CC BY
16
Моделирование осуществлялось с варьированием таких параметров, как скорость движения вагона
и протяженность участка пути, радиус и длина переходных кривых, а также возвышение наружного рельса. В общей сложности рассматривались 12 моделей грузового вагона и 12 моделей пассажирского вагона.
Определены нелинейные зависимости сил крипа от относительного проскальзывания в точках контакта, а также размеры и положение пятен контакта колеса и рельса, давления в пятнах контакта, силы крипа, мощности сил крипа и износ.
Наибольшие темпы износа гребня и поверхности катания наблюдались для первого и третьего (набегающего) колеса.
Полученные данные могут быть использованы при подборе параметров роликов на машинах трения в целях моделирования контактов колес вагонов с рельсами Р65 в различных эксплуатационных условиях.
Список литературы
1. ГОСТ 10l91-2011. Колеса цельнокатанные. Технические условия. Введ. 2012-01-01. М.: Стандартин-форм, 2011. 33 с.
2. MEDYNA I Arge Care, Computer Aided Railway Engineering: Руководство пользователя I Под ред. Ю.П. Бороненко. СПб.: НВЦ «Вагоны», 1997. 8 кн.
3. Sladkowski A. Rail vehicle dynamics and associated problems. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Sl^skiej. 2005. 188 p.
4. Szabó A., Zobory I. On Deterministic and Stochastic Simulation of Wheel and Rail Profile Wear Process. Periodica Polytechnica, Transportation Engineering // Technical University Budapest. 1998. Vol. 26. Р. 3—1l.
5. Sladkowski A. Finite element method for transport applications. Gliwice: Politechnika Sl^ska. 2011. 212 p.
6. Черкашин Ю. M., Погорелов Д. Ю., Симонов В. А. Анализ влияния параметров экипажа и пути на показатели, определяющие безопасность движения II Вестник ВНИИЖТ. 2010. № 2. С. 3-9.
7. Воробьев А. А., Конограй О. А. Сопоставление территориальных филиалов ОАО «РЖД» по условиям эксплуатации колесных пар подвижного состава II Новые материалы и технологии в машиностроении. Брянская государственная инженерно-технологическая академия. Брянск, 2015. Вып. 21. С. 98-10l.
8. Нормы допускаемых скоростей движения подвижного состава по железнодорожным путям колеи 1520 (1524) мм федерального железнодорожного транспорта: приказ Министерства путей сообщения РФ от 12 ноября 2001 г., № 41. Транспорт. 2001. 126 с.
9. Орлова А. М., Воробьев А. А., Саидова А.В. [и др.]. Определение параметров контакта колеса с рельсом для различных условий эксплуатации полувагона II Известия петербургского университета путей сообщения. 2015. № 2 (43). С. l4-84.
10. Archard J. F. Elastic deformation and the laws of friction // Proc. Royal Society. London, 195l. Ser. A 243. P. 190-205.
11. РД 32.68-96. Расчетные неровности железнодорожного пути для использования при исследованиях и проектировании пассажирских и грузовых вагонов. Введ.1997-01-01. М.: ВНИИЖТ, 1996. 17 с.
УДК 629.7.017.1:534.11
ОЦЕНКА ЖИВУЧЕСТИ ПОВРЕЖДАЕМЫХ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
СТЕРЖНЕВОГО ТИПА
EVALUATION OF SURVIVABILITY OF DAMAGED VIBRATION SYSTEMS
WITH BEAM STRUCTURES
С. В. Доронин, Ю. Ф. Филиппова
Институт вычислительных технологий СО РАИ, г. Красноярск, Россия
S. V. Doronin, Ju. F. Filippova
Institute of Computational Technologies SB RAS, Krasnoyarsk, the Russia
Аннотация. Повреждение конструкций с позиций динамики выражается в снижении жесткости материала элементов конструкции или уменьшении их массы (удаление из системы вследствие разрушения). Влияние повреждений на поведение колебательных систем заключается в перераспределении жесткостей и масс и выражается в изменении собственных частот и форм колебаний. Живучесть повреждаемых колебательных систем рассматривается как чувствительность их собственных частот и форм колебаний к различным повреждениям. Технология анализа живучести заключается в многовариантном модальном анализе конструкции с варьированием ее повреждений. Рассматриваются результаты численного моделирования частот и форм собственных колебаний ксенонового бака высокого давления, входящего в состав электрореактивного двигателя космического аппарата, на силовой конструкции
корпуса при различных вариантах повреждения последней. Результаты позволяют оценить чувствительность динамических характеристик бака к повреждениям силовой конструкции.
