Том 10, № 2 (2016)

В статье описан метод имитации нагружения форсированного дизеля на режимах пуска в условиях низких температур окружающего воздуха. Для повышения достоверности результатов экспериментальной оценки пусковых качеств дизеля разработано устройство имитирующее сопротивление прокручиванию коленчатого вала со стороны элементов трансмиссии объекта применения. Устройство обеспечивает возможность регулирования и изменения момента сопротивления прокручиванию коленчатого вала. Разработана методика проведения пусковых испытаний высокофорсированного двигателя, оснащенного системами предпусковой подготовки и облегчения пуска, с данным устройством в климатической камере. Параметры загрузки для объекта применения двигателя типа 12ЧН15/16. В соответствии с программой испытаний, было проведено 20 опытов при температурах окружающего воздуха 5, минус 5 и минус 20 °С. Результаты экспериментального исследования подтвердили эффективность и адекватность разработанного метода. Выявлено, что выявлено момент страгивания коленчатого вала при разгоне двигателя не зависит от загрузки двигателя и вязкости масла (в пределах температур окружающего воздуха при испытаниях), а определяется моментом инерции вращающихся масс. При прокручивании дизеля, давление загрузки обеспечивается практически одновременно с началом страгивания коленчатого вала двигателя. Загрузка насоса устройства давлением 14 МПа приводит к увеличению момента сопротивления прокручиванию коленчатого вала при температуре окружающего воздуха минус 20 °С на 9 % (с 883 до 970 Н·м). По результатам испытаний сформулированы рекомендации по дальнейшему совершенствованию устройства для имитации нагружения форсированного дизеля на режимах пуска в условиях низких температур окружающего воздуха.

Гидравлические крано-манипуляторные установки, смонтированные на подвижном шасси различных транспортно-технологических машин, получили широкое распространение в различных отраслях экономики Российской Федерации. Основной задачей работы манипуляционной системы является перемещение груза или рабочего органа в нужную точку пространства. Поэтому динамическая нагруженность манипуляционной системы во многом определяется характером взаимодействия с грузом или рабочим органом. В работе рассмотрены подходы к оценке воздействия груза на несущую металлоконструкцию манипулятора мобильной машины. Разработаны математические модели колебания груза на жестком и гибком подвесе. Уравнения движения интегрируются совместно с уравнениями движения манипуляционной системы. Рассмотрена динамическая модель колебаний груза как на жесткой, так и на гибкой подвеске. Приведены результаты математического моделирования колебаний груза на жесткой и гибкой подвеске. Жесткость манипуляционной системы определялась с использованием метода конечных элементов. При математическом моделировании установлено, что колебания груза на грузозахватном органе вызывают воздействие дополнительных динамических нагрузок на несущую металлоконструкцию манипулятора мобильной машины. Для стреловых кранов коэффициент динамики при определении грузового воздействия обычно принимается равным 1,1…1,3, а на основании выполненных расчетов, коэффициенты динамичности при использовании гибкого подвеса груза могут достигать значений 1,5…2,0. Поэтому в расчетах воздействий со стороны груза на манипулятор рекомендуется использовать разработанные модели. Динамические нагрузки при использовании жесткого подвеса груза ниже, чем при использовании гибкого подвеса груза. Коэффициент динамики для этого случая лежит в пределах 1,05…1,1.

