Повышение эффективности дизелей совершенствованием энергетических характеристик регуляторов частоты вращения непрямого действия : Применительно к элементам механико-гидравлических подсистем

• Автор: Сычев, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 226 с. : ил.

Список условных обозначений, переменных и сокращений

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ХАРАКТЕРИСТИК (ЭПХ) РЕГУЛЯТОРОВ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ (РЧВ) ДИЗЕЛЕЙ

1.1. Анализ существующих методов исследования ЭПХ РЧВ

1.2. Выводы по результатам анализа состояния вопроса

1.3. Предмет проводимого исследования

1.4. Обоснование выбранного направления исследования

1.5. Цель и задачи исследования

Глава 2. ПРОГРАММА И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Программа исследований

2.2. Используемые методы теоретического исследования САРЧВ дизелей

2.2.1. Методики математического моделирования САРЧВ дизеля

2.2.2. Методики математического моделирования ЭПХ РЧВ
2.3. Методы экспериментального исследования САРЧВ и РЧВ дизелей
2.3.1. Задачи экспериментального исследования
2.3.2. Приборы и аппаратура в проводимом исследовании
2.3.3. Особенности методик экспериментального исследования
Глава3. РАЗРАБОТКА ДИНАМИЧЕСКИХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ САРЧВ ДИЗЕЛЕЙ
3.1 Системный анализ взаимосвязей ЭПХ РЧВ и эксплуатационных показателей САРЧВ дизеля
3.2 Системный анализ факторов и причин изменения настроек САРЧВ
3.3 Динамические математические модели элементов дизеля как объекта управления и регулирования (ОУ)
3.3.1 Функциональная и структурная схемы модели дизеля как ОУ
3.3.2 Математическая модель процессов сгорания в дизеле как ОУ
3.3.3 Описание динамики движения кривошипно-шатунного механизма
3.3.4 Динамическая математическая модель сил сопротивления на
рейке топливного насоса высокого давления (ТНВД) дизеля
3.3.5 Полная динамическая математическая модель дизеля как ОУ
3.3.6 Идентификация параметров динамических математических
моделей элементов дизеля как объекта управления
3.4 Математические модели динамических и ЭПХ регулятора
3.4.1 Функциональные и структурные схемы модели РЧВ дизеля

3.4.2 Математическая модель центробежного измерителя частоты вращения и встроенного фильтра крутильных колебаний (демпфера)
3.4.3 Математическая модель гидравлического тракта регулятора
3.4.4 Математическая модель динамики серводвигателя
3.4.5 Математическая модель механических потерь и ЭПХ РЧВ
3.4.6 Математическая модель разогрева регулятора
3.5 Динамическая математическая модель САРЧВ дизеля
3.6 Оценивание параметров, точности и адекватности разрабатываемых
математических моделей процессов в САРЧВ и регуляторах
Глава 4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДИЗЕЛЕЙ КАК ОБЪЕКТОВ УПРАВЛЕНИЯ И ЭПХ РЕГУЛЯТОРОВ
4.1 Анализ результатов наблюдений по отказам РЧВ в эксплуатации
4.2 Анализ характеристик дизелей и их нагрузочных устройств на штатных дизельных стендах заводов изготовителей
4.3 Исследование и анализ неравномерности частоты вращения привода
РЧВ на дизельных стендах
4.4 Анализ сил сопротивления на рейках ТНВД дизелей
4.5 Исследование и анализ динамических характеристик элементов РЧВ
4.6 Исследование динамики процессов нагрева и охлаждения РЧВ
4.7 Анализ динамики переходных процессов элементов САРЧВ
4.8 Исследование и анализ энергетических характеристик РЧВ дизеля
4.9 Выводы по результатам моделирования и экспериментального
исследования
Глава 5. ОПТИМИЗАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЧВ
5.1 Формирование оптимизационной математической модели
5.2 Критерии качества работы РЧВ дизелей с учетом ЭПХ
5.3 Параметрическая оптимизация энергетических характеристик РЧВ
5.3.1 Параметрическая оптимизация гидравлического аккумулятора
5.3.2 Оптимизация мощности механических потерь в РЧВ дизеля
5.3.3 Оптимизация диапазонов температур по использованию различных
марок масел (рабочих жидкостей) в РЧВ дизеля
5.4 Выводы по результатам оптимизации энергетических характеристик
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, ПЕРЕМЕННЫХ
И СОКРАЩЕНИЙ
APT - автоматический электронный регулятор температуры
АЧХ - амплитудная частотная характеристика
АФЧХ - амплитудно-фазовая частотная характеристика
БП - блок питания электрический
БПЗ - блок постоянного запаздывания
ГНЧ - генератор низкой частоты электронный
ДВС - двигатель внутреннего сгорания
Д - двигатель электрический
ДР - дроссель электрический
ИЛП - измеритель линейных перемещений электронный
ИТ - измеритель температуры
ИЧВ - измеритель частоты вращения электронный
КАВМ - комплекс аналоговый вычислительный моделирующий
ММ - математическая модель
МКЭ - метод конечных элементов
НУ - нагрузочное устройство механическое
НЭ - нагревательный элемент электрический
ОУ - объект управления
РЧВ - механико-гидравлический регулятор частоты вращения непрямого действия САР - система автоматического регулирования САРЧВ - система автоматического регулирования частоты вращения ТАУ - теория автоматического регулирования и управления ТО - техническое обслуживание ТС - техническое состояние
ТНВД - топливный насос высокого давления УВО - управляющее воздействие оператора (возмущения в системе)
ФЧХ - фазовая частотная характеристика
ЦИС - центробежный измеритель скорости (частоты вращения)
ЧВ - частота вращения

