авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
-- [ Страница 1 ] --

4(43) 2010

Редакционная коллегия:

Главный редактор

О. Д. Асенчик, М. Н. Верещагин, В. А. Голуб,

С. И. ТИМОШИН

Р. И. Громыко, Н. В. Грунтович, Е. М. Карпенко,

Заместитель

В. М. Кенько, В. И. Луковников, Г. М. Лыч,

главного редактора

Н. К. Мышкин, А. А. Панков, Е. Н. Подденежный, А. А. БОЙКО Б. В. Сорвиров, А. В. Сычев, Г. П. Тариков, Ответственный секретарь Л. Г. Чубриков, О. Н. Шабловский, Т. Г. ЯНУЩЕНКО А. П. Шевлюков, П. А. Хило Адрес редакции: Республика Беларусь, 246746, г. Гомель, пр. Октября, 48.

Телефон: (0232) 40-15-68. Факс: (0232) 47-91-65 E-mail: machin@gstu.by СОДЕРЖАНИЕ Зенкин В. Н. К 115-летию со дня рождения Павла Осиповича Сухого Машиностроение и машиноведение Сенько В. И., Пастухов М. И., Макеев С. В., Пастухов И. Ф. Анализ причин повреждения и возможности продления срока службы боковых рам тележек грузовых вагонов Тарасенко В. Е., Якубович А. И., Бобровник А. И., Голод С. В. Эффективность системы охлаждения дизеля сельскохозяйственного трактора Шевченко С. А. Анализ влияния надежности машин технологического комплекса на вероятность выполнения производственного задания Попов В. Б. Формирование функциональной математической модели механизма вывешивания адаптера кормоуборочного комбайна «Полесье-3000» Теоретическая физика Рудак Э. А., Ячник О. И., Максименко Н. В., Андреев В. В. Расчет SF-коэффициентов для продуктов деления в топливе теплового реактора ВВЭР-1000 Хандрамай В. Л., Соловцова О. П. Современный статус правил сумм Бьеркена и Гросса-Ллевеллина Смита Обработка конструкционных материалов Максименко А. В., Мышковец В. Н., Шаповалов П. С. Импульсная лазерная наплавка конструкционных сталей кольцевыми пучками Шматов A. А. Формирование диффузионного Ti–Mn карбидного слоя на стали Электротехника и энергетика Овсянник А. В. Критический тепловой поток и первый кризис при кипении на неизотермической оребренной поверхности Зализный Д. И., Новиков М. Н., Ходанович Н. М., Шутов А. Ю. Методика численного расчета нестационарных тепловых процессов в изоляции силового кабеля Колесник Ю. Н., Иванейчик А. В., Кузеро А. М., Рабков А. Н. Эффективное управление электрическими нагрузками потребителей с кусочно-непрерывными расходными характеристиками и в условиях неопределенности производственной программы Комнатный Д.

В. Расчет поля микрополосковой заглубленной линии методом эквивалентных электродов Пацей Н. Е., Придухо В. Т., Попов В. Б. Проектирование и моделирование работы автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии Экономика и управление народным хозяйством Белинская Я. В. Противоречия монетарной политики Национального банка Украины на этапе выхода из кризиса. Неэффективность антиинфляционной политики и проблемы развития банковской системы Боломчук Б. В., Драгун Н. П. Исследование внутренних факторов уровня диверсификации деятельности промышленных предприятий Хроника научной жизни Наши юбиляры Резюме Журнал включен в Перечень научных изданий Республики Беларусь для опубликования результатов диссертационных исследований по техническим наукам (приказ ВАК РБ № 101 от 04.06.2005 г.) Публикуемые материалы рецензируются.

Мнение авторов статей не обязательно совпадает с позицией редколлегии.

Перепечатка материалов, опубликованных в журнале, разрешается только с согласия автора и издателя.

Подписные индексы: для индивидуальных подписчиков – для предприятий и организаций – Редактирование и корректура: Н. И. Жукова, Н. В. Гладкова, М. В. Аникеенко, А. В. Власов Дизайн Е. Н. Баженова Компьютерная верстка Е. Н. Баженова Подписано в печать 14.12.2010 г.

Формат 60х84/8. Бумага офсетная. Гарнитура «Таймс».

Ризография. Усл. печ. л. 17,67. Уч.-изд. л. 14,33.

Тираж 100 экз. Заказ № 1425/93.

Издатель и полиграфическое исполнение:

Издательский центр учреждения образования «Гомельский государственный технический университет имени П. О. Сухого».

ЛИ № 02330/0549424 от 08.04.2009 г.

246746, г. Гомель, пр. Октября, 48.

© Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П. О. Сухого», Уважаемые коллеги!

В этом году исполнилось 115 лет со дня рождения нашего земляка, выдающегося авиаконструктора Павла Осиповича Сухого.

Гомельчане чтят его память: в одном из скверов города был установлен бюст П. О. Сухому, его именем названа улица, а 15 лет назад Кабинетом Министров Респуб лики Беларусь было принято решение о при своении имени Павла Осиповича Сухого Гомельскому политехническому институту, как тогда именовался наш вуз.

В гомельском небе Павел Сухой впервые увидел в полете самолет. Постройка авиамо делей и планеров заложила фундамент бу дущей профессии. А лекции Николая Егоро вича Жуковского в Московском государст венном университете об основах теории авиации окончательно определили выбор специальности.

К сожалению, политические, социальные изменения в стране не позволили сразу по сле окончания гимназии получить специальное образование.

Служба в пулеметной роте в Первую мировую войну, работа учителем математики в небольшом белорусском городке.

Диплом инженера-конструктора авиационной техники П. О. Сухой получает в воз расте 30 лет.

Уже через 7 лет, в 1932 г., Павел Осипович назначается ответственным руководите лем по проектированию и постройке самолета РД («Рекорд Дальности», АНТ-25).

На этом самолете был совершен легендарный перелет Москва – Северный полюс – США экипажами В. П. Чкалова и М. М. Громова и установлены два мировых рекорда дальности перелетов без посадок.

В 1938 г. под руководством П. О. Сухого организуется самостоятельное конструк торское бюро. Новое КБ приступило к проектированию ближнего бомбардировщика «Иванов». Самолет был создан и являлся образцом применения передовой и продуман ной технологии. С 1940 г. начался массовый выпуск этих самолетов, получивших назва ние Су-2. Самолет Су-2 участвовал в боях Великой Отечественной войны в качестве штурмовика и ближнего бомбардировщика.

В 1940 г. П. О. Сухому без защиты диссертации была присвоена ученая степень док тора технических наук.

В обстановке военных лет создавались еще более совершенные машины: штурмовик Су-6, за который в 1943 году Павел Осипович Сухой удостоен Сталинской премии I степени;

штурмовик Су-8. Однако эти самолеты не были запущены в серию из-за труд ностей в переналаживании производства в военной обстановке. А оригинальный по кон струкции самолет Су-5 стал предпосылкой к созданию самолетов с реактивными двига телями.

Первым реактивным самолетом КБ П. О. Сухого стал созданный в 1946 г. фронто вой истребитель Су-9 с двумя турбореактивными двигателями. Затем создаются истре битель-перехватчик Су-11, первый советский трансзвуковой самолет Су-15, опередив ший время экспериментальный истребитель Су-17, на котором впервые в мире решался вопрос спасения летчика на больших высотах.

С самого начала профессиональной деятельности П. О. Сухого в каждой его работе присутствовали уникальные решения, порой граничащие с возможностями науки и тех ники. Впервые были сконструированы и применены убирающиеся в полете шасси, глад кая металлическая обшивка, топливные баки-отсеки крыла, катапультируемое кресло летчика, система спасения экипажа в отделяемой кабине, бустер в системе управления, тормозной парашют. В дальнейшем под руководством Павла Осиповича Сухого было создано несколько типов самолетов со многими модификациями, каждый из которых являлся прорывом в отечественной и мировой авиационной науке и технике.

В 60-е гг. коллектив П. О. Сухого создает самолеты для советских ВВС и ПВО.

Годы совместной работы военных специалистов с конструкторским бюро П. О. Сухого были очень плодотворными и основывались на обоюдном стремлении быстрее и точнее выполнить задание для авиации Вооруженных Сил. Особенно внимательно Павел Оси пович прислушивался к мнению летчиков-испытателей, считая их такими же творцами самолетов, как и конструкторов. В 1965 г. были запущены в серию новые модификации истребителя-бомбардировщика Су-7Б, в конструкции которого впервые удалось объе динить качества, присущие штурмовику, бомбардировщику и истребителю. Этот само лет находился на вооружении ВВС стран-участниц Варшавского договора.

В 1966 г. был поднят в воздух первый в СССР экспериментальный самолет С-22И с крылом изменяемой стреловидности.

В 1972 г. первый в мире сверхзвуковой самолет Т-4 с дистанционной системой управления новое слово в дальней сверхзвуковой авиации.

В последние годы жизни П. О. Сухой работал над созданием высокоэффективных самолетов нового поколения: Су-24, Су-25, Су-27. Истребитель-перехватчик Су-27, по мнению западных специалистов, имеет «радиолокационную систему, способную видеть Бога». Освоенные в процессе разработки и испытаний технологии легли в основу созда ния самолетов следующего поколения.

Выдающийся конструктор и организатор, доктор технических наук, дважды Герой Социалистического Труда, лауреат Сталинской, Ленинской и Государственных премий П. О. Сухой 33 года стоял во главе коллектива ОКБ. Он являлся автором 50 оригиналь ных конструкций самолетов, из которых 34 были построены и испытаны. Авиация стала сверхзвуковой, всепогодной, ракетоносной. Среди великолепных боевых машин неиз менно вызывает восхищение стремительный полет первоклассных самолетов, которым дал путевку в жизнь Павел Осипович Сухой.