Ключевые слова: колебания, повреждения, живучесть, стержневые системы
Б01: 10.25206/2310-9793-7-1-48-54
I. Введение
Рассмотрение технических объектов как колебательных систем позволяет абстрагироваться от второстепенных конструктивных особенностей и изучать динамические свойства (собственные формы и частоты колебаний) в связи с распределением массовых и жесткостных характеристик. Очевидная связь между динамическими свойствами, массовыми и жесткостными характеристиками выражается уравнением в матричном виде
(К-АМ)х = 0, (1)
где К - глобальная матрица жесткости; М - глобальная матрица масс; X = ю2; ю - частота; х - вектор собственной формы.
Эта связь послужила основой постановки и решения большого количества прикладных задач теории колебаний конструкций с дефектами и повреждениями различной природы [1-21]. Дефекты и повреждения всегда приводят к локальному изменению (обычно, уменьшению) жесткости (изменению в уравнении 1 компонент матрицы К), а иногда (в случае удаления поврежденных элементов из конструкции) - и к изменению массы (изменению в уравнении 1 компонент матрицы М). Прямые задачи заключаются в изучении влияния дефектов и повреждений на динамические свойства конструкций, обратные - в определении локализации и размеров дефектов и повреждений по наблюдаемым собственным формам и частотам колебаний.
Большинство выполняемых в этой предметной области работ посвящено исследованию динамических характеристик повреждаемых балок. Это объясняется как низкой размерностью решаемых задач, так и наглядностью описания форм колебаний в виде графика перемещений вдоль оси балки. В некоторых случаях исследования распространяются на двумерные [5] и трехмерные (железобетонную конструкцию линии электропередач [2], деревянные каркасы зданий [14], пространственные металлоконструкции мачт [22]) объекты. Решения могут быть получены аналитическими, численными, экспериментальными методами, а также их комбинацией.
В качестве дефекта в большинстве случаев рассматриваются трещины (одинарные краевые в балках прямоугольного [3, 7, 9-12, 17], круглого [6] поперечного сечения, парные, расположенные симметрично относительно продольной оси балки [1]), однако могут рассматриваться и коррозионные повреждения [18, 19], а также повреждения любой природы, моделируемые удалением конструктивного элемента или его части из расчетной схемы [14, 22]. Основным результатом решения таких задач являются зависимости собственных частот, форм и коэффициентов демпфирования колебаний от уровня поврежденности (локализации и размера дефекта).
Развитие идеи о взаимосвязи дефектов, повреждений и динамических свойств конструкций привело к включению этой взаимосвязи в постановки задач оптимизации конструкций и прогнозирования остаточного ресурса [15, 16]. В настоящей работе рассматриваются возможная постановка и решение задачи анализа живучести конструкции на основе численного исследования влияния повреждений на динамические свойства колебательной системы, содержащей в своем составе силовые конструкции стержневого типа.
II. Постановка задачи
В качестве одной из возможных (общепринятых) трактовок понятия «живучесть» в настоящей работе примем свойство конструкции сохранять ограниченную работоспособность при наличии дефектов и повреждений определенного вида, а также при отказе некоторых компонентов. Применительно к колебательным системам наиболее близкой к этой трактовке оказывается рассматриваемая в [5] чувствительность параметра X в уравнении 1 к изменению матрицы жесткости в связи с наличием повреждения:
„ хтЪКх
ОА = ^-
х Мх
Тогда задача заключается в
- конкретизации понятия «живучесть» для колебательных систем, имеющих в своем составе конструкции стержневого типа;
- формулировке возможного варианта критерия живучести;
- разработке и апробации методики количественного анализа живучести.
III. Критерии, показатели и методика анализа живучести
Во многих технических приложениях в качестве условия работоспособности формулируется требование превышения низшей собственной частотой колебаний f некоторого заранее заданного критического значения f. Разновидность такого требования - обеспечение несовпадения собственных частот f с набором заранее заданных критических значений f . Эти значения, как правило, определяются частотами возможного возникновения возмущений. Требования направлены на исключение возможности возникновения резонансных явлений. Тогда под живучестью колебательной системы будем понимать ее способность при возникновении и накопле-ниии дефектов и повреждений сохранять
- собственные частоты в допустимом диапазоне и не допускать их совпадения с критическими значениями (приближения к критическим значениям);
- скорость изменения собственных частот - чувствительность динамических характеристик к наличию повреждений.
