«БУДУЩЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ НАУКИ Сборник материалов XIII Международной молодежной научно-технической конференции Нижний Новгород, 23 мая 2014 г. Нижний Новгород 2014 УДК 62 ББК 30 Б 903 Будущее технической науки: сборник ...»

Сравнительный анализ результатов моделирования с данными дорожных испытаний показал, что расхождение значений по боковому ускорению составляет не более 1%. Таким образом, можно сделать вывод об адекватности созданной модели и возможности ее дальнейшего использования для исследования свойств управляемости и устойчивости болида.

УДК 629.

РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ТЯГОВО-СКОРОСТНЫХ СВОЙСТВ ВЕЗДЕХОДНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

НА ШИНАХ СВЕРХНИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Одними из наиболее важных эксплуатационных свойств вездеходных транспортных средств являются тяговые свойства. Они определяют динамику разгона, проходимость и энергоэффективность машины.

В качестве основного показателя тяговых свойств выбирают силу тяги транспортного средства. Сила тяги экспериментально определялась для транспортного средства с колесной формулой 4х4 при движении по различным опорным поверхностям: снежная целина, укатанная заснеженная дорога, цементо-бетонное покрытие, асфальтовое покрытие (рис. 1).

Рис. 1. Экспериментальное определение Рис. 2. Результаты теоретических силы тяги на снежной целине и экспериментальных исследований Исследования тяговых свойств проводились с использованием высокоточного современного оборудования: универсального динамометра ДОУ-3-100И, многофункционального измерителя скорости VB20SL3сGPSантеннами (фирма Racelogic), динамического тензометра DC-204R (фирма «Японские измерительные технологии»).

Соотношение сил тяги на рассматриваемых опорных поверхностях при различных давлениях воздуха в шинах, а также теоретические значения силы тяги при движении транспортного средства на первой передаче представлены на рис. 2.

Расчетное значение силы тяги определялось по выражению:

где Ме – крутящий момент двигателя, Нм; Uтр – передаточное число; тр – КПД трансмиссии;

rд – динамический радиус колеса.

В результате проведенной работы:

экспериментально определена тяговая характеристика вездехода 4х4 на различных опорных поверхностях, в том числе на снежной целине, укатанной снежной дороге, цементо-бетонном покрытии, асфальте;

рассчитаны теоретические значения силы тяги на первой передаче транспортного средства для асфальтового покрытия, проведено сравнение теоретических и экспериментальных данных.

УДК 629.

АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ О СНЕГЕ КАК ПОЛОТНЕ ПУТИ

ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ОТ XIX ВЕКА ДО НАШИХ ДНЕЙ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Работы, посвященные исследованию снежного покрова, в том числе как полотна пути для транспортных средств ведутся с конца XIX века. Одними из первых исследований в этой области являются работы А.И. Воейкова, П.П. Кузьмина и Г.Д. Рихтера. В них рассмотрены особенности формирования снега, а также районирование территории стран бывшего СССР по характеру снежного покрова. В основу районирования положены два показателя: максимальная толщина снежного покрова и продолжительность многоснежного периода. За максимальную толщину принята наибольшая среднедекадная толщина снежного покрова, взятая из выборки многолетних средних величин по каждой из метеостанций. Также в этих работах приводятся различные классификации снега, причем превалирует качественное описание видов снега в основном по внешним признакам (структуре) и плотности.

Значительный интерес представляет работа, выполненная под редакцией Д. М. Грея и Д. Х. Мэйла. Авторы также описывают особенности формирования и представляют классификацию снежного покрова. Однако снег в рамках данной работы классифицируется не только по внешним (структурным) признакам, но и как полотно пути для транспортных средств. Раскрываются особенности формирования в различных условиях движения, приводятся данные о влиянии ландшафта на высоту снежного покрова.

Ведущее место в области транспортного снеговедения и исследований характеристик снежного покрова в России занимает Отраслевая научно-исследовательская лаборатория вездеходных машин (ОНИЛВМ). Актуальное название лаборатории ОНИЛВМ – НИЛ транспортных машин и транспортно-технологических комплексов (НИЛ ТМ ТТК). В работах основателя лаборатории С.В. Рукавишникова и его учеников снег исключительно рассматривается как полотно пути для транспортно-технологических машин. В основу классификации положена способность снега к различным видам деформации движителями. Определяющий вклад в описание данных характеристик снега внесли исследователи Нижегородского государственного технического университета Малыгин В.А. и Панов В.И.

Зарубежная научная школа объединяет исследователей из Лаборатории исследования полярных районов (CRREL) США. Необходимо отметить историческое сходство характера проведения исследований лаборатории CRREL и ОНИЛВМ. Однако у отечественных разработок акцент сделан на фундаментальность математических моделей и проектирование конечной продукции. Зарубежный подход отличает использование более простых математических зависимостей при оперативной оценке свойств снега и чрезмерная склонность к созданию сложных виртуальных моделей при оценке проезжаемости конкретных территорий местности.

Несмотря на имеющиеся расхождения между методологиями транспортного снеговедения, исследователями разных стран в качестве основных параметров снега как полотна пути используются его высота и плотность. Зная статистические характеристики снега: плотность и высоту в течение года, а также продолжительность и сроки начала сезона в разных районах рассматриваемой территории, можно получить все необходимые параметры для оценки эффективности функционирования транспортно-технологических машин.

Следует особенно подчеркнуть, что конкретные рекомендации исследователей из разных стран, что необходимые данные для моделирования снежного покрова как полотна пути для транспортных средств являются во многом закрытой информацией и практически не публикуются в открытой печати. Во многих работах при формировании моделей снежного покрова используются недостаточно обоснованные либо устаревшие результаты статистических исследований.

Составление адекватных математических моделей физико-механических характеристик снежного покрова необходимо для прогнозирования подвижности транспортнотехнологических машин. Подвижность – это интегральное эксплуатационное свойство транспортно-технологических машин определяющих способность выполнять поставленную задачу с оптимальной адаптивностью к условиям эксплуатации и состоянию самой машины.

УДК 629.

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНЫХ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ

АВТОМОБИЛЕЙ ПО ДОРОГАМ С РАЗНЫМ СОСТОЯНИЕМ ПОКРЫТИЯ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Рассматривая вопрос оценки долговечности деталей и узлов подвески автомобилей необходимо учитывать реальные условия его эксплуатации. Для моделирования воздействия дорожного полотна на ходовую часть автомобиля необходимо иметь данные о множестве параметров, характеризующих воздействие неровностей со стороны дороги на колеса автомобиля. Одним их таких параметров является время воздействия неровностей дорожного профиля в соответствии с типовыми циклами работы автомобиля, которое можно определить, зная вероятную скорость движения и протяженность данного участка дороги.

Для определения вероятных скоростей движения автомобилей нужно располагать данными об интенсивности движения на каждом типе дорог, на которых они эксплуатируются. Принимая во внимание большую протяженность дорожной сети России, для моделирования движения автомобилей можно подобрать маршруты, наиболее полно характеризующие состояние автомобильных дорог страны.

Исследования интенсивности движения автомобилей на выбранных маршрутах удобно производить с помощью веб-картографического сервисов, например «Яндекс.Пробки». На рис. 1 приведен пример экранного снимка, полученного с помощью данного сервиса.

Рис. 1. Пример экранного снимка веб-картографического сервиса «Яндекс.Пробки»

для определения интенсивности движения автомобилей по исследуемому маршруту Используя совокупность данных снимков, сделанных в разное время рабочего дня, можно определить скорость движения автомобилей на выбранном для рассмотрения участке исследования. Для дальнейшей обработки полученные значения скоростей движения заносятся в таблицы.

Пример таблицы со значениями скоростей движения автомобилей Примечание. П – попутное направление движения; В – встречное.

В результате исследований получаем статистические данные о распределении скоростей движения в течение рабочего дня для выбранного маршрута. С их помощью можно составить особенности изменения скоростей движения автомобилей по участкам дорог с различным состоянием покрытия, показанный на рис. 2.

Рис. 2. Графическая интерпретация распределения относительного времени УДК 629. С. Н. КОРОТОВ, А.Л. КУЛАГИН, А.В. ТУМАСОВ, К.О. ГОНЧАРОВ

ПРИМЕНЕНИЕ ЭНЕРГОПОГЛОЩАЮЩИХ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ

ЭКСТРУДИРОВАННЫХ ПЕНОПОЛИСТЕРОЛОВ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Повышение параметров пассивной безопасности кузовных и каркасных элементов высокоскоростных наземных транспортных средств, принимающих участие в автогонках, является важным фактором, обеспечивающим необходимое жизненное пространство для сохранения жизни и здоровья пилота при возникновении аварийных ситуаций (рис. 1).