Ректор ГГТУ им. П. О. Сухого доктор физико-математических наук, профессор С. И. Тимошин К 115-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ ПАВЛА ОСИПОВИЧА СУХОГО В. Н. ЗЕНКИН ОАО «ОКБ Сухого», г. Москва, Российская Федерация Имя Павла Осиповича Сухого стало известным в эру создания реактивных само летов. Его самолеты-стрелы стали визитной карточкой на Тушинском параде 1956 г.

Но этому предшествовала большая работа по созданию не только летающих машин, но и коллектива их создающих.

П. О. Сухой в рабочем кабинете Начав в 1939 г. с коллектива численностью менее 100 человек, сегодня ОКБ Су хого является основой компании «Сухой», крупнейшей и наиболее успешной на сегодняшний день самолетостроительной компанией в России.

В активе коллектива ОКБ Сухого более 11000 выпущенных серийно боевых са молетов, 2500 из которых экспортированы в 37 стран мира. Это новые перспектив ные разработки не только военной техники – Су-35 и самолет пятого поколения Т-50, но и гражданский пассажирский лайнер «Sukhoi Superjet 100».

В 1939 г. в серийное производство был запущен первенец нового коллектива – ближний бомбардировщик Су-2. Несмотря на небольшое количество построенных самолетов, они приняли участие в Великой Отечественной войне и внесли свой вклад в Победу.

Су-2 Су- Параллельно с производством Су-2 велись работы по его дальнейшему разви тию – бронированному штурмовику Су-6. И хотя самолет не строился серийно, за его создание в 1943 г. Павел Осипович получает Государственную (Сталинскую) премию 1-й степени.

В 1944 г. коллектив в инициативном порядке приступил к разработке самолета с реактивными двигателями, заводской шифр – «Л» (Су-9). На нем впервые у нас в стране применили катапультное кресло летчика, гидравлический усилитель в сис теме управления, тормозной парашют для сокращения длины пробега, пороховые ускорители для сокращения взлетной дистанции. Предусматривалась установка радиолокационной станции и приборов слепой посадки для обеспечения полетов в любое время суток.

Су-9 – первый реактивный В 1949 г. была завершена постройка самолета «Р» (Су-17). Скорость его гори зонтального полета должна была превышать скорость звука, поэтому для спасения летчика на больших высотах и скоростях полета на самолете выполнили специаль ную отделяемую кабину.

Су- Но в ноябре 1949 г. КБ расформировали.

Опыт боевых действий в Корее в начале 50-х гг. показал необходимость созда ния нового сверхзвукового самолета. В 1953 г. эту работу поручили П. О. Сухому, вновь назначив его главным конструктором и восстановив ОКБ.

Уже через 2 года, осенью 1955-го, на испытания вышел новый фронтовой истре битель С-1. С первых же полетов он показал высокие летно-технические характери стики, первым у нас в стране показав максимальную скорость полета – 2070 км/ч, что превышало установленную в ТТЗ. Этот самолет стал прототипом большого семейства самолетов типа Су-7/17, широко известного во всем мире.

Су-11 с полным боекомплектом Параллельно создавался еще один самолет – перехватчик Т-3. Поднятый в небо в 1956 г., он послужил основой целого ряда перехватчиков Сухого – Су-9 и Су-11, входивших в первые у нас в стране автоматизированные комплексы перехвата.

Своеобразной вершиной этого направления стал Су-15. Эти самолеты в 60–70-х гг.

составляли основу истребительной авиации ПВО страны.

Т-3 Су- В 60-е гг. в ОКБ начались работы по нескольким новым перспективным направ лениям. Среди них Т-4, более известный как «сотка», и Т-6.

Т-4 «Сотка»

Т-4 стал своеобразной вехой в истории нашего коллектива. Он создавался как ударно-разведывательный авиационный комплекс, с дальностью полета порядка 7000 км и крейсерской скоростью полета ~ 3000 км/час. Для этого совместно с ЦАГИ был проведен большой объем фундаментальных исследований в области аэродинамики. Впервые в отечественной практике:

разработали сверхзвуковой регулируемый воздухозаборник смешанного сжа тия с автозапуском для расчетного числа М = 3,0;

применена 4-канальная электродистанционная система управления (СДУ) в продольном канале;

автомат тяги;

гидросистема с рабочим давлением, повышенным до 280 кг/см2;

топливная система с гидротурбонасосами;

система нейтрального газа на жидком азоте и многое другое.

При высоких рабочих температурах – 220–330 С основными конструкционными материалами самолета были титан и сталь. Это потребовало освоения принципиаль но новых технологических процессов:

автоматической сварки сквозным проплавлением;

автоматической сварки погруженной дугой с применением листовой присадки;

химического фрезерования титановых сплавов и т. д.

Для отработки новых технологий в ОКБ осуществлена широкая программа освое ния в производстве новых видов материалов и покрытий, испытаний натурных образ цов конструкции на прочность, в том числе при высоких рабочих температурах.

Для отработки силовой установки, самолетных систем и оборудования в ОКБ совместно со смежниками проводилась большая программа исследований и испыта ний различных моделей, стендов и летающих лабораторий.

Су- Фронтовой бомбардировщик Т-6 (Су-24) стал первым в СССР ударным самоле том тактической авиации, обеспечивающим круглосуточное и всепогодное примене ние. Это было достигнуто благодаря установке ПНС «Пума», в состав которой входила двухдиапазонная прицельная РЛС «Орион-А» и специализированный радиолокатор «Рельеф», предназначенный для реализации автоматизированного маловысотного полета с огибанием рельефа местности на малых и сверхмалых высотах.

В 1969 г., проанализировав опыт боевого применения авиации во Вьетнаме, ОКБ в инициативном порядке приступило к разработке штурмовика Су-25. Основной упор был сделан на высокую боевую живучесть самолета. В конструкции кабины пилота, вместо стальной, впервые применена титановая броня ВТ-20, топливные баки заполнены открытоячеистым ППУ, вместо системы нейтрального газа.

Су- Мероприятия по боевой живучести полностью подтвердили свою эффективность во время боевых действий в Афганистане. На Су-25 было совершено более 60000 тыс. боевых вылетов, при этом от боевых повреждений в воздухе потеряно всего 23 машины. То есть в среднем налет составил более 2600 вылетов на один потерянный самолет.

Параллельно с Су-25 в ОКБ создавался еще один самолет, ставший в последнее время «визитной карточкой» нашего коллектива, – Су-27. При реализации этого проекта ОКБ Сухого использовало весь свой опыт, накопленный при создании боевых самолетов. В основу компоновки заложили новые перспективные идеи:

интегральная аэродинамическая компоновка;

использование наплыва с острой передней кромкой;

двигатели – в двух разнесенных изолированных мотогондолах под несущим корпусом фюзеляжа;

продольная статическая неустойчивость, что снизило потери на балансировку и серьезно улучшило характеристики маневренности в ближнем воздушном бою.

Су- Создание Су-27 стало «знаковым событием» не только для ОКБ Сухого.

В период 70–80-х гг. к работам по программе была привлечена огромная кооперация соисполнителей по всей стране.

Перспективные технологии внедрялись в большинстве систем самолета:

балансировка статически неустойчивого в продольном канале самолета обес печена четырежды дублированной электродистанционной системой управления (ЭДСУ), за создание которой группа сотрудников ОКБ удостоена Государственной премии СССР;

необходимые характеристики системы управления и снижение габаритов и массы ее агрегатов обеспечены, впервые в серии, использованием гидросистемы с повышенным рабочим давлением 280 кг/см2 и принципиально новых типов рулевых приводов;

для двигателей освоены новые титановые сплавы и жаропрочные стали, использованы монокристаллические лопатки и специальные покрытия и т. д.;

БРЭО Су-27 разработано с широким внедрением цифровой обработки ин формации на БЦВМ с учетом принципа широкого комплексирования различных систем по функциям и назначению;

разработано новое поколение управляемых ракет средней и малой дально сти и т. д.

Используя резервы компоновки Су-27, ОКБ создало на его основе целый ряд новых модификаций.

С 1986 по 1990 г. на специально доработанном опытном самолете Т10- (П-42) было установлено 50 официально зарегистрированных ФАИ мировых рекор дов скороподъемности и высоты полета, часть из них до сих пор является абсолют ными рекордами.

Исполнение фигур высшего пилотажа Су- В конце 80-х гг. ОКБ Сухого осуществило прорыв в области сверхманевренно сти, до сих пор мало освоенной самолетами других фирм. С середины 90-х ряд само летов семейства Су-27 оснащаются двигателями с управляемым вектором тяги. Это позволило снять ряд ограничений на маневрирование в воздушном бою.

В 1997 г. в воздух поднялся опытно-экспериментальный самолет с крылом об ратной стреловидности Су-47 «Беркут». Он предназначен для отработки новых кон структивно-технологических решений и материалов, в том числе – применение в вы соконагруженных конструкциях панелей из углепластика.

Су-47 (С-37) «Беркут»

На протяжении последних десяти лет коллектив ОКБ Сухого ведет работы по созданию перспективного авиационного комплекса фронтовой авиации. Первый полет опытного самолета состоялся 29 января 2010 г. Это принципиально новая раз работка с высоким уровнем интеллектуализации и интеграции бортовых систем и планера.

Т-50 (ПАК ФА) ПАК ФА сочетает в себе дозвуковые характеристики самолета Су-27 с возмож ностью выполнения длительного сверхзвукового крейсерского полета и маневриро вания. На нем установлен принципиально новый комплекс авионики, интегрирую щий функцию «электронного пилота», что значительно снижает нагрузку на летчика, позволяя ему основное внимание уделять выполнению тактических задач. Самолет оснащен перспективной радиолокационной станцией с АФАР, обеспечивающей большие дальности обнаружения целей, высокую помехозащищенность и быстро действие.

Создание этого самолета стало возможным благодаря проводимой ОКБ Сухого, совместно с холдингом, в который оно входит, системно организованной и напря женной работы по планированию, организации и контролю деятельности большой кооперации разработчиков и производителей авиационной техники и комплектую щих. Создание новых комплексов требует решения принципиально новых научно технических задач, высокой квалификации научно-технических кадров, знания специалистами и применения ими прогрессивных технологий, современной органи зации работ кооперации на всех этапах его создания. Эти знания и навыки реализу ются в ОКБ Сухого при обеспечении решения организационных, финансовых и технических проблем предприятий подрядчиков и даже субподрядчиков.

