Том 17, № 3 (2023)

Введение. Одной из основных причин затруднённого пуска холодного дизеля в условиях отрицательных температур окружающей среды является низкая температура воздушного заряда. Для надёжного пуска дизеля необходимо, чтобы температура в конце такта сжатия превышала температуру самовоспламенения топлива. Поскольку температура в конце такта сжатия определяется в первую очередь температурой в конце такта впуска, то указанное условие можно выполнить за счёт предварительного подогрева воздуха, поступающего в цилиндр.

Цель — решение задачи, связанной с разработкой математической модели дизеля, учитывающей подогрев воздуха во впускной системе и обеспечивающей моделирование предпускового режима, пуска и работы дизеля в условиях низких отрицательных температур окружающей среды.

Метод. В статье предлагается усовершенствованная математическая модель дизеля, базирующаяся на тепломеханике (термодинамике открытых систем), которая отражает основные особенности двигателя внутреннего сгорания (ДВС) как системы, преобразующей энергию во времени. Система уравнений математической модели основывается на законах сохранения энергии, массы, уравнениях движения твёрдых звеньев и включает дифференциальные уравнения скоростей изменения температуры и плотности рабочего тела в цилиндре, во впускной системе и в картере ДВС, идеально-газовое уравнение состояния, а также дифференциальные уравнения изменения угловой скорости и угла поворота вала двигателя.

Результаты. Математическая модель апробирована на примере многоцелевого дизеля 1Ч9,5/8,0 с воздушным охлаждением. В статье представлены результаты расчётов предпускового режима, пуска и работы дизеля с учётом подогрева воздуха во впускной системе.

Заключение. Реализация в конструкции дизелей подогрева воздуха на впуске является наиболее эффективным способом обеспечения их пуска при низких отрицательных температурах окружающей среды. Полученные результаты позволяют выработать рекомендации по выбору мощности и режимов работы устройств подогрева для обеспечения пуска и работы дизелей в условиях низких отрицательных температур окружающей среды.

Введение. Современные способы расчета энергетических характеристик паротурбинных установок (ПТУ) основаны на создании цифровых моделей. При этом, основным компонентом модели всей ПТУ является модель многоступенчатой турбины.

Цель исследований — совершенствование существующих способов расчета энергетических характеристик с учётом влияния экономичности отсеков.

Методы. В статье представлены результаты исследований, касающихся новых методов разработки энергетических характеристик многоступенчатых турбомашин. В частности, предложен новый способ учета влияния изменения эффективности отсеков проточной части многоступенчатых турбомашин от протекающего через них расхода среды. Представлен метод расчета энергетических характеристик турбомашин. Предлагаемый метод основан на построении модели турбоустановки, учитывающей изменение технико-экономических показателей ее отдельных элементов от нагрузки.

Результаты. В настоящей статье приведены результаты теоретического обоснования нелинейной зависимости мощности отсеков турбомашины от протекающего через них массового расхода рабочего тела, основанные на изменении внутреннего КПД ступеней при переменных режимах, описанных уравнением Стодола-Флюгеля.

На основе решения уравнения Стодола-Флюгеля, уравнения для лопаточного КПД и уравнения изоэнтропийного теплоперепада получена зависимость эффективности работы отсека турбомашины от относительного расхода протекающей среды. Даны указания по ее применению при моделировании турбомашин.

Проведен анализ экспериментальных данных, полученных в результате испытаний паровой турбины типа ПТ-60-130/13. Представлены экспериментальные зависимости КПД ступеней от протекающего расхода пара. Установлено, что предлагаемая зависимость внутреннего КПД отсеков турбомашин качественно соответствует теоретическим и экспериментальным данным и может применяться в расчетах энергетических характеристик и моделировании.

В качестве практической значимости исследований следует отметить разработку модели турбоустановки ПТ-60-130/13. Приведена диаграмма режимов, построенная с помощью модели, соответствующая результатам тепловых испытаний.

Заключение. Разработанная модель турбоустановки позволяет моделировать любые режимы работы в зависимости от электрической и тепловых нагрузок. Также с помощью модели возможно учитывать влияние отклонения внешних факторов от номинальных значений при разработки системы поправок или оценки увеличения затрат топлива, связанных с этими отклонениями.

Обоснование. При расчётах скоростей свободного осаждения твёрдых частиц в вязкой ньютоновской жидкости предполагается, что влиянием приближающегося днища сосуда можно пренебречь. Необходимость учёта этого фактора возрастает с приближением днища сосуда и с уменьшением геометрического размера частиц.

Цель — разработка методики расчёта скорости осаждения твёрдых частиц в ньютоновской жидкости с учётом приближающегося днища сосуда и определение границы его применимости.