В предположении возникновения повреждений в стержневых элементах колебательной системы количественные показатели живучести S предлагается определять в натуральных или относительных величинах следующим образом:
Г = = h(d); Г = fj = h(d); (2)
V = fij / fi = h(d); Г = fj / f = h(d);
(3)
Sv = (fij / fi)' = h(d); Г = (fj /f )' = h(d);
(4)
гдеfу,^ - собственные частоты колебаний при возникновенииу-го дефекта (повреждения); i=l,m; m - количество регламентируемых (недопустимых) собственных частот; _/=1,п; п - количество возможных повреждений, принимаемых в рассмотрение в соответствие с некоторым сценарием их возникновения и развития; И(<) -функции, определяемые расчетными или экспериментальными методами; < - степень поврежденности, носящая дискретный или непрерывный характер в зависимости от физико-технической природы повреждения:
d=£ dj; j=i
d = J dj j=i
(5)
Дискретная трактовка степени поврежденности применима при полной потере жесткости стержневого элемента при его разрушении или потере устойчивости. В этом случае он удаляется из расчетной модели с внесением соответствующих изменений в глобальные матрицы жесткости К и масс М. Непрерывная трактовка степени поврежденности возможна в случае постепенного снижения жесткости стержневого элемента вследствие, например, развития трещины в сечении элемента или его коррозии. Это отражается в корректировке глобальной матрицы жесткости К.
Показатели живучести (2)-(4) отражают изменения вследствие накопления повреждений:
- зависимости (2) - абсолютных значений собственных частот;
- зависимости (3) - относительных значений собственных частот по сравнению с неповрежденной конструкцией;
- зависимости (4) - интенсивности изменения относительных показателей (3).
Количественные критерии живучести могут быть записаны в виде
Sa > f *, Sa > f*,
(6)
^ > (fij / fi), > (fj / f )*,
sv < (fij /fir, < (f j /f )'*.
(7)
(8)
n
n
Обоснование предельных значений/, / в (6) и производных от них / //1), (/■ //) в (7) обычно не вызывает затруднений, поскольку они определяются возможными частотами возмущений и содержатся в технических требованиях к проектируемому объекту. Гораздо более сложным оказывается вопрос обоснования предельных значений интенсивности изменения относительных показателей в (8). Он требует специальных исследований. Однако в качестве предварительного основания о суждении о живучести объекта можно рассматривать точки (участки) перелома (резкого изменения) графиков зависимостей (2), (3): они соответствуют резкому изменению величин & и свидетельствуют о значительном повышении чувствительности к повреждениям данной степени и, соответственно, о резком снижении свойства сохранять стабильными собственные частоты колебаний.
В качестве дополнительных качественных критериев живучести можно рассматривать отсутствие неприемлемых форм колебаний при возникновении дефектов и повреждений, вытекающих из физико-технических особенностей системы.
Методика анализа живучести сформулирована в общем виде следующим образом:
- определение (обоснование) возможных сценариев возникновения и накопления повреждений в стержневых элементах колебательной системы;
- расчетная или экспериментальная реализация сценария последовательного внесения п повреждений ^ в систему с фиксацией собственных частот колебаний /у,
- определение условий выполнения критериев живучести (6)-(8);
- вычисление количественных показателей живучести в соответствии с (2)-(4);
- разработка рекомендаций по обеспечению или повышению живучести.
Конкретизация этой методики осуществляется в связи с физико-технической природой и конструктивными особенностями колебательной системы. Рассмотрим далее отдельные аспекты применения методики к конкретной колебательной системе.
IV. Численный пример
В качестве объекта анализа живучести рассмотрим металлокомпозитный бак высокого давления электрореактивных двигательных установок космических аппаратов, предназначенный для хранения рабочего тела (ксенона). Масса собственно бака составляет 30 кг, масса рабочего тела - 570 кг, таким образом, общая масса бака с рабочим телом составляет 600 кг. Бак подвешивается с помощью системы преднатяженных композитных строп на силовой конструкции корпуса (СКК), представляющей собой цилиндрическую оболочку из углепла-стиковых стержней (рис. 1). СКК жестко крепится в нижней ее части. Концы каждой группы из четырех строп крепятся в одном из двадцати четырех узлов крепления на силовой конструкции корпуса (рис. 2).