Рис. 1. Аварийная ситуация при проведении соревнований NASCAR Рис. 2. Энергопоглощающее устройство на Рис. 3. Образец энергопоглощающего основе металлических материалов устройства для спортивного автомобиля Одним из направлений совершенствования систем пассивной безопасности является установка энергопоглощающих элементов, обеспечивающих поглощение энергии столкновения транспортных средств, а также разработка методики расчета данных элементов безопасности.

В качестве одного из материалов, применяемых в конструкции энергопоглощающего устройства, выступают металлические материалы: алюминий и сталь (рис. 2). Однако отмеченные материалы влияют на параметры массы транспортного средства и в условиях жестких требований к массе спортивных транспортных средств являются фактором, снижающим характеристики динамики автомобилей.

Альтернативой энергопоглощающим устройствам на основе металла выступают материалы на основе экструдированного пенополистерола. Применение экструдированного пенополистерола обусловлено низкой плотностью материала, а, следовательно, более низким показателем массы при том же объеме с высокими показателями энергопоглощения.

Специфика разработки данного типа энергопоглощающих устройств заключается в получении экспериментальных данных о характеристиках различных видов экструдированных пенополистеролов как на основе образцов, так и полноценных устройств, устанавливаемых на автомобили. Экспериментальный образец энергопоглощающего устройства для спортивного автомобиля класса «Формула Студент» был разработан и выполнен из экструдированного пенополистерола «Styrofoam» с маркировкой 500 (рис. 3).

УДК 629. С.Н. КОРОТОВ, А.Л. КУЛАГИН, А.В. ТУМАСОВ, К.О. ГОНЧАРОВ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГОПОГЛОЩАЮЩИХ

УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ ЭКСТРУДИРОВАННЫХ ПЕНОПОЛИСТЕРОЛОВ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Специфика разработки энергопоглощающих устройств на основе экструдированных пенополистеролов заключается в получении экспериментальных данных о характеристиках различных видов пенополистеролов на основе испытуемых образцов и на основе полноценных устройств, устанавливаемых на автомобили. Экспериментальный образец энергопоглощающего устройства для спортивного автомобиля класса «Формула Студент» был разработан и выполнен из экструдированного пенополистерола «Styrofoam» с маркировкой (рис. 1). Проведение испытаний реализовано на базе научно-исследовательского автомобильного и автомоторного института «НАМИ» при использовании маятникового копра (рис. 2).

Рис. 1. Образец энергопоглощающего Рис. 2. Маятниковый копер устройства для спортивного автомобиля научно-исследовательского автомобильного В ходе проведенных испытаний были получены характеристики по энергопоглощению (рис. 3), а также параметры по замедлению транспортного средства полной массой 300 кг.

Энергопоглощение УДК 629.

МОДЕРНИЗАЦИЯ РАЗДАТОЧНОЙ КОРОБКИ АВТОМОБИЛЯ

ПОВЫШЕННОЙ ПРОХОДИМОСТИ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Развитие экономики страны на современном этапе во многом определяется дальнейшим совершенствованием организации промышленного и сельскохозяйственного производства, повышением эффективности использования машин, оборудования и различных средств технического оснащения во всех отраслях жизнедеятельности человека.

Наша страна имеет огромные территории дорожной сети с очень малой плотностью (районы Крайнего Севера, Западной и Восточной Сибири, северные районы Дальнего Востока). Освоение природных богатств этих регионов невозможно без автомобильной техники, обладающей высокой проходимостью. Улучшение проходимости автомобилей в названных регионах имеет важное народнохозяйственное значение, так как производительность и себестоимость перевозок в этих условиях определяется, главным образом, степенью их вездеходности. Основным методом повышения проходимости автомобиля является установка на него специализированных шин и увеличение тяговой силы на колесе. Установка специальных колес позволяет автомобилю двигаться по слабонесущим грунтам из-за низкого удельного давления на него, а увеличение тяговой силы позволяет преодолевать большие сопротивления дороги.

Проходимость также одно из главных эксплуатационных свойств автомобилей специального назначения.

Основной целью работы является унификация раздаточной коробки передач по передаточным числам понижающей передачи автомобиля повышенной проходимости УАЗ. Учитывая все разнообразие опорных поверхностей и дорожных покрытий, на автомобиль устанавливаются шины широкого размерного и конструктивного диапазона (от стандартных дорожных шин до шин сверхнизкого давления).

Перепроектирование существующей раздаточной коробки передач заключается в изменении конструкции промежуточного вала и компоновки устанавливаемого на него зубчатого колеса. Для изменения передаточного числа понижающей передачи у стандартной раздаточной коробки заменяются три компонента: вал-шестерня привода заднего моста; колесо промежуточного вала; колесо вала привода переднего моста, т.е. вся вторая ступень понижающей передачи. При внесении предложенных конструктивных изменений для изменения передаточного числа необходимо произвести замену всего двух компонентов: шестерни включения понижающей передачи и колеса промежуточного вала, т.е. первую ступень понижающей передачи.

Преимущества данных конструктивных изменений состоят в экономии материала и трудоемкости при изготовлении сменных компонентов раздаточной коробки, а также в упрощении их непосредственной замены.

УДК 629.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗМУЩАЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОТ МИКРОПРОФИЛЯ

ДОРОГИ И ОЦЕНКА КОЛЕБАНИЙ АВТОМОБИЛЯ В СРЕДЕ MATLAB/SIMULINK

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Matlab/Simulink в качестве возмущающего воздействия позволяет задавать матрицу значений, содержащую длину участка и соответствующее ей значение микропрофиля. Для этого целесообразно воспользоваться блоком «Lookup Table», позволяющим аппроксимировать значения, в случае необходимости, если они попадают в интервал между замерами.

В качестве модели колебаний автомобиля можно использовать плоскую.

В результате решения данной системы должен получиться сигнал на выходе, а именно зависимость от времени ускорений на месте водителя.

Дальнейший анализ полученного сигнала позволяет оценить нагруженность на рабочем месте водителя.

В Matlab/Simulink есть встроенная функция спектрального анализа сигнала «Averaging Power Spectral Density», позволяющая производить анализ в реальном времени. Целесообразно воспользоваться ей.

Данную модель можно использовать при виртуальных испытаниях плавности хода автомобиля на основании компьютерной модели в системе Matlab/Simulink, включающей в себя:

1) блок задания возмущающего воздействия со стороны дороги – должен представлять собой участок реально замеренной дороги;

2) блок анализа колебаний автомобиля при движении по заданным неровностям;

3) блок анализа плавности хода. Должен производить спектральный анализ возмущающих воздействий на месте водителя.

По полученной модели можно оценить характер изменения вибровоздействий на водителя при разных скоростях движения.

УДК 629.

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ТЕРРИТОРИИ РОССИИ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева На основании данных Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (РОСГИДРОМЕТ) [1] проанализируем тенденции и особенности формирования снежного покрова в России за последние несколько лет. Рассмотрим более подробно те факторы, которые влияют на подвижность транспортно-технологических машин (ТТМ), в том числе различной автотракторной техники.

Для анализа подвижности ТТМ важными факторами являются не только максимальная глубина снега за период, а также изменение глубины в течение снежного периода. Также необходимым является то, как меняется его плотность. Запас воды в снеге более важен для оценки паводка и его сроков, что может быть использовано при оценке потери подвижности по территориям, подверженным затоплению.

Методика наблюдений за характеристиками снежного покрова неоднократно изменялась. После 1965 г. нарушений однородности, вызванных изменением процедуры наблюдений, не было, поэтому исследование многолетних характеристик снежного покрова необходимо производить по данным за период с 1966 г.

Появление снега колеблется в разные годы, незначительно отличаясь от средних показателей, если брать за основу многолетние наблюдения, хотя в отдельных регионах могут наблюдаться некоторые тенденции к смещению сроков. При этом уменьшение выборки по годам приводит только к уменьшению разброса. Также можно сделать вывод, что за последние десятилетия даты появления первого снега на территории России колеблются в пределах 2-4 декад для всех регионов Продолжительность залегания снежного покрова. В период с 1976 по 2012 гг. на территории РФ преобладает тенденция к уменьшению продолжительности залегания снежного покрова (в северной половине ЕЧР, в Западной Сибири, на Таймыре, на большей части Восточной Сибири и Якутии). В то же время на крайнем юге Восточной Сибири, в Забайкалье, Приморье и на восточном побережье Камчатки тенденция противоположная (продолжительность залегания снежного покрова увеличивается).

Максимальная высота снежного покрова. В период с 1976 по 2012 гг. на территории РФ преобладает тенденция к тому, что максимальная за зиму высота снежного покрова увеличивается на севере Западной и на значительной части Восточной Сибири, на побережье Охотского моря и юге Дальнего Востока, в центральных областях Европейской территории, но уменьшается в центре Западной Сибири.

Таким образом, необходимо проведение исследований для актуализации характеристик снежного покрова, так как большинство исследований проводились до появления новых трендов в климате и единообразных методик.

