этих показателей можно определить потери выходных показателей работы транспорта из-за несоответствия их параметров условиям технологического процесса производства сельскохозяйственной продукции.
---------♦'-----------
УДК 621.431.73.0047.67 А.А. Махутов, Д.А. Антонец
О ВЛИЯНИИ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ФАКТОРЫ, ОБУСЛАВЛИВАЮЩИЕ ИЗНОС ДИЗЕЛЕЙ
В статье раскрывается физическая природа повышения интенсивности изнашивания дизелей, приводятся результаты исследования влияния условий эксплуатации на основные факторы, обуславливающие износ дизелей.
Одним из основных показателей надежности автотракторных дизелей является ресурс. Как показывает многолетний опыт, ресурс дизелей в значительной степени зависит от условий эксплуатации [1].
В соответствии с современной теорией трения и изнашивания [1] скорость изнашивания деталей в общем случае определяется по следующей формуле:
^ = ПР,ВД (1)
где Р - нормальное давление на сопрягаемые поверхности;
V - скорость относительного перемещения трущихся поверхностей;
С - условия трения.
Применительно к автотракторным дизелям можно сказать, что основными параметрами, характеризующими условия эксплуатации, являются нормальное давление на сопрягаемые поверхности деталей, частота вращения коленчатого вала (п), условия смазывания трущихся поверхностей и природноклиматические условия. В Сибири одним из основных природно-климатических факторов являются низкие температуры окружающего воздуха.
Принято считать, что на интенсивность износа и ресурс дизеля в целом влияет скорость нарастания давления в процессе сгорания. Процесс влияния жесткости работы дизеля на изнашивание деталей дизеля
представляется следующим образом. Кривошипно-шатунный механизм является механической системой, состоящей из упругих звеньев, в элементах которой под влиянием давления газов возникают колебания [2]. При этом возникают дополнительные относительные движения деталей с высокими мгновенными скоростями, сопровождающиеся ударами и увеличением усилий в сопряжениях. Ударные нагрузки способствуют разрушению масляных пленок, а увеличение усилий в сопряжениях приводит к возрастанию силы трения между поверхностями, движущимися относительно друг друга.
На сегодня считается установленным, что колебания деталей дизеля происходят под действием переменных гармонических составляющих изменения давления в цилиндрах дизеля. В диапазоне частот 500...2000 гц амплитуды колебаний возрастают с увеличением максимальной скорости нарастания давления (йР/й^)тах и максимального давления цикла Р1. Комплексную оценку [2] названных выше параметров индикаторной диаграммы производят показателем под названием динамический фактор, определяемый по формуле
D= ^Р^9)тах Др,
где Др - продолжительность участка роста давления.
Экспериментально установлено [2], что между скоростью изнашивания верхнего поршневого кольца дизеля Д-20 и динамическим фактором наблюдается линейная зависимость (рис. 1).
Для изучения влияния температуры окружающего воздуха и мощности на жесткость работы дизеля нами проведены экспериментальные исследования. На рисунке 2 представлены графики изменения ^РМ 9)тах в зависимости от температуры окружающего воздуха при номинальной мощности дизеля Д-6.
49
1, 2
0 ,8
0,4
0 12 3 Д
Рис.1. Зависимость ідф кривой износа от динамического фактора D
Температура, °С
Рис.2. Влияние температуры окружающего воздуха на максимальную жесткость работы дизеля при номинальной мощности N=113-115 кВт
Необходимо отметить, что дизель Д-6 отличается крайне высокой жесткостью работы. Из графиков видно, что с понижением температуры окружающего воздуха жесткость работы дизеля возрастает.
При понижении температуры воздуха от плюс 20оС до минус 37оС жесткость работы увеличивается от 1,0 до 3,0 МПа/град. Снижение температуры воздуха приводит к увеличению периода задержки воспламенения и уменьшению периода быстрого сгорания, в результате чего увеличивается жесткость работы дизеля. И эти выводы хорошо согласуются с теоретическими исследованиями, приведенными в работе [3].
На рисунке 3 представлены графики изменения максимальной жесткости при различных температурах окружающего воздуха. Из графиков видно, что увеличение нагрузки влечет увеличение максимальной жесткости работы дизеля, причем с понижением температуры окружающего воздуха. Интенсивность нарастания жесткости увеличивается. Например, при температуре окружающего воздуха плюс 21оС и увеличении нагрузки на дизель от 30 до 110 кВт, максимальная жесткость дизеля возрастает от 0,77 до 1,2 МПа/град. При температуре окружающего воздуха 0оС повышение нагрузки на дизель от 55 до 120 кВт увеличивает жесткость работы дизеля от 1,13 до 2,05 МПа/град. А при температуре воздуха минус 37оС увеличение нагрузки на дизель от 30 до 135 кВт повышает жесткость работы дизеля от 1,45 до 3,36 МПа/град.
