WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

Рабочий объем двигателя

л

1,8

2

Поле торцевой герметичности, а

мм

14,9

3

Радиальный зазор, е

мм

5,6

Статор

4

Диаметр рабочей поверхности статора

мм

291,2

5

Общая ширина статора

мм

198,5

Ротор

6

Ширина ротора (в одной камере)

мм

39,3

7

Радиус кривизны ротора

мм

150,7

Основные физические (энергетические и экономические) параметры РД

8

Эффективная мощность, Ne

кВт (л.с.)

103 (140,5)

9

Эффективый крутящий момент, Me

Н*м

175,6

10

Среднее эффективное давление при номинальной мощности, Pe

МПа (Н/см2)

1,19

11

Эффективный КПД

0,37

12

Эффективный удельный расход топлива, ge

г/(кВт*ч)

222

13

Литровая мощность РД, Nл

кВт/л

55,4

14

Максимальный суммарный крутящий момент на выходе, Мmax

Н.м.

1160

15

Часовой расход топлива, Gт

кг/ч

22,9

16

Угловая скорость вращения ротора, Wp

рад/с

293,2

Параметры планетарной зубчатой передачи

17

Длина неподвижного вала, L

мм

198,5

18

Рабочая ширина венца зубчатого колеса, bш

мм

168,5

19

Модуль зацепления, m

2,5

20

Число зубъев, z

шт.

16

21

Максимальное расчетное контактное напряжение

(зубчатое зацепление), [бH]

МПа

990

22

Максимальное расчетное напряжение изгиба

(зубчатое зацепление), [бF]

МПа

815

23

Максимальное расчетное напряжение центрального вала, [бфакт]

МПа

554

 

24

Величина истирания радиальных уплотнений

мм/1000ч

0,032

В результате численного эксперимента выявлен ряд характерных зависимостей, например упрощенная схема распределения давления рабочего заряда в четырехтактном цикле РД приведена на рис. 5, где Блок 1 соответствует камере «Впуск - Сжатие», Блок 2 – камере «Рабочий ход - Выпуск». На участке выровненного давления в Блоке 1 на стадии «Впуск» открыто впускное окно, происходит процесс всасывания свежей рабочей смеси. Перетекание рабочей смеси из Блока 1 в Блок 2 также отмечено кратковременным выравниванием давления. В Блоке 2 на стадии «Выпуск» выравнивается давление при открытии выпускных окон.

Рис. 5. Упрощенная схема распределения давления рабочего заряда в четырехтактном цикле РД

Условия протекания рабочего процесса в отсеках РД несколько хуже, чем в ПД. В частности, это связано с особой формой камеры сгорания, имеющей серповидную форму (рис. 1, 2). Однако, в силу конструктивных особенностей РД нет резкого перепада температур, т.е. во всех четырех камерах постоянный температурный режим. При этом суммарная площадь теплоотдачи в РД составляет ориентировочно 800 см2, а в эквивалентном по рабочему объему ПД 1000 см2 (в 1,25 раза больше). Так же следует отметить – в высокооборотных двигателях потери вследствие теплоотвода от рабочего тела невелики. Их полное устранение позволило бы повысить индикаторное давление лишь на 3 - 4%.

При сопоставлении расчетных значений габаритов РД с известными двигателями, при аналогичных параметрах n 5000…6500 об/мин, 10, выявлено, что для обеспечения заданной номинальной мощности (100 кВт) новому РД требуется меньшие габариты, чем четырехтактному поршневому ДВС.

В рамках проведенного численного эксперимента выполнен анализ, с использованием системы уравнений ((3)), формирования области рациональных значений ряда исходных и искомых параметров РД с целью:

- упрощения процедуры расчета искомых основных технических параметров РД;

- получения корректных результатов;

- выявления тенденций дальнейшего развития конструкции РД.

Таким образом, в результате численного эксперимента выявлена следующая особенность: большая площадь рабочей поверхности ротора способствует созданию большого суммарного давления на зубчатую планетарную передачу. Особого внимания требует параметр (а - поле торцевой герметичности), который может иметь отрицательные значения (рис. 6).