1. Официальный сайт ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации – Мировой центр данных» (ВНИИГМИ-МЦД). http://www.meteo.ru/ УДК 629. А.В. ПАПУНИН, В.С. МАКАРОВ, Д.В. ЗЕЗЮЛИН, А.В. РЕДКОЗУБОВ, В.В. БЕЛЯКОВ

О ВЛИЯНИИ ЛАНДШАФТА МЕСТНОСТИ НА ГЛУБИНУ

И ПЛОТНОСТЬ СНЕЖНОГО ПОКРОВА

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Определяющими факторами для оценки проходимости транспортных средств по снегу являются его глубина и плотность, а также то, как эти параметры меняются во времени.

Для каждого района характерны свои особенности, и в каждом конкретном случае необходимо учитывать местность и особенности ландшафта. Для адекватности модели необходимо добавить соответствующие коэффициенты, учитывающие районирование:

где действ и действ – глубина и плотность снега с учетом особенностей ландшафта,, местн – коэффициенты, учитывающие влияние ландшафта на глубину и плотность снега, полученные на основании экспериментальных данных.

Изменение параметров глубины и плотности снега связано с характером ландшафта местности, растительностью, ветром, солнечной активностью и прочими факторами.

На основании исследований, проведенных авторами работы, можно выделить некоторые характерные участки, на которых формирование снега происходит с учетом предложенных зависимостей и поправочных коэффициентов. Примеры показаны на рис. 1.

Рис. 1. Характерный участок с разными типами ландшафта, с примерами изменения глубины и плотности на поле и в лесу и зависимостями для определения остальных характеристик снега Полученные данные позволяют спрогнозировать характеристики снежного покрова с учетом особенностей ландшафта и характеристик дорожно-грунтового основания, необходимые для оценки подвижности колесных машин по снегу.

УДК 629.

К ВОПРОСУ МОДЕЛИРОВАНИЯ МИКРОПРОФИЛЯ ЛЕСНЫХ ДОРОГ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева На планете около 90 % общего запаса органического вещества сконцентрировано в лесах. Леса России, занимающие около 1/5 лесных земель мира, – это один из основополагающих факторов обеспечения устойчивого развития человечества. Можно сказать, что «планета дышит легкими России». [1] Общая площадь России, покрытая лесами, занимает 45% обширной её территории. На многие и многие километры простираются непроходимые леса [2].

Лес – стабилизатор подавляющего большинства отрицательных эффектов воздействия человека на природу. Поэтому лесные ресурсы должны оцениваться не только как источники древесины, но и как фактор сохранения окружающей среды в таком состоянии, при котором эксплуатация ресурсов принесет наибольший эффект народному хозяйству нашего и будущих поколений людей. Столетия леса служили своего рода хозяйственной кладовой, которая представлялась неисчерпаемой. Лес как источник топлива, дичи и других продуктов был и остается одним из важнейших поставщиков сырьевых материалов для человека.

Лесные пожары – основные факторы, определяющие состояние и динамику лесного фонда России, особенно районов Сибири и Дальнего Востока. В Европейской части страны доминирующее влияние на структуру и динамику лесного фонда оказывают рубки главного и промежуточного пользования, проводимые мероприятия по воспроизводству лесных ресурсов [1].

При проведении сплошных, частичных или противопожарных вырубок используется различная автотракторная и лесозаготовительная техника, которая передвигается по неподготовленной поверхности, представляющей собой грунтовое основание, насыщенное многочисленными ветками, упавшими деревьями и корневищами. На лесных дорогах, особенно вне их, число таких препятствий со временем увеличивается. Для сплошных рубок и постоянно эксплуатирующихся дорог крупные упавшие деревья и ветки убираются, но для разовых проездов и при санитарной рубке не целесообразно очищение пути. Исключением будит только деревья, представляющие серьезные профильные препятствия.

Поэтому были проанализированы лесные дороги и проведены замеры размеров деревьев, веток и корневищ и их взаимного расположения. Исследования были проведены в Нижегородской области, где леса занимают порядка 50% территории.

В разное время были замерены участки дорог, характерные для разных лесов: хвойный (в основном сосна), лиственный (в основном осина) и смешенный (сосна, осина, береза).

Протяженность каждого из участков не менее 1 км для каждого из типов леса.

Полученные экспериментальные данные были обработаны и получены характерные зависимости.

Зависимость числа неровностей (веток, деревьев и корневищ) от их диаметра, а также размеров между ними выражается по формуле где =,,, > 0 – параметры данного распределения; – шаг дискретизации диаметров или размеров между ними.

В представленной зависимости, если рассматривать распределение диаметров неровностей, то = – диаметр неровности, = – шаг дискретизации диаметров, () = () – число неровностей больше при заданных и, =, =, =.

Если же рассматривать распределение размеров между неровностями, то = – расстояние между неровностями, = – шаг дискретизации, () = () – суммарное число расстояний между неровностями больше при заданных и, =, =, =.

Очевидно, что max[(min )] = max[(min )]. Поэтому где min, min – минимальные принятые значения.

Таким образом, получена взаимосвязь параметров, учитывающих распределение размеров диаметров неровностей и размеров между ними.

Рис. 1. Графики числа неровностей (упавшие деревья, ветки и корневища) Точки – экспериментальные значения; линии – теоретические.

(данные – для лиственного, хвойного и смешенного лесов) 1. Воробьев, Ю.Л. Лесные пожары на территории России: Состояние и проблемы / Ю. Л. Воробьев, В. А. Акимов, Ю. И. Соколов; под общ. ред. Ю. Л. Воробьева. – М.: ДЭКС-ПРЕСС, 2004. – 312 с.

2. Атлас биологического разнообразия лесов Европейской России и сопредельных территорий. – М.:

ПАИМС, 1996. –144 с.

УДК 629. П.С. РОГОВ, Л.Н. ОРЛОВ, Р.Н. ШАБРОВ, М.Ю. ЗЕЛЕНОВ

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТОВ И ЭКСПЕРИМЕНТА

НА ПРИМЕРЕ ОПРОКИДЫВАНИЯ СЕКЦИИ АВТОБУСА

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Правила ЕЭК ООН №66 предусматривают возможность проведения компьютерного моделирования в качестве метода оценки пассивной безопасности автобусов при опрокидывании. Опрокидывание автобуса длится около 2–2,5 с. Выполнение компьютерного моделирования такого процесса требует значительных вычислительных ресурсов и времени счета.

Поэтому целью данной работы является определение оптимального способа моделирования с точки зрения получения необходимой точности результатов и минимизации времени расчета. Оценка точности моделирования проводится путем сравнения полученных результатов с данными эксперимента.

Натурные испытания проводились на примере каркаса типовой средней секции автобуса. Сравнение результатов компьютерного моделирования с экспериментальными данными проводилось по деформируемости характерных участков и значениям остаточных деформаций секции. В материале конечно-элементных моделей использовалась кривая зависимости напряжений от пластических деформаций, полученная экспериментальным путем. При компьютерном моделировании опрокидывания рассматривались две конечно-элементные модели с одинаковыми условиями внешнего нагружения, но с различными параметрами расчета. В обоих случаях моделировалось свободное падение секции с поворотной платформы под действием силы тяжести. В первой модели деформируемый материал секции переключался на абсолютно жесткий в процессе свободного падения конструкции. Перед столкновением секции с жесткой опорной поверхностью материал переключался обратно на деформируемый. Данная замена свойств материала позволяет существенно сократить компьютерное время счета благодаря снижению количества итераций расчета. Во второй модели переключение материала не производилось.

В результате для обеих моделей была получена хорошая сходимость с результатами натурных испытаний (рис. 1.). Было установлено, что моделирование опрокидывания автобуса с переключением деформируемого материала на жесткий в процессе его свободного падения позволяет получить более точный результат, чем моделирование без переключения свойств материала. На основании анализа полученных результатов сформулированы рекомендации, касающиеся повышения пассивной безопасности автобусов.

Рис. 1. Сравнение деформированного состояния реальной конструкции (а) с результатами УДК 629.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ СЕКЦИИ АВТОБУСА

ДО УДАРА В ОПОРНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ ПРИ ОПРОКИДЫВАНИИ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева При оценке пассивной безопасности кузовов автобусов с использованием метода конечных элементов большое внимание уделяется проверке достоверности полученных результатов. Данная проверка выражается в проведении натурных испытаний и последующем сравнении результатов расчетов и испытаний. Это позволяет выбрать оптимальные размеры и форму конечных элементов. С помощью испытаний можно оценить адекватность поведения конечно-элементной модели в момент ее удара в опорную поверхность. В большинстве случаев характер движения автобуса до момента удара не проверяется. Из-за того,что в нелинейном конечно-элементном анализе имеет место быть величина численной ошибки при большом количестве итераций, дискретизация скругленных контактных поверхностей и жесткость контактного взаимодействия, задаваемая пользователем, то можно получить отклонения по величине кинетической энергии удара и распределения скорости модели по компонентам. Все это повлияет на полученный результат конечно-элементного моделирования, даже при условии хорошей сходимости расчета и эксперимента на образцах силовых элементов кузова.

