CC BY
48
4. Еремеев П. Г. Обеспечение безопасности большепролетных сооружений от лавинообразного (прогрессирующего) обрушения при аварийных воздействиях / П. Г. Еремеев // Совр. промышл. и граждан. строительство. - 2008. - Т. 4. - № 3. - С. 129 - 134.
5. Кудишин Ю. И. Живучесть строительных конструкций - важный фактор снижения потерь в условиях аварийных ситуаций / Ю. И. Кудишин, Д. Ю. Дробот // Металевi конструкцп.
- 2009. - Т. 15. - № 1. - С. 59 - 71.
6. Общие принципы обеспечения надежности и конструктивной безопасности зданий, сооружений, строительных конструкций и оснований: ДБН В. 1.2-14-2009. - Изд. офиц. - К. : Минрегионстрой Украины, 2009. - 38 с.
7. Проектування висотних житлових i громадських будинюв: ДБН В.2.2-24-2009. - Офщ. вид. - К. : Мшютерство регюнал. розвитку та будiвництва Украши, 2009. - 184 с.
8. Рекомендации по защите высотных зданий от прогрессирующего обрушения. - М. : НИАЦ, 2006. - 34 с.
9. Рекомендации по защите жилых зданий с несущими кирпичными стенами при чрезвычайных ситуациях. - М. : НИАЦ, 2002. - 14 с.
10. Рекомендации по защите жилых каркасных зданий при чрезвычайных ситуациях. -М. : НИАЦ, 2002. - 20 с.
11. Рекомендации по защите монолитных жилых зданий от прогрессирующего обрушения. - М. : НИАЦ, 2005. - 24 с.
12. Ройтман В. М. Оценка стойкости зданий при прогрессирующем разрушении при комбинированных особых воздействиях с участием пожара / В. М. Ройтман // Жилищное строительство. - 2008. - № 8. - С. 20 - 22.
13. Руденко Д. В. Защита каркасных зданий от прогрессирующего обрушения / Д. В. Руденко, В. В. Руденко // Инженерно-строительный журнал. - 2009. - № 3. - С. 38 - 41.
14. Скорук Л. Н. Расчет высотных зданий и сооружений с учетом сопротивления прогрессирующему обрушению / Л. Н. Скорук, А. А. Орлиогло // Расчет и проектирование конструкций в среде SCAD OFFICE: научно-техн. семинар, 5 - 8 окт. 2009 г. - К., 2009. - С.16.
15. SCAD OFFICE. Вычислительный комплекс SCAD для пользователя / [Карпиловский В. С., Криксунов Э. З., Перельмутер А. В. и др.]. - М. : АСВ, 2006. - 591 с.
16. ASCE 7 - 02. Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures, 2002 edition. Атепсап Society of Civil Engineers, Reston, VA, 2002.
17. ENV 1991 - 2 - 7: 1998. Eurocode 1: Basis of design and action on structures. Accidental actions due to impact and explosions. - Brussels: CEN, 1998.
18. NYC, 1973. Chapter 18, Resistance to Progressive Collapse Under Extreme Local Loads, Appendix A-Rules of the City of New York, Building Code of the New York City. Gould Publications, Binghamton, NY 13901, 2001.
19. R. Shankar Nair, Ph. D., P. E., S. E. Progressive Collapse Basics [Электронныйресурс] / R. Shankar Nair // Modern Steel Construction. - 2004. - Режим доступа: http://www.modernsteel.com.
20. Xinzheng Lu. Numerical Simulation for the Progressive Collapse of Concrete Building due to Earthquake / Xinzheng Lu, Xuchuan Lin, Yuhu Ma, Yi Li, Lieping Ye // Proc. the 14th World Conference on Earthquake Engineering, October 12 - 17, 2008. - Beijing, China. - CD-ROM.
21. Zdenek P. Bazant. Mechanics of Progressive Collapse: Learning from World Trade Center and Building Demolitions / Zdenek P. Bazant, Mathieu Verdure // Journal of Engineering Mechanics.
- ASCE. - March 2007. - P. 308 - 319.
УДК621.432.3
РОЗРАХУНОК ПРОЦЕС1В ВПУСКУ I СТИСКУ ДВЗ 13 РЕГУЛЬОВАНИМ СТУПЕНЕМ
СТИСКУ ТА 3М1НОЮ НАВАНТАЖЕННЯ ДРОСЕЛЮВАННЯМ СУМ1Ш1
В. Г. Заренб1н, д. т. н., проф., Т. М. Колесмкова, ас. , А. В. Балюра, студ.