Рассматриваемый объект при выводе космического аппарата на орбиту испытывает значительные нестационарные нагрузки. В связи с этим представляет интерес его поведение как колебательной системы, динамические свойства которой определяют ее работоспособность. Гипотетически возможное повреждение отдельных структурных элементов СКК, очевидно, приводит к локальному уменьшению жесткости и, как следствие, изменению динамических свойств колебательной системы. Целью анализа живучести рассматриваемого объекта является изучение влияния повреждения СКК, моделируемого путем удаления ее структурных элементов из расчетной схемы, на низшую собственную частоту колебаний.
Обоснование возможных сценариев возникновения и накопления повреждений в колебательной системе осуществляется следующим образом. Основная часть массы колебательной системы сосредоточена в баке 1, тогда как ее жесткость обеспечивается преимущественно структурой СКК 3 и жесткостью ее элементов. При динамическом нагружении инерционные силовые воздействия от бака посредством строп передаются на зоны их крепления на СКК. Следовательно, структурные элементы СКК в этих зонах являются наиболее нагруженными и могут быть повреждены. Это подтверждается механическими испытаниями несущей способности при повышенных горизонтальных силовых нагрузках на бак: повреждения получали именно структурные элементы СКК, на которых были смонтированы узлы крепления строп. Таким образом, под единичным повреждением в настоящей работе понимается разрушение четырех стержневых структурных элементов СКК, составляющих один из двадцати четырех узлов крепления строп подвески бака на СКК.
Рассмотрим два принципиально разных сценария накопления повреждений. В первом из них (I) структурные элементы разрушаются таким образом, чтобы оставшиеся связи в горизонтальной плоскости располагались симметрично относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести бака. Второй сценарий (II), напротив, предполагает последовательное возникновение повреждений в окружном направлении. Номера и количество разрушенных узлов в соответствии со схемой на рисунке 2 в каждом из сценариев содержатся в таблице 1.
В соответствии с таблицей 1 для конечно-элементной модели колебательной системы реализовано пять вычислительных экспериментов для сценария I и двадцать один вычислительный эксперимент для сценария II, в ходе каждого из которых из модели удалялись соответствующие стержневые элементы, и выполнялся повторный модальный анализ с фиксацией низшей частоты.
Рис. 1. Общий вид объекта: Рис. 2. Схема крепления строп
1 - бак; 2 - стропы; 3 - фрагмент силовой конструкции корпуса на силовой конструкции корпуса
Низшая собственная частота колебаний неповрежденной конструкции составляет Л = 19.1 Гц. При удалении отдельных структурных элементов СКК частота постепенно снижается. В качестве количественной характеристики живучести рассмотрим зависимость вида (3) для двух сценариев развития повреждений (рис. 3). В качестве степени поврежденности в данном случае в соответствии с (5) рассматривалось накопленное количество разрушенных узлов крепления строп на СКК.
Аппроксимация полученных зависимостей полиномами позволила получить следующие выражения с конкретизацией формы функции И(<):
для I сценария $ = - 8-10"7 < 6 + 5-10"5 < 5 - 0.0011 < 4 + 0.0118 < 3 - 0.0595 < 2 + 0.1032 < + 1; для II сценария $ = 10"5< - 0.0005< + 0.002<2 + 0.0092< - 0.9957.
Как видно из полученных зависимостей, в первом варианте сценария накопления повреждений низшая собственная частота характеризуется низкой чувствительностью к разрушениям отдельных структурных элементов: при разрушении 12 узлов крепления частота снижается только на 6% (Л <=12 / Л = 0.94), 16 узлов - на 13% (Л <=12 / Л = 0.86). При дальнейшем увеличении степени поврежденности частота начинает интенсивно снижается, при < > 20 падая практически до нуля. Во втором варианте сценария чувствительность низшей собственной частоты к повреждениям выше: снижение на 6% наблюдается уже при разрушении шести узлов крепления (Л1 <=6 / Л\ = 0.94), при разрушении 12 узлов частота падает на 38% (Л <=12 / Л = 0.62).
Таким образом, при первом сценарии накопления повреждений живучесть конструкции оказывается гораздо выше, поскольку динамические характеристики колебательной системы остаются достаточно стабильными при разрушении достаточно большого количества узлов крепления СКК.