Поэтому, с целью верификации движения секции кузова автобуса, при компьютерном моделировании была составлена и решена математическая модель плоского движения абсолютно жесткого тела. Данная модель состоит из нескольких систем уравнений, которые последовательно решаются при достижении переменными соответствующих условий. Расчетная схема для одной из систем уравнений приведена на рис. 1.

Полученную модель можно применять для верификации движения объекта до удара в опорную поверхность, при оценке пассивной безопасности автобуса по результатам расчета его отдельных секций или для двухосного автобуса, у которого распределение массы по осям приблизительно одинаково. Данная модель также позволяет получить значение кинетической энергии удара, необходимое для оценки пассивной безопасности автобуса на ранних этапах проектирования.

Рис. 1. Расчетная схема для одной из систем уравнений движения УДК 629.

ОЦЕНКА ПАССИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ КУЗОВОВ ВАХТОВЫХ АВТОБУСОВ,

ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ МНОГОСЛОЙНЫХ СЕНДВИЧ – ПАНЕЛЕЙ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Повышение пассивной безопасности автобусов является одной из важных задач при разработке новых конструкций или модернизации существующих. Пассивная безопасность автобуса в основном определяется конструкцией кузова, который должен обеспечивать сохранение остаточного жизненного пространства внутри салона. Среди существующих конструкций автобусов отдельную группу составляют вахтовые автобусы, состоящие из многослойных панелей. В этой связи возникает необходимость оценки пассивной безопасности вахтовых автобусов, а также исследования поведения кузовов из многослойных панелей при различном силовом и температурном воздействии.

Используемые в конструкции кузова трехслойные сендвич – панели состоят из внешней обшивки (стального листа толщиной 0,5 мм), внутренней обшивки (стального листа толщиной 0,5 мм) и заполнителя (армированный пенополистирол толщиной 50 мм). Все панели имеют деревянный каркас, выполненный из брусков с прямоугольным поперечным сечением 50х9 мм (рис. 1).

Рис. 1. Схема трехслойной сэндвич-панели Рис. 2. Схема нагружения вахтового автобуса Известно, что оценка безопасности автобуса может проводиться как по результатам экспериментальных исследований (опрокидывание с уступа), так и по результатам компьютерного моделирования соответствующих условий аварийного нагружения. В ходе работы была разработана конечно-элементная модель кузова вахтового автобуса (рис. 3), смоделировано опрокидывание кузова (рис. 2). По результатам компьютерного расчета получен деформированный вид модели (рис. 4).

Рис. 3. Фрагмент КЭМ кузова автобуса Рис. 4. Деформированный вид модели В качестве дальнейшего развития рассматриваемой проблемы планируется проведение дополнительных исследований, направленных на повышение точности конечноэлементной модели и компьютерного моделирования опрокидывания. Предлагается использовать уточненные параметры материалов, из которых изготовлены детали кузова автобуса, полученных по результатам стендовых испытаний реальных образцов.

УДК 629.

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ АВТОМОБИЛЬНЫХ

ГУСЕНИЧНЫХ МОДУЛЕЙ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Рассматривая вопрос оценки гусеничных модулей необходимо учитывать степень их соответствия условиям той местности, в которых будет эксплуатироваться транспортное средство. Если одной из задач является обеспечения проходимости машины по снежной целине, например для решения транспортно-технологических задач в отдаленной местности, то выбор гусеничных модулей для автомобиля должен быть соответствующим.

Гусеничный модуль – движитель самоходных машин, в котором тяговое усилие создаётся за счёт перематывания гусеничных лент. Такие движители обеспечивают большую проходимость по рыхлому грунту за счёт большой площадь соприкосновения гусениц с почвой, что позволяют обеспечить низкое среднее давление на грунт – 11,8–118 кН/м (0,12–1,2 кгс/см), то есть меньше давления ноги человека. Тем самым гусеничный движитель предохраняется от глубокого погружения в грунт. В отличие от обычных гусеничных движителей, автомобильные ставятся вместо колёс. Такая установка не требует каких-либо модернизаций или изменений в конструкции автомобиля.

Как видно на рис. 1, в таких модулях отсутствуют поддерживающие катки из-за «треугольной» формы рамы. Модули крепятся непосредственно к ступице автомобиля.

При их установке значительно увеличивается клиренс авто, позволяя преодолевать броды до 1 м в глубину.

К недостаткам гусеничных модулей можно отнести быстрый износ трущихся деталей, поломки, возникающие при попадании снега и камней между гусеницами и катками. Также при установке таких модулей автомобиль расходует большее количество топлива при этом, развивая небольшую скорость, так как гусеничная лента имеет большую длину, нежели стандартное колесо.

1. Гусеничные движители URL: [Электрон. ресурс] http://ru.wikipedia.org/wiki/Гусеничный_движитель (дата обращения 26.03.2014).

УДК 629.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОГРУЖЕНИЯ КОЛЕСА В СНЕГ

При движении колесных транспортных средств по деформируемому грунту и снегу важным параметром является глубина колеи, определяющая сопротивление движению колеса, от которого зависят эксплуатационные показатели машины, такие как проходимость, энергоэффективность. При проектировании вездеходных транспортных средств и рассмотрении вопросов взаимодействия движителя с опорной поверхностью необходимо оценивать величину деформации деформируемого полотна пути. Для нашей страны движение по снежной целине является наиболее распространенным режимом движения вездеходной техники, поэтому моделирование погружения колеса в снег весьма актуально.

На рис. 1 представлена расчетная схема погружения колеса в снег. Исходными для анализа являются: нагрузка, приходящаяся на колесо; конструктивные параметры колеса;

физико-механические параметры снега. При моделировании были приняты допущения, что колесо имеет формуповерхности контакта в виде окружности в продольном сечении, и в виде эллипса в поперечном. Шина колеса является недеформируемой в продольном и поперечном направлениях. В ходе моделирования оценивались величина погружения колеса в снег и характер распределения давления по поверхности контакта колеса со снегом, изображенным на рис. 2.

Рис. 2. График распределения давлений в зоне контакта колеса со снегом Таким образом, в результате исследования были получены: распределение нормальных давлений в зоне контакта; характер изменения нормальной нагрузки в зависимости от погружения колеса, а также величина погружения колеса в зависимости от нормальной нагрузки.

УДК 629. А.В. ФЕДОРЕНКО, А.М. БЕЛЯЕВ, В.В. БЕЛЯКОВ, Д.В. ЗЕЗЮЛИН,

СОЗДАНИЕ МНОГООСНОГО КОЛЕСНОГО ШАССИ

СВЕРХМАЛОГО КЛАССА

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Предпосылок для создания опытного образца машины такого класса нашлось немало.

Последние десятилетия разнообразные виды машин мирового рынка, в том числе вездеходных, стали доступны в нашей стране. Множество предлагаемых производителем моделей вызвало небывалый интерес. Особенно выделяются из общей массы многоосные колесные полноприводные машины малого класса. Основной потребитель таких машин – частные лица, хотя в последнее время свой взгляд на этот вид транспорта все чаще обращают и госструктуры.

Все это привело к тому, что в нашей стране открылось множество предприятий, производящих такие вездеходы, причем, как правило, это не полностью собственные разработки, а копии зарубежных образцов с минимальными изменениями в конструкции. Эта продукция тоже находит своих потребителей, главным образом по причине другой ценовой категории (стоимость таких машин зарубежного производства в среднем 600–800 тыс. руб.).

Мировым лидером в производстве таких вездеходов является канадская фирма ARGO.

За несколько десятилетий производства и эксплуатации (испытаний) накоплен солидный опыт. Определен оптимальный вид узлов и агрегатов, конструкционных материалов и комплектующих. Однако опыт эксплуатации в нашей стране показал, что конструкция имеет большое количество недостатков, которые в ряде случаев становятся фатальными. К примеру, предельные значения температур в различных широтах колеблются от +45 на юге до -40, -50 оС в северных регионах, и кузов открытого типа, сделанный из полиэтилена высокой прочности будет испытывать запредельные нагрузки. Двигатели, взятые в основном с модельного ряда хозяйственной мототехники, не обладают большим ресурсом и требуют к себе внимательного отношения в плане регламента технического обслуживания. Цепной привод колес тоже обладает малым ресурсом. Движение по воде вплавь за счет гребного эффекта колес оставляет желать лучшего при форсировании рек с преобладающим на них течением, хотя в этом случае предлагается подвесить лодочный мотор. Но при этом не указывается, что экипаж должен состоять минимум из двух человек, в противном случае заход в воду и выход на берег будет сильно затруднен.