Ключовi слова: двигун внутр1шнього згоряння, зм1нний стутнь стиску, математична модель, впуск, стискання, процес
Постановка проблеми. Останшм часом усе гострше стоиъ проблема тдвищення паливно! економiчностi автомобшьних двигушв внутршнього згоряння (ДВЗ) i посилюються
Вюник ПДАБА
законодавчi норми на викиди токсичних речовин i3 вiдпрацьованими газами [1; 4]. Пщвищення економiчних показниюв автомобiлiв в експлуатацiйних умовах може бути забезпечене шляхом регулювання ступеня стиску на дросельних режимах двигуна. Регулювання ступеня стиску являе собою складну проблему, для рiшення яко! розробляють рiзнi двигуни, що вiдрiзняються мiж собою конструкцiею, кiнематикою, способом регулювання навантаження й змши ступеня стиску [3].
Як показали дослщження багатьох фiрм i органiзацiй, таких, як Ficht, DaimlerChrysler (Шмеччина), SAAB (Швещя), НАМ1 (Росiя), АД1 ДонНТУ (Укра!на) та iн., основними перешкодами в застосуванш змiнного ступеня стиску в ДВЗ е складшсть конструкци пристро!в змiни ступеня стиску, !х низька надiйнiсть, пiдвищенi механiчнi втрати у двигуш, значнi витрати енерги на привщ механiзму змiни ступеня стиску, складшсть конструкци i зрiвноважування двигуна, крiм того, в ДВЗ iз змiнним ступенем стиску актуальним е вибiр оптимально! конструктивно! схеми i параметрiв робочого процесу, що можливо шляхом розробки певних методiв розрахунку.
Однак дос вiдомостi про розрахунки робочих процешв двигуна зi змiнним ступенем стиску були розглянут тiльки в працi [3].
Мета статть Запропонувати розрахунок i знайти залежностi основних параметрiв процесiв впуску i стиску у двигунi з регулюванням навантаження дроселюванням сумiшi.
Основний матерiал. Для розрахункiв процесiв впуску та стиску та !х подальшого дослiдження прийнята математична модель, що включае систему диференцiальних рiвнянь збереження енерги, маси й тепловiддачi.
Диференщальш рiвняння тиску газу в цилiндрi з моменту вiдкриття впускного клапана наведено:
dp =
к
f
к -1
\
^ dmen dmen - pdV + dQ
\Рвп P
к-1
V
(1)
де dQ = аср (Tcp (ф) - T(p))Fcp (^)dz,, а(ф) - середнш коефщент тепловщдач^
Тср(ф)- середня температура поверхнi внутрiшньо цилiндрового простору, Vi dv - поточний обсяг i змшюваний обсяг цилiндра, dmen, dmen - змiна мас зарядiв, що надiйшли у цилiндр i минають з нього за кут повороту колшчатого вала d9; Т(ф) - поточна температура; рвп, рвп, р, р -вiдповiдно тиски й щшьшсть заряду перед впускним клапаном i в цилiндрi, к - показник адiабати, п - частота обертання.
Поточна температура сумiшi в цилiндрi:
f
Т(Ф) = Ten
к-1 Л-Г
(2)
де Твп - температура у впускному трубопроводi перед впускним клапаном [5]. Коефщент наповнення nVx на частковому навантаженнi двигуна визначимо за формулоюз
nvx =ТК° ТК ■ (nv - nvx.x ) + П ap к о -Ap к i
(3)
де Арк1 и Арк0 - втрати тиску за дросельною заслонкою при навантаженнi двигуна вщповщно = 100 % i = 0 (холостий хщ);
Пу, - коефiцieнт наповнення на номшальному режимi роботи двигуна i холостому xодi.
Величину Ц¥х необxiдно потiм уточнити за розрахунковим значенням коефiцieнта
наприкiнцi впуску методом послщовних наближень.
Коефiцieнт наповнення Цу для двигунiв з рiзним способом регулювання ступеня стиску
можна попередньо визначити за наближеною формулою, широко застосовуваною в теори традицiйниx ДВЗ:
nv =
1
8-1
8—--
Т
-1- Г\
(4)
'о J
Т + AT
Величини, що входять у це рiвняння, належать до режиму номшально! потужностi двигуна: 8 - стушнь стиску, призначуваний заводом-виготовлювачем;
\Г вп I
ра - тиск сумiшi наприкшщ впуску (початку стиску); рг - тиск залишкових газiв;
ЛТ - пiдiгрiв свiжого заряду за весь процес впуску.
Перед початком розрахунюв i побудови графшв була задана залежнiсть коефщента навантаження Х^ вiд кута вщкривання дросельно! заслiнки фдр на рiзноманiтних обертах колiнчастого вала (рис. 1).
