РАЗДЕЛ 2
МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Общий подход к решению проблемы повышения ресурса ДВС
Проблема повышения ресурса двигателей является частным случаем общей задачи повышения долговечности и износостойкости деталей машин и механизмов и включает комплекс конструкторских, технологических и эксплуатационных мероприятий. Подход к решению этой важной и актуальной задачи также должен быть комплексным и всеобъемлющим. В работе ставилась задача исследовать все аспекты, влияющие как на износостойкость материала деталей, так и на обеспечение таких условий эксплуатации, при которых надежность и долговечность трущихся деталей будет максимальной. Проводимые исследования должны создать целостную картину происходящих в двигателях процессов трения и изнашивания и влияния отдельных факторов на результаты этих процессов. Каждое отдельное исследование должно гармонично вписываться в общую программу и быть ее неотделимой и необходимой частью. С учетом большого числа факторов, влияющих на долговечность ДВС, исследования необходимо построить в такой последовательности, чтобы обеспечить максимальную эффективность принимаемых решений. Объем проводимых исследований должен быть достаточным для получения гарантированных для практики результатов с максимальным экономическим эффектом.
Комплекс конструкторско-технологических мероприятий по обеспечению повышения ресурса двигателей представлен на рис. 2.1.
Для достижения поставленной конечной цели - повышения долговечности деталей ДВС, определяющих ресурс дизеля до капитального ремонта, - исследования необходимо провести в следующей последовательности:
[n2]
- изучить условия трения в основных трущихся парах;
- выявить основные факторы, влияющие на износ сопряжений;
- разработать методику и математическую модель износа сопряжений в зависимости от основных факторов воздействия;
- произвести анализ влияния различных факторов на характер износа основных сопряжений двигателя;
- разработать оптимальный состав материала детали;
- разработать технологию получения заданного химического состава материала;
- разработать технологии изготовления деталей ДВС с заданными переменными в каждой точке рабочей поверхности износостойкими свойствами;
- произвести анализ различных технологий изготовления деталей ДВС с заданными свойствами и рекомендовать их для конкретных видов производства;
- разработать состав и технологию изготовления деталей контртела - поршневых колец, поршней и т.д.;
- произвести широкие лабораторные, стендовые и эксплуатационные испытания опытных и серийных деталей с целью выявления эффективности предложенных мероприятий.
2.2. Общие принципы моделирования и построения алгоритмов расчетов износа поверхностей в зависимости от условий нагружения
Как показано выше, условия функционирования, или условия эксплуатации, а более конкретно - условия трения, существенно влияют на износ поверхностей трущихся деталей (цилиндров, колец, поршней и др.) и, соответственно, определяют основные показатели износостойкости рабочих поверхностей. Анализ процессов изнашивания поверхностей с целью оптимизации технологического процесса изготовления деталей представляет собой достаточно сложную задачу и базируется на основе физического и математического моделирования, результатов натурных экспериментов, cтатистических исследований и т.п. При этом если модель и исследуемый процесс идентичны, включая их структурную организацию, то изучение такой модели дает достаточно полную информацию об исследуемом процессе или системе, ее использование связано с требованием наличия полной априорной информации о структуре технологического процесса или системы. Если такая априорная информация не является полной, то исследуют гомоморфные модели, т.е. упрощенные модели, макрофункция которых только на некотором фиксированном множестве входных контролируемых Х и неконтролируемых воздействий совпадает с макрофункцией (функцией отклика) исследуемых процессов или систем.
Весьма удобным способом формирования моделей является проведение натурных экспериментов и обработка их результатов с использованием методов линейной и нелинейной регрессии, множественного регрессионного и корреляционного анализа и др. [117]. Вместе с тем, необходимо помнить как о трудности (а часто и невозможности) воспроизведения в натурном эксперименте условий технологического процесса (системы), близких к реальным, так и о следующих важных обстоятельствах:
- результат эксперимента, как правило, является случайной величиной, поскольку измерение любой экспериментальной величины осуществляется под воздействием помех;
- условия проведения эксперимента не всегда являются сопоставимыми, т.е. могут меняться от одного эксперимента к другому, в частности, если помехи, накладываемые на измеряемые параметры, являются нестационарными, то дисперсия ошибки измерений будет различной и т.п.;
- при исследовании реальных систем число элементов ограничено из-за их высокой стоимости, а также из-за технических ограничений в виде пропускной способности измерительной системы или ограниченности допустимого интервала измерений и др.
С учетом вышесказанного желательным является извлечение наибольшего количества информации о cистеме или процессе при минимальном числе экспериментов и их стоимости.
При исследовании систем с помощью моделей целесообразно использовать либо физическое, либо математическое моделирование. Физическое моделирование позволяет провести исследование процессов или систем, непосредственный анализ которых затруднен или невозможен. Что касается математического моделирования, то сложность и многообразие процессов функционирования реальных систем делает задачу построения адекватных им математических моделей крайне затруднительной. Чаще всего формализованная математическая модель, описывающая структуру и поведение системы с использованием математических соотношений (формул, дифференциальных, интегродифференциальных или алгебраичес
- Киев+380960830922