Малое инновационное предприятие НГТУ ООО «ИнТех» при разработке проекта «Создание адаптивной системы управления беспилотного шасси» одновременно разрабатывает и создает опытный образец многоосного колесного амфибийного вездехода малого класса, который будет платформой «беспилотного шасси» (рис. 1). Конструкция вездехода изначально проектировалась с учетом недостатков предыдущих моделей. Так, герметичный кузов вездехода выполнен не из полимерных материалов, а из листовой стали толщиной 1 и 2 мм. Рама сварена не из тонкостенного профиля, а представляет собой лонжеронную конструкцию с низким центром тяжести. Предлагается взять за базовый серийно выпускаемый двигатель ВАЗ 11113, который имеет неплохой заявленный ресурс (при работе на легковом автомобиле 120 тыс. км), достаточную мощность – 32 л.с., приемлемые характеристики крутящего момента – 52,3 Нм, оптимальный удельный расход топлива (самый низкий среди двигателей аналогичного рабочего объема и мощности). Первый опытный образец будет иметь цепную передачу крутящего момента при бортовом способе поворота. При испытаниях будут применяться различные виды цепей для выбора оптимального варианта, однако уже сейчас ведется расчет и подбор узлов и агрегатов для передачи крутящего момента, посредством карданов и редукторов. В конструкцию машины изначально заложена возможность перемещения силового агрегата для изменения развесовки по осям в зависимости от назначения, комплектации и условий эксплуатации. Для уверенного передвижения вплавь по водоемам (реки с течением, мелководье) планируется устанавливать одноступенчатый реактивный водомет.

И, наконец, оснащение вездехода системой беспилотного управления сделает возможным использование этого транспорта в «запредельных» для человеческого организма условиях: радиация, химическое заражение, очень высокие (низкие) температуры и т.д. Венцом данного проекта должно стать полностью автономное транспортное средство, которое будет передвигаться согласно разработанному программному обеспечению, и для начала работы потребуется всего лишь ввод координат GPS пункта выхода и пункта назначения.

УДК 629. К.М. ШАШКИНА, С.Ю. КОСТИН, Г.А. КОНИКОВА, А.В. ТУМАСОВ

КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА ОЦЕНКИ СВОЙСТВ АКТИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

ЛЕГКИХ КОММЕРЧЕСКИХ АВТОМОБИЛЕЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ДАННЫХ ДОРОЖНЫХ ИСПЫТАНИЙ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Рост скоростей движения автомобилей и интенсивности транспортных потоков заставляет уделять проблеме организации безопасного дорожного движения особое внимание.

Это обусловливает наличие жестких требований безопасности, предъявляемых к конструкции современных автомобилей. В частности, важным является обеспечение активной безопасности транспортных средств, которая во многом определяется свойствами устойчивости и управляемости. Улучшению свойств активной безопасности автомобилей уделяется большое внимание как на стадии их проектирования, так и на стадии доводки, при этом о целесообразности тех или иных конструктивных решений судят не только по результатам дорожных испытаний, но также по результатам компьютерного моделирования.

Целью данного исследования являлась разработка методики оценки свойств активной безопасности легких коммерческих автомобилей в условиях криволинейного движения, характерного для маневров «вход в поворот» и «переставка» (смена полосы движения).

Разработанная комплексная методика предполагает исполнение нескольких этапов.

На первом этапе выполняется ввод информации по исследуемому объекту в специализированное программное обеспечение с целью создания виртуальной модели исследуемого объекта. В ходе анализа требований нормативных документов определяются условия и параметры проведения имитационных испытаний, учитываемые при задании параметров управляющего воздействия и характеристик, имитирующих водителя, а также при создании виртуального полигона.

После создания имитационной модели выполняются тестовые виртуальные испытания, по результатам которых оценивается поведение ТС и определяются параметры движения, характеризующие поведение ТС: скорости, ускорения и др. По результатам сравнения расчетных данных с данными экспериментальных исследований принимается решение об адекватности модели ТС при необходимости выполняется корректировка модели посредством уточнения характеристик и зависимостей, описывающих параметры ТС и условия работы отдельных агрегатов. После установления адекватности расчетной модели становится возможным проведение виртуальных испытаний в соответствии с требованиями нормативных документов либо любые другие испытания, имеющие важное значение с точки зрения оценки свойств активной безопасности. Далее осуществляется обработка и анализ полученных результатов, по итогам которых делается заключение в отношении эксплуатационных свойств исследуемого объекта.

Разработанная методика апробирована в ходе выполнения расчетноэкспериментальных исследований свойств управляемости и устойчивости легких коммерческих автомобилей семейства «ГАЗель».

УДК 629.

ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГУСЕНИЧНОЙ СИСТЕМЫ С ПРИВОДОМ

ОТ ВЕДУЩИХ КОЛЕС АВТОМОБИЛЯ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева На сегодняшний день лидером в проектировании и производстве гусеничных систем с приводом от ведущих колес является компания AD Boivin Inc и их продукция Track N Go.

Использование этой системы позволяет уверено двигаться автомобилю по снежной целине со скоростью до 30 км/ч.

Рис. 1. Гусеничная система с приводом от ведущих колес Track N Go Глубина колеи по снежной целине составляет до 0,3 м, при этом автомобиль уверенно преодолевает снежные уступы высотой до 0,7 мм, благодаря встроенным на концах гусениц лыжам для лучшего заезда на препятствия. Максимальная скорость по дороге составляет до 60 км/ч, по снежному насту до 40 км/ч.

Преимущества гусеничных систем с приводом от ведущих колес:

1. Быстрая установка менее чем за 15 мин;

2. Универсальность (может быть установлена на большинстве автомобилей);

3. Возможность движения не только по снегу, но и по твердым поверхностям;

4. Устанавливается на штатные колеса, прочная и легкая в управлении и поворотах;

5. Высокая проходимость позволяет двигаться как вперед, так и назад, при этом не уменьшается проходимость;

6. Возможность сделать закрытыми систему привода, что способствует меньшему попаданию посторонних предметов в гусеничный обвод; закрытость привода препятствует скидыванию гусеницы;

7. Лыжи по краям от гусеницы позволяют при передвижении по глубокому снегу автомобилю не проваливаться.

С точки зрения проходимости и возможности движения по снегу гусеничная система с приводом от ведущих колес Track N Go показала себя в целом хорошо. Но минус этой гусеничной установки в ее стоимость 50000$. В России таких разработок не ведется в плане мобильных гусениц, но для России такие гусеницы пришлись бы очень кстати,(для армии, нефтяников, газовщиков, джиперов и т.д.).

Подсекция 4. УДК 004.

3D МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК СОВРЕМЕННЫЙ МЕТОД

ПРОЕКТИРОВАНИЯ АТП

Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева На современном этапе развития проектирования предприятий активно развивается процесс разработки и внедрения информационных технологий, позволяющих вместо механического контроля внедрить более гибкое интеллектуальное управление и планирование, дающие возможность на ранних этапах исключить большую часть погрешностей.

История 3D моделирования началась в 1989 г. с создания параметрических моделей.

Оно существенно отличается от привычного нам двухмерного и трехмерного моделирования. В случае параметрического моделирования конструктор создает математическую модель с параметрами, при изменении которых происходит изменение конфигурации модели, ее расположения и т.п. Первоначально программное обеспечение в данной отрасли имело возможность лишь моделированияв двухмерном измерении, но с ростом технологий появилось достаточное количество программного софта, позволившего перейти к моделированию в трех измерениях. 3D моделирование дает более реалистичную и наглядную картинку, позволяющую в таком виде оценить все детали в целом.

Технологическое проектирование автотранспортного предприятия включает в себя большое количество этапов: выбор исходных данных; расчет производственной программы;

технологический расчет; разработка планировочных решений; оценка результатов проектирования; подготовку технологических заданий.

3D моделирование позволяет облегчить работу и сделать ее более эффективной на этапах разработки планировочных решений, оценки результатов проектирования и подготовки технологических заданий. На этапе разработки планировочных решений трехмерная модель позволяет более эффективно расположить участки предприятия и определить необходимое количество постов, которые дадут наибольшую производительность, найти наиболее выгодное расположение оборудования и максимально точно спроектировать строительные параметры. На этапе оценки результатов проектирования трехмерное моделирование позволяет наглядно оценить технический уровень разработанного решения, оценить соответствие исходных данных и ожидания заказчика. На этапе подготовки технологического задания и предоставления его исполнителю трехмерная модель позволяет оценить сложность работ и их масштабы, а также точное изображение необходимого объекта.

В условиях постоянно развивающихся технологий трехмерное моделирование является одной из самых передовых технологий проектирования Автотранспортных предприятий, которое все больше применяется на практике, в том числе и на базе кафедры «Автомобильный транспорт» НГТУ им. Р. Е. Алексеева.

УДК 621.