Большой круг задач, решаемых немногочисленным коллективом, требует от спе циалистов широких и одновременно глубоких знаний в пограничных областях и правильной организации труда. Специалистами ОКБ, компании и кооперации реали зуется модель инновационного развития экономики по всей цепочке:

маркетинг;

фундаментальная наука;

поисковые и экспериментальные исследования;

прикладная наука и разработка конкурентоспособной продукции;

организация внутрироссийской и международной кооперации, техническое перевооружение ее предприятий;

выполнение долгосрочных серийных заказов;

послепродажное обслуживание авиационной техники.

Реализация крупных проектов как военного, так и гражданского назначения тре бует:

проведения большого комплекса работ по моделированию и электронному описанию рабочих процессов с использованием вычислительных мощностей, вклю чая суперкомпьютер разработки Российского федерального ядерного центра (г. Саров);

реализации, совместно с институтами РАН, программы исследований по сни жению уровня заметности летательного аппарата, повышению ресурса агрегатов, диагностике материалов неразрушающими методами контроля, предотвращению коррозионного старения и биоповреждений конструкционных и специальных мате риалов и т. д.;

взаимодействия с отраслевыми институтами при решении прикладных за дач ОКР, стимулирующего технологическое обновление ряда научных направле ний, поддержания стендовых и лабораторных баз, при подготовке востребован ных кадров;

обеспечения координации действий с предприятиями кооперации и государ ственными научными центрами;

информационных технологий полного электронного описания изделия, моде лирования аэро- и газодинамики, прочности, математического и полунатурного моделирования и сопровождения испытаний, бесчертежного проектирования и под готовки производства, изготовления и сборки изделия.

Аэродинамическая математическая модель самолета Су-30МКК.

Решение уравнений Навье-Стокса (2003 г.) Этот подход позволит в будущем получить высокие результаты не только в реа лизуемых, но и в перспективных проектах, которые обеспечат загрузку вычисли тельных, проектных и производственных мощностей науки и промышленности.

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ УДК 629.4.027. АНАЛИЗ ПРИЧИН ПОВРЕЖДЕНИЯ И ВОЗМОЖНОСТИ ПРОДЛЕНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ БОКОВЫХ РАМ ТЕЛЕЖЕК ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ В. И. СЕНЬКО, М. И. ПАСТУХОВ, С. В. МАКЕЕВ, И. Ф. ПАСТУХОВ Учреждение образования «Белорусский государственный университет транспорта», Республика Беларусь Введение Одной из главных задач службы вагонного хозяйства Белорусской железной дороги является повышение эффективности использования подвижного состава в эксплуатации и, в частности, – максимального использования его ресурса путем про дления назначенного срока службы грузовых вагонов без ущерба для обеспечения требований безопасности движения. На текущий момент назначенный срок службы большинства типов грузовых вагонов составляет 32 года. Однако, на основании ре зультатов последних исследований о потере несущей способности вагонов за дли тельный срок службы, материалов о повреждаемости вагонов в эксплуатации, новых оценок остаточного ресурса, а также внедрения современных технологий в диагно стику технического состояния ответственных деталей, принято решение об увеличе нии срока службы вагонов после капитального ремонта на 50 % от назначенного, т. е. с 32 до 48 лет. При этом продление срока службы вагона до 48 лет касается только кузовов. Срок же службы основных элементов вагона – тележек, по ресурсу литых деталей (боковых рам и надрессорных балок), может быть продлен только на 5 лет, т. е. – до 37 лет (включительно). Поэтому замена тележек под продленными кузовами через 37 лет эксплуатации вагона является дорогостоящей операцией и не совсем оправданной для остаточного срока службы вагона на 11 лет (с 37 до 48 лет).

Особенно актуальна эта проблема для Белорусской железной дороги, которая не имеет своего производства для изготовления крупногабаритных литых деталей (бо ковых рам и надрессорных балок) и вынуждена закупать их в России. В связи с этим БелГУТ длительное время (с 1996 г.) ведет исследования по оценке остаточного ре сурса литых деталей тележек и возможности продления их срока службы.

Наблюдения за работоспособностью боковых рам в эксплуатации показали, что до 85 % всех повреждений приходится на буксовые проемы (зоны 1–3, рис. 1). При этом характер повреждений по этим зонам – усталостный, но причина возникновений трещин по ним различна. Определяющей причиной возникновения повреждений по зоне 3 является качество литья. При попадании литейных дефектов на поверхность или в предповерхностный слой сечения зоны 3 они становятся очагами зарождения в ней усталостных трещин и разрушения деталей. Литейные дефекты, являясь концен траторами напряжений, увеличивают в зонах 3 боковых рам напряжения выше преде ла выносливости, ибо основной тон номинальных напряжений в них находится на уровне 0,9 от допускаемых. Как следствие срок службы боковых рам по зонам 3, при наличии дефектов, колеблется от 2-х до 23 лет в зависимости от вида дефекта, его размеров и глубины залегания от поверхности детали. Следовательно, и ресурс боко вых рам по зонам 3 определяется качеством литья по ним, а вероятность разрушения ВЕСТНИК ГГТУ ИМ. П. О. СУХОГО № 4 детали в эксплуатации и безопасность движения – качеством диагностики при плано вых видах ремонта и своевременностью выбраковки дефектных деталей.

Рис. 1. Схема передачи продольной силы на наружную «челюсть» боковой рамы:

0 – нейтральная ось;

1–3 – зоны зарождения трещин Совершенно другая картина причин разрушения боковых рам по зонам 1 и (рис. 1). В этих зонах при нормированных режимах эксплуатации основной тон на пряжений находится на уровне 0,26–0,38 от допускаемых, и поэтому даже появление в них литейных дефектов не является причиной разрушения рам. Однако фактически оно не только имеет место, но и встречается с большей частостью, чем по зоне 3.

Если в зоне 3 частость появления трещин составляет 0,15 от их общего количества по буксовому проему, то в зоне 1 она – 0,32, а в зоне 2 – 0,4. И, как показали иссле дования этого явления, оказалось, что основной причиной разрушения рам по зонам 1 и 2 является появление высоких продольных нагрузок, возникающих в экстре мальных ситуациях эксплуатации вагонов.

Экстремальный режим нагружения вагона и боковых рам тележек продольными нагрузками возникает на сортировочных горках в двух случаях движения: либо при малой скорости (до 5 км/ч) вхождения вагона в вагонный замедлитель, либо при вы сокой скорости (более 15 км/ч) соударения вагонов после прохода вагонного замед лителя. В обоих случаях напряжения в наружных углах (зона 1) и надопорных поя сах (зона 2) рам тележек возрастают выше допускаемых (с перегрузкой до 1,2–1,5).

Закон распределения продольных сил на рамы тележек при торможении вагонов на вагонных замедлителях изучен недостаточно. Однако при соударении вагонов он может быть с достаточной достоверностью смоделирован по известному распределе нию продольных сжимающих сил, передающихся на кузов вагона [1], [2]. Величины инерционных сил на наружную «челюсть» буксового проема боковой рамы, пере дающихся от колесной пары при соударении вагонов, определялись по зависимости Tp 0,25ma Fтр, (1) где m – масса необрессоренных деталей тележки. Для модели тележки 18–100, m = 3,9 т;

а – продольное ускорение необрессоренных масс тележки при соударении вагонов. По данным [4], при скорости соударения Vс = 4 м/с ( 15 км/ч), а = 122,7 м/с2;

Fтр – сила трения между надопорным поясом боковой рамы и корпу сом буксы.

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ Выполненные расчеты позволили найти распределение продольных инерцион ных сил Tp, передающихся от колесных пар на наружные челюсти боковых рам (рис. 2) при соударении вагонов, а по ним – распределение напряжений p в точке (рис. 1). При этом сами величины динамических напряжений от продольных нагру зок фиксировались в точке 2 экспериментально э [3] с последующим пересчетом их для точки 1 pi, в которой они имеют максимальные значения для этого сечения и в которой возникает процесс зарождения трещин в эксплуатации.

0, 0, Частость появления 0, 0, 0, 0, 5 0 Скорость соударения вагонов VVс, км/ч Скорость соударения вагонов с, км/ч 20 Продольная сила на раму тележки, ТТр, кН Продольная сила на раму тележки р, кН Рис. 2. Распределение продольных сил на раму тележки при соударении грузовых вагонов По распределению динамических напряжений pi найдены эквивалентные напряжения аэ.

Эквивалентные напряжения от продольных сил в зоне 1 сечения А–А боковой рамы тележки определены по зависимости [1]:

Nc аэ m m (2) pi, pi No где N c – суммарное число циклов воздействия продольных сил на рассматриваемый элемент вагона (боковые рамы тележки) за TП = 16 лет;

N o – базовое число циклов испытания детали на сопротивление усталости. Для боковых рам тележки N o = 107 циклов;

pi – величины динамических напряжений в рассматриваемом сечении боковой рамы от продольных сил;

pi – частость (вероятность) появления напряжений в расчетном сечении боковой рамы величиной pi ;

m – показатель сте пени кривой выносливости по результатам испытаний детали на сопротивление ус талости.

Для низколегированных сталей 20Г1ФЛ, 20ГЛ [1]:

m, (3) K k ВЕСТНИК ГГТУ ИМ. П. О. СУХОГО № 4 где K k – общий коэффициент снижения предела выносливости детали по отноше нию к пределу выносливости стандартного образца по ГОСТ 25.502. При K k = 4,5, m = 4.

Согласно [1] распределение продольных сжимающих сил, действующих на вагон за один год эксплуатации, составляет N Г = 7500 циклов. Тогда число циклов дейст вия продольных сил на вагон и рамы тележек за прогнозируемый остаточный срок службы ( TП = 16 лет) после выработки назначенного срока службы (32 года) будет составлять N c N Г Т П 7500 16 120000 циклов.

