WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 42 |
Федеральное агентство по образованию _ Правительство Хабаровского края Дальневосточный государственный университет путей сообщения Тихоокеанский государственный университет МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ДВИГАТЕЛИ 2008» АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В ТРАНСПОРТНОМ КОМПЛЕКСЕ АЗИАТСКО-ТИХООКЕАНСКОГО РЕГИОНА МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ 15 – 19 сентября 2008 года Хабаровск 2008 УДК 621.431 ББК З 365 А437 Редакционная коллегия:

В. А. Лашко, доктор технических наук, профессор, завкафедрой «Двигатели внутреннего сгорания» (ответственный редактор);

А. И. Каминский, доктор технических наук, профессор кафедры «Двигатели внутреннего сгорания»;

Г. Б. Горелик, доктор технических наук, профессор кафедры «Двигатели внутреннего сгорания» Актуальные проблемы развития и эксплуатации поршневых двигателей в транспортном ком А437 плексе Азиатско-Тихоокеанского региона : материалы Международной научно-технической конференции «Двигатели 2008» (Хабаровск, 15–19 сентября 2008 г.) / под ред. В. А. Лашко. – Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2008. – 381 с.

ISBN 978-5-7389-0686-2 Доклады конференции представляют интерес для специалистов, занимающихся вопросами проектирования и эксплуатации комбинированных двигателей внутреннего сгорания, а также для аспирантов, преподавателей и студентов вузов.

УДК 621.431 ББК З 365 ISBN 978-5-7389-0686-2 © Тихоокеанский государственный университет, 2008 ВВЕДЕНИЕ Поршневые двигатели внутреннего сгорания на современном этапе претерпевают значительные изменения. На последних разработках двигателей уже отчетливо прослеживается отпечаток мирового стратегического направления развития двигателестроения в последнем десятилетии.

В автомобильных поршневых двигателях нашло широкое использование «элементов адаптации». Это позволило значительно улучшить эксплуатационные качества, повысить надежность, найти огромные резервы по повышению технического уровня поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Развитие судового дизелестроения идёт по пути интенсификации исследований и практической реализации мер по повышению среднего эффективного давления. Другим принципиальным решением имеющихся проблем судового дизелестроения, видимо, станет всё большее распространение судовых газовых двигателей – как модификаций существующих основных размерностей судовых дизелей. Помимо решения экологических проблем газовые двигатели помогут в решении ряда других задач: надежности, топливной экономичности и т.д. Сверхважная проблема – создание главных судовых и вспомогательных дизельных агрегатов как интеллектуальных двигателей (на основе компьютерного управления).

Тепловозные двигатели будущего (нового поколения) должны иметь:

электронную систему управления топливоподачей; электронный регулятор частоты вращения; систему отключения части цилиндров; самоочищающиеся масляные фильтры; возможности использования альтернативных видов топлива; комплекс современных средств автоматизации и диагностики.

Нельзя обойти вниманием и проблемы с созданием, совершенствованием и эксплуатации судовых, стационарных, передвижных дизельэлектрических агрегатов; двигателей общего назначения; ДВС для буровых установок, компрессорных агрегатов и т.д.

Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы развития и эксплуатации поршневых двигателей в транспортном комплексе Азиатско-Тихоокеанского региона» делает попытку ответить на ряд поставленных проблемных вопросов мирового двигателестроения. Надеемся, что научные и инженерно-технические работники, а также аспиранты и студенты вузов найдут исчерпывающий материал в области проектирования, совершенствования и эксплуатации современной техники двигателестроения.

СОВРЕМЕННЫЕ ПРИНЦИПЫ И НАПРАВЛЕНИЯ СОЗДАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЯ Конкс Г.А., Лашко В.А.(Тихоокеанский государственный университет, Хабаровск, Россия) В статье рассматриваются вопросы перспектив развития мирового двигателестроения. Обосновываются основные направления совершенствования и развития двигателей.

Сегодня в мировой стратегической технической промышленной политике и, конечно, в транспортном комплексе большое значение уделяется ключевым международным стандартам ISO и МЭК, прежде всего, ISO 9000-9001, которые определяют подходы к качеству и сертификации продукции, в том числе двигателестроения, а также к международным стандартам по Cals-технологиям, которые диктуют учет особенностей всего жизненного цикла изделий, включая стадии проектирования, производства и эксплуатации вплоть до утилизации продукции. Именно внимание всему жизненному циклу изделий транспортного комплекса позволяет учесть все нюансы сегодняшних научно-технических, производственных и эксплуатационных проблем, при этом, разумеется, каждый этап имеет свои концепции реализации, свою значимость.

Следует признать, что одно из самых главных – технический уровень продукции двигателестроения, её конкурентоспособность, длительность и эффективность жизненного цикла закладываются именно на этапе разработки – создания техники двигателестроения.

