Известия МГТУ “МАМИ“

Обоснование. Газотурбинные установки являются наиболее широко распространенным типом энергетических установок, применяемых практически во всех отраслях промышленности. Столь широкое распространение в совокупности с высоким уровнем энергетических характеристик, большой удельной мощностью и манёвренностью обуславливают актуальность исследований в области оценки их параметров работы.

Цель работы. Целью работы являлось определение эксергетических характеристик (эксергетический КПД и коэффициент диссипации эксергии) газотурбинной установки и оценка эффективности использования энергии в газотурбинной установке, а также анализ влияния температуры окружающего воздуха на выбранные параметры.

Материалы и методы. В работе представлены результаты эксергетического анализа газотурбинной установки в составе ТЭЦ «Джандар», Сирия. Для оценки описанных параметров использовался метод эксергетического анализа термодинамических характеристик газотурбинной установки на основе первого и второго начал термодинамики в совокупности с законами сохранения массы и энергии. Важной особенностью проведённого исследования, которой также подчёркивается его новизна, является учёт химической эксергии дымовых газов при проведении эксергетического анализа.

Результаты. По результатам работы было установлено, что максимальный эксергетический КПД имел значение 92,8% и был характерен для турбины в составе ГТУ, в то время как наибольшая диссипация эксергии наблюдалась для процесса сжигания топлива в камере сгорания и была равной 80% (117,3 МВт). Наименьшие значения эксергии соответствовали компрессору — 6,0% (9 МВт). Для ГТУ в целом общая величина диссипация эксергии составила 147,3 МВт, а эксергетический КПД — 53,3%. При этом основными источниками необратимости в установке являются камера сгорания и продукты сгорания.

Заключение. Эксергетический анализ является удобным методом оценки степени термодинамического совершенства газотурбинных установок. В качестве дальнейшего направления работ необходимо более полно оценить влияния различных условий, например, влажность воздуха или степени повышения давления в компрессоре на эксергетические характеристики ГТУ.

Обоснование. Использование герметичных насосов для перекачивания разнообразных жидкостей в современном мире повсеместно. Повышение ресурса и надёжности работы герметичных насосов с магнитной муфтой является актуальной технической задачей.

Цель работы — поиск относительно простых способов повышения ресурса и надёжности работы герметичных насосов с магнитной муфтой, в частности исследуется влияние площади разгрузочных отверстий в рабочем колесе на толщину смазочного слоя в упорном подшипнике.

Материалы и методы. В математической модели был рассмотрен план сил, действующих на ротор центробежного насоса с гидростатическими подшипниками, работающими на перекачиваемой жидкости, а также получено его уравнение равновесия. Часть силовых факторов, действующих на ротор, найдена с помощью гидродинамического моделирования. В расчёте был учтён такой геометрический параметр центробежного насоса, как влияние разгрузочных отверстий рабочего колеса на толщину смазочного слоя в упорном гидростатическом подшипнике.

Результаты. В итогах статьи представлен график зависимости толщины смазочного слоя в упорном подшипнике скольжения от площади разгрузочных отверстий рабочего колеса. Как видно из этого графика, осевая сила весьма чувствительна к площади разгрузочного отверстия рабочего колеса центробежного насоса.

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в том, что в выводах статьи было сформулировано влияние разгрузочных отверстий рабочего колеса на толщину смазочного слоя упорного подшипника герметичного центробежного насоса.

Введение. В настоящее время суда на воздушной подушке (CВП) широко применяются во всём мире благодаря своей амфибийной способности и проходимости на водных и элементарно подготовленных площадках с низкой несущей способностью. При этом на практике СВП имеют две главные системы, обеспечивающие движение: подъёмную и тяговую, которые могут быть как объединённые (работающие от одного источника механической энергии), так и раздельные.

В данной статье рассматривается СВП, имеющее раздельные подъёмную и тяговую системы. При этом подъёмная система такого СВП состоит из поршневого дизельного двигателя внутреннего сгорания (ДВС), гидравлической трансмиссии гидрообъёмного типа, осевых вентиляторов, канала подвода и камеры образования воздушной подушки. Рассматриваемый вариант обусловлен тем, что гидрообъёмная трансмиссия обладает рядом существенных преимуществ перед механической трансмиссией с карданными валами и ремёнными передачами, широко применяемой в настоящее время. В статье рассматривается камерная схема образования воздушной подушки.

