Григор'єв Олександр Львович. Розробка універсальних методів гідродинамічного розрахунку, динамічного аналізу та оптимізаційного синтезу основних елементів паливної апаратури дизелів

brief description

Григор'єв Олександр Львович. Розробка універсальних методів гідродинамічного розрахунку, динамічного аналізу та оптимізаційного синтезу основних елементів паливної апаратури дизелів : Дис... д-ра наук: 05.05.03 2004

Григор'єв О.Л. Розробка універсальних методів гідродинамічного розрахунку, динамічного аналізу та оптимізаційного синтезу основних елементів паливної апаратури дизелів.- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.03.03 - теплові двигуни. - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2003.
Дисертація присвячена проблемі поліпшення характеристик упорскування палива в дизелях. Розроблений комплекс універсальних розрахункових методів динамічного аналізу й оптимізаційного синтезу основних елементів паливної апаратури високообертових і середньобертових дизелів, що дозволяє прискорити створення і впровадження принципове нових і модернізованих зразків цієї апаратури, які забезпечать істотну економію палива і поліпшать інші показники технічного рівня двигунів.
Наведені приклади застосування розроблених методів для інтенсифікації упорскування палива на режимах повних і часткових навантажень автомобільного двигуна, для зниження стабільної частоти холостого хода тепловозного дизеля, для забезпечення стабільного упорскування гранично малих запальних порцій палива і подачі газу в циліндр газодизеля, при проектуванні паливної апаратури акумулюючого типа для вільнопоршневого двигуна.
Ключові слова: гідродинамічний розрахунок, математичне моделювання механічних систем, динамічний аналіз, оптимізація профілю кулачка, перетворювач кутових швидкостей, модулятор імпульсів тиску, чисельно - аналітичне рішення, стабільність паливоподачі.

В дисертації розроблено комплекс універсальних розрахункових методів динамічного аналізу й оптимізаційного синтезу основних елементів ПА ВОД і СОД. В створених аналітичних методах набула подальшого розвитку теорія ПА розподіленого типу. Завдяки застосуванню чисельно - аналітичних методів вдалося суттєво уточнити використанні фізичні і математичні моделі та, водночас, запобігти значного ускладнення розрахунку. Чисельні методи гідродинамічного розрахунку ПС та оптимізації профілю кулачка ПН отримали науково обґрунтовані ефективні алгоритми. Все це дозволяє прискорити створення і впровадження принципове нових і модернізованих зразків ПА. При застосуванні цього комплексу були розроблені нові перспективні напрями глибокої модернізації ПА, що забезпечують істотну економію палива і поліпшують ін. показники технічного рівня двигунів.
Дисертаційне дослідження дозволило одержати нові важливі наукові і практичні результати.
1.Виділено узагальнений структурний елемент динамічної моделі дизельної ПА - гідромеханічний вузол. Розроблено його універсальну (матричну) математичну модель, створено наукові основи динамічного аналізу й універсальний алгоритм гідродинамічного розрахунку.
2.Розроблено наукові основи нового підходу до урахування гідравлічного опору трубопроводів, що використовує уточнені моделі течії палива й універсальні чисельно-аналітичні методи інтегрування їхніх рівнянь.
3.Розроблено і застосовано для дизелів різного типу (автомобільних, тепловозних, ВПД, ГД) нову універсальну методику гідродинамічного розрахунку ПС. Доведено адекватність розрахункового методу і можливість досліджування складних гідромеханічних вузлів з любим числом порожнин і клапанів.
4.Розроблено наукові основи нового підходу до динамічного аналізу пружин ПА і замикаючого механізму форсунки, що використовує уточнені математичні моделі з розподіленими параметрами й універсальний чисельно - аналітичний метод вирішення їхніх рівнянь. Створено методи розрахунку цих елементів, знайдені шляхи прискорення посадки голки після відсічення подачі.
5.Розроблено й уточнено систему обмежень і критеріїв, що враховується при проектуванні кулачків ПН, та створено універсальну методику проектування оптимального профілю кулачка (що включає розрахунок неробочої частини профілю, а також випадок хитного або нерівномірного обертання кулачкового валу). Виконано апробацію цієї методики на прикладах розрахунку кулачків ПН двигунів 4Д80Б маневрового тепловоза, 6 ДМ 21А великовантажного кар'єрного автомобіля і комбінованого ВПД моделі КД-2.
6.Створено новий розрахунковий метод аналізу динамічної стійкості і герметичності клапанів ПС, що заснований на використанні їх лінеаризованої матричної моделі. Метод використано для розробки плоского клапана, що встановлюється в сопловому наконечнику форсунки, та конструювання зворотного клапана, що зберігає герметичність при високому залишковому тиску.
7.Розроблено наукові основи нового способу стабілізації показників упорскування і звуження діапазону робочих режимів ПА транспортного дизеля, що використовує регульоване нерівномірне обертання власного кулачкового валу ПН або розподільчого валу тепловозного дизеля.
8.Розроблено принципові схеми, методики проектування і розрахунку основних елементів приводів регульованого нерівномірного обертання вала насоса, що є оптимальними для транспортних дизелів різних типів; вперше створено дослідний зразок такого приводу для ПН ВОД й отримано експериментальне підтвердження його працездатності і ефективності використання на двигуні.
9.Розкрито основні причини нестабільної роботи ПС тепловозного дизеля і ГД при малих та гранично малих циклових подачах палива і розроблено наукові основи нового універсального підходу до стабілізації характеристик упорскування на цих режимах, що передбачає використання МІТ.
10.Розроблено методику оптимального вибору основних параметрів МІТ, встановлених у ПС тепловозного дизеля; створено дослідний зразок ПА і (для трьох типів двигунів) підтверджено в експерименті, що він забезпечує стабільне і якісне упорскування при зниженні частоти холостого ходу на 10-15 %.
11.Розроблено методику оптимального вибору основних параметрів МІТ, встановлених у ПС ГД; створено дослідний зразок ПА і підтверджено в експерименті, що він забезпечує зниження запальної порції палива у 2-3 рази.