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА АВТОМОБИЛЬНОМ

ТРАНСПОРТЕ С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Задачи повышения конкурентоспособности отечественной транспортной отрасли отражены в «Транспортной стратегии РФ до 2030 года» и при всех сценариях развития требуют постоянной и глубокой проработки принимаемых решений.

Применение имитационного моделирования позволяет перенести на вычислительный центр дорогостоящий производственный эксперимент по исследованию различных схем транспортных процессов при различных значениях исходных параметров.

К примеру, алгоритмы создания моделей реализованы в программах KONV1.FOR и KONV2.FOR и включены в «Пакет прикладных программ по коммерческой и технической эксплуатации автомобиля» в подменю (раздел) «Техническая эксплуатация автомобилей».

Кроме того, наряду с некоторыми другими аналогичными программами (например, OPTAG.FOR – оптимизация оборотного фонда агрегатов, MDOTK.FOR – моделирование потока отказов и др.) они используются в качестве подпрограмм в более сложных программах, таких как MTSMA.FOR – моделирование работы технической службы АТП.

Возможность создания имитационных моделей дают специальные программные обеспечения. Наиболее известные и распространенные из них PTV-VISION и AnyLogic. PTV-VISION:

программное обеспечение включает в себя большое количество продуктов для составления имитационных моделей, применяемых в разных областях транспортного планирования (например, модели, позволяющие рассчитать и анализировать изменение трафика автомобилей, пешеходных потоков и т.д.) Программа PTV-VISION используется проектными организациями, подготовливающими решения транспортных проблем Нижнего Новгорода в контексте «Программы развития Нижнего Новгорода до 2030 года» и подготовки к ЧМ 2018. Начато освоение этой программы и на кафедре «Автомобильный транспорт». На кафедре есть опыт работы с программой AnyLogic. Графический интерфейс AnyLogic, инструменты и библиотеки позволяют быстро создавать модели для широко спектра задач от моделирования производства, логистики, бизнеспроцессов до стратегических моделей развития компании и рынков.

Имитационное моделирование транспортных процессов для разработки и принятия проектных решений отличается разнообразием, и в то же время Р. Шеннон определяет достоинства и недостатки имитационного моделирования словами: «Разработка и применение имитационных моделей в большей степени искусство, чем наука. Следовательно, успех или неудача в большей степени зависит не от метода, а от того как он применяется». Анализ и рекомендации по применению методов и программ имитационного моделирования, которые планируются нами к выполнению и публикации, могут стать эффективными помощниками решения реальных практических задач.

УДК 629. М.П. АФАНАСОВ, М.О. ГРЯЗНОВ, А.Л. КУЛАГИН, К.О. ГОНЧАРОВ

ИНЖЕНЕРНЫЙ БЛОК УПРАВЛЕНИЯ DTA S80 PRO ЭСУД

СПОРТИВНОГО АВТОМОБИЛЯ КЛАССА «ФОРМУЛА СТУДЕНТ»

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Технико-эксплуатационные и экономические показатели двигателей внутреннего сгорания зависят от множества факторов и закладываются конструктором в момент проектирования. Согласно настоящим тенденциям, разработчиков программного обеспечения (ПО) для контроллеров систем впрыска основными критериями, определяющими эффективность ДВС, являются экономичность, экологические показатели, ресурс двигателя. Программа работы микропроцессора хранится в ПЗУ и представляет собой программный код обработки данных, а также одно-, двух- и трехмерные таблицы с калибровочными параметрами. Параметры, заложенные в таблицы, соответствуют различным режимам работы двигателя (экономичный режим, режим максимальной мощности, переходные режимы, режим холостого хода). Блок управления, получая сигналы от совокупности датчиков, управляет работой исполнительных устройств для обеспечения оптимальной работы силового агрегата. Необходимые параметры по количеству впрыскиваемого топлива и моменту искрообразования вычисляются в соответствии с полученными данными и коэффициентами коррекции, заложенными в ПЗУ. Изменяя данные калибровки ПЗУ, инженер может влиять на работу практически любого исполнительного устройства, управляемого ЭБУ.

Потребность в программируемых инженерных блоках управления ЭСУД спортивных автомобилей класса «Формула студент» обусловлена требованиями технического регламента Formula SAE. Согласно требованиям регламента, объем воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, принудительно ограничивается проходным сечением впускного коллектора в 20 мм, установленного после воздушной дроссельной заслонки. Ввиду данных изменений штатная система управления, работающая на заводских алгоритмах, не обеспечивает высоких показателей мощности и крутящего момента.

Целью исследования является повышение эффективности работы двигателя современного спортивного автомобиля путем поиска оптимального алгоритма управления с помощью альтернативных программируемых электронных блоков управления с возможностью контроля систем впрыска и зажигания.

чает в себя блок разъемов для подключения син- 1 - ЭБУ; 2 - разъем входной информации с хронизирующих датчиков ЭСУД, а также блок синхронизирующих датчиков;

разъемов для подключения исполнительных эле- 3 - разъем подключения исполнительных ментов ЭСУД (рис. 1). Правильная работа элек- механизмов ЭСУД тронного блока управления DTA S80 Pro обеспечивается совокупностью следующих факторов: возможность подключения к элементам ЭСУД; поступление номинального или стабилизированного напряжения питания на датчики и исполнительные устройства ЭСУД; поступление информационных сигналов с датчиков ЭСУД.

Программирование и настойка электронного блока управления DTA S80 Pro осуществляется путем специализированного программного обеспечения на основе проведенных стендовых и дорожных испытаний с имитацией условий движения спортивного автомобиля на соревнованиях Formula SAE.

УДК 629. А.М. БЕЛЯЕВ, Д.В. ЗЕЗЮЛИН, В.С. МАКАРОВ, К.Я. ЛЕЛИОВСКИЙ,

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАГРУЖЕННОСТИ АВТОМОБИЛЕЙ

В ГОРОДСКИХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ДЛЯ РАСЧЕТА РЕСУРСА ЭЛЕМЕНТОВ ШАССИ

Нижегородский государственный технический университет им Р.Е. Алексеева Вероятностные методы количественной оценки долговечности элементов подвески и несущей системы автомобилей в настоящее время считаются наиболее совершенными. Главным вопросом при расчете ресурса деталей транспортных средств является адекватное моделирование их эксплуатационной нагруженности, т.е. величины и характера возмущения, передаваемого от опорной поверхности, спектра режимов движения, наиболее приближенных к условиям эксплуатации машины. Основной причиной появления динамических нагрузок, определяющих долговечность элементов конструкции автомобилей, являются колебательные процессы, возникающие в автомобиле при его движении по неровной дороге.

В ходе исследований сформирована классификация асфальто-бетонных дорог по изношенности покрытия. Дороги можно разделить на следующие группы: дорога в хорошем состоянии, малоизношенная, сильноизношенная, разбитая.

Основным этапом экспериментальных исследований являлось произведение серии заездов на автомобиле ГАЗ 2310 с установленным измерительно-регистрационным оборудованием (система Racelogic VBOX 20SL3 20Hz GPS Data Logger With Slip, Pitch and Roll Angle, система DC-204R с датчиком ускорений ARJ-A-D) по выбранным в качестве эталонных (классификационных) профилям дороги (асфальт с разной изношенностью покрытия) с разными скоростям для получения данных о колебании (вертикальных ускорений неподрессоренной массы) продольных скоростей движения автомобиля. Необходимо особо подчеркнуть, что по показаниям средней скорости и среднего квадратичного значения ускорений на участке пути можно косвенно определить состояние дорожного покрытия, и, как следствие, характер распределения неровностей. В результате экспериментальных исследований определено долевое распределение участков дорог с разным состоянием покрытия по протяженности ряда маршрутов г. Н. Новгорода с помощью анализа величин средних квадратических отклонений вертикальных ускорений неподрессоренных масс. Получены статистические исследования интенсивности дорожного движения в городских условиях (использовался вебкартографический сервис) для определения закономерностей распределения вероятных скоростей движения автомобилей по разным дорожным профилям.

На основании полученных данных о времени воздействия всех встречающихся дорог (или дорог в заданном соотношении) производится моделирование эксплуатационной нагруженности – строится смешанный блок нагружения. Смешанные блоки нагружения строятся на основании частных блоков нагружения для каждого из режимов эксплуатации с учётом их долевого участия в рабочем времени пробега. В соответствии с приведенными данными произведен расчет относительного времени воздействия на колеса автомобиля каждого дорожного профиля из указанной классификации, характеризующей существующие дороги общего пользования, в общем рабочем времени автомобиля.

Таким образом, предложенный подход может использоваться для быстрого получения модели среднестатистического эксплуатационного нагружения элементов автомобилей, работающих на дорогах любого региона.