Цель исследования — разработка совместной математической модели подъёмной системы СВП, состоящей из поршневого дизельного ДВС, гидрообъёмной трансмиссии и вентилятора, подающего воздух в секции воздушной подушки.

Методы. В среде MATLAB/SIMULINK анализируется регулирование мощности двигателя при движении судна на разных опорных поверхностях с точки зрения увеличения КПД вентилятора и всей системы. Приведена расчётная схема системы, получены приемлемые переходные характеристики. Оцениваются КПД, диапазон оптимальной работы насоса и гидромотора Sauer-Danfoss. Рассматривается процесс регулирования СВП от установившегося режима до нового состояния при изменении условий движения.

Результаты. По результатам моделирования показано влияние входного управляющего сигнала (параметра регулирования режимов работы двигателя) и возмущающего сигнала (коэффициента перепада давления, определяющего свойства опорной поверхности) на параметры, характеризующие движение судна.

Заключение. Разработанная математическая модель позволяет выбирать и оценивать параметры регулирования режима работы двигателя при движении судна на разных поверхностях, анализировать и улучшать энергоэффективность системы.

Обоснование. Подтверждение эффективной работоспособности виброизоляторов системы подрессоривания кабин колёсных и гусеничных машин получают на основе стендовых испытаний. Разработка нагружающих устройств и систем управления нагрузочными режимами для испытаний виброизоляторов на стендах, соответствующих эксплуатационным режимам, является актуальной технической задачей.

Цель работы — разработка систем управления нагрузочными режимами для стендовых испытаний виброизоляторов на основе анализа их эксплуатационной нагруженности.

Материалы и методы. На основе анализа эксплуатационной нагруженности виброизоляторов систем подрессоривания кабин колёсных и гусеничных машин разработаны технические решения нагружающих устройств стендов и системы управления нагрузочными режимами, позволяющие воспроизводить на испытуемых виброизоляторах режимы нагружения с параметрами, статистически эквивалентными эксплуатационным нагрузочным режимам.

Результаты. Предложено техническое решение стенда для ресурсных испытаний резинометаллических виброизоляторов с воспроизведением на испытуемом виброизоляторе нагрузок эксплуатационного характера в вертикальном, продольно-осевом и поперечно-осевом направлениях. Предложено также техническое решение стенда, обеспечивающего воспроизведение при ресурсных испытаниях виброизоляторов нагрузочных режимов, в которых динамическая составляющая нагрузки формируется в результате вынужденных и собственных колебаний защищаемого объекта. Управление нагрузочными режимами предложенных стендов обеспечивает получение более достоверных результатов испытаний из-за приближения условий нагружения виброизоляторов на стендах к эксплуатационным.

Заключение. Практическая ценность работы заключается в возможности использования предложенных технических решений испытательных стендов и систем управления нагрузочными режимами для испытаний виброизоляторов системы подрессоривания кабин колёсных и гусеничных машин с повышением степени достоверности их результатов за счёт приближения условий нагружения к эксплуатационным.

Обоснование. Для моделирования движения транспортных средств широко используют динамические модели. Увеличение точности расчётов достигается за счёт добавления в модель податливых тел, что приводит к усложнению выполняемой задачи. Поэтому возникает необходимость в оценке влияния учёта податливости элементов модели на получаемые результаты.

Цель работы — оценка влияния податливости несущей системы фронтального погрузчика на возникающие нагрузки в системе динамики твёрдых тел.

Материалы и методы. Решение задачи представлено на примере динамической модели фронтального погрузчика (ФП) массой 14,5 т с несущей системой с жёстко закреплёнными колёсными движителями к передней полураме и качающимся мостом на задней полураме. Данный способ крепления позволяет оценивать влияние податливости элементов ФП путём сравнения вертикальных реакций, возникающих в пятне контакта колёс с опорной поверхностью. Модели динамики выполнены в приложении NX 2206 программного комплекса NX Motion.

Результаты. Проведено сравнение вертикальных нагрузок, возникающих на колёсных движителях в заданных нагрузочных режимах (симметричных и кососимметричных), с использованием абсолютно жёсткой и податливой моделей несущей системы. Получено, что нагрузки для кососимметричных режимов нагружения могут отличаться до 20% в зависимости от жёсткости рамы.