Инфракрасная сушка лакокрасочных покрытий автомобилей получила достаточно широкое применение при окраске. Однако вопрос инфракрасной термической обработки покрытий из раствора эластомера Ф-40 не изучен. В статье представлена методика и результаты экспериментальных исследований дефектности покрытий на корпусные детали тракторов и автомобилей из раствора эластомера Ф-40 при различных способах сушки, деформационно-прочностных свойств пленок эластомера Ф-40 от режима инфракрасной обработки, приведен ее оптимальный режим. Цена корпусных деталей узлов и агрегатов тракторов и автомобилей значительно превышает цену других типовых деталей и в значительной мере формирует цену агрегатов и машины в целом. Эти детали являются базисными, ресурсными деталями, которые в основном определяют срок службы всего агрегата. Одной из основных причин выбраковки корпусных деталей является износ посадочных отверстий под подшипники вследствие фреттинг-коррозии. Нанесение полимерных покрытий на поверхность отверстий позволяет значительно увеличить допуск при растачивании отверстий в процессе изготовления новых корпусных деталей, а также повысить ресурс неподвижных соединений подшипников и исключить появление фреттинг-коррозии. Применение терморадиационного способа сушки покрытий на основе эластомеров позволяет снизить дефектность покрытия в 1,43 раза по сравнению с конвективным способом. В работе определён оптимальный режим инфракрасной сушки пленок эластомера Ф-40 (температура , время ). Установлено, что инфракрасная сушка по сравнению с конвективным способом обеспечивает увеличение прочности материала в 1,42 раза, уменьшение температуры термической обработки на 20оС, времени на 1 ч, что подтверждает снижение энергозатрат.

В статье рассматриваются результаты исследования новой конструкции транспортного робота для автоматизации различных видов работ в чрезвычайных ситуациях. Целью исследования является расширение функциональных свойств робота за счет возможности преодоления им различных преград, а также скоростного перемещения по ровным поверхностям путем реконфигурации своей структуры под тип поверхности перемещения. Робот имеет два гусеничных движителя, расположенных по бокам платформы для технологического оборудования, и два колёсных движителя, установленных спереди и сзади платформы между гусеничными группами. Особенностью конструкции является то, что оси колесных движителей связаны с платформой посредством рычагов, привод которых размещен на платформе с возможностью перемещения колесных движителей по вертикали относительно платформы. Длина рычагов может варьироваться, что позволяет трансформировать робот для преодоления различных препятствий. Разработана кинематическая модель робота в среде SolidWorks для исследования различных режимов движения. Создан экспериментальный образец робота с дистанционным управлением на основе стандартных комплектующих узлов. Его лабораторные испытания подтвердили возможность преодоления различных видов препятствий. Проведено моделирование системы управления выдвижением рычагов в программе Matlab Simulink , которое показало устойчивость работы системы при заданных параметрах. Результаты могут быть использованы при создании полномасштабных роботов.

В статье рассмотрены существующие и предлагаемые к внедрению современные автомобильные многопоточные комбинированные энергетические установки, основанные на принципе разделения мощности на электрический и механический потоки. Такие комбинированные энергетические установки благодаря наличию в их структуре бесступенчатой электрической трансмиссии позволяют получить произвольное передаточное число от двигателя к колёсам, при этом сохранить достаточно высокий коэффициент полезного действия, присущий механическим трансмиссиям. Это позволяет предположить, что многопоточные комбинированные энергетические установки перспективны для применения на гибридных автомобилях, что подтверждается успешной эксплуатацией автомобиля Toyota Prius. В статье рассмотрены 16 различных схем электромеханических трансмиссий, часть из которых реально применялась на практике, другие же существовали только в виде опытных образцов или теоретических проектов. На основании их кинематического анализа, включающего определение количества режимов работы и степеней свободы, а также построение кинематических планов для различных режимов работы была предложена классификация многопоточных комбинированных энергетических установок по типу дифференциально механизма (механической части трансмиссии). Были выделены однорежимные и многорежимные многопоточные комбинированные энергетические установки, причём последние были разделены на 3 класса в зависимости от способа получения различных режимов: ступенчатые, переменнопоточные и комбинированные. Кроме того, внутри каждого класса были выявлены трансмиссии с дифференциалом на входе, с дифференциалом на выходе и со сложным разделением мощности. Представленный обзор позволяет ознакомиться с возможностями применения многопоточных комбинированных энергетических установок на автомобильном транспорте, понять присущие им достоинства и недостатки, определить перспективные области применения многопоточных электромеханических трансмиссий различных типов.