В мае 2007 г. в г. Вене (Австрия) прошел очередной (раз в 4 года) Всемирный Конгресс двигателестроителей (CIMAC), который констатировал, что технический уровень поршневых ДВС по экономичности, надежности, экологической безопасности, степени автоматизации и другим параметрам по-прежнему в значительной степени определяет как уровень совершенства и конкурентоспособность объектов эксплуатации (судов, тепловозов, автомобилей и др.), так и рациональное использование важнейших эксплуатационных материалов (топливо, масло, металлы и пр.). Кроме того, технический уровень ДВС транспортного комплекса определяет также затраты на обслуживание и ремонт объектов применения, что крайне важно для эффективной организации сферы эксплуатации.



Кафедра ДВС Тихоокеанского государственного университета в последние 10 лет сфокусировала своё внимание на анализе и обобщении международного и российского опыта в создании и модернизации перспективных образцов техники двигателестроения транспортного комплекса и предлагает своё видение современных принципов конструирования, со стояния и направлений развития транспортного двигателестроения, имеющего большую государственную значимость для экономики страны и для всего Тихоокеанского региона.

Сегодня оптимальный вариант современного поршневого ДВС – всегда взвешенный компромисс между различными требованиями к нему.

Опыт создания лучших зарубежных и отечественных моделей транспортных двигателей позволяет сформулировать принципы их наиболее эффективного проектирования.

• Это, во-первых, правильный выбор основных выходных и конструктивных параметров (объявленная агрегатная, цилиндровая, объёмная и поршневая мощность, частота вращения, диаметр цилиндра и ход поршня, число цилиндров и их расположение, среднее эффективное давление pme, средняя скорость поршня cm, максимальное давление сгорания pmax и оптимальное давление впрыска топлива рт, удельная масса и габариты и др.).

• Обеспечение высокого технического уровня создаваемого изделия в сравнении с лучшими мировыми аналогами сегодняшнего и завтрашнего дня (по экологической безопасности, топливной и масляной экономичности, ресурсам и надежности в целом, параметрам шума и вибрации и др.).

• Обеспечение наиболее рациональной компоновки и оптимальных конструкторских решений: по остову, размещению коленчатого вала, по цилиндропоршневой группе (по компонентам камеры сгорания в целом), основным элементам трения, механизму газораспределения, системе наддува и её элементам, устройствам топливоподачи, системам автоматического регулирования частоты вращения, температуры воды, масла и наддувочного воздуха, системе автоматизации и управления в целом, технического безразборного диагностирования – как основе оптимальной конструкции комбинированного поршневого ДВС. При этом реализуются:

принцип компьютерного проектирования (моделирование процессов в двигателе, расчеты, разработка основных деталей и узлов, общие компоновочные решения) и принцип подобия, обеспечивающий рациональное проектирование всего мощностного ряда в рамках единой серии с общим подходом с позиций технической эстетики и эргономики.

Именно так создавали свои лучшие модели фирмы MAN B&W,Wrtsil, Caterpillar, МТU, Volkswagen, BMW и др.

• Использование модульного конструктивного подхода для создания предпосылок резкого сокращения количества деталей в двигателе, числа наружных соединений, обеспечения простого и эффективного технического обслуживания двигателя и его ремонта.

Такой принцип исповедуют фирмы МаК, General Motors, Toyota, Коломенский Машзавод и практически все ведущие мировые разработчики современных транспортных ДВС.

• Далее. В конструкции проектируемого образца и всей серии должны быть заложены возможности дальнейшего развития и совершенствования моделей, в том числе высокофорсированных. Поэтому и появляются конкретные типы ДВС первого, второго, третьего, четвертого поколения, которые развивают заложенные при проектировании возможности базовых моделей, способствуют обновлению всей техники двигателестроения.

• Один из принципов конструирования – учет развития на основе новейших научно-технических достижений металлургической и технологическом базы.

• Учет и формирование тенденций развития смежных отраслей промышленности, обеспечивающих двигателестроение комплектующими изделиями новых поколей, новыми материалами и т.п. Это особенно касается турбостроения, специализированного производства новейшей топливной аппаратуры, микропроцессорной техники и др.

• Наконец, к числу важнейших принципов конструирования относится обеспечение минимальной стоимости изделий и стоимости их жизненного цикла в соответствии с Cals-технологиями. Этого принципа безоговорочно придерживаются все без исключения мировые лидеры классов судовых, тепловозных, автомобильных двигателей и другой транспортной техники.

На международной конференции в ТОГУ по актуальным проблемам развития и эксплуатации поршневых двигателей в транспортном комплексе Азиатско-Тихоокеанского региона (2005 г.) мы уже докладывали о проблемах будущего поршневого двигателестроения и, прежде всего, автомобильного. Поэтому в рамках настоящего доклада будут изложены современные подходы к конструированию и направления развития судовых и тепловозных дизелей.

Судовое дизелестроение В последнее время Россия, наконец, осознала, что огромное значение для её экономики и жизнеобеспечения имеет современное судостроение.

Сегодня потребность российских судоходных компаний в новых судах различного назначения, в переоборудовании ЭСУ современной дизельной техникой очень велика. Остро стоит вопрос не только возрождения российского флота, но и судостроительных верфей и дизелестроительных предприятий, выпускающих судовые дизельные агрегаты.





Для отечественного судостроения и судоходства небезразлично, какую нишу в мировом дизелестроении занимает и будет занимать Россия, каковы возможности отечественных производителей судового комплектующего оборудования.