УДК 629. А.М. БЕЛЯЕВ, Д.В. ЗЕЗЮЛИН, В.С. МАКАРОВ, К.Я. ЛЕЛИОВСКИЙ,

МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ВОЗМУЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ДОРОГИ

ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ

ЭЛЕМЕНТОВ ШАССИ АВТОМОБИЛЕЙ

Нижегородский государственный технический университет им Р.Е. Алексеева Самым точным способом воспроизведения нагруженности элементов шасси является моделирование полигонных испытаний автомобилей на специальных дорогах различных типов. Для количественной оценки усталостной долговечности автомобильных частей необходим другой методический подход. Объясняется это тем, что специальные искусственные дороги полигонов не встречаются в обычной эксплуатации, и не позволяют воспроизводить усталостные разрушения и износы, характерные для эксплуатации.

Первый шаг при моделировании эксплуатационной нагруженности элементов шасси автомобилей – получение числовой последовательности ординат профиля дороги с учетом данных об изношенности дорожного покрытия, полученных – обработкой замеров неровностей дорог на характерных участках. Дороги в зависимости от состояния покрытия подразделяются на следующие группы: дорога в хорошем состоянии, малоизношенная дорога, сильноизношенная, разбитая.

Следующий шаг – получение долевого распределения участков дорог с разным состоянием покрытия по заданной территории по данным, полученным в ходе экспериментальных исследований на участках и маршрутах при помощи автомобиля.

Далее необходимо получить информацию о долевом распределении времени движения автомобилей по указанным типам покрытий. Проведены статистические исследования интенсивности дорожного движения на выбранных маршрутах г. Н.Новгорода с использованием веб-картографического сервиса.

Расчет относительного времени воздействия на колеса автомобиля каждого дорожного профиля из сформированного комплекта при разных скоростях производится делением общей протяженности участков, относящихся к одной классификационной группе и проезжаемых с одинаковой средней скоростью, на данную скорость движения.

Таким образом, в рамках работы определено относительное время движения автомобилей (в процентах) по каждому из четырех типов дорожного покрытия на разных скоростях в течение рабочего дня.

По результатам проведенной работы следует сформулировать рекомендации. При моделировании истории нагружения элементов подвески и несущей системы автомобилей в городских условиях следует использовать следующие данные о дорожном воздействии:

числовые последовательности ординат микропрофиля каждого типа дорожного покрытия от путевой координаты;

таблицу с относительным временем воздействия дорожного полотна при разных режимах. Таблица описывает, какой процент времени автомобиль едет по каждому типу дороги (задается текстовым файлом) с конкретной скоростью в течение рабочего дня.

УДК 656.

ВОПРОС О НЕОБХОДИМОСТИ ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ

СОТРУДНИКОВ ГИБДД, ПРОВОДЯЩИХ СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМ МЕСТА ДТП

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева По результатам анализа материалов судебных автотехнических дел, проведённых в рамках трехлетней практической работы в сфере автотехнических экспертиз на базе материалов различных независимых экспертных центров г. Нижнего Новгорода, было выявлено значительное количество неточностей и небрежности в составлении схем мест ДТП сотрудниками ГИБДД. При этом даже в делах, приведших к гибели участников ДТП, зачастую не соблюдаются правила привязки транспортных средств к объектам местности, отсутствуют замеры, необходимые для точного позиционирования объектов, относящихся к обстоятельствам ДТП (положение следов юза транспортных средств, пятен технической жидкости, объектов дорожной инфраструктуры и д.р.), а протоколы осмотра места ДТП составляются без учёта необходимой дорожной (уклон и состояние дорожного полотна, наличие снега, наледи, либо обработки дорожного полотна противогололёдными реагентами, зернистость асфальта и д.р.), погодной (освещение и дальность видимости, температура окружающей среды, наличие осадков, ветра, тумана) и иной информации, которая могла бы помочь в исследовании обстоятельств ДТП. Как известно, вещная обстановка на месте ДТП изменяется уже в течение первых же часов после происшествия, что подтверждает необходимость её тщательной фиксации. В случае невнимательного или поспешного осмотра транспортных средств может быть упущена важная информация по их техническому состоянию. Данная проблема является следствием недостаточной подготовки отдельных сотрудников ГИБДД в вопросах последующего проведения исследовательских работ по собираемым на месте ДТП материалам.

Очевидно, что качественно собранные и описанные сотрудниками ГИБДД материалы дел позволяют не только повысить правильность и результативность работы как судебных органов, так и связанных с ними страховых компаний, экспертных и адвокатских учреждений, но также сократить затраты как бюджетных финансовых средств, так и денежных средств граждан.

Учитывая, что суммарные затраты на работу судебных и правоохранительных органов, адвокатов, экспертных учреждений и проведение следственных экспериментов и экспертиз даже по одному делу, находящемуся на рассмотрении суда более одного года, могут составлять сотни тысяч рублей, то единовременные затраты на недельное повышение квалификации сотрудников, наиболее часто допускающих неточности в составлении схем места ДТП, представляются рациональными. Для чего предлагается создать единую базу для внесения отзывов граждан, экспертов, судебных работников и адвокатов по конкретным номерам дел и фамилиям инспекторов, проводивших составление схем места ДТП. По результатам года сотрудников ГИБДД, набравших больше всего обоснованных замечаний, рекомендуется направлять на курсы переподготовки либо на базе собственных учебных мощностей ГИБДД, либо на базе «Центра безопасности дорожного движения и технической экспертизы» при НГТУ им. Р.Е. Алексеева для проведения дополнительных семинарских и практических занятий по принципам фиксации вещной обстановки на месте ДТП.

По результатам проведённого анализа в рамках проведения дисциплины «Организация автомобильных перевозок и безопасность движения» проводится работа над ознакомлением студентов ИТС с основными принципами составления схем места ДТП и возможностями реконструирования данных схем по имеющимся фотографиям.

УДК 665.

ОБОСНОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ПРОЦЕССЫ СТАРЕНИЯ

МОТОРНЫХ МАСЕЛ

Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева Старением масла называется ухудшение его эксплуатационных свойств с течением времени или пробега. Старение масел при работе двигателей представляет собой очень сложный процесс. Высокие температуры и кислород, с которым контактирует масло, вызывают окисление и окислительную полимеризацию его молекул. Продукты окисления углеводородов (смолы, органические кислоты) увеличивают вязкость и кислотное число, а асфальтеновые соединения, являющиеся основой образования лаков и липких осадков, способствуют залеганию и пригоранию поршневых колец. Скорость и характер старения зависят от уровня форсирования двигателей, температуры деталей, качества топлива и масла, степени изношенности деталей и узлов двигателя.

Все изменения, происходящие с моторным маслом в ДВС, можно охарактеризовать как количественные и качественные [1]. Количественные изменения происходят при испарении легких масляных фракций и вытекании масла из уплотнений, а также при его сгорании («угар»). Качественные изменения связаны со старением масла и химическими изменениями его компонентов.

Скорость старения масла значительно зависит от изношенности деталей двигателя, особенно деталей ЦПГ. Из-за увеличенных зазоров в картер попадает больше воздуха и газов, что приводит к интенсивному окислению масла. Также снижается компрессия, что способствует увеличению нагрузки на двигатель и возрастанию температур. А при повышенных температурах масло окисляется значительно быстрее, поэтому периодичность замены масла по мере увеличения пробега двигателя должна проводиться чаще.

Значительное влияние на ресурс двигателя и масла оказывают особенности климата.

Конденсация влаги в зимний период эксплуатации при пусках двигателя вызывает более интенсивное старение масла, так как влага увеличивает кислотность масла и уменьшает вязкость. Вязкость масла в летний период эксплуатации двигателя увеличивается более интенсивно, чем в зимний, что объясняется температурным режимом работы двигателя.

Основное влияние на процессы старения масла оказывают режимы нагружения двигателя. Чтобы масло дольше сохраняло свои эксплуатационные свойства, двигатель должен эксплуатироваться постоянно в щадящих режимах. При коротких ездках с частыми запусками и прогревами двигателя в масло попадает большое количество конденсата, что приводит к его окислению. При работе двигателя на холостых оборотах возрастает температура его деталей и соответственно масла, поэтому скорость реакций старения масла увеличивается.

Тяжелые условия работы двигателя наблюдаются при движении в крупных городах, в пробках и заторах. При средней скорости движения 80 км/ч и средних оборотах двигателя 3000 об/мин автомобиль проходит 15 000 км за 200 ч. При этом коленчатый вал совершает 36 000 000 оборотов. При езде в условиях пробок и заторов 36 000 000 оборотов коленчатый вал совершает при пробеге 9 000 км, при этом рабочая температура двигателя выше. Поэтому замена моторного масла в случае передвижения в сложных городских условиях должна производится чаще.

При форсировании двигателей возрастают требования к противоокислительным и моющим свойствам моторных масел. При увеличении частоты вращения на 100 об/мин или при повышении эффективного давления на 0,03 МПа температура поршня увеличивается на 3 оС [2]. При форсировании двигателей обычно уменьшают их массу, что приводит к увеличению механических и тепловых нагрузок.

