Введение к работе
Актуальность проблемы. В области технических наук все боль-оее внимание уделяется развита» теории математического моделирования и повышению эффективности его использования в прикладных целях. Интенсивно ведутся работы по применим» вычислительной техники в инженерно-конструкторской деятельности с целью ускорения научных исследований и разработок по созданию новых машин.
Необходимость резкого повыаения производительности труда на стадии проектирования и сокращения сроков разработки новых машин может быть достигнута путей развития и совершенствования комплексных методов исследования.
Пэвышекие качества разрабатываемых конструкции двигателей, снижение их металллоемкости требуют комплексного оптимизационно-' го подхода к анализу напряженно-деформированнэго состояния основных деталей двигателей.
Выполненные разработки по теме диссертации направлены да создание системного комплексного оптимизационного подхода к обоснованному выбору конструктивных параметров на основании критериев ВДС деталей двигателя, обеспечивающих прогнозирование необходимого уровня надежности-и долговечности.
Актуальность постановки и разработка тепы диссертации опре
деляется необходимостью совершенствования выпускаемых
конструкций двигателей, достоверной оценки ВДЗ деталей с учетам
реального характера эксплуатации двигателя, позволяющей прогно
зировать нормированный уровень надежности и долговечности.
Целью работы являлась разработка научных основ системного комплексного оптимизационного подхода к обоснованному выбору конструктивных параметров ва основании критериев НДС сопряженных деталей двигателей и обеспечиващюс прогноэированньй уровень надежности к долговечности.
Поставленная в работе цель решена на основе следуших выполненных вадач:
- разработки системного комплексного подхода к анализу НДС с учетом реального характера спектре нагрузок, действующих на сопряженные детали анализируемого объекта двигателя;
. I
' - формирования математических моделей НДС сопряженных деталей с учетом их функциональных особенностей;
построение моделей на основе развития дискретно-аналитического подхода анализа НДЗ с уточнением особенностей граничных условия, выбора схем яагружения;
разработки методики оптимизационного подхода обоснованного выбора конструктивных параметров сопряженных деталей;
разработки научных основ прогнозирования необходимого уровня надежности и долговечности с учетом реальных законов распределения критериев НДО;
создания программно-методического обеспечения комплекса оптимизационного подхода к выбору конструктивных параметров соп-ряжанных деталей проектируемого объекта двигателя;
оценки на основе вероягЕсктгю-сгагикчгч&скнх характеристик реальной картины и определения сакояов распределения критериев НДС;
развитие и соверпакствование экспериментальных методов исследования напряжекю-дефэршрованногр состояняя и вероятносг-ко-статистических методов обработки результатов.
Методы исследования и достоверность результатов. В работе использовались расчетве-аналктические методы и экспериментальные методы. Основными . объектами исследования являлись дизели тило-раамеряого ряда 6ЧН 13/14, 4ЧН 13/14 Разработан и использован пглграммно-мегодический комплекс, ориентированный на вычислительную технику ЕС 1060, ЕС 1035, СЫ 1430 и персональные компьютеры типа IBM.
Достоверность результатов оценивалась путем сравнения с ре-вультатами экспериментальных исследований ЩО в статических условиях и на работающих двигателях. Использовалась современная измерительная аппаратура с последующим контролем погрешностей. ' Научная новизна работы включает
- разработку системного комплексного подхода к анализу НДС
сопряжвшшх деталей механизмов, систем и узлов двигателей, вклю
чающего теоретический анализ НДС численными методами, вероят
ностно-статистические методы расчета, оптимальный (рациональный)
подход к выбору конструктивных параметров, экспериментальные ме
тоды исследования НДС с целью получения достоверных критериев
ВДС, иепольеуемых для прогковкровелия надежности и долговечности ДВС (оценки или проверки на этапе проектирования);
разбитие методов вероятностно-статистического подхода к анализу НДС отдельных деталей для получения законов реального характера нагруяекиости в зависимости от режимов работы двигателя;
оптимизационный подход к выбору конструктивных параметров основных деталей двигателя при их сопряжении и взаимодействии;
методику прогнозирования надежности и долговечности на остове реального закона распределения действущих нагрузок;
развиты алгоритмы машноориентируемых анализов НДС и разработано программно- методическое обеспечение комплекса;
методы экспериыентальных исследований ВДС в статических условиях и на работающем двигателе;
определены ка остове теоретических и экспериментальных исследований рациональные пути улучшения конструкций отдельных основных деталей ДВС и определены практические пути их реализации. '
Практическая ценность работы состоит в реализации основных научных результатов, кеследоваюій которых позволяет значительно сократить продолиггельность цикла выпуска новых конструкций двигателей внутреннего сгорания начиная от проектирования и до серийного выпуска Разработашгый комплекс обоснованного анализа ШЗЗ о оптимизационным подходом к шбору конструктивных параметров сопряженных деталей объектов ЛВС позволяет прогнозировать заданные показатели надежности при возраставших ресурсах работы двигателя.
