CC BY
21
Рисунок 4 - Математическая модель зависимости скорости горения от мольного Соотношения хрома к титану в исходной шихте.
В результате проделанной работы, были получены математические модели зависимости скорости и температуры горения от мольного соотношения хрома к титану в исходной шихте. Список использованной литературы:
1. Амосов А.П., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Порошковая технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза материалов: Учеб. пособ. / Под научной редакцией В.Н. Анциферова. - М.: Машиностроение-1, 2007. - 567 с.
2. Амосова А.А., Амосов Е.А. Моделирование закономерностей реакции СВС // Современные материалы, техника и технологии, 2018, №6 (21).
© Самойлова Дарья Сергеевна, 2019
УДК 629.113
К.Е Скребнев
магистрант ИРНИТУ, г.Иркутск, РФ Эл.почта: kostya_skr@mail.ru Научный руководитель: С.Н Кривцов д.т.н, профессор ИРНИТУ, г.Иркутск, РФ Эл.почта: krivcov_sergei@mail.ru
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ НЕОХЛАЖДАЕМЫХ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ ПРИ ИНДИЦИРОВАНИИ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Аннотация
Цель: исследование работы тензометрического датчика давления при индицировании двигателей и методов его эксплуатации. Метод: исследование работы тензометрического датчика давления путем индицирования дизельного двигателя. Результаты: при проведении исследования выявлен способ подключения преобразователя давления «МИДА-ПИ-55», предложен способ тарировки и эксплуатации датчика. Выводы: сделано заключение о способах подключения, эксплуатации преобразователя давления «МИДА-ПИ-55».
Ключевые слова
преобразователя давления, индицирование, индикаторная диаграмма, рабочий процесс двигателя, внутрицилиндровое давление
Изучение рабочих процессов в цилиндрах двигателя целесообразно выполнять посредством анализа индикаторных диаграмм, поскольку они несут в себе значительное количество информации. Индикаторной диаграммой называют зависимость давления в цилиндре двигателя от угла поворота коленчатого вала (развернутая индикаторная диаграмма) или от текущего объема цилиндра (свернутая индикаторная диаграмма). Кроме того, диагностирование дизеля по параметрам рабочего процесса и последующая регулировка позволяет обеспечить необходимую мощность и надежность дизеля.
Применяющиеся технические средства для ее получения либо очень дороги и сложны для применения на практике, либо громоздки и не современны [1].Разработкам по индицированию автомобильных двигателей в условиях эксплуатации уделяется недостаточно внимания. Зачастую это обусловлено тем, что применяемые датчики давления тензометрического, пьезорезистивного или индуктивного типа требуют охлаждения [2]. В то же время, фирма МИДА (г. Ульяновск) выпускает недорогие датчики на основе тензоэффекта, которые не требуют охлаждения [3]. Это было достигнуто тем, что в преобразователе подобного типа применена структура «Кремний на сапфире», имеющая более стабильные характеристики, даже при нагреве до 500 0С. Анализ литературы показал, что опыт по использованию таких датчиков имеется при исследовании рабочего процесса тепловозных дизелей [2]. Нами в работе сделана попытка по адаптации неохлаждаемых преобразователей для исследования и диагностики рабочего процесса автомобильного дизельного двигателя.
Согласно цели и задачам получаем индикаторную диаграмму в координатах р=Дф)и приводим ее к виду p=f(V).
Дискретность угла поворота коленчатого вала (Лф) определяется по выражению:
. 360 ,1Ч
А(р = — (1)
где z - количество измерений на один оборот.
Зависимость перемещения поршня от угла поворота коленчатого вала, можно представить, используя соотношение кинематического подобия КШМ А = г/1ш и связь между углами поворота коленчатого вала ф и углом отклонения шатуна от вертикальной плоскости sin ^ = sin
С достаточной для практики точностью для описания перемещения поршня можно ограничиться двумя первыми гармониками, при этом получится приближенное уравнение для определения хода поршня [1,5]:
Sn~r[(1-cosv) + (-^-)(1-cos2v)] (2)
где r- радиус кривошипа; - длина шатуна
Объем камеры сгорания находится следующим образом:
"« = & (3)
где Vfr— рабочий объем цилиндра; г - степень сжатия.
Полный объем цилиндра:
nD2
Va = Vc + — ^Sn (4)
где Vc - объем камеры сгорания; D - диаметр цилиндра.
Таким образом, используя выражения (1-4), можно перевести индикаторную диаграмму из развернутого видар=^ф) к свернутому видуp=f(V)
Согласно задачам исследования была составлена упрощенная электрическая схема, согласно которой подобрано оборудование (рис.1).
Исследование рабочего процесса проводилась на дизельном двигателе TD-27, установленном на обкаточно-тормозном стенде СТЭУ-40, согласно режимам внешней скоростной характеристики (ВСХ) и нагрузочной характеристики (НХ). Крутящий момент двигателя и частота вращения коленчатого вала замерялись по показаниям стенда и с помощью датчика частоты вращения коленчатого вала.
Рисунок 1 - Схема соединения оборудования эксперимента 1 -АКБ; 2 - преобразователь напряжения АМР-Р14; 3 - энкодер 30S4-360-3-T-5; 4 - преобразователь давления МИДА-ПИ-55; 5 - ДПКВ; 6 - пьезоэлектрический датчик ПД-6; 7 - усилитель сигнала 2ЕТ 412;
8 - Аналогово-цифровой преобразователь Е14-440; 9 - персональный компьютер.