Все расчеты выполнены для трех случаев технического состояния тележек и бо ковых рам. Первый – износ деталей букса-рама номинальный и нагрузка от корпусов букс на челюсти рам передается симметрично (Тр1 = Тр2). Второй – износ деталей букса-рама предельный, зазоры между сопрягаемыми деталями максимальны, от ко торых происходит перекос колесных пар и несимметричная передача нагрузки на челюсть рам (Тр1 = max, Тр2 = 0). И наконец, третий – то же, что и второй случай, но в сечении А–А боковых рам находятся литейные дефекты. Во втором случае напряже ния в точке 1 зоны 1 возрастают от номинальных на 14–20 %, а в третьем случае – на 40–50 %.

Результаты расчета коэффициентов запаса сопротивления усталости боковых рам для зон 1 и 2 после их длительной эксплуатации для трех режимов нагружения и состояния сведены в таблицу.

Сводные данные характеристик боковой рамы тележки модели 18- после длительной эксплуатации Коэффи Предел вынос- циент Величины ливости боко- Эквивалентные Ва- запаса Состояние вой рамы после напряжения ри- сопротив m pi боковой рамы aэ, МПа Tt = 32 года pi ант ления i aN, МПа усталости, n 1 Тележка с номи- 64125344 35,6 29,6 1, нальными разме рами деталей 2 Тележка с пре- 108294173 35,6 33,7 1, дельным износом рама-букса 3 Вариант 2 плюс 263368242 35,6 42,0 0, наличие дефектов в сечении По данным таблицы найдены коэффициенты запаса сопротивления усталости боковых рам после 32 лет их эксплуатации для указанных выше трех режимов нагружения. Коэффициент запаса сопротивления усталости рамы определяется по зависимости [1]:

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ aN n, n (4) aэ где aN – предел выносливости боковой рамы в состоянии после выработки назна ченного срока службы при вероятности неразрушения 0,95;

aэ – эквивалентные напряжения в наружном углу буксового проема от продольных сил, определяемые по зависимости (2);

[n] – допускаемый коэффициент запаса сопротивления устало сти, [n] = 1,4 [1].

Предел выносливости натурной детали при вероятности неразрушения 0,95 оп ределяется по зависимости aN aN 1 Z p aN, (5) где aN – среднее (медианное) значение предела выносливости натурной детали;

Z p – квантиль распределения, соответствующий односторонней вероятности Р, полагая, что aN – случайная величина, имеющая нормальный закон распределения, для основных несущих деталей Р = 0,95 и Z p = 1,645 [1];

aN – коэффициент вариа ции предела выносливости детали, для стальных отливок aN = 0,1 [1].

Среднее значение предела выносливости определяется по формуле aN, (6) K k где 1 – среднее (медианное) значение предела выносливости гладкого стандартно го образца из материала детали (по ГОСТ 25.502–79), при симметричном цикле изгиба на базе N0;

K k – среднее значение общего коэффициента снижения предела выносливости данной натурной детали по отношению к пределу выносливости глад кого стандартного образца. Для боковых рам K k = 4,0 4,5 [1].

Предел выносливости 1 гладких стандартных образцов, изготовленных из бо ковых рам, проработавших длительный срок эксплуатации (25 лет), для стали 20Г1ФЛ составляет 181,5 МПа [5], а предел выносливости самой боковой рамы, найденный по зависимостям (5) и (6), при K k = 4,25–35,6 МПа.

Из таблицы следует, что во всех трех случаях коэффициенты запаса сопротивле ния усталости ниже допускаемых значений [n = 1,4]. При этом определяющим фак тором снижения несущей способности боковых рам является режим прохождения вагоном сортировочных горок и уровень продольных динамических напряжений в них. Хотя и техническое состояние тележек, и качество литья рам также влияют на несущую способность рам, ибо снижают коэффициент запаса сопротивления ус талости соответственно на 12 и 20 %.

Заключение Для повышения несущей способности боковых рам тележек грузовых вагонов необходимо:

ужесточить требования по роспуску вагонов на сортировочных горках: вход вагона на вагонный замедлитель должен быть со скоростью не менее 10–15 км/ч, а соударение вагонов – не более 5 км/ч;

ВЕСТНИК ГГТУ ИМ. П. О. СУХОГО № 4 ужесточить требования к износу узлов сопряжения букса-рама, чтобы суммар ные продольные зазоры между ними в эксплуатации не превышали 12 мм, а попе речные – 8 мм;

повысить требования к качеству литья при изготовлении и качеству диагно стики деталей при ремонте.

Литература 1. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). – Москва : ВНИИВ-ВНИИЖТ, 1996. – 318 с.

2. Котиков, В. А. Усталостные ударные испытания хребтовой балки четырехосной цистерны со сварными узлами упоров автосцепки / В. А. Котиков // Динамика и прочность перспективных вагонов : тр. ЦНИИ МПС. – Москва : Транспорт, 1976. – Вып. 548. – С. 129–137.

3. Харитонов, Б. В. Пути снижения повреждаемости боковых рам тележек грузовых вагонов на сортировочных горках : дис. … канд. техн. наук / Б. В. Харитонов / ВНИИЖТ. – Москва, 1999. – 132 с.

4. Расчет напряженного состояния : учеб. пособие : в 2 ч. / Е. П. Блохин [и др.]. – Днепропетровск : ДИИТ, 1983. – Ч. 2 : Расчет вагонов на прочность при продоль ных ударах. – 65 с.

5. Пастухов, М. И. Исследование характеристик усталостной прочности материала литых деталей тележек грузовых вагонов после длительной эксплуатации / М. И. Пастухов // Безопасность движения поездов : тр. V науч.-практ. конф., Москва, 4–5 нояб. 2004 г. – Москва, 2004. – С. 23–24.

Получено 29.03.2010 г.

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ УДК 629. ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДИЗЕЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ТРАКТОРА В. Е. ТАРАСЕНКО, А. И. ЯКУБОВИЧ, А. И. БОБРОВНИК Учреждение образования «Белорусский государственный аграрный технический университет», г. Минск С. В. ГОЛОД Республиканское унитарное предприятие «Минский тракторный завод», Республика Беларусь Введение Реализация Государственной программы возрождения и развития села, стратегия развития на 2005–2010 гг., базирующиеся на комплексной механизации и автомати зации технологических процессов в АПК, использовании современных технологий и постоянном внедрении в производство прогрессивных методов и средств возделыва ния сельскохозяйственных культур, требуют безотказной работы агрегатов и систем тракторной техники. Особая роль при этом отводится разработке энергонасыщенных высокопроизводительных мобильных тракторных агрегатов, ориентированных на энергосберегающие технологии, которые при высокой производительности обеспе чивали бы требуемое качество работ в оптимальные агротехнические сроки.

Эффективность систем охлаждения (СО) сельскохозяйственных тракторов при эксплуатации в различных климатических условиях и при переменных нагрузочных режимах, пути ее повышения являются недостаточно изученной областью знаний.

Возникает необходимость в разработке научных подходов и конструкторских реше ний, способствующих обеспечению заданного температурного режима СО дизеля, совершенствовании существующих конструкций жидкостного и воздушного конту ров, а также технических средств, позволяющих обеспечивать температурный режим СО дизеля [1].

Серийное исполнение СО дизеля трактора «БЕЛАРУС-3022» и его модификаций не позволяло обеспечить его работу при повышенной температуре окружающей сре ды и нагрузках, близких к максимальным. Это касается компоновки элементов СО в ограниченном по габаритам воздушном контуре, использовании общей поверхности охлаждения радиаторов, жидкостного и воздушного теплоносителей, высоких требований к энергозатратам на привод вентиляторной установки (ВУ). При работе на максимальной мощности, повышенной температуре окружающей среды (ОС) температурный режим СО двигателя приобретает неустановившийся характер, что в конечном счете приводит к остановке тракторного агрегата [2]. Вероятность загряз нения сердцевины радиатора в процессе выполнения сельскохозяйственных опера ций в совокупности с высокими значениями температуры ОС делают работу трак торного агрегата в весенне-летний период сопряженной с остановками по причине срабатывания системы защиты от теплового разрушения двигателя, что проявляется в снижении производительности тракторного агрегата.

Это явилось основанием для проведения комплекса работ по исследованию СО трактора «БЕЛАРУС-3022ДВ» с дизелем International DTA 530E (1-308) / DDC S 40E, изучения литературных источников и патентных документов по данной проблеме, ВЕСТНИК ГГТУ ИМ. П. О. СУХОГО № 4 рассмотрения конструкций СО моделей тракторов этого диапазона мощности зару бежных производителей, проведения работ по совершенствованию СО [1]–[4].

Теплоотдача от поверхности блок-картера потоку воздуха в воздушном контуре Дизель в моторном отделении под капотом можно рассматривать как одиночное тепловыделяющее тело, расположенное в ограниченном пространстве и обладающее специфической геометрической формой. Поверхностями теплообмена являются на ружные стенки блок-картера. Теплообмен происходит путём конвективного тепло переноса при вынужденном течении потока воздуха вдоль наружной поверхности блока [1], [5], [6]. В условиях, когда температура поверхностей блок-картера меняет ся от TF 1 до TF 2, целесообразным становится использовать такой параметр, как эффективную температуру поверхности TF. Уравнение определения теплоотдачи от поверхностей блок-картера дизеля (рис. 1) имеет вид:

QS S FS (TF TW 1 ), (1) где S – коэффициент теплоотдачи от наружных поверхностей блок-картера двига теля, Вт/(м2 · К);

FS – площадь поверхности теплообмена, м2;

TF – эффективная (средняя постоянная) температура поверхности теплообмена, С;

ТW1 – средняя тем пература потока воздуха на входе под капот, С.