Рис. 3. Влияние нагрузки на максимальную жесткость работы дизеля при различных температурах окружающего воздуха: 1 - при температуре плюс 21оС; 2 - при температуре 0оС;
3 - при температуре минус 21,5оС; 4 - при температуре минус 37оС
Кроме жесткости работы дизеля, на износ его деталей оказывает существенное влияние максимальное давление сгорания Р1, так как нормальное давление на сопрягаемые поверхности является основным фактором износа поверхностей деталей [1].
При увеличении частоты вращения и нагрузки на дизель жесткость работы и максимальное давление сгорания Р1 возрастают [4].
Таким образом, основными параметрами, определяющими условия эксплуатации дизелей, являются нагрузка и температура окружающего воздуха. Увеличение нагрузки на дизель и понижение температуры окружающего воздуха повышают жесткость работы дизеля и максимальное давление сгорания Р1. Жесткость работы дизеля и максимальное давление сгорания являются основными причинами изнашивания деталей дизелей.
Литература
1. Костецкий, Б.И. Трение, смазка и износ в машинах / Б.И. Костецкий. - Киев: Техника, 1970. - 396с.
2. Файнлейб, Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей: справ. - 2-е изд., перераб. и доп. / Б.Н. Файнлейб. - Л.: Машиностроение, 1990. - 352с.
3. Анисимов, И.Ф. Период задержки воспламенения в газодизелях / И.Ф. Анисимов, С.Ф. Чернобрисов, А.В. Димогло // Тракторы и с.-х. машины. - 2007. - № 6. - С. 19-20.
4. Тракторные дизели: справ. / Б.А. Взоров [и др.]; под ред. Б.А. Взорова. - М.: Машиностроение, 1981. -535 с.
---------♦'----------
УДК 621 (07) Р.В. Фалалеева
СТРУКТУРНОЕ СТРОЕНИЕ МЕХАНИЗМА
В статье описывается пример определения полной структурной формулы кривошипно-кулисного механизма строгательного станка.
Существуют общие закономерности в структуре (строении) самых различных механизмов, связывающие число степеней свободы механизма с числом звеньев и числом и видом его кинематических пар. Эти закономерности носят название структурных формул механизмов.
Для пространственных механизмов в настоящее время наиболее распространена формула Малышева, вывод которой производится следующим образом.
Пусть в механизме, имеющем т звеньев (включая стойку), р1, р2, р3, р4, р5- число одно-, двух-, трех-, четырех- и пятиподвижных пар. Число подвижных звеньев обозначим п = т - 1. Если бы все подвижные звенья были свободными телами, общее число степеней свободы было бы равно 6 п. Однако каждая одноподвижная пара V класса накладывает на относительное движение звеньев, образующих пару, 5 связей, каждая двухподвижная пара IV класса - 4 связи и т.д. Следовательно, общее число степеней свободы, равное шести, будет уменьшено на величину
г =5
2 (6 - 1)Рг = 5Р + 4р2 + 3рз + 2р4 + р5>
г =1
где i = Н - подвижность кинематической пары; рг - число пар, подвижность которых равна г. В общее число наложенных связей может войти некоторое число q избыточных (повторных) связей, которые дублируют другие связи, не уменьшая подвижности механизма, а только обращая его в статически неопределимую систему. Поэтому число степеней свободы пространственного механизма, равное числу степеней свободы его подвижной кинематической цепи относительно стойки, определяется по следующей формуле Малышева:
^ = 6п -(5р1 + 4р2 + 3рз + 2р4 + р5 -q),
или в краткой записи
W = 6п
г=5
г=1
при q = 0 механизм - статически определимая система, при q > 0 - статически неопределимая система.
В общем случае решение уравнения - трудная задача, поскольку неизвестны W и q; имеющиеся способы решений сложны.
Важно заметить, что в структурные формулы не входят размеры звеньев, поэтому при структурном анализе механизмов можно предполагать их любыми (в некоторых пределах). Если избыточных связей нет (q = 0), сборка механизма происходит без деформирования звеньев, последние как бы самоустанавлива-
ются; поэтому такие механизмы называют самоустанавливающимися. Если избыточные связи есть (q > 0),
то сборка механизма и движение его звеньев становятся возможными только при деформировании последних.