таблица 1
количество (номера) разрушенных узлов на различных стадиях развития сценариев накопления повреждений
Стадия Сценарий
I II
1 4 (1, 7, 13, 19) 1 (1)
2 8 (1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22) 2(1-2)
3 12 (2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24) 3(1-3)
4 16 (2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 12, 14, 15, 17, 18, 20, 21, 23, 24) 4(1-4)
5 18 (2-4, 6-8, 10-12, 14-16, 18-20, 22-24) 5(1-5)
6 20 (2-6, 8-12, 14-18, 20-24) 6(1-6)
7 22(2-12,14-24) 7(1-7)
8 8(1-8)
9 9(1-9)
10 10 (1-10)
11 11 (1-11)
12 12 (1-12)
13 13 (1-13)
14 14 (1-14)
15 15(1-15)
16 16(1-16)
17 17 (1-17)
18 18 (1-18)
19 19 (1-19)
21 20 (1-20)
21 21 (1-21)
Sr 1,00
0,90
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
Рис. 3. Зависимости S = f1j/f1 = h(d) для двух сценариев накопления повреждений
VI. Заключение
Оценка живучести колебательных систем может осуществляться путем построения и анализа зависимостей собственных частот колебаний от степени поврежденности конструкции. В качестве таковой для колебательных систем, включающих в свой состав стержневые конструкции, целесообразно рассматривать количество разрушенных (удаленных из расчетной модели) структурных элементов. Важнейшей частью технологии анализа живучести являются сценарии накопления повреждений: один и тот же объект может иметь совершенно различные характеристики живучести при реализации различных сценариев.
Рассматриваемый подход к оценке живучести успешно апробирован при анализе динамических свойств ксенонового бака высокого давления, входящего в состав электрореактивного двигателя космического аппарата, на силовой конструкции корпуса при различных вариантах повреждения последней.
Список литературы
1. Shen M.-H. H., Pierre C. Natural modes of Bernoulli-Euler beams with symmetric cracks // Journal of Sound and Vibration. 1990. Vol. 138(1). Р. 115-134.
2. Егорочкина И. О., Шляхова Е. А., Черпаков А. В., Соловьев А. Н. Анализ влияния дефектов в основании опоры ЛЭП на параметры собственных поперечных колебаний на основе аналитической модели // Инженерный вестник Дона. 2015. № 4. URL: http://vww.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_166_Egorochkina.pdf_fc5bd1f249.pdf.
3. Friswell M. I. Damage identification using inverse methods / Morassi A., Vestroni F. (eds). // Dynamic Methods for Damage Detection in Structures. CISM International Centre for Mechanical Sciences. Springer, Vienna. 2008. Vol. 499. P. 13-66.
4. Brandon J. A. Some insights into the dynamics of defective structures // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part C : Journal of Mechanical Engineering Science. 1998. Vol. 212, Iss. 6. P. 441-454.
5. Cawley P., Adams R. D. The location of defects in structures from measurement of natural frequencies // Journal of Strain Analysis. 1979. Vol. 14, no. 2. Р. 49-57.
6. Dimarogonas A. D., Papadopoulos C. A. Vibration of cracked shafts in bending // Journal of Sound and Vibration. 1983. Vol. 91 (4). Р. 583-593.
7. Lee Y. S., Chung M. J. A study on crack detection using eigenfrequency test data // Computers and Structures. 2000. Vol. 77. Р. 327-342.
8. Doebling S. W., Farrar C. R., Prime M. B. A summary review of vibration-based damage identification methods // The Shock and Vibration Digest. 1998. Vol. 30 (2). Р. 91-105.
9. Gudmundson P. The dynamic behavior of slender structures with cross-sectional cracks // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 1983. Vol. 31, Iss. 4. P. 329-345.
10. Kam T. Y., Lee T. Y. Detection of cracks in structures using modal test data // Engineering Fracture Mechanics. 1992. Vol. 42, no. 2. Р. 381-387.
11. Kisa M., Brandon J. The effects of closure of cracks on the dynamics of cracked cantilever beam // Journal of Sound and Vibration. 2000. Vol. 238 (1). Р. 1-18.
12. Nelid S. A., Williams M. S., McFadden P. D. Nonlinear vibration characteristics of damaged concrete beams // Journal of Structural Engineering. 2003. Vol. 129. Р. 260-268.