Рис. 1. Расчетная схема к определению теплоты, выделяемой блок-картером дизеля трактора С учетом того что течение воздушных масс вдоль блок-картера дизеля происходит в канале с внутренней рельефной поверхностью, образованной конструктивными эле ментами оснастки двигателя, для соизмерения скорости потоков воздуха введено понятие средней эффективной скорости W (м/с), соотнесенной к объему воздуха, на гнетаемого вентилятором W (м3/с). В качестве характерного геометрического размера принят средний путь движущей среды вдоль поверхности обтекаемого тела L* (м), МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ который определяется путем деления площади поверхности теплообмена FS (м2) на участвующий в обмене периметр плоскости проекции блок-картера U (м) в направ лении течения.

Коэффициент теплоотдачи в пересчете к среднелогарифмической разности тем ператур определяется по формуле [1]:

F 2 Nu a S W Ln 1 S 2 L 4 L S W, S (2) FS a где S – среднеинтегральное значение площади свободного поперечного сечения канала, м2;

– коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м · К);

W – средняя эффективная скорость потока воздуха под капотом, м/с;

FS – площадь поверхности теплообмена, м2;

Nu L – безразмерный коэффициент теплоотдачи, зависящий от характера движения воздушного теплоносителя;

a – коэффициент температуропро водности воздуха, м2/с;

L – средний путь движущей среды вдоль поверхности обте каемого тела, м.

Проведенные исследования позволили установить зависимости тепловыделения от блок-картера дизеля трактора при изменении объема потока воздуха W под капотом и средней эффективной температуры блок-картера дизеля TF.

Теоретические исследования теплоотдачи от блок-картера позволяют проводить анализ конструктивных параметров подкапотного пространства моторных установок тракторов, а также моделировать процесс теплообмена при принятом конструктив ном решении моторного отделения.

Экспериментальные исследования Программой экспериментальных исследований предусматривалось изучить влия ние основных конструктивных параметров СО и режимов работы дизеля трактора «БЕЛАРУС-3022ДВ» на протекание процессов теплопередачи [7], [8]. С этой целью на базе испытательного центра «Трактор» ПО «МТЗ» была разработана эксперимен тальная установка [9], [10], которая представляет собой полнокомплектный трактор «БЕЛАРУС-3022ДВ», на месте установки серийного радиатора смонтирован радиатор с измененным расположением подводящего патрубка. Характерной особенностью установки является создание компоновки воздушного контура трактора с направляю щим экраном за ВУ (рис. 2) [13], [14], а также изменения конструкции элементов капотирования (верхнего капота, боковых щитов, передней маски капота) [11].

Наличие направляющего экрана способствует:

I – снижению количества нагретых воздушных масс, поступающих в воздушный фильтр;

II – интенсификации теплоотдачи от нагретых поверхностей блок-картера дизеля;

III – снижению тепловой нагруженности элементов подкапотного пространства;

IV – рассеиванию нагретых воздушных масс в зоне, существенно удаленной от зоны расположения блока радиаторов.

ВЕСТНИК ГГТУ ИМ. П. О. СУХОГО № 4 Рис. 2. Конструкция направляющего экрана Предложено новое исполнение системы деаэрации (одноконтурная система) и конструкции натяжного ролика [1], [4], [9], [10]. Исполнение жидкостного контура с измененным расположением подводящего патрубка способствует более равномер ному заполнению сердцевины радиатора, а отсутствие переходного корпуса термо стата позволило повысить расход жидкостного теплоносителя до 350 л/мин (давле ние на выходе из головки блока при этом составляет 0,06 МПа).

Проведенные исследования компонентов воздушного контура, в том числе трех вариантов ВУ, позволили рекомендовать 9-лопастной вентилятор 620 мм с переда точным отношением 1,33. Коэффициент обдува при этом должен составлять К ОБ = 0,603, а коэффициент ометания В = 1307. Определены оптимальные по расхо ду воздуха установочные параметры вентилятора:

зазор между лопастями вентилятора и кожухом диффузора R = 15 мм;

выступание лопастей из кожуха диффузора B = 20 мм.

Конструкция экспериментальной установки позволяла варьировать следующие факторы:

смещение радиатора относительно лопастей вентилятора L в горизонтальной плоскости;

частоту вращения вентилятора n В подбором требуемого передаточного отно шения с помощью сменных шкивов;

угол наклона лопастей крыльчатки вентилятора.

Измерения проводились с использованием стенда для испытаний тракторов путем загрузки дизеля через задний ВОМ трактора на гидравлическом тормозе HORIBA DT 2100 (Automotive Test Systems). Перед началом измерений дизель прогревался путем последовательного увеличения нагрузки от режима максимальных оборотов холосто го хода до режима максимальной фактической мощности при номинальной скорости вращения коленчатого вала. Продолжительность прогрева до стабилизации темпера туры жидкостного теплоносителя и масла составила 50 мин. После устанавливался номинальный режим по нагрузке и оборотам. Для трактора «БЕЛАРУС-3022ДВ»

мощность с учетом потерь на привод вспомогательного оборудования и механических потерь составляла 205 кВт при оборотах коленчатого вала 2200 мин–1. Так как МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ конструктивно сердцевина радиатора неизменна, то в качестве постоянных величин принято значение общей поверхности охлаждения радиатора Fрад = const (м2), а также значение коэффициента теплопередачи k T = const (Вт/(м2 К)). Наряду с отмеченны ми параметрами также контролировалась (датчики ТСП-100) температура воздуха в воздушном фильтре, на входе в турбокомпрессор (ТКР), на выходе с ТКР и после радиатора охлаждения наддувочного воздуха (ОНВ).

При этом проводились замеры температуры жидкостного теплоносителя на входе в радиатор и выходе из него, а также температуры воздушного потока при входе в сердцевину радиатора и выходе из нее (рис. 3).

Рис. 3. Схема замеров параметров: 1 – жидкостный радиатор 3022.1301. с измененным расположением подводящего патрубка;

2 – вентилятор «Cleanfix» с изменяющимся углом наклона лопастей;

3 – радиатор ОНВ;

4 – направляющий экран;

5 – направляющий кожух;

6 – уплотнение;

7 – радиатор кондиционера;

8 – капот Замеры температур проводили при различных положениях радиатора по отноше нию к лопастям вентилятора посредством перемещения радиатора в горизонтальной плоскости, различном угле наклона лопастей вентилятора, а также при варьировании частоты вращения вентилятора.

Априорным ранжированием факторов были выявлены наиболее важные из них и реализован многофакторный эксперимент. По результатам обработки эксперименталь ных данных было получено уравнение регрессии:

y 192,71 1,89 x1 1,65 x2 1,74 x 3 2,74 x12 2,54 x2 2,64 x 3 3,15 x1 x2, 2 (3) где y – функция отклика (теплоотдача от поверхности охлаждения жидкостного ра диатора Q, кВт);

x1 = –1;

0;

1 – частота вращения крыльчатки вентилятора (n = 2745;

2945;

3145 мин–1);

x2 = –1;

0;

1 – горизонтальная координата расположения радиатора относительно крыльчатки вентилятора (L = 0,02;

0,09;

0,16 м);

x3 = –1;

0;

1 – угол наклона лопастей крыльчатки вентилятора ( = 20;

45;

70).

ВЕСТНИК ГГТУ ИМ. П. О. СУХОГО № 4 Для получения наглядного представления о закономерностях изменения теплоотдачи сердцевины радиатора при варьировании факторов, а также для облегчения интерпрета ции результатов эксперимента были построены поверхности зависимости [1], [10]:

– теплоотдачи сердцевины радиатора от горизонтальной координаты его располо жения относительно вентилятора L и частоты вращения крыльчатки вентилятора nВ при угле наклона лопастей = 37 (рис. 4);

– теплоотдачи сердцевины радиатора от частоты вращения крыльчатки вентилятора nВ и угла наклона лопастей при L = 0,148 м (рис. 5);

– теплоотдачи сердцевины радиатора от угла наклона лопастей и горизонталь ной координаты его расположения относительно вентилятора L при n В = 2780 мин– (рис. 6).

Рис. 4. Зависимость теплоотдачи поверхности охлаждения радиатора от горизонтальной координаты его расположения относительно вентилятора L и частоты вращения крыльчатки вентилятора n В Рис. 5. Зависимость теплоотдачи Рис. 6. Зависимость теплоотдачи поверхности поверхности охлаждения радиатора охлаждения радиатора от угла наклона лопастей и горизонтальной координаты его от частоты вращения крыльчатки расположения относительно вентилятора L вентилятора n В и угла наклона лопастей МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ Анализ уравнения (3) позволил определить значения факторов, при которых обес печивается процесс теплоотдачи с максимальным использованием единицы поверхно сти охлаждения сердцевины жидкостного радиатора: n В = 2780 мин–1, L = 0,148 м, = 37.

Эксплуатационный режим нагружения Целью проведения эксплуатационного нагружения явилась оценка сопоставимо сти температурных режимов СО дизеля при стендовых и эксплуатационных режи мах нагружения, а также выявление факторов, влияющих на температурный режим СО дизеля при эксплуатации.

Испытания трактора в агрегате с плугом «KVERNELAND BB 100» проводились в полевых условиях при вспашке стерни зерновых. Условия и режимы испытаний соот ветствовали требованиям технического задания. Температура окружающего воздуха составила 29 С, скорость ветра – 3–5 м/с. Поле со сложным рельефом. Загрузка дизе ля поддерживалась в районе номинального режима изменением глубины пахоты кор пусов плуга в пределах 15–30 см. Ширина захвата плуга – 4,0 м. Было выполнено 3 заезда протяженностью по 3000 м. При этом в целях максимального нагружения ди зеля и исключения снижения температуры при разворотах пахотный агрегат двигался по круговой траектории (рис. 7).

Рис. 7. Расположение теплового поля относительно пахотного агрегата при его движении по замкнутому контуру Движение осуществлялось на четвертой передаче второго диапазона со скоростью 2,4–2,7 м/с. Предварительно вместо штатного термостата был установлен постоянно открытый термостат на величину 10,5 мм, кондиционер включен. Контроль темпера турного режима СО дизеля велся с помощью прибора Pro-Link 9000. Результаты испытания трактора «БЕЛАРУС-3022ДВ» с модернизированной СО при эксплуатаци онном режиме нагружения приведены в таблице [1], [10].