Так, например, с ростом значения L/d:

1 - величина радиального зазора (е) стремится к нулю, что положительно влияет на герметичность радиальных уплотнений, надежность и долговечность работы узлов и агрегата в целом.

2 – величина поля торцевой герметичности (а) увеличивается, что положительно влияет на качество работы торцовых уплотнений и возможность их размещения.

3 – величина диаметра рабочей поверхности статора D непропорционально растёт, увеличивая габариты РД.

Уменьшение значения L/d может привести к полному отсутствию торцевой герметизации рабочих камер РД. Отрицательное поле торцевой герметичности (а) характерно малым значениям отношения L/d. Параметр а = 0 соответствует L/d 3,1178 при разных значениях d, а увеличение параметра d способствует росту параметра (а).

С поворотом главной оси ротора поле торцевой герметичности (а) увеличивается в 3 - 4 раза, однако 1/3 часть пути ротора имеет малое (критическое) значение данного параметра.

Таким образом, рост отношения L/d и значение степени сжатия (), оказывая влияние на диаметр рабочей поверхности статора (D), поле торцевой герметичности (а), радиальный зазор (е), благоприятно сказывается на эффективности работы радиальных и торцевых уплотнений и, как следствие, на герметичности рабочих камер, что положительно влияет на протекающие в РД процессы. Качество герметичности позволяет достигать высокого давления в рабочих камерах РД и создавать высокую степень сжатия, необходимую для реализации дизельного цикла.

Результатом проведенного комплексного анализа получаемых в численном эксперименте результатов стала разработка рекомендаций дальнейшей модернизации конструкции изучаемого РД:

- совершенствование механизма перекачки рабочей смеси из блока «впуск - сжатие» в блок «рабочий ход - выпуск»;

- совершенствование конфигурации камеры «рабочий ход», камеры «max сжатие» и соответственно роторов;

- совершенствование механизма уравновешивания и отбора мощности;

- уменьшение суммарной длины планетарного зубчатого зацепления, и ширины РД в целом;

- снижение суммарной длины неподвижного вала.

Рис. 6. Зависимость значений Dст, e, a от L/d при d = 40 мм и Е=10

Проведенные численные эксперименты показали хорошую точность и надежность работы программного комплекса при решении различных задач. Для проверки работоспособности программного комплекса и точности результатов сконструирован макет РД и создана виртуальная геометрическая имитационная модель РД.

Основные выводы и результаты работы

В диссертационной работе решена задача комплексного исследования двухблочного роторного двигателя внутреннего сгорания новой конструкции с применением современных технологий математического моделирования и вычислительного эксперимента, имеющая существенное значение для исследуемого РД, как альтернативного источника механической энергии. Проведенная научно–исследовательская работа основана на эвристическом моделировании структурно-семантического типа.

По результатам работы:

  1. Разработана информационная модель изучаемого РД, отражающая его новизну и конструктивные особенности (исключены большие знакопеременные силы инерции при возвратно-поступательном движении поршней, как в поршневых ДВС, и устранены недостатки герметичности рабочих камер, надежности, моторесурса, как в РПД Ванкеля).
  2. Предложена новая математическая модель определения основных технических параметров РД, которая учитывает 165 теоретических параметров и все процессы, проходящие в изучаемом двигателе.
  3. Разработан алгоритм и математическая модель, позволяющая выполнить оценочный расчет технических параметров РД (Vраб, Dст, Ne, ре, gе, Gт, Мmax, Ме, [] и др.), которые можно сопоставить с основными техническими параметрами аналогичных двигателей внутреннего сгорания.
  4. Разработан объектно-ориентированный программный комплекс «RD-1.0» для определения основных технических параметров изучаемого РД.
  5. Проведен численный эксперимент. В результате исследования математической модели определены основные технические параметры (Vраб, Dст, Ne, ре, gе, Gт, Мmax, Ме, [] и др.).
  6. Проведен эмпирический анализ области рациональных значений технических параметров, определяющих возможность и целесообразность конструктивного исполнения РД.
  7. Разработаны: эскизный проект, виртуальная геометрическая модель и макет РД.

Проведенная научно-исследовательская работа является основой для разработки физической опытной модели и дальнейшей эволюции математической модели РД.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Pages:     ||
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.