Введение к работе
Актуальность темы Задача контроля за протеканием рабочего
процесса в цилиндрах двигателя всегда была и остается актуальной для эксплуатационников, так как без соответствующего контроля невозможно обеспечить надежную и экономичную работу дизеля. Для обеспечения безотказности дизеля необходимо непрерывно, а не периодически, контролировать показатели его тепловой и механической напряженности. Они не должны превышать предельно допустимых значений. Кроме того, Еажным требованием является выравнивание распределения рабочих параметров по цилиндрам. Фактическое распределение может быть выяснено только при одновременном контроле работа всех цилиндров. В полной мере указанным требованиям непрерывности и одновременности контроля работы всех цилиндров отвечает метод контроля работы двигателя по кривой угловой скорости коленчатого вала. К достоинствам метода следует отнести простоту и надёжность измерительной аппаратуры (датчик не подвергается высокому давлению и температуре), а также её высокую точность.
Цель исследования - разработка алгоритма извлечения диагностической информации о протекании рабочего процесса Ъ цилиндрах дизеля из измеряемой кривоз угловой скорости коленчатого вала. Для теоретического обоснования возможности такого подхода -л получения инструмента практической его реализации необходимо разработать математическую модель, адекватно описывавшую дипажику дпзеля и увязывающую в общую расчётную схему протекание рабочего процесса в гпілкндрах и закон движения коленчатого вала дизеля с учетом массозых и геометрических характеристик его K1SM. Отправгог точкой в создании такой модели являются фундаментальные работы по динамике дизелей и по теоретической механикеі выполненные в разное згетя ".ш.Нейманом, ТТ. А.Истоминым, З.К.НебесноБьм, Н.НЛІшо-ггшьй, М.о.КолсглСчиу. и другими учении.
Методика исследования. АНЭЛИЗ ИЗЗеСТНЫХ рабОТ, ПОСВЯЩёННЫХ
динамике дизелей, показал, что большинство из них для расчёта сил и моментов сил инерции дэлаэт прздполошниэ о неизменности .угловой
его инерционные свойства, влияющие на формирование крутящего момента. Такая модель является лишь статически эквивалентной. Поэтому в приводимом ниже рассмотрении она не использовалась. Движение шатуна рассматривается как плоское движение твердого тела, раскладывающееся на поступательное движение его центра масс и вращательное движение вокруг центра масс. Третье отличие описываемого рассмотрения от традиционного заключается в том,- что в нем использовались точные формулы для перемещения, скорости и ускорения поршня. Как показали расчеты, с увеличением отношения радиуса кривошипа к дайке шатуна х t что характерно для современных судовых длинноходных машин, ошибка от применения приближенных формул растет и достигает 2.4% при вычислении скорости поршня и 10% при вычислении ускорения поршня для двигателей ряда smc (\=0.-4357) .
научная новизна Разработана модель динамики многоцилиндрового рядного дизеля удовлетворяющая следующим основным требованиям:
- не требуется предварительного задания закона движения
коленчатого вала, кривая его угловой скорости рассчитывается;
- учитывается изменение приведённого к оси коленчатого вала
момента инерции КПМ двигателя по углу пкв;
- используется динамически эквивалентная модель движения
шатуна;
- силы тяжести элементов КШМ включены в рассмотрение, так как
в судовых ДВС они имеют значительные величины;
- для описания кинематики используются точные, а не
приближенные тригонометрические формулы, ошибка которых
быстро растет с ростом х, что характерно для современных
судовых малооборотных дизелей.
Получено уравнение, устанавливающее связь между законом движения коленчатого вала дизеля и крутящими моментами внешних сил -тяжести, давления газов, сопротивления. В обратной постановке основной задачи механики это уравнение позволяет при известных внешних силах рассчитать закон движения коленчатого вала дизеля, то есть для каждого момента времени определить угол поворота ф, угловую скорость ф и угловое ускорение $ коленчатого вала. Решая прямую задачу динамики, при известном (измеренном) законе движения коленчатого вала можно находить один неизвестный внешний момент -крутящий момент от сил давления газов, либо момент сопротивления, либо их разность. Проведён анализ влияния массовых и
геометрических параметров КШМ на результаты расчёта.
На защиту выносятся: МаТЄМаТИЧЄСКаЯ МОДЄЛЬ ДИНЭМИКИ
многоцилиндрового рядного дизеля, позволяющая рассчитывать закон движения коленчатого вала, кинематические параметры других элементов КШМ, силы и моменты в КШМ. Алгоритм диагностирования протекания рабочего процесса по кривой угловой скорости коленчатого вала, заключающийся в расчете по измеренной кривой угловой скорости кривой избыточного крутящего момента с использованием разработанной модели динамики, и дальнейшей сравнительной оценке па рассчитанной кривой параметров рабочего процесса в цилиндрах дизеля.
достоверность подученных в работе результатов обе.спеченэ
соответствием основных поло?тан:я и выводов работы закопан и
принципам классической теоретической механики, а тзк>:;е
подтвервдена сопоставлением результатов расчёта кривей угловой
скорости коленчатого вала исправного ц п«итгоявнрт> дизеля на.
газличвь'Х режимах работа с зксшглентяіьні-,ч!» дчтгнкми.
практическая ценность Разработанный алгоритм диагностирования
протекания рабочего процесса в цилиндрах дизеля по измеряемой
кривой угловой - скорости коленчатого вала позволяет вести
непрерывный контроль за работой всех цилиндров одновременно в
процессе его эксплуатации, осуществляя сравнительную оценку
протекания рабочего процесса в отдельных'цилиндрах по параметрам
рассчитываемой кривой избыточного крутящего момента,
соответствующем качественно и ко личестстенно парз'метрч;>; ог?хи-у-: рабочего процесса по индикаторный диагр^мза.
Крожя тс го, разработанная модель дідохгїкі: .ціізел:' позче.чл^т
рЬССЧКТЫБЭТЪ ІфііауЮ УГЛОВОЙ СКОрОСТИ К0,"і6НЧ'-Гі'і'..г и i.i.-i-'"'-i, C»>..'V'!
иомонты в КШМ в зависимости от режима работы дисоля і: от vaccoi?c - геометрических параметров элементов К.1ІМ. что позволяет." :кзі;. оігределенные nxoeimio - конструкторские задачи.
Апробация раооты Основные положения диссертации ЛОКЛОЛЫВОЛИСъ V обсуждались на 12-ом Всесоюзном межотраслевом научно-техническом
/^ліцгтжргат^о "Pfi/^nTjTJrft T7TV»TTtt/*/i *tv»tt тгглгчКмлтх р ТТЦГ1 тя- т*»ігттт*-ітг«^ттг-*гт\і»о'їтт^/>лт'т
их деталей", Ленинград 1331, :п паучно-тохпичоски:'. коифс,рсі!ігл.-;г v-Государеівєнной морской Академии І9&0, 1УЭ1, 1&Э2 годах, ііо "гема исследования опубликованы пять статей..
Структура и оВъем работы. ДиССврТЭЦИЯ СОСТОИТ ИЗ ВБ8ДЭНИЯ, ЧО'ГЫрвХ
глаз и заклкг-йния. Общий объём ТГхЗ с, Б;с."В'шя 57 р;-с. , ! ]:.';.
5 с. списка литератур из 54 наименований.