ВЕСТНИК ГГТУ ИМ. П. О. СУХОГО № 4 Результаты оценки температурного режима системы охлаждения дизеля трактора в условиях эксплуатации Температура Скорость Заезды жидкостного Обороты Температура Температура движения пахотного теплоносителя двигате- окружающей масла, °С трактора, ля, мин– на выходе агрегата среды, °С м/с из дизеля, °С 1 89–91 104–106 1900–2250 2,4–2,7 2 93–97 106–107 1900–2250 2,4–2,7 3 90–95 106–107 1900–2250 2,4–2,7 При постоянной эксплуатационной нагрузке (близкой к номинальной мощности) и температуре ОС 29 С температурный режим СО дизеля при движении трактора разли чен в зонах гона. Максимальные и минимальные температуры жидкостного теплоно сителя имели место на одном и том же участке гона, показанном на рис. 7, при всех трех заездах. Так, колебания температуры жидкостного теплоносителя в 3-м заезде со ставили 5, максимальная температура была на 2-м этапе гона, минимальная – на по следнем. Это явление отражает существенное влияние на температурный режим СО дизеля направления и скорости ветра вследствие перемещения объема нагретых масс воздуха в ту или иную зону трактора. При ветре по курсу движения трактора со скоро стью, сопоставимой или большей скорости движения трактора, упомянутый объем воздуха зависает над фронтом радиатора и повышает температуру охлаждающего ра диатор воздуха, соответственно температуру жидкостного теплоносителя на выходе из радиатора и, как следствие, на выходе из дизеля (зона 2 рис. 7). Эффективность подог рева воздуха фронтальной зоны радиатора усиливается тем, что максимальный выброс горячего воздуха после радиатора на испытуемом тракторе происходит вниз в сторону, в зону переднего правого колеса, что способствует перетоку его к фронту радиатора.

При встречном и боковом ветре объем нагретого воздуха смещается назад или в сторо ну, не оказывая существенного влияния на температурный режим.

Проведенные эксплуатационные испытания трактора «БЕЛАРУС-3022ДВ»

с модернизированной СО подтвердили результаты, полученные при стендовых режи мах нагружения, и свидетельствуют о том, что температурный режим СО дизеля в ус ловиях умеренного климата обеспечивается.

Направления обеспечения тепловой эффективности системы охлаждения Составим техническую характеристику прогрессивной СО сельскохозяйственно го трактора. Такая гипотетическая СО должна обладать:

переменной (регулируемой) тепловой эффективностью для различных клима тических условий эксплуатации;

блочно-модульной компоновкой радиаторов в воздушном контуре (жидкост ного, радиатора ОНВ, кондиционера и др.);

ВУ с вентилятором регулируемой производительности с рациональными уста новочными параметрами по отношению к блоку радиаторов и поверхности дизеля;

капотом и подкапотным пространством, способствующими созданию макси мальных возможностей для отвода теплоты от наружных поверхностей блок-картера дизеля;

системой автоматического регулирования теплового состояния дизеля;

автоматической системой, исключающей перегрев дизеля при превышении максимально допустимой температуры жидкостного теплоносителя;

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ минимальными затратами материалов на радиатор, мощности на привод вспо могательных узлов.

Технические решения, способствующие обеспечению тепловой эффективности СО дизеля трактора, представлены на рис. 8.

Рис. 8. Технические решения, обеспечивающие тепловую эффективность системы охлаждения Общей тенденцией повышения технического уровня сельскохозяйственных тракторов и их комплектующих является разработка и применение наукоемких ком понентов, к которым относятся новые рабочие процессы, средства автоматизации, новые прогрессивные материалы, в том числе и новые компоновочные схемы агре гатов, систем и тракторов в целом. Это следует отнести и к СО тракторов.

Заключение Разработана методика расчета теплоотдачи от поверхностей блок-картера дизеля, учитывающая скорость потока воздуха, длину обтекания поверхностей дизеля и ком поновку воздушного контура [1], [5], [6].

Получена регрессионная модель, определяющая теплоотдачу в окружающую сре ду поверхностью охлаждения радиатора трактора «БЕЛАРУС-3022ДВ», которая пока зала, что оптимальные значения параметров по максимуму теплоотдачи от радиатора равны L = 148 мм, n В = 2750–2950 мин–1, = 37 [9], [10].

Экспериментально подтверждены теоретические положения и эффективность технических решений совершенствования жидкостного и воздушного контуров сис темы охлаждения. Рекомендованы применительно к трактору «БЕЛАРУС-3022ДВ»

9-лопастной вентилятор диаметром 620 мм, зазор между направляющим кожухом диффузора и лопастями R = 15 мм, выступание лопастей из кожуха диффузора B = 20 мм, направляющий экран потоков воздуха от вентилятора под капот, уста новленный между передней плоскостью дизеля и вентилятором, одноконтурная сис тема деаэрации и др. [7], [8], [12, с. 179].

Рассмотрены технические решения, обеспечивающие тепловую эффективность системы охлаждения дизеля трактора, обосновываются и предлагаются для исполь зования технические решения усовершенствования воздушного и жидкостного кон туров, в том числе запатентованные в Республике Беларусь.

ВЕСТНИК ГГТУ ИМ. П. О. СУХОГО № 4 Предлагаемые методы определяют пути, технические решения – направления обеспечения тепловой эффективности при совершенствовании существующих и вновь разрабатываемых систем охлаждения.

Литература 1. Тарасенко, В. Е. Обеспечение температурного режима системы охлаждения дизе ля сельскохозяйственного трактора совершенствованием жидкостного и воздуш ного контуров : дис. … канд. техн. наук : 05.05.03 / В. Е. Тарасенко. – Минск, 2009. – 179 л.

2. Анализ (рассмотрение) результатов работ «Исследования температурного режима дизеля 530Е/DDC S40 E трактора «БЕЛАРУС-3022ДВ» : протокол заседания НТС НТЦ / Минский тракторный завод, Главное специализированное конструкторское бюро ;

пред. И. Н. Усс. – Минск, 2008. – 4 с. – № 27, запись А 7.3.4 – 915-201.

3. Разработать и освоить производство базовой модели колесного трактора общего назначения тягового класса 6 мощностью 360–380 л. с. для выполнения энергоем ких работ в сельском хозяйстве, промышленности, строительстве и других отрас лях : отчет об опытно-конструкторской работе / НАН Беларуси, ГНУ «ОИМ НАН Беларуси» ;

рук. П. А. Амельченко. – Минск, 2008. – 75 с. – № ГР 20081860.

4. Тарасенко, В. Е. Исследование элементов жидкостного и воздушного контуров системы охлаждения дизеля трактора «Беларус-3022ДВ» / В. Е. Тарасенко, С. В. Голод // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производст ве : материалы Междунар. науч.-практ. конф., Минск, 21–22 окт. 2009 г. : в 3 т.

/ РУП «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства» ;

редкол.: П. П. Казакевич (гл. ред.), О. О. Ду дарев. – Минск : РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйст ва», 2009. – Т. 1. – С. 133–141.

5. Якубович, А. И. Теплообмен между блок-картером двигателя и потоками воздуха в моторном отделении / А. И. Якубович, В. Е. Тарасенко // Вестн. Белорус. нац.

техн. ун-та. – 2008. – № 2. – С. 37–44.

6. Тарасенко, В. Е. К вопросу определения теплоотдачи от поверхности блок-картера дизеля / В. Е. Тарасенко, А. И. Якубович // Prospective Technics and Technologies, 2008 : матерiали II Мiжнар. наук.-практ. конф. студ. i молодих учених, Mykolaiv, september 24–26, 2008 г. / Mykolaiv State Agrarian University ;

вiдповiд. за випуск :

С. I. Пастушенко. – Mykolaiv, 2008. – С. 278–280.

7. Якубович, А. И. Аэродинамика потока воздуха в воздушном тракте трактора / А. И. Якубович, В. Е. Тарасенко // Вестн. Гомел. гос. техн. ун-та им. П. О. Сухо го. – 2007. – № 1 (28). – С. 38–42.

8. Якубович, А. И. Энергозатраты на привод вентиляторов тракторов «Беларус»

/ А. И. Якубович, В. Е. Тарасенко // Вестн. Гомел. гос. техн. ун-та им. П. О. Сухо го. – 2007. – № 1 (28). – С. 85–92.

9. Тарасенко, В. Е. Экспериментальное исследование жидкостной системы охлажде ния дизеля International DTA 530E (1-308) / DDC S 40E трактора «Беларус 3022ДВ» / В. Е. Тарасенко, А. И. Якубович // Новые материалы, оборудование и технологии в промышленности : материалы науч.-техн. конф. молодых ученых, Могилев, 20–21 нояб. 2008 г. / М-во образования Респ. Беларусь, М-во образова ния и науки Рос. Федерации, Федерал. агентство по образованию, Белорус.-Рос.

ун-т ;

редкол.: И. С. Сазонов (гл. ред.) [и др.]. – Могилев : Белорус.-Рос. ун-т, 2008. – С. 100.

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ 10. Экспериментальное исследование системы охлаждения дизеля трактора «Беларус 3022ДВ» / А. И. Якубович [и др.] // Тракторы, автомобили, мобильные энергетиче ские средства: проблемы и перспективы развития : докл. Междунар. науч.-техн.

конф., посвящ. 80-летию со дня рождения д-ра техн. наук, проф. Скотникова В. А., Минск, 11–14 февр. 2009 г. / Белорус. гос. аграр. техн. ун-т ;

под ред. А. В. Кузьмиц кого [и др.]. – Минск, 2009. – С. 386–392.