В последнее десятилетие мировое судовое дизелестроение продемонстрировало резкий прогресс по всем параметрам технического совершенства дизелей (цилиндровая и агрегатная мощность, уровень форсирования по среднему эффективному давлению и средней скорости поршня, экологические показатели, надежность, микропроцессорные системы регулирования, автоматизации, управления и диагностики и др.). Сегодня признанными лидерами по выпуску высококлассных судовых дизельных агрегатов являются:

• в классе малооборотных дизелей (МОД) с частотой вращения до мин-1 – фирма MAN B&W, Германия - Дания (на рис. 1 дан пример конструкции МОД этой фирмы);

• в классе среднеоборотных дизелей (СОД) с частотой вращения до 1000-1200 мин-1 – международная группа Wrtsil NSD с предприятиями в Финляндии, Швейцарии, Италии, Швеции и других странах. Рис. 2 демонстрирует одну из моделей этой фирмы;

• в классе высокооборотных дизелей (ВОД) с частотой вращения свыше 1200-1500 мин-1 – германская фирма МТU. Некоторые её модели показаны на рис. 3.

Основные параметры классических моделей судовых дизелей фирм – лидеров мирового дизелестроения представлены в табл. 1 (на 1.01.2007 г.).

Здесь необходимо отметить форсирование МОД по среднему эффективному давлению pme до 19-19,5 бар, СОД по pme до 26,0-28,2 бар, ВОД – до 29,0- 30,3 бар, низкие удельные расходы топлива, наличие V-образных модификаций мощных судовых СОД и ВОД с числом цилиндров до 20, 1416 цилиндровых рядных модификаций МОД, увеличение диаметра цилиндра МОД до 1080 мм (в табл. 1 не показано).

Следует особо подчеркнуть, что перечисленные в табл. 1 модели МОД, СОД и ВОД уже сегодня дополнены новыми более форсированными модификациями с высоким уровнем применения электронных систем автоматизации и управления, удовлетворяющими более жестким требованиям к экологическим показателям.

Еще недавно развития мирового судового дизелестроения было нацелено, прежде всего, на эффективность использования по следующим аспектам (при этом имеются в виду новые подходы к конструированию и прорывные технологии, обновление выпускаемых моделей):

1. Эксплуатационная надежность за счет предотвращения повышенного износа, коррозии, повышения прочности и износостойкости деталей, нейтрализации тепловых и механических нагрузок при увеличении форсирования дизелей по pme и cm, надежность за счет снижения возможности возникновения дефектов, в том числе путем уменьшения числа соединений, что требует новых специальных конструкторских решений, и др.

2. Низкие эксплуатационные расходы за счет мероприятий, обеспечивающих уменьшение трудозатрат при эксплуатации, длительные сроки службы деталей, периодов между осмотрами и ремонтами, высоких ресурсов и безотказности работы дизелей в целом, повышения топливной и масляной экономичности путем внедрения новых технических решений.

Рис. 1. Поперечный разрез судового дизеля модели К98МС мощностью 68620 кВт при 94 мин-1 фирмы MAN B&W 3. Обеспечение экологического режима работы, т.е. соблюдение, например, предписаний IMO (Международной морской организации) по дымности и токсичности отработавших газов дизелей за счет оптимизации камер сгорания, системы наддува, топливоподачи, электронных систем управления рабочим процессом и др.).

Рис. 2. Изометрическое изображение V-образного СОД модели Vasa 22 фирмы Wrtsil(цилиндровая мощность до 170 кВт, частота вращения 900-1200 мин-1, число цилиндров – до 16) Разумеется, спектр проблем и задач судовой дизельной техники этим перечислением не ограничивается. Однако, как показала, работа 25 Конгресса CIMAC (май 2007 г.), о котором было упомянуто выше, в мировом научно-техническом сообществе двигателестроителей отмечается тенденция к изменению приоритетов в расстановке задач развития транспортного двигателестроения, и в настоящее время приоритет отдается вопросам экологии. Это связано с растущим во всем мире пониманием важности сохранения окружающей среды, что подтверждается постоянным ужесточением как национальных, так и международных экологических нормативов. Эта тенденция сохранится и в ближайшем будущем, даже, несмотря на бурный рост цен на нефть.

Рис. 3. Модели судовых ВОД фирмы МТU (модель 16V595 – самый высокофорсированный дизель в мире со средним эффективным давлением pme =30,3 бар) Влияние вредных выбросов судовых дизелей на глобальное экологическое состояние воздушного бассейна является ограниченным и оценивается в 5-7 % от общего количества выбросов вредных веществ стационарными энергетическими установками и сухопутными транспортными средствами. Однако из-за относительно большой агрегатной мощности судовые дизели могут быть основным источником загрязнения атмосферы в таких локальных зонах как порты, водные акватории рек, особенно в черте городов. Поэтому решение проблемы токсичности выпускных газов судовых двигателей регламентируется требованиями международной морской организации IMO, причем эти требования введены в российский ГОСТ Р 51249-99 (см. табл. 2).

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 42 |










© 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.