Использование методики комплексного исследования дает воз-мокность определить конструктивные мероприятия повышения надежности и долговечности двигателя. В сочетании с обширным экспериментальный материалом. полученным при тензометркровакии сопряженных деталей коренного опорного узла дизелей размерности 13/14, теоретические исследования ВДС позволили систематизировать основные вэлравления го совершенствовании конструктивной проработки отдельных узлов двигателя.
Практическая значимость работы определяется также разработанными и предложенными методиками, реализованным и опробирован-
ньы программно-методическим обеспечением для ЭШ серии ЕС, СЫ и персональных компьютеров.
Реятаяяітчя реаудьтатов работы. Результаты, полученные в процессе работы над тематикой диссертации, использованы в учеб-ных методических разработках, пакеты прикладных программ включены в библиотеку вычислительного центра АлтІМ. Результаты диссертационной работы в виде технических отчетов по отдельным конкретньш .-эксперишатальвым исследованиям НДС таких деталей, как коленчатые шла, крышки коренного подшипника, блок-картеры, программное обеспечение комплекса переданы и внедрены на ГО "Алтайский моторный азвод", на ааюде транспортного машиностроения (гЛЗарвауя). Ерограммяо-методическое обеспечение расчета на прочность коленчатых валов ДВС по иеразреаюй схеме было включено в систему "Прочность'* отраслевой САП? "Дигель" (НЗЖГИД гЗга-димира).
Апробация работы. Основные полохсетч и результаты диссертационной работы по мере ее выгюшзш ьоклсаизались и обсуядзлись на всесоювных, межотраслевых и цегзэсевских научно-технических конференциях и семинарах: "Пути повышения мощности, надежности и долговечности двигателей внутреннего сгорания" (г-Ыосква, КВІУ имЯаБаумана, 1973 г.); ТВзсткссть машиностроительных конструкций" (гЗрянск, ВДГК, 1976 г.); "Оптимизация технических систем" (гЛовосибирск, ЮТИ, 1976 г.); "Проблемы автоматизации разработки двигателей" (Г-Колоша, ПО "Коломенский взвод", 1978 г.); "Динамика, срочность и надежность ДВС" (гЛенинград, ЦВДДИ. 1973 г.); "Оптимизация технических систем" (гЗинница, БШ, 1979 г.); "Перспективы развитая комбинированных двигателей внутреннего сгорания и двигателей новых систем и топлив" (гіЬсква, 1ШГУ имЛіЗ-Баумака, 1980 г.); "Проблемы оптимизации в машиностроении" (гЛарьков, ЯШ, 1982 г.); "Современные проблемы кинематики и динамики ДНГ (г.Волгоград, ВПК, 1984 г.); "Проблеми форсирования и надежности тракторных и комбайновых двигателей" (гЛладимир, НИКГИД, 1985 г.); **Дикамика и прочность автомобиля" (г-Москва, НАШ, 1986 г.); "Перспективы развития комбинированных двигателей внутреннего сгорания и двигателей новых схем и на новых тошивах" (пмосква, ІШГУ имяаваумана, 1983* г.); "Актуальные проблемы даигатедестроения" (гЗладимир.
ГОШОД, 1087 г.); на постоянно действующая семинаре конструк-торскоЯ сеіадии НТО Мавтром и ДстПИ "ІЬвшеиие топливной экономичности и наделиости дазелеп" (гЛЗарнаул, 1980 _ 1991 тт.).
Публикации, основные положения и содержание диссертации от-рашю в 61 работе, из них 2 монографии и 22 отчёта по научно-исследовательской тематике.