11. Якубович, А. И. Влияние конструкции капота на показатели моторной установки / А. И. Якубович, В. Е. Тарасенко // Механизация и электрификация сельского хозяй ства : межведомств. темат. сб. / РУП «НАН Беларуси по механизации сельского хо зяйства». – Минск, 2008. – Вып. 42. – C. 19–29.

12. Якубович, А. И. Экономия топлива на тракторах : монография / А. И. Якубович, Г. М. Кухаренок, В. Е. Тарасенко. – Минск : Белорус. нац. техн. ун-т, 2009. – 229 с.

13. Агрегат системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания : пат. 4454 Респ.


Беларусь МПК (2006) F 02В 77/00, F 01P 11/00 / А. И. Якубович, В. Е. Тарасен ко, А. А. Дедович ;

заявитель Белорус. гос. аграр. техн. ун-т. – № u 20070841 ;

за явл. 27.11.2007 ;

опубл. 30.06.2008 // Афiцыйны бюл. / Дзярж. пат. ведамства Рэсп.

Беларусь. – 2008. – № 3. – С. 223.

14. Агрегат системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания : пат. 12845 Респ.

Беларусь МПК (2009) F 01Р 7/00, F 01P 11/10 / А. И. Якубович, В. Е. Тарасенко, А. А. Дедович ;

заявитель Белорус. гос. аграр. техн. ун-т. – № а 20071438 ;

за явл. 26.11.2007 ;

опубл. 30.06.2009 // Афiцыйны бюл. / Дзярж. пат. ведамства Рэсп. Беларусь. – 2010. – № 1. – С. 109–110.

Получено 08.04.2010 г.

ВЕСТНИК ГГТУ ИМ. П. О. СУХОГО № 4 УДК 631.3:62- АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ НАДЕЖНОСТИ МАШИН ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА НА ВЕРОЯТНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗАДАНИЯ С. А. ШЕВЧЕНКО Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени. П. Василенко, Украина Введение Технологические процессы в промышленности, транспорте, связи и сельском хо зяйстве состоят из многих операций, выполняемых с помощью комплексов машин.

Обслуживание машин по техническому состоянию на основе результатов диагно стирования является эффективным средством повышения надежности и снижения эксплуатационных расходов [1]–[4].

Исследования надежности ориентированы преимущественно на машины, отказ которых приводит лишь к приостановке выпуска продукции до восстановления ма шины [4]–[6]. Также значительное внимание уделяется расчету показателей надеж ности систем, отказы которых приводят к авариям и катастрофам [7].

При выполнении многих работ простои из-за отказов машин приводят к безвоз вратной потере части продукции или уменьшению другого полезного эффекта. На пример, отказы сельхозмашин приводят к потерям продукции, поскольку урожай ность сельскохозяйственных культур зависит от сроков выполнения технологиче ских операций. Такие комплексы из нескольких машин, отказы каждой из которых приводят к потере части продукции, менее исследованы [8]–[10].

В [8] получены выражения для расчета вероятности безотказной работы техно логических комплексов на протяжении заданного времени и их коэффициента го товности. В [9] разработана методика и осуществлено компьютерное имитационное моделирование выполнения технологического процесса комплексами машин, кото рые отличаются, в частности, надежностью. В [10] получена зависимость коэффици ента эксплуатационной надежности комплекса машин в зависимости от их надежно сти при различном количестве машин в ненагруженном резерве.

Анализ работ [8]–[10] показал, что исследования преимущественно направлены на определение коэффициентов готовности и технического использования машин.

Но эти коэффициенты характеризуют машины и системы их технического обслужи вания безотносительно к поставленным задачам. Для предприятия же важен анализ их пригодности для решения производственных задач в конкретных условиях на ос нове оценивания возможных потерь продукции вследствие отказов (с учетом затрат, обусловленных принятой системой технического обслуживания [6]).

Цель статьи – определение вероятности недопустимых потерь продукции вслед ствие отказов машин при выполнении технологических операций (на примере тех нологических процессов растениеводства).

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ Выбор показателя, характеризующего потери продукции вследствие отказов Важнейшим показателем является математическое ожидание потерь продукции;

в растениеводстве потери характеризуются снижением коэффициента реализации биологического потенциала (КРБП) растений. Если наработка машин при выполне нии операций значительно превышает наработку на отказ, то существенное отклоне ние потерь времени от среднего значения маловероятно и, следовательно, достаточ но определить лишь математическое ожидание потерь продукции. Поскольку на дежность и производительность машин возрастают, то наработка машины при вы полнении операции зачастую меньше или сравнима с наработкой на отказ. В этом случае даже единичные сложные отказы могут существенно увеличить продолжи тельность работ и привести к неприемлемым потерям продукции (в этом случае производственная задача считается невыполненной). Поэтому, с учетом рекоменда ций [11], следует также определять и вероятность выполнения задания (вероят ность того, что потери не превзойдут допустимое значение).

Определение вероятностных характеристик потерь продукции при выполнении технологической операции Поскольку потери продукции происходят при выполнении каждой из операций, то для отдельной операции нецелесообразно задавать их предельное значение. По этому при выводе аналитических зависимостей в данном подразделе используется граничное значение потерь, являющееся, по сути, вспомогательной величиной (для которой не требуется задавать численное значение).

Вероятность превышения некоторого граничного значения потерями продукции определим, суммируя произведения вероятностей следующих событий: при выпол нении операции произошли один или несколько отказов;

потери времени на восста новление машины после отказов привели к превышению граничной потери продук ции. При этом поток отказов рассматриваем как поток Пуассона [12] (что не проти воречит [13]):

( T ) k T Pпр ( к гр ) p ( T, k ) pk ( к гр ) pk ( к гр ), (1) e k!

k 1 k где Pпр – вероятность того, что потери продукции вследствие отказов превзойдут граничное значение;

к гр – граничная потеря продукции;

k – количество отказов;

Т – наработка машины, с;

p ( T, k ) – вероятность возникновения ровно k отказов при выполнении операции;

pk – вероятность того, что потери времени на восстановление машины после k отказов привели к превышению граничной потери продукции;

– интенсивность отказов, 1/с.

Для многих технологических операций (в частности – в растениеводстве) зави симость потерь продукции от времени аппроксимируют линейной зависимостью [8].

Определим КРБП растений при выполнении операции при отсутствии отказов (потери обусловлены лишь конечной производительностью машин):

T 1 kT (1 k1 t ) dt 1 12, к0 (2) T ВЕСТНИК ГГТУ ИМ. П. О. СУХОГО № 4 где к0 – КРБП растений при отсутствии отказов при выполнении операции;

t – вре мя с начала операции;

k1 – коэффициент пропорциональности в линейной зависимо сти уменьшения КРБП растений от времени, 1/с.

Принимая интенсивность отказов и восстановлений постоянными, определим граничную суммарную продолжительность восстановлений:

гр 2 к гр / k1, (3) где гр – граничная продолжительность восстановлений, с.

Как и при исследовании надежности систем с использованием метода марков ских случайных процессов, примем, что продолжительность восстановлений распре делена по показательному закону. Воспользуемся тем, что плотность вероятности суммы случайных величин, распределенных по показательному закону, имеет гам ма-распределение, и определим вероятность того, что потери продукции вследствие отказов машины превзойдут граничное значение:

k p k p ( i гр ) 1 FГ ( гр, k, );

(4) i ( T )k T e 1 FГ ( гр ( кгр ), k, ), Pпр ( кгр ) (5) k! k где i – продолжительность і-го восстановления, с;

FГ – функция гамма распределения;

– интенсивность восстановлений, 1/с.

При применении (5) целесообразно учитывать конечное количество отказов.

Ставя в соответствие слагаемым в (5) заведомо большие элементы бесконечной гео метрической прогрессии, получим уравнение для определения количества отказов n, которые необходимо учитывать для того, чтобы погрешность вычисления по форму ле (5) не превзошла P :

( T )n 1 P e T (6).

(n 1) ! 1 ( T ) / (n 2) Определим вероятность события, альтернативного (5):

Pнпр ( кгр ) 1 Pпр ( кгр ), (7) где Pнпр – вероятность того, что потери продукции (уменьшение КРБП растений) при выполнении технологической операции не превзойдут граничное значение.

Таким образом, (7) описывает функцию распределения потерь продукции (КРБП растений) при выполнении операции. Определим их плотность вероятности:

d Pнпр ( к ) f п ( к ), (8) d ( к ) где f п – плотность вероятности потерь КРБП растений при выполнении операции.

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ Определим математическое ожидание и дисперсию потерь продукции (КРБП растений) при выполнении операции:

M ( к ) f п ( к ) ( к ) d ( к );

(9) D ( к ) к M ( к ) f п ( к ) d ( к ).

(10) Перейдем от потерь к вероятностным характеристикам получения продукции:

к к0 к, (11) где к – КРБП растений в условиях отказов;

к – потеря продукции (уменьшение КРБП растений).

Определим математическое ожидание и дисперсию КРБП растений при выпол нении операции с учетом (11):

M ( к) к0 M ( к );

(12) D ( к ) D ( к ). (13) Определение математического ожидания и дисперсии выпуска продукции по результатам технологического процесса Исследуем влияние случайных отказов при выполнении отдельных операций на выпуск продукции по результатам технологического процесса в целом. Для этого воспользуемся мультипликативной формой представления зависимости КРБП рас тений по результатам технологического процесса от соответствующих коэффициен тов при выполнении операций. При этом будем учитывать только коэффициенты, зависящие от продолжительности технологических операций:

N ОТ кТП ( к i ), (14) i где кТП – КРБП растений по результатам технологического процесса, зависящий от продолжительности технологических операций;

i – номер технологической операции;

N OT – количество операций в технологическом процессе;

к i – КРБП растений при выполнении і-й технологической операции, зависящий от ее про должительности.