Заключение. В результате проведённого исследования можно утверждать, что учёт податливости несущей системы транспортного средства значительно влияет на получаемые результаты в процессе моделирования.

Обоснование. В настоящее время в сегменте городских пассажирских перевозок все более широкое применение находят электробусы, что обуславливается отсутствием вредных выбросов и низким уровнем шума. В качестве тягового электродвигателя широко используются синхронные машины с постоянными магнитами (СМПМ). Одним из наиболее перспективных методов контроля технического состояния тяговых электродвигателей является диагностика с помощью средств мониторинга, установленных на борту транспортного средства. К достоинствам таких методов следует отнести возможность проведения регулярных частых проверок состояния (в отличие от гораздо более редкого диагностирования в стационарных пунктах технического обслуживания) и более оперативного реагирования на развитие выявленных неисправностей, что существенно сокращает затраты на техническое обслуживание и ремонт дорогостоящего оборудования. К недостаткам относятся ограничения, связанные с дефицитом компоновочного пространства для размещения диагностического оборудования, и с ограниченными возможностями бортовых компьютерных средств по передаче и хранению диагностической информации и с трудоёмкостью вычислительных процедур встроенных экспертно-диагностических систем. Если говорить о видах эксплуатационных отказов СМПМ, которые встречаются наиболее часто и имеют наиболее тяжёлые с точки зрения затрат на восстановление работоспособности, то это межвитковые замыкания в обмотках статора, повышенный эксцентриситет воздушного зазора между статором и ротором, повреждение подшипников, а также повреждения связанного с электродвигателем механического редуктора.

Цель работы — выявление диагностических признаков межвитковых коротких замыканий в фазных обмотках синхронного электродвигателя с постоянными магнитами, с помощью которых можно на ранней стадии выявлять эти неисправности на борту маршрутных городских транспортных средств.

Методы. Разработана математическая модель синхронного электродвигателя с постоянными магнитами с короткозамкнутыми витками фазной обмотки, позволяющая проводить исследование поведения двигателя при различном числе замкнутых витков.

Результаты и выводы. Впервые сформулированы требования к диагностическим признакам для бортовой системы диагностики городского рейсового электробуса, позволяющим выявлять межвитковые замыкания в фазовых обмотках тяговых электродвигателей на ранних стадиях зарождения неисправности. Получены основные параметры процесса цифровой регистрации фазных токов, позволяющие проводить измерения и передачу сигналов по бортовой информационной сети электробуса. Методами имитационного моделирования установлено, что пиковые значения линейного спектра суммарного вектора тока являются устойчивыми диагностическими признаками, позволяющим выявлять межвитковые замыкания в фазовых обмотках тяговых электродвигателей на ранних стадиях зарождения неисправности.

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в возможности использования предложенных методов диагностирования технического состояния узлов тягового электропривода на городском пассажирском электротранспорте.

Обоснование. Создание роботов, которые могут двигаться как в шагающем, так и в колёсном режиме, и в то же время отличаются от уже созданных роботов простой конструкцией, является актуальной задачей последних лет. Если такой робот будет сопоставим по конструктивной сложности, плавности хода, надёжности и себестоимости с колёсным аналогом, и, кроме того, будет способен устойчиво и быстро передвигаться по непроходимому для колёсных роботов рельефу, то это может гарантировать научный и коммерческий успех такого изделия. Динамика движения робота описывается средствами программных комплексов «Универсальный механизм» и «Matlab Simulink». В статье приведены результаты виртуальных испытаний робота в основных режимах движения (прямолинейный курс, поворот, преодоление ступени).

Цель работы — повышение подвижности робота, оборудованного псевдошагающей ходовой системой путём использования рациональных законов управления.

Методы. Для оценки ходовых качеств исследуемого робота используются методы имитационного математического моделирования его движения с использованием программных комплексов исследования динамики систем твёрдых тел.

Результаты. Для заданной мощности двигателей были получены: максимальная скорость устойчивого прямолинейного движения, скорость поворота, высота наибольшей преодолеваемой ступени.

Заключение. Разработана новая модель мобильного робота, оборудованного ходовой системой простой конструкции. Данная модель по результатам испытаний продемонстрировала высокие показатели проходимости и другие показатели подвижности.