Материалы и методы. Анализируется известная расчётная модель движения осаждающихся дисперсных твёрдых частиц при приближении к днищу сосуда. Показано, что известная модель расчёта скорости осаждения твёрдых частиц при вблизи днища сосуда нуждается в уточнении.

Результаты. Предложенная модификация расчётной модели определения скорости осаждения твёрдых частиц, учитывающая наличие днища сосуда, позволяет обеспечить физически более достоверные результаты. Даны разъяснения о влиянии броуновского движения молекул жидкости на движение осаждающихся твёрдых частиц.

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в возможности расчёта скорости осаждения твёрдых частиц при приближении к днищу сосуда.

Обоснование. В эксплуатации виброизоляторы кабины трактора одновременно испытывают нагрузки от вертикальных, продольно- и поперечно-угловых колебаний кабины, которые отличаются амплитудами, частотами и характером изменения во времени. Сымитировать сложное эксплуатационное нагружение виброизолятора можно в стендовых испытаниях.

Цель — определить расчётным путём параметры нагрузочных режимов стендовых испытаний виброизоляторов кабины трактора, а также соответствующие параметры приводов нагружателей стенда.

Методы. В статье представлены описание и результаты расчёта параметров нагрузочных режимов испытаний виброизоляторов кабины трактора на стенде, обеспечивающем возможность одновременного воспроизведения на испытуемом виброизоляторе нагрузок эксплуатационного характера от вертикальных, продольно- и поперечно-угловых колебаний кабины трактора, а также соответствующих параметров привода этого стенда. Сформулирован порядок подготовки к соответствующим испытаниям, включающий в себя определение значений амплитуд и частот эксплуатационных возмущений, диапазона изменения необходимых частот вращения и крутящих моментов на валах электрических приводов нагружателей стенда и подбор соответствующих приводов с необходимыми характеристиками, определение характера воспроизводимых стендом силовых и кинематических возмущений. На примере резинометаллического виброизолятора АКСС-400М, используемого в подвеске кабины колёсного трактора К-708.4, осуществлён расчёт параметров вертикального нагружения на рассматриваемом стенде. В расчёте учитывался ряд принятых допущений. В итоге получены номинальные значения частоты вращения и крутящего момента на валу электрического привода вертикального нагружателя стенда, согласно которым подобраны электрический двигатель и редуктор фирмы TRANSTECNO. Построены характеристики силовых и кинематических возмущений, реализуемых стендом с учётом регулирования частотным преобразователем электрического двигателя.

Результаты. Проанализированные графические зависимости позволили установить возможный диапазон частот, воспроизводимых стендом в вертикальном направлении эксплуатационных возмущений, ограниченный возможностями выбранного электрического привода.

Заключение. Результаты расчёта параметров электрического привода могут быть использованы при проектировании рассматриваемого стенда для испытаний виброизоляторов кабины трактора, а конкретно — при проектировании элементов нагружателей (кулачковых эксцентриков, толкателей, возвратных пружин).

Обоснование. Эксплуатирующие организации и рядовые потребители предъявляют к транспортным средствам требования к повышению их энергоэффективности, снижению затрат, а также повышение энергономичности и комфортабельности. Одной из значимых затрат при эксплуатации транспортного средства является затрата на топливо, поэтому весьма перспективно применять транспортные средства с электрическими приводами, такие как — аккумуляторные электрические. Для них весьма важно иметь энергоэффективное управление тяговыми приводами, основными источниками потерь энергии, отличающимися высокой эффективностью, увеличивающее их автономный пробег на одной зарядке. Для этого необходимо формировать уставки запрашиваемого момента двигателя с использованием только педали хода с учётом условий движения и характеристик транспортного средства во всём диапазоне скоростей.

Цель работы — является разработка теоретических основ и закона определения уставок тягового и рекуперативного крутящего момента тягового электропривода, режима выбега в зависимости от скорости движения и уровня положения педали хода с учётом обеспечения требуемого уровня комфортабельности и эргономичности управления.

Материалы и методы. Моделирование закона определения уставки тягового и рекуперативного крутящего момента тягового электропривода, режима выбега выполнено в программном комплексе Matlab Simulink.

Результаты. В статье приводятся теоретические основы построения закона формирования определения уставки тягового и рекуперативного крутящего момента тягового электропривода, режима выбега для эффективного управления, повышения его энергономичности, комфортабельности транспортного средства, а также результаты виртуального имитационного моделирования формирования уставок в Matlab Simulink в условиях, приближенных к эксплуатационным.

Заключение. Практическая ценность настоящего исследования заключается в возможности использования предложенного закона определения уставки тягового и рекуперативного крутящего момента тягового электропривода, режима выбега для разработки системы управления тягового привода транспортных машин.