IH —1
I
II
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Степень поврежденности d
13. Rizos P. F., Aspragathos N., Dimarogonas A. D. Identification of crack location and magnitude in a cantilever beam from the vibration modes // Journal of Sound and Vibration. 1990. Vol. 138(3). Р. 381-388.
14. Xue S., Tang H., Okada J., Hayashi T., Arikawa S. Dynamics of real structures in fresh, damaged and reinforced states in comparison with shake table and simulation models // Journal of Asian Architecture and Building Engineering. 2008. Vol. 7, no. 2. Р. 355-362.
15 Kong Xuan., Cai C. S., Hu J. The state-of-the-art on framework of vibration-based structural damage identification for decision making // Applied Sciences. 2017. № 7 (5). DOI: 10.3390/app7050497.
16. Cao M. S., Sha G. G., Gao Y. F., Ostachowicz W. Structural damage identification using damping: a compendium of uses and features // Smart Materials and structures. 2017. № 26.
17. Pandey A. K., Biswas M., Samman M. M. Damage detection from changes in curvature mode shape // Journal of Sound and Vibration. 1991. Vol. 145, Is. 2. Р. 321-332.
18. Shahzad S., Yamaguchi H., Takanami R., Asamoto S. Detection of corrosion-induced damage in reinforced concrete beams based on structural damping identification / Proceedings of the Thirteenth East Asia-Pacific Conference on Structural Engineering and Construction (EASEC-13), September 11-13, 2013, Sapporo, Japan, G-2-4.
19. Razak H. A., Choi F. The effect of corrosion on the natural frequency and modal damping of reinforced concrete beams // Engineering Structures. 2001. № 23 (9). Р. 1126-1133.
20. Montalvao D., Kareanatsis D., Ribeiro A., Anna J., Baxter R. An experimental study on the evolution of modal damping with damage in carbon fiber laminates // Journal of Composite Materials. 2014. № 49 (10). Р. 24032413.
21. Askegaard V., Langsoe H.E. Correlation between changes in dynamic properties and remaining carrying capacity // Materials and Structures. 1986. № 19 (109). Р. 11-20.
22. Доронин С. В., Косолапов Д. В. Модальный анализ и динамические характеристики мачтовых конструкций с дефектами и повреждениями // Вестник СибГАУ. 2011. № 7 (40). Р. 25-28.
УДК 621.512
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБРАЗЦА ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ
ПОРШНЕВОЙ ГИБРИДНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ОБЪЕМНОГО ДЕЙСТВИЯ
DEVELOPMENT AND RESEARCH OF AN EXPERIMENTAL PROTOTYPE OF A POSITIVE DISPLACEMENT TWO-STAGE PISTON HYBRID ENERGY-GENERATING MACHINE
А. В. Занин, В. Е. Щерба, Е. Ю. Носов, А. М. Парамонов, В. Н. Блинов, С. Ф. Храпский
Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия
A. V. Zanin, V. Ye. Shcherba, E. Yu.Nosov, A. M. Paramonov, V. N. Blinov, S. Ph. Khrapsky
Omsk State Technical University, Omsk, Russia
Аннотация. В работе рассмотрена новая принципиальная схема двухступенчатой поршневой гибридной энергетической машины объемного действия. На основе анализа рабочих процессов и конструкций поршневых гибридных энергетических машин, а также на базе предварительно проведенных теоретических исследований разработан опытный образец двухступенчатой поршневой гибридной энергетической машины, позволяющий визуализировать движение жидкостного поршня во второй ступени машины. Проведенный комплекс экспериментальных исследований на разработанном ранее и модернизированном стенде позволил доказать работоспособность опытного образца, провести измерения основных термодинамических и расходных характеристик, а также выявить основные особенности протекающих рабочих процессов.
Ключевые слова: поршень, цилиндр, двухступенчатый компрессор, двухступенчатая поршневая гибридная энергетическая машина, жидкостной поршень, рабочие процессы.
DOI: 10.25206/2310-9793-7-1-54-61
I. Введение
Компрессоры и насосы являются одними из наиболее крупных потребителей электроэнергии [1, 2], и работы, направленные на их совершенство в области повышения к.п.д., производительности и массогабаритных показателей, в настоящее время и в перспективе будут являться актуальными и своевременными.
В настоящее время одним из основных путей повышения к.п.д., производительности и массогабаритных показателей является объединение компрессора и насоса объемного действия в единый энергетический агрегат
