Введение к работе
Актуальность проблемы. Развитие народного хозяйства предусматривает дальнейшее оовершенотвование отечественного автомобилестроения, тракторостроения и других отраслей на базе новых двигателей внутреннего огорания и оовершенотвования уже оуцеотвуяцях. Эксплуатационные качества дизеля определяет не номинальный резни, которому уделяется значительное внимание при раочете н экспериментальном исследовании, а переходные и неуотановнвшиеол режимы работы двигателя. . ,
Динаннчеокие нагрузки, возникающие под воздействием периодически изменяющихся усилий, иогут явиться причиной значительных иеханнчеокпх напряжений .в деталях и появления усталостных деформаций, в тон числе трещин. Оообенно чаото это проявляется у форсированных двигателей. В еще большей мере на пагруяекнооть деталей двигателя влияет работа на неустановившихся и переходных режимах. Для борьбы о опасными последетвия-нн пиковых перегрузок необходимо яоно представлять физические причины нх возникновения и иметь достоверную методику раочета отих величин. Существенное влияние на неханичеокую прочность коленчатого вала оказывают резоианоннэ крутильные колебания, которые при неуотановнвшнхоя режимах работы двигателя оущеот-венно отлнчаютоя от колебаний на установившихся режимах.
Цель и задачи иооледования. . Работа ноовящена развитии раочетно-экоперинентальных исследований дополнительных напряжений в елементах коленчатого вала от крутильных колебаний па неуотановикпшхоя и переходных режимах работы автотракторных двигателей, внедрении в практику разработанной методики раочета, автоматизации прочностных . и динамических исследований и специальных модулей для автоматизированного комплекса по обору и обработка экспериментальных датттлг, В соответствии о этим в работе были поставлены следующие ооновнне задачи:
L Создание раочетной методики определения амплитуд крутильных колебаний и напряжений в елементах коленчатого вала автотракторных ДВС на неуотаяовнвлшхоя "н- переходных режимах работы. Анализ поведения нооледуемой крутильной снотены по аналптичеокону ренению в комплексной плоокооти на различных неуотановнвпшхоя режимах и при случайном воздействии.
'г
-
Разработка специального автоматизированного комплекса для динамического исследования напряжений в аленентах коленчатого вала и на основе необходимых характеристик "комплекса определение ооновных требований к измерительный модулям.
-
Экспериментальная проверка результатов по разработанной методике на работающем автотракторном двигателе.
-
Разработка рекомендаций по снижению дополнительных напр-шений от кручилышх колебаний в коленчатом вале на неустановившихся режимах работы.
1'втод иооледования. Теоретическое определение амплитуд крутильных.колебаний и деформаций в аленентах коленчатого вала на резонансных и неустановившихся режимах работы силовой уота-иовки с использованием системы линейных дифференциальных уравнений, описывающих поведение исследуемой крутильной системы. Решение системы дифференциальных уравнений проводилось с использованием операционного исчисления, а внешние и внутренние возмущающие силы задавались на орнове анализа накопленных результатов иооледований и их отатиотической обработки. Система уравнений решалась аналитически, с . использованием пакета программ для аналитических вычислений на алгоритмическом языке "АЛЪКОР'. с ориентацией на ЭЕЫ серии СМ. Полученные зависимости проверялись методами экспериментального моделирования на специально разработанном отенде для' автоматизированного сбора в обработки результатов эксперимента тензонетрированнем коленчатого вала работающего двигателя. Программы сбора и обработки екоперимеьм'альннх и раочетннх данных написаны на алгоритмическом языке "ФОРТРАН-ІУ".
Научная новизна.' Разработана методика расчета дополнительных напряжений от > крутильных колебаний в элементах конструкции коленчатого вала на неустановившихся режимах работы. Система дифференциальных уравнений, описывающих крутильные колебания, решена не традиционным численным методом, как обычно,-а аналитически в общем виде.
Полученные 'зависимости учитывают, влияние параметров кру
тильной системы на- аншштудпе-фазочастотнне характеристики,
Раочетнын путем выявлено влияние конструкции коленчатого вала
на напряжения в его ^лементах. -
Разработана оригинальная схема съема сигналов с тензодат-2 '*'.:,
чиков, расположенных па шейках коленчатого вала, о применением микропроцессорной техники.
Практическая пепность. Разработанная методика расчета амплитуд крутильных колебзший на.неуотановннпгахоя режимах работн двигателя в элементах коленчатого вала позволяет виявить наиболее напряженные элемента н участки вала в процессе проектирования, доводка .п модернизации конструкции, а также определить запао прочности в них о учетом дополнительных напряжений от колебаний. Полученные аналитические зависимости удобна для опенки эффективности намечаемых мероприятий по снижению нагру-женности коленчатого вала путей конструктивных изменений.
Предложена отруктура, разработаны и изготовленн специальные модули для измерительного комплекса о нриманелиен микропроцессорной техники для исследования механической напряженности детапей ДВС на неустановившихся режимах работн.
Апробация работн. Результаты работн докладнвалпоь в МГТУ пм.Н. Э. Бауиапа: на ХУІІІ ежегодной научно-технической . конференции по итогам НИР за 1985-1986 учебный год: на заседаниях кафедры в 1984-1986 гг.; на семинарах молодых ученых и специалистов кафедры ДВС в 1984-1986 гг.; на научно-технической конференции "Современные проблемы кинематики я динаншга ДВС" (г.Волгоград, 1985 г.); на всесоюзном научно-техническом совещании "Динамика и прочность автомобиля" С г. Москва, '1984 г.); на втором всесоюзном научно-техническом совещании "Динамика и прочность автомобиля" С г. Москва, 1986 г.).
Внедрение результатов. Методика окоперииентального опре
деления деформаций в шейках коленчатого вала работащого дви
гателя на установившихся и неустановившихся режимах и рекомен
дация по снижению влияния колебаний на механическую прочность
и оффективнне показатели дизелей внедрены на производственном
объединении "ЗИЛ". Отдельные специальные модули для песледова-.
ния неуотановнвпшхся режимов работн ДВС внедрены в Ноторрстро-
нтельйоы конструкторском бюро ЖВ завода ш. Баранова, г. Оиск,
в ПО -ЗИЛ". /
Публикация. Результаты исследований изложены в 5 печатных работах и 4 отчетах по НИР.
Объем работы. Диссертация изложена на 175 страницах основного текста, содержит введение, четыре главы, выводы, они-
сок литературы из Г>П пчиненований, 5 таблиц, 60 рисунков и приложения.