Проведен анализ структуры математической модели цикла поршневого двигателя и предложен модифицированный ее вариант, который позволяет определить оптимальное давление p в цилиндре. При анализе были использованы опубликованных результаты исследований рабочих процессов для поршневых двигателей, работающих жидком топливе, других авторов и даны рекомендации по использовании моделей при расчете и доводке двигателей. В рассматриваемой математической модели цикла используются уравнения: термодинамических процессов, баланса энергии, сохранения массы, состояния и известные эмпирические зависимости. Показано, что на изменение величины давления p оказывают основное влияние четыре фактора: текущий объём цилиндра V ; масса рабочего тела при газообмене M ; подвод теплоты, выделившейся при сгорании топлива Qx и теплообмен со стенками внутрицилиндрового пространства Qw . Проанализировано влияния каждого из этих факторов на изменение давления в цилиндре поршневого двигателя. Если определить вклад каждого из этих факторов на изменение давления рабочего тела в цилиндре, то это позволит целенаправленно совершенствовать процессы в поршневом двигателе, обеспечивая не только экологические, но и экономические показатели. Хотя математическая модель представлена в квазистационарной постановке, однако она позволяет обеспечивает получение требуемых результатов в расчётных исследованиях, особенно при доводке двигателя до требуемых показателей. При расчете цикла важное значение имеет точность определения начало видимого горения (начала подвода теплоты к рабочему телу по углу поворота коленчатого вала φ f ), а также определение времени задержки воспламенения смеси (ЗВС) τ i . Расположение точки по углу поворота коленчатого вала φ f относительно ВМТ существенно влияет на индикаторную работу и КПД цикла. Угол φ f является регулировочным параметром, поэтому при расчете цикла принятое значение его включается в исходные данные. Сложность учета влияния различных факторов на продолжительность задержки воспламенения смеси (ЗВС) обусловила большое разнообразие эмпирических или полуэмпирических формул для расчета времени ЗВС τ i , которое существенно усложняет их выбор для конкретной модели. Проведен анализ структуры, условий и способов получения формул для определения τ i (анализируется 19 полуэмпирических и экспериментальных формул различных авторов). Теплота, участвующая в теплообмене между рабочим телом и стенками внутрицилиндрового пространства вычисляется по формуле Ньютона-Рихмана. Приращения давлений и температур в трубопроводах вычисляются в выпускном и впускном трубопроводах. Описанная модель цикла поршневого двигателя реализована в пакете программ расчёта поршневых двигателей и используется в научно-исследовательской работе и учебном процессе.

Сокращение расходов, связанных с эксплуатацией автомобилей, за счёт повышения ресурса их систем является актуальной научно-технической задачей, решение которой может осуществляться различными путями. Один из таких путей состоит в использовании автоматики, обеспечивающей оптимальные режимы работы. Известно, что пары трения сцеплений самоходных машин - наименее долговечные узлы их трансмиссий, поэтому, приведённые выше соображения особо актуальны именно для них. Дисковое фрикционное сцепление есть система, состояние которой меняется в процессе эксплуатации вследствие износа накладок ведомых дисков. Рассматривая его в качестве одного из объектов управления автоматической механической ступенчатой трансмиссии, следует отметить, что изменение состояния влечёт за собой изменение характеристик протекания рабочих процессов. При отсутствии в системе автоматического управления средств устранения этого изменения или же его отслеживания и компенсации, используемый данной системой алгоритм будет постепенно терять адекватность объекту, следствием чего станет ускоренный износ накладок и увеличение расходов, связанных как с заменами ведомого диска, так и с простоем автомобиля во время ремонтов. Наличие в конструкции сцепления элементов, имеющих нелинейные упругие характеристики, позволяет предположить, что описанный процесс будет иметь нетривиальный характер, требующий исследования свойственных ему закономерностей, что в дальнейшем позволит оценить их влияние на нагруженность пар трения. В настоящей работе построением и реализацией соответствующей математической модели решается первая из упомянутых задач применительно к фрикционному однодисковому сухому сцеплению, нажимное усилие в котором создаётся разрезной тарельчатой пружиной с прямой установкой.