Логарифмируя (14), получим:

N ОТ ln кТП ln к i. (15) i Таким образом, логарифм КРБП растений по результатам технологического про цесса (8) является суммой многих случайных величин. Рассмотрим типичную в рас тениеводстве ситуацию, когда задержки при выполнении любой технологической операции не приводят к задержке начала следующей операции. Тогда логарифмы ВЕСТНИК ГГТУ ИМ. П. О. СУХОГО № 4 КРБП растений при выполнении отдельных операций независимы. Это позволяет рассматривать случайную величину (15) как распределенную по нормальному зако ну. Следовательно, КРБП растений по результатам технологического процесса рас пределен по логарифмически нормальному закону.

Определив математическое ожидание и дисперсию КРБП растений для отдель ных технологических операций (9), (10), вычислим соответствующие моменты для КРБП по результатам технологического процесса, используя теоремы о числовых характеристиках произведения случайных величин, а также определим коэффициент вариации КРБП растений:

N ОТ M ( кТП ) M ( к i );

(16) i N ОТ N ОТ ) D (к ) M (к ) M 2 D ( кТП ( к i );

(17) i i i 1 i N ОТ D (к ) M (к i ) i N ОТ 1 2 (к i ) 1 1, D(к ) 2 ТП i (18) ТП N ОТ M ( к ТП ) M i (к i ) i где ТП – коэффициент вариации КРБП растений по результатам технологического процесса.

Из (18) следует, что коэффициент вариации КРБП растений по результатам тех нологического процесса превосходит наибольший из коэффициентов вариации для технологических операций, что подтверждает целесообразность анализа пригодно сти технологического комплекса для решения производственной задачи на основе определения вероятности её выполнения.

Определение вероятности выполнения производственного задания Определим вероятность того, что выпуск продукции (КРБП растений) по резуль татам технологического процесса окажется не меньшим, чем заданное допустимое значение (т. е. вероятность невыполнения производственного задания):

p ТП 1 FЛН M ( кТП ), D ( кТП ), к min, (19) где p ТП – вероятность того, что КРБП растений по результатам технологического процесса окажется не меньшим, чем допустимое значение;

FЛН – функция логариф мически нормального распределения;

к min – минимально-допустимое значение КРБП растений по результатам технологического процесса.

Таким образом, (19) позволяет вычислить вероятность выполнения производст венного задания в условиях отказов машин технологического комплекса. Если эта вероятность превышает заданное пороговое значение, то комплекс машин соответ ствует производственному заданию.

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ Заключение На основе учета влияния отказов машин на потери продукции разработана новая методика определения соответствия технологических комплексов машин производ ственному заданию. Решение принимается по результатам вычисления вероятности того, что выпуск продукции будет большим, чем минимально-допустимое значение, и сравнения этой вероятности с пороговым значением.

Разработанная методика может использоваться в растениеводстве и других от раслях, где простои машин приводят к потерям продукции или уменьшению другого полезного эффекта. Результаты вероятностных расчетов по этой методике могут использоваться при совершенствовании систем технического обслуживания ма шин (в частности – при переходе к обслуживанию по техническому состоянию).

Ограничением данной методики является выполнение каждой операции единствен ной машиной.

Литература 1. Максименко, А. Н. Диагностика строительных, дорожных и подъемно транспортных машин : учеб. пособие / А. Н. Максименко, Г. Л. Антипенко, Г. С. Лягушев. – Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2008. – 302 с.

2. Ширман, А. Р. Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механи ческого оборудования / А. Р. Ширман, А. Б. Соловьев. – Москва, 1996. – 252 с.

3. Reliability-Centered Maintenance (RCM) for Command, Control, Communications, Computer, Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance (C4ISR) Facilities. Techni cal Manual 5-698-2. –Washington, DC: Headquarters Department of the Army, 2006. – 96 p. (www.army.mil/usapa/eng/DR_pubs/dr_a/pdf/tm5_698_2.pdf).

4. Александровская, Л. Н. Современные методы обеспечения безотказности слож ных технических систем / Л. Н. Александровская, А. П. Афанасьев, А. А. Ли сов. – Москва : Логос, 2001. – 208 с.

5. Матвеевский, В. Р. Надежность технических систем / В. Р. Матвеевский. – Моск ва : МГИЭМ, 2002. – 113 с.

6. ReliaSoft Corp. Economical Life Model for Repairable Systems / Reliability HotWire. – 2006. – № 6 (http://www.weibull.com/hotwire/issue64/relbasics64.htm).

7. Костерев, В. В. Надежность технических систем и управление риском / В. В. Кос терев. – Москва : МИФИ, 2008. – 280 с.

8. Безотказность и надежность технологических комплексов / В. Я. Анилович [и др.] // Вестн. ХГТУСХ. Повышение надежности восстанавливаемых деталей машин. – 1996. – С. 20–25.

9. Пастухов, В. І. Обґрунтування оптимальних комплексів машин для механізації польових робіт : автореф. дис. … д-ра техн. наук : 05.05.11 / В. І. Пастухов ;

ХНТУСГ. – Харків, 2006. – 38 с.

10. Грачев, Р. Ю. Повышение эффективности эксплуатации машин технологического комплекса методом частичного резервирования (на примере культуртехнических работ) : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.20.01 / Р. Ю. Грачев ;

Моск. гос.

ун-т природообустройства. – Москва, 2007. – 18 с.

ВЕСТНИК ГГТУ ИМ. П. О. СУХОГО № 4 11. Надежность и эффективность в технике : справочник : в 10 т. / ред. совет :

В. С. Авдуевский (пред.) [и др.] ;

под общ. ред. В. Ф. Уткина, Ю. В. Крючкова. – Москва : Машиностроение, 1988. – Т. 3. Эффективность технических систем. – 328 с.

12. Надійність сільськогосподарської техніки : підручник / М. І. Чорновол [та ін.] ;

за заг. редакцією М. І. Чорновола. – Кіровоград : КОД, 2010. – 320 с.

13. Hacker L. Limitations of the Exponential Distribution for Reliability Analysis / Reliability Edge. – 2001. – № 3. – Р. 1–3.

Получено 08.07.2010 г.

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ УДК 631.358:519.711. ФОРМИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ МЕХАНИЗМА ВЫВЕШИВАНИЯ АДАПТЕРА КОРМОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА «ПОЛЕСЬЕ-3000»

В. Б. ПОПОВ Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П. О. Сухого», Республика Беларусь Введение Стабилизация высоты среза кормовой культуры обеспечивает снижение средне го уровня ее потерь в процессе уборки. Для кормоуборочного комбайна (КК) это свя зано, в том числе, и с обеспечением правильного функционирования механизма вы вешивания адаптера (МВА), выполняющего копирование рельефа в заданном диапа зоне вертикального перемещения адаптера относительно полевого измельчителя.

При этом весьма желательно, чтобы башмаки адаптера постоянно контактировали с опорной поверхностью, а нагрузка на них оставалась в заданных пределах. Поэтому наиболее полной характеристикой, описывающей процесс копирования, является реакция под башмаками жатки.

Задача МВА состоит в стабилизации давления башмаков на опорную поверх ность, когда безотрывное копирование ими рельефа обеспечивает требуемую высоту среза убираемой культуры.

Постановка задачи Во время уборки кормов колеса измельчителя копируют микрорельеф, оказывая влияние на положение жатки и ее режущего аппарата, которые, в свою очередь, со вершают сложное движение относительно корпуса измельчителя. Жатка КК «Поле сье-3000» контактирует башмаками с опорной поверхностью лишь небольшой ча стью своего веса, в то время как большая его часть через МВА компенсируется ме ханическими пружинами.

Цель работы заключается в формировании функциональной математической мо дели (ФММ), необходимой для выбора рациональных параметров МВА.

МВА комбайна «Полесье-3000» представляет собой пространственный механизм (рис. 1, а), состоящий из двух снабженных блоками пружин одинаковых конструк ций, симметрично расположенных относительно продольной плоскости симметрии адаптера. Идеализируя геометрическую модель МВА, считаем, что оси, проходящие через центры шарниров его звеньев, параллельны друг другу, а сами звенья, за ис ключением пружин, – несжимаемы. Тогда правая и левая части МВА, будучи спрое цированы на продольную плоскость симметрии КК, образуют плоский аналог про странственного МВА (рис. 1, б). Его структурный анализ идентифицирует замкну тую кинематическую цепь как одноподвижный шестизвенник [1]. Поэтому положе ние характерных точек выходного звена кинематической цепи – центра тяжести жатки (S6) и точки контакта ее башмака с опорной поверхностью (M) однозначно оп ределяется величиной обобщенной координаты S. Геометрический и кинематиче ский анализ схемы МВА выполняются в правой декартовой системе координат XOY ВЕСТНИК ГГТУ ИМ. П. О. СУХОГО № 4 в соответствии с результатами структурного анализа. На основе методики, изложен ной в [1], кинематическая цепь представляется замкнутым векторным контуром (рис. 2).

а) б) Рис. 1. Механизм вывешивания адаптера кормоуборочного комбайна «Полесье-3000»:

а – конструкция механизма вывешивания адаптера;

б – схема копирования адаптером опорной поверхности Для решения задачи о положениях подвижных шарниров МВА последовательно рассматриваются контур L13 SL3 L4 и присоединенная к нему группа Ассура 2-го порядка 1-го вида L5 L6. В результате были получены аналитические выражения для координат центра тяжести жатки ( X S 6, YS 6 ) и точки контакта башмака с опор ной поверхностью ( X M, YM ) :

X S 6 ( S ) X 05 LS 6 cos(6 ( S ) S 6 ), X M ( S ) X 05 LM cos( 6 ( S ) M ), (1) YS 6 ( S ) Y05 LS 6 sin(6 ( S ) S 6 ), YM ( S ) Y05 LM sin( 6 ( S ) M ), где X 05, Y06 – координаты оси подвеса жатки;

LS 6, S 6 и LM, M – параметры, же стко связывающие характерные точки со звеном L6.

Дифференцируя выражения для определения вертикальных координат характер ных точек (1) по времени и выполняя некоторые преобразования [2], получим анали тические выражения аналогов вертикальных составляющих скоростей этих точек:

I S 6 ( S ) ( S ) U 64 ( S ) LS 6 cos( 6 ( S ) S 6 );



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.