различных моторных масел в механико-гидравлических регуляторах непрямого действия и изучения износа их элементов разработан и изготовлен электрический стенд.
Оборудование для исследования энергетических характеристик включало электрический обкаточный стенд и измерительные приборы. Исследование в статике и динамике зависимостей момента сопротивления, ЧВ приводного валика РЧВ и температуры рабочей жидкости (масла) проводилось на обкаточных электрических стендах завода "Сардизель" и на КАВМ.
Измерение текущего значения приводной мощности РЧВ осуществлялось по показаниям контрольно-измерительных электрических приборов стенда: амперметра и вольтметра, установленных в цепи питания электрического двигателя. Для увеличения точности измерений в цепь вводился высокоточный амперметр. Температура рабочей жидкости РЧВ фиксировалась электронным и ртутным термометрами с ценой деления 0,1°С.
Исследование утечек рабочей жидкости по щелям гидравлического тракта РЧВ осуществлялось на электрическом стенде завода "Сардизель". Этот стенд состоял из электрического двигателя переменного тока, вращающего ротор шестеренного гидравлического насоса. Рабочая жидкость от насоса направлялась по трубе и штуцеру в гидравлический тракт исследуемого механико-гидравлического РЧВ, в зону между его насосом и аккумулятором. Величина утечек фиксировалась весовым способом. Масса жидкости, соответствующая объему утечек, полученных в течение измерения за фиксированный промежуток времени, оценивалась взвешиванием на весах с ценой деления 0,01 кг. Величина расхода утечек по каждой из исследуемой щели рассчитывалась по полученным значениям массы утечек и времени их истечения по щели.
Электронный измеритель неравномерности частоты вращения ЭИН-7 в проводимом исследовании использовался для оценки параметров крутильных колебаний и неравномерности частоты вращения коленчатого вала дизеля, ЦИС РЧВ, перемещений в переходных процессах: золотника гидравлического усилителя, исполнительного поршня серводвигателя, корректирующего поршня РЧВ [68]. Внешний вид прибора ЭИН-7 и его структурная схема отражены на рис.2.3-2.4.
Существующие отечественные электронные приборы для измерения статических и динамических характеристик САРЧВ дизелей их элементов при доводке САРЧВ ограничены количеством каналов измерений, диапазоном и точностью измеряемых переменных. Поэтому для решения задач исследования создан электронный прибор по измерению статических и динамических характеристик САРЧВ и их элементов. Структурная схема (блок-схема) прибора приведена на рис.2.3. Схема прибора включает два канала по