Для непосредственного индицирования двигателя был выбран преобразователь давления МИДА-ПИ-55 (поз. 3 рис. 1). Для корректировки работы преобразователя была проведена его тарировка с помощью стенда КИ-3333. Тарировочный график и функция зависимости напряжения от давления выглядит следующим образом (рис. 2), где по оси абсцисс напряжение на выходе сигнального провода, а по оси ординат давления, оказываемое на чувствительный элемент [4].
16
14
10
р - 10,729-и-2, 1157 /
0=5
1_5
Напряжение датчика, В
Рисунок 2 - Тарировочный график датчика давления МИДА-ПИ-55
Для повышения чувствительности сигнала с преобразователя давления использован усилитель сигнала 2ЕТ 412 (поз.7 рис. 1).
Параметры индикаторного канала выбраны благодаря анализу зависимости, позволяющей определить
- 58
1Л ~
погрешность индицирования за цикл [2,3]:
ДР™ =
ик 1,24-105 аик
Pz
(5)
где 1ик - длина индикаторного канала, мм; dик - диаметр измерительного канала, мм; Р2 - максимальное давление сгорания, МПа.
Использование энкодера 30S4-360-3-T-5 (поз.4 рис.1) позволило разложить 1 поворот коленчатого вала на 360 импульсов, что соответствует заданной точности измерений (1 градус поворота коленчатого вала соответствует 1 импульсу).
Программная обработка сигнала предусматривает выполнение следующего алгоритма:
1. Поиск переднего или заднего фронта с энкодера;
2. Определение угловых Лф и временных ^ промежутков, причем Лф=сот1, Л1 = уаг;
3. Фиксация значений давления в цилиндре в выбранном угловом интервале.
Для регистрации момента начала впрыскивания топлива и оценки характера изменения давления в топливопроводе использовался пьезоэлектрического датчика ПД-6.
Сигналы с вышеперечисленных датчиков (преобразователя давления, энкодера, пьезоэлектрического датчика, отметчика верхней мертвой точки) поступают на аналогово-цифровой преобразователь Е-14-440 (поз.8 рис.1). После чего на персональном компьютере приобретают вид осциллограмм (рис.2, рис.3). С помощью программного обеспечения определяются период задержки воспламенения и среднее индикаторное давление.
п
ик
Рисунок 3 - Осциллограммы, получаемые с датчиков при индицировании 1 - осциллограмма внутрицилиндрового давления; 2 - осциллограмма давления топлива; 3 - осциллограмма с отметчика ВМТ; 4 - осциллограмма энкодера ф1 - период задержки воспламенения; ф2 - угол опережения впрыска
топлива; ф3 - угол впрыска топлива
Рабочий объем цилиндра, л
Рисунок 4 - Свернутая индикаторная диаграмма двигателя TD 27 (график зависимости давления в цилиндре от изменения его рабочего объема)
Заключение
При нагреве датчика ПИ-55 обнаружен температурный дрейф нуля, причем он увеличивается с ростом температуры. Коэффициент тензочувствительности при испытаниях в пределах до 20 минут изменялся незначительно. Указанное обстоятельство привело к необходимости аппаратной корректировки нулевой линии, соответствующей атмосферному давлению. В целом датчик оказался полностью пригоден для измерений в рамках поставленных задач и может быть использован для эксплуатационных и лабораторных измерений без охлаждения.
Список использованной литературы:
1. Архангельский В.М. Автомобильные двигатели / В.М. Архангельский, М.М. Вихерт, А.Н. Воинов, Ю.А. Степанов, В.И. Трусов, М.С. Ховах. Под ред. М.С. Ховаха. - 2-е издание, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1977. - 591 с.
2. Кривцов С.Н. Измерительный комплекс для индицирования дизельного двигателя в условиях эксплуатации / Кривцов С.Н., Кривцова Т.И. // Вестник ИрГТУ №11 2014. - с. 199-204.
3. Маркелов А.А. Диагностирование дизеля по результатам расчетно-экспериментального исследования индикаторной диаграммы в условиях эксплуатации. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, 05.04.02 - Хабаровск 2007. - 175 с.
4. Спектор С.А. Электрические измерения физических величин. Методы измерений.-Л.: Энергоатомиздат, 1987 -320 с.
5. Стучебников В.М.Структуры «Кремний на сапфире», как материал для тензопреобразователей механических величин - Радиотехника и электроника, 2005, т.50, №6, с.678-696
© Скребнев К.Е, 2019
УДК 697.7
Стожкова А.А.
ПНИПУ г. Пермь, РФ aleksandra-stozhkova@mail. т
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОГО ТЕПЛОВОГО НАСОСА В КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ПЕРМСКОГО КРАЯ
Аннотация
В статье приведена оценка эффективности применения тепловых насосов, использующих низкопотенциальную теплоту грунта в условиях Пермского края. Рассмотрены варианты геотермальных теплонасосных установок. При исследовании были применены: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, натурные исследования на базе экспериментальной теплонасосной установки.
Ключевые слова:
Тепловой насос, энергоэффективность, энергоресурсосбережение, экологическое производство тепловой энергии, бивалентная система отопления
На сегодняшний день актуальным является вопрос об энергоресурсосбережении в строительстве и эксплуатации объектов различного назначения. В большинстве развитых стран Европы, а также в Америке, давно используют в качестве источника тепла возобновляемые источники энергии, такие как: солнечная энергия, энергия ветра, энергия земли и т.д.
