Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение

Оценка эффективности функционирования системы водитель-автомобиль-дорога-среда по энергетическим показателям

Сайдуллозода Сайвали Сайдулло, Гаврилов Константин Владимирович, Умирзоков Ахмад Маллабоевич, Уланов Александр Григорович

Краткое сообщение

Система водитель-автомобиль-дорога-среда (ВАДС) - большая и сложная система, эффективность функционирования которой тесно связана со значительными затратами энергии. Оценка энергетических затрат при функционировании системы ВАДС и изыскание резервов повышения эффективности системы остается важной задачей в настоящее время. Функционирование системы ВАДС характеризуется изменением параметров и динамических свойств составляющих ее элементов в широких пределах и иногда непредсказуемым образом. На практике парциальное исследование влияния отдельных факторов или их сочетаний на эффективность системы ВАДС представляется достаточно сложной задачей. Этим вызвана необходимость комплексной энергетической оценки эффективности функционирования системы ВАДС. Исследования проводились с целью оценки эффективности функционирования системы ВАДС и выработки предложений по выявлению резервов для снижения энергетических и материально-технических затрат при решении вопросов, связанных с эффективностью транспортного процесса в горных условиях. До сих пор при оценке эффективности функционирования системы ВАДС по энергетическому показателю применялись методы, основанные на оценке эффективности отдельных ее элементов. Целесообразным является применение системного подхода в решении подобных задач. Полученные результаты эффективности функционирования системы ВАДС свидетельствуют о низкой производительности системы по энергетическим показателям, а также об имеющихся достаточно широких возможностях и путях повышения ее рентабельности. Предложенные математические модели для оценки энергетической эффективности функционирования системы ВАДС в относительных единицах, а также в количественных выражениях (по линейному расходу топлива) отличаются достаточной адекватностью для практических целей. В статье предлагается математическая модель для комплексной энергетической оценки эффективности функционирования системы ВАДС по линейному расходу топлива. Результаты исследований могут быть внедрены в производство при расчетах эффективности транспортного процесса.

Бесплатно

Повышение долговечности силовых передач МЭС за счет снижения их динамической нагруженности

Сенькевич Сергей Евгеньевич, Годжаев Захид Адыгезалович, Ильченко Екатерина Николаевна, Алексеев Илья Сергеевич

Статья научная

Целью настоящих исследований является определение долговечности элементов конструкции трактора расчетно-экспериментальным методом и по результатам вычислений - определение изменения нагруженности деталей силовой передачи при установке в неё упругодемпфирующего механизма. Полученные результаты расчетно-экспериментальных значений нагружения элементов силовой передачи серийного трактора и трактора с УДМ показывают, что долговечность опытного трактора в среднем до 2,5 раза превышает долговечность трактора с серийной силовой передачей. Повышение долговечности объясняется снижением нагрузки на детали силовой передачи трактора при установке в нем упругодемпфирующего механизма (расчеты проводились по результатам изменения крутящего момента). Приведенные результаты свидетельствуют о том, что использование УДМ в силовой передаче трактора тягового класса 1,4 при работе с основными сельскохозяйственными машинами позволяет существенно снизить нагрузки на конструктивные элементы. Организация статьи построена следующим образом. Раздел «Введение» посвящен проблеме улучшения силовых передач тракторов. Приведены различные работы отечественных и зарубежных исследователей в области улучшения показателей качества работы тракторов. В этом же разделе приведена дополнительная справочная информация о наших предыдущих исследованиях, предыстория исследований упругодемпфирующего механизма (УДМ), установленного в силовой передаче трактора малого класса тяги. Раздел «Материалы и методы» содержит описание применяемого метода и последовательность действий для проведения исследований. Разделы «Результаты исследований и обсуждения» содержат результаты проделанной работы и их обсуждение, в том числе интерпретацию анализа данных. Раздел «Заключение» является обобщением основных результатов, в котором подведены итоги исследований.

Бесплатно

Сравнительный анализ электрических и гидростатических передач в составе трансмиссий гусеничных машин

Кондаков Сергей Владимирович, Демешко Роман Евгеньевич, Малаховецкий Алексей Андреевич, Закиров Рамиль Акзамович, Подживотова Ирина Александровна

Статья научная

Приведены результаты анализа существующих электрических и гидрообъёмных машин, фактически или потенциально использующихся в составе трансмиссий гусеничных машин как быстроходных, например, тягачей, бронемашин, так и тихоходных - промышленных тракторов. В состав трансмиссий таких машин обязательно входят механизмы поворота - дифференциальные, независимые и другие. В современных гусеничных машинах стремятся применять бесступенчатые механизмы поворота. Они строятся на базе гидрообъёмных и электрических машин. По внешним проявлениям они подобны. Именно поэтому перед конструкторами и учеными, занимающимися вопросами бесступенчатых трансмиссий транспортных и тяговых машин, стоит актуальный вопрос о преимуществах и недостатках этих альтернативных видов передач. Авторами сделана попытка сравнить гидрообъёмные и электрические машины по некоторым важным критериям. Построены графики зависимостей стоимости указанных машин и массы от их номинальной мощности. Сформированы итоговые сравнительные графики и выводы об областях применимости рассмотренных машин. Использование электромашин на данный момент может быть оправдано в тех случаях, когда избыточный вес и габариты не являются критическими параметрами самоходной машины, например, железнодорожная техника, корабельные энергетические установки, строительная и дорожная тяжёлая техника. Однако для самоходных машин лёгкого и среднего класса, в том числе промышленных гусеничных тракторов, крайне важны показатели массы и размеров их трансмиссий и силовых блоков в целом, поэтому по результатам анализа отдано предпочтение гидравлическим передачам.