ЮО к------------
/ 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 Ой 0,3 0,2 01 0 ^
Рис. 1. Графiк залежносmi коефщента навантаження Хм вiд кута вiдкривання дросельног заслтки фдр на рiзномантних обертах колтчастого вала
Залежшсть температури Та та тиску ра в кшщ процесу впуску вщ оберпв при рiзноманiтних кутах вщкривання дросельно! заслшки незначна. При аналiзi розрахунюв е можливiсть сказати , що температура в кiнцi впуску Та та тиск ра при рiзних фдр змшюються майже з однаковою iнтенсивнiстю.
Ступiнь стиску на часткових навантаженнях двигуна визначаеться за формулою
(
г/У цУх
п1х
де
2 0 25
п1х := п 1 - М • (1 - ХЫ) - (пЫ - п)[Ы + К • (1 - ХЫ) '
(5)
(6)
1
£ :=£п1х
Вюник n^AbA
£var
А
1000 ЗООО 5100 6000 а хв'1
Рис. 2. ^афт залежнoстi стутня стиску eid eiдкpиття дpoсельнoïзаслтки та o6epmie
кoлiнчастoгo eала
Значна змша ступеня стиску спостер^аеться при вщкритп дросельно1' заслшки на 40 %, а при 80 % стушнь стиску змшюеться несyттeво.
Тиск наприкiнцi процесу стиску визначаеться за формулою
pc:= pax -s"1x (7)
На рисунку 3 зображеш графiки залежносп тиску pe в кiнцi стиску, вщ обертiв n при дроселюванш. При аналiзi даних графiкiв треба зазначити, що при куп вщкривання дросельно1' заслони 100 % ,тиск зменшуеться вiд 2,15 до 1,98 МПа, i бiльш iнтенсивно тсля 4 500 хв-1. При 40 вщсотках вiдкриття дросельно1' заслiнки тиск зменшуеться в дiапазонi 2,14...1,82 МПа. Треба зазначити, що тиск тсля 4 000 хв-1 майже не змшюеться (як i при шших кутах вщкривання дросельно!' заслiнки).
Pc. НЛа
ÍOOO 2000 3000 ÍOOO 5000 6000 7000 а КЗ '
Рис. 3. Гpафiк залежнoстi pe eid oбеpтie ,pu дpoселюeаннi
Tc := Tax -s"1x—1 . (S)
Графши залежносп температури Тс в кшщ стиску вщ обертiв n при дроселюваннi - (рис. 4) вщображають бiльш штенсивне падiння температури при обертах до 4 000 хв-1. При 100 %
вщкритп дросельно! заслшки температура зменшуеться в дiапазонi 1170 . ,.870°C. Треба зазначити, що температура пiсля 4 000 хв-1 майже не змiнюеться (як i при шших кутах вiдкривання дросельно! заслони). При 40 % вщкриття дросельно! заслшки температура в кшщ стиску змшюеться вiд 1 010 до 845 °C, i також мае характеристику бшьш штенсивного зменшення при обертах до 4 000 хв-1 i майже пряму шсля.
Тс
¡гоо то ж то то яг т
во
ООО
1000 2000 3090 к 000 ¡000 6000 7000 п «*
Рис. 4. Графы залежност1 температури Тс в1д оберт1в при р^зноматтних кутах вгдкривання дросельног заслгнки
Висновки. 1. При вщкритп дросельно! заслшки вщ 20 до 100 %, при рiзних частотах обертання колiнчастого вала стушнь стиску змiнюeться у межах вщ 9 до 24. Значна змша ступеня стиску спостертаеться при вiдкриттi дросельно! заслiнки на 40 %, а при 80 % стушнь стиску змшюеться несуттево.
2. Особливе значення шдвищення тиску рс i температури Тс наприкшщ процесу стиску отримане при 4 000 хв"1 i при вщкритп дросельно! заслiнки вiд 75 - 100 %.
3. Для оцшки полшшення паливно! економ1чносп двигуна необхщна подальша розробка математично! моделi шших процешв робочого циклу двигуна зi змiнним ступенем стиску.
ВИКОРИСТАН1 ДЖЕРЕЛА
1. Демидов В. П. Двигатели с переменной степенью сжатия. - М. : Машиностроение, 1978. - 136 с.
2. Зленко М. А., Кутенев В. Ф., Тер-Мкртичьян Г. Г. Некоторые вопросы создания бензинового двигателя с регулируемой степенью сжатия // Проблемы конструкции двигателей и экология: сб. науч. тр. - М. : ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», 1999. - Вып. 224. - С. 21 - 38.
3. Зленко М. А. Теория и практика создания двигателей внутреннего сгорания с регулируемым рабочим объемом: дис. ... д-ра техн. наук : 05.04.02. - М. : РГБ, 2006. - 276 с.
4. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей / Д. Н. Вырубов, М. А. Иващенко, В. И. Ивин и др. ; Под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. -4-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1983. - 372 с.