Обоснование. В данной статье рассматриваются вентильные индукторные генераторы для транспортных средств специального назначения. Генератор является основным источником тока, обеспечивающим питание потребителей на всех режимах работы двигателя, а также зарядку аккумуляторной батареи (АБ). Определены основные требования, которые предъявляются к генераторам, такие как, высокая надёжность и долговечность, которые должны соответствовать сроку службы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а также технологичность, невысокая себестоимость и простое техническое обслуживание. Показано, что данным требованиям больше всего удовлетворяют вентильные индукторные машины.

Цель работы — исследование вентильных индукторных генераторов с целью определения их основных характеристик и параметров.

Материалы и методы. Расчет характеристики холостого хода основан на схеме замещения магнитной цепи индукторной машины. Для расчёта токоскоростной характеристики применяется диаграмма Блонделя.

Результаты. Проведён обзор и анализ вентильных индукторных генераторов различного конструктивного исполнения. Для повышения мощности генератора и уменьшения его габаритов и массы в настоящее время применяют анизотропные магниты, которые, как правило, встраиваются в пазах ротора. Рассмотрены основные характеристики и параметры индукторных генераторов. Характерной особенностью индукторной машины, по сравнению с обычными синхронными машинами переменного тока является наличие, при больших степенях насыщения, уменьшения электродвижущей силы (ЭДС), вырабатываемой генератором, поэтому, в индукторных машинах степень насыщения должна быть ниже, чем в обычных — синхронных.

Заключение. В настоящей работе был проведён расчёт вентильного индукторного генератора с номинальным напряжением 14 В, максимальным током отдачи 72А по известной методике. В результате расчёта были определены основные конструктивные параметры машины, проведён расчёт магнитной цепи электрической машины и на основе которого построена характеристика холостого хода. Расчет токоскоростной характеристики проводился с использованием диаграммы Блонделя.

Обоснование. Темпы развития транспортной системы, несоответствующие текущим требованиям города, являются значимым препятствием на пути достижения целевых показателей деловой активности и качества жизни. Одним из основных показателей качества жизни в современном мегаполисе является удовлетворённость городским пассажирским транспортом общего пользования. Системообразующим видом городского пассажирского транспорта общего пользования Санкт-Петербурга является метрополитен, показателями эффективности которого являются процент выполнения графика движения поездов и выполнение графика работы станций. Однако, дотационный характер финансирования и требование надлежащего исполнения установленных показателей эффективности обязывают ГУП «Петербургский метрополитен» проводить поиск на базе современных информационных технологий новых способов адаптации процессов планирования и контроля для управления имеющимися ресурсами, обеспечивающие поддержание в работоспособном состоянии стареющую инфраструктуру и снижение себестоимости.

Цель работы — установление укрупнённого аппаратного состава и базового конструктивного решения необходимых для разворачивания программного обеспечения для планирования и контроля проведения технического обслуживания и ремонта эскалаторного хозяйства метрополитена. Объект исследования — эскалаторное хозяйство метрополитена. Предмет — автоматизация системы технического обслуживания и ремонта.

Материалы и методы. В первой части работы в результате статистического обобщения и сопоставления однородных данных из годовых отчётных материалов ГУП «Петербургский метрополитен», сведённых в табличную форму, а также анализа качественных и количественных характеристик эскалаторного парка, с учетом информации об истории формирования системы технического обслуживания и ремонта было сформулировано утверждение о наличии взаимосвязи между изменениями происходящими в транспортной системе города и потребностью адаптации процессов планирование и контроля работ из состава системы технического обслуживания и ремонта эскалаторного хозяйства. Во второй части на основе анализа нормативной базы и требований к проектированию центров обработки данных был установлен основной конструктивный элемент для реализации устройства планирования и контроля проведения технического обслуживания и ремонта эскалаторного хозяйства метрополитена.

Результаты. Теоретически значимым результатом работы является установленная взаимосвязь изменений, проводимых на уровне транспортной системы города и потребности в изменении системы технического обслуживания и ремонта эскалаторного хозяйства метрополитена для достижения комплексного развития транспортной системы. В свою очередь, рассмотренный в работе базовый состав аппаратно-программного комплекса, основным конструктивным элементом которого является система изоляции коридоров, реализующий инструмент адаптации процессов планирование и контроля работ, имеет существенное значение для практического применения.

Заключение. Конструкция и оборудование аппаратно-программного комплекса, а также установленное на нем программное обеспечение мониторинга, планирования и контроля работ, обеспечивающих/не обеспечивающих исполнение показателей эффективности, дают возможность перевести части инфраструктуры с системы технического обслуживания и ремонта по наработке на систему по состоянию.