Бесплатно

Метод нанесения твердохромового покрытия на внутренние цилиндрические поверхности

Ардашев Дмитрий Валерьевич

Статья научная

Рассмотрены процессы хромирования применительно к внутренним поверхностям цилиндров гидроприводов с гидростатическими направляющими. Проанализированы основные факторы, снижающие производительность электрохимического осаждения хрома вне зависимости от вида поверхности, а именно: применение в качестве электролита смести хромовой кислоты с активными анионами с низкой, рассеивающей способностью, использование нерастворимых анодов и токов высокой плотности. Представлены особенности хромирования внутренних поверхностей гидроцилиндра, а именно ограниченность применения установок в зависимости от типоразмеров деталей и неравномерность скорости осаждения хрома по длине детали. Для нанесения покрытия на внутренние поверхности разработана установка, включающая катод, анод, бак и трубопровод. Отличительными особенностями установки является способ подачи электролита под наклоном к горизонтали, что позволяет подавать электролит в виде турбулентного потока, закручивающегося по винтовой траектории, и корпус установки, который является хромируемой деталью. В процессе работы проводились экспериментальные исследования по подбору режимов нанесения твердохромового покрытия на внутренние поверхности гидроцилиндра. В результате работы определено оптимальное соотношение хромового ангидрида и серной кислоты в составе электролита, которое равно 10:1 соответственно, и режимы его нанесения. Хромовые покрытия, полученные с использованием разработанного концентрированного электролита и способа хромирования, обладают повышенной на 5…20 % твердостью и уменьшенной пористостью в 10…30 раз при образовании блестящих твердых осадков, что соответствует коррозионностойкому и износостойкому покрытию.

Бесплатно

Методика расчёта ресурса подшипников скольжения на ранних этапах проектирования поршневых и роторных машин

Леванов Игорь Геннадьевич, Задорожная Елена Анатольевна, Никитин Денис Николаевич

Статья научная

Обеспечение требуемого уровня надёжности машин и механизмов на этапе проектирования всегда было актуальным. Для этого на разных этапах проектирования применяется широкий спектр специализированного программного обеспечения, основу которого составляют математические модели, методы и методики расчёта отдельных сопряжений деталей машин. Подшипники скольжения, как правило, являются сопряжениями, лимитирующими надёжность и ресурс машин, поскольку отказы подшипников приводят к остановке машин и производственных процессов. Всё большую актуальность проблема прогнозирования и обеспечения технического ресурса машин приобретает в связи с ростом их нагруженности (в частности, ДВС). Данная статья описывает методику расчёта ресурса гидродинамических подшипников скольжения, основанную на совместном решении гидродинамической и контактной задач. Основу методики и её отличительную особенность составляет математическая модель вязкости смазочного материала, которая отражает явление образования и разрушения адсорбционного граничного слоя на поверхностях трения подшипника. Результатом решения гидродинамической задачи для подшипника скольжения является набор взаимосвязанных гидромеханических характеристик. Минимальная толщина смазочного слоя и её распределение по угловой координате или за цикл нагружения, параметры шероховатости поверхностей подшипника являются ключевыми для расчёта скорости изнашивания и ресурса подшипника. Представлен пример практического применения методики для оценки влияния индивидуальных противоизносных свойств моторного масла на скорость изнашивания шатунного подшипника коленчатого вала двигателя КамАЗ-740, а также влияние величины шероховатости поверхности вкладыша на нагрузочную способность подшипника. В качестве дальнейших направлений развития методики отмечены: оценка абразивного изнашивания подшипника, оценка усталостной долговечности поверхности вкладыша, а также разработка алгоритмов построения кривой износа подшипника.

Бесплатно

Математическое моделирование плазменного подогрева цилиндрической заготовки

Прохоров Александр Владимирович, Акинцева Александра Викторовна

Статья научная

В статье рассматривается вопрос математического моделирования процесса плазменно-механической обработки круглых цилиндрических заготовок для случая стационарного и нестационарного режимов. Подогрев заготовки плазменной дугой позволяет значительно снизить прочностные характеристики обрабатываемого материала и существенно повысить производительность операций формообразования. При построении теплофизической модели используется авторская методика, базирующаяся на действии фиктивных приповерхностных внутренних источников теплоты. Основой моделирования служат дифференциальные уравнения переноса тепла в частных производных в предположении анизотропности и температурной инвариантности физико-механических свойств обрабатываемых материалов. Начальные и граничные условия учитывают как конвективный теплообмен с окружающей средой, так и теплоотдачу излучением в инфракрасном диапазоне. Для стационарного и нестационарного режимов методом Фурье рассчитаны температурные поля, позволяющие определить значение и градиентную картину в приповерхностном слое заготовки, подвергающемся наибольшему нагреву. Полученные соотношения приведены к инженерному виду, удобному для проведения практических расчетов. Отличительной особенностью построенных моделей является возможность построения температурных полей вне зависимости от размеров заготовки, так как все соотношения выведены в безразмерном виде с единым характерным размером - радиусом обрабатываемого вала. Проведенный численный эксперимент показал границы применимости и необходимости использования соотношений, учитывающих нестационарность режима на уровне половины характерного размера. При обработке валов длиной более радиуса заготовки влияние времени становится несущественным и процесс можно считать стационарным. Кроме того, расчеты дали возможность найти оптимальное с точки зрения длительности бесперегревной работы инструмента расстояние между резцом и плазменной горелкой в безразмерном виде.

Бесплатно