1. Джерихов, В. Б. Автомобильные эксплуатационные материалы: учеб. пособие. Ч. II. Масла и смазки / В. Б. Джерихов.– СПб.: СПб. гос. архит.-строит. ун-т, 2009. – 256 с.

2. Балтенас, Р. Моторные масла / Р. Балтенас, А.С. Сафонов, А.И. Ушаков. – М. –СПб.: Альфа-Лаб, 2000.

УДК 665.

ВЛЯНИЕ ПЕРЕОДИЧНОСТИ ОБСЛУЖИВАНИЯ СМАЗОЧНОЙ СИСТЕМЫ

БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ЕГО РЕСУРС,

ИСХОДЯ ИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ МОТОРНЫХ МАСЕЛ

И УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЯ

Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е.Алексеева При создании современных автомобилей важнейшим показателем конкурентоспособности в соответствии со стандартами ИСО 9000 и требованиями потребителей является соотношение затрат на обеспечение работоспособности к затратам на изготовление. В странах Европы и Америки это соотношение в среднем составляет 120%, а в России 400%. Величина себестоимости грузовых автомобильных перевозок в России возрастает в 2-3 раза в процессе эксплуатации, при этом производительность автомобилей снижается в 3-4 раза к пробегу 500 тыс. км [1], а расходы на обеспечение работоспособности автотракторных дизелей за весь срок службы в 5-6 раз больше, чем на изготовление [2].

Затраты на обслуживание неразрывно связаны с надежностью и ресурсом автомобилей и двигателей. Надежность любого автомобиля определяется при проектировании, конструировании, сборке и зависит от условий эксплуатации. В 40% случаев простой автомобиля в ремонте обусловлен отказами двигателей. Причем примерно 40% приходится на отказы двигателя, связанные с износом пар трения. А износ пар трения, в свою очередь, обусловлен несовершенством смазочных процессов из-за ухудшающихся эксплуатационных свойств моторных масел. Поэтому совершенствование профилактики смазочной системы, в том числе периодизация замены моторного масла, является на сегодняшний день актуальной проблемой в эксплуатации транспорта.

Исследованиями процессов старения масла от различных факторов и влияния старения на износ деталей двигателя занимается много ученых. Наиболее интенсивно в последние годы проводились исследования процессов изменения свойств масел в высокофорсированных дизельных двигателях. В данной работе мы продолжим эти исследования для бензиновых двигателей. Бензиновые двигатели работают, как правило, в резко меняющихся скоростных и нагрузочных режимах, что отражается на температуре масла и вызывает ужесточение требований к способности масла предотвращать образование как высокотемпературных (нагары и лак в зоне цилиндро-поршневой группы), так и низкотемпературных (шламы) отложений. Также высокие требования предъявляются к антиокислительным свойствам масел.

В данной работе для экспериментальной оценки изменения показателей состояния моторного масла в процессе эксплуатации будут определены следующие его параметры: кинематическая вязкость, сСт; температура вспышки в открытом тигле, оС; загрязненность, см-1; щелочное число, мг КОН/г; плотность при 20 оС; массовая доля воды, %. А также дополнительные показатели масел, такие как: температура замерзания, оС; индекс вязкости и цвет - для более полного анализа свойств масел. После проведения экспериментальной части и исследования полученных в ходе эксплуатации данных будут установлены и графически изображены зависимости изменения показателей, определяющих эксплуатационные свойства моторных масел, от пробега автомобилей.

1. Асоян, А.Р. Научные основы повышения долговечности автомобильных двигателей совершенствованием методов оценки технического состояния и технологий восстановления их основных элементов/ А.Н. Асоян// Автореф. дисс. … д-ра техн. наук. – Волгоград, 2012. – 40 с.

2. Носов, А.О. Повышение эффективности эксплуатации автотракторных дизелей совершенствованием профилактики смазочной системы. Автореф. дисс. … канд. техн. наук. – Саратов, 2013. – 20 с.

УДК 665.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗМЕНЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

МОТОРНОГО МАСЛА И ПЛАНИРОВАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ

СВОЙСТВ МОТОРНЫХ МАСЕЛ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева От наработки до замены масла существенно зависит надёжность двигателя. Известна устойчивая эксплуатационная особенность, что 50% износа деталей двигателя происходят в последние 20% наработки до замены масла [2]. Поэтому профилактика системы смазки ДВС – актуальная проблема увеличения ресурса двигателя.

Условия работы дизельных и бензиновых двигателей различаются в силу их конструкционных особенностей. Работа дизеля характеризуется более высокими тепловыми нагрузками и большей степенью сжатия, что сказывается на процессах изменения эксплуатационных свойств масел, так как они протекают быстрее. Скорость основного количества реакций, в особенности образования кислотных продуктов, увеличивается с ростом температуры по уравнению Аррениуса:

где R – универсальная газовая постоянная; A –множитель, определяемый природой реакции;

Ea – энергия активации; T – абсолютная температура, K.

Топливо в дизельных двигателях сгорает не полностью, что связано с неудовлетворительной работой топливной аппаратуры. Поэтому несгоревшая часть топлива попадает в картер, уменьшая вязкость масла. За счет более высокой степени сжатия дизелей в картер прорывается большее количество газов, окисляющих масло. В дизельном топливе намного большее содержание серы по сравнению с бензином, которая при сгорании образует окислы серы. В связи с этими аспектами эксплуатации масла в двигателях требования к маслам, используемым на дизельных моторах, особенность к универсальным маслам, очень высокие, а замена масла должна производиться в два раза чаще, чем на бензиновых двигателях.

Замена масла в двигателе необходима, когда достигнуто предельное значение одного или нескольких браковочных показателей. Выбор браковочных параметров, для того чтобы оценить эксплуатационные свойства работавшего масла, является важной задачей при решении вопросов увеличения ресурса и экономичности двигателя. В качестве основных показателей, характеризующих свойства масла, исследуются: вязкость, щёлочность, содержание нерастворимых осадков и воды, температура вспышки.

При исследовании изменения эксплуатационных свойств моторного масла на бензиновом двигателе в работе планируется ввести дополнительные параметры: цветность, индекс вязкости и температуру замерзания. Для оценки изменения показателей моторного масла в процессе эксплуатации планируется организовать наблюдение за несколькими легковыми автомобилями, в бензиновых двигателях которых используются полусинтетические универсальные масла. Контроль будет проводиться на протяжении 10 тыс. км пробега. Через каждую тысячу километров при помощи подручных приспособлений через отверстие для щупа будет браться проба масла объёмом 10-15 мл. Параметры масла будут определяться в лаборатории по современным методикам. По полученным результатам анализа проб будут построены графические зависимости показателей свойств масел от пробега автомобилей, исходя из которых будут сделаны выводы и установлены законы изменения показателей.

1. Теоретические аспекты изменения свойств масла в процессе работы форсированных автотракторных дизелей / А.С. Денисов [и др.] // Научное обозрение. 2013. № 4.

2. Асоян, А.Р. Научные основы повышения долговечности автомобильных двигателей совершенствованием методов оценки технического состояния и технологий восстановления их основных элементов.

Автореф. дисс. … д-ра техн. наук. – Волгоград, 2012. – 40 с.

УДК: 629.

НЕОБХОДИМОСТЬ СОБЛЮДЕНИЯ «ЕСТЕСТВЕННОЙ» ОСИ КОЛЕНЧАТОГО

ВАЛА ЛОКОМОТИВА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА

Восточноукраинский национальный университет им. В. Даля, г. Луганск (Украина) Одной из наиболее сложных в изготовлении и ремонте деталей двигателя локомотива является коленчатый вал, основной дефект которого – износ коренных и шатунных шеек.

Неисправность коленвалов, чаще всего, бывает вызвана недостаточным количеством смазки.

В основном это задиры шеек, т.е. «схватывание» разнородных металлов в сопряжении «шейка-вкладыш» с переносом и наволакиванием металла одной детали на другую. Задиры всегда сопровождаются увеличением зазора в подшипнике, износом рабочих поверхностей с глубокими кольцевыми рисками, а иногда - перегревом и даже расплавлением вкладышей.

Задиры и износы, как правило, не так страшны, так как можно при ремонте коленвала ограничиться шлифовкой шеек в ремонтный (уменьшенный) размер, причем даже не в один, а в несколько. Вопрос в другом – задир сопровождается местным нагревом поверхности шейки, иногда весьма и весьма значительным, в сотни градусов. Нагрев – это неравномерное расширение, значит, коленчатый вал будет деформироваться. Что же в таком случае будет с осью вращения коленчатого вала? Она тоже изогнется, т.е. нарушится соосность коренных шеек коленчатого вала. И такая ситуация в 99% случаев ведёт к возникновению задиров шеек. Во время работы коленвала за период срока эксплуатации существует вероятность возникновения внутренних напряжений за счет старения металла, постоянно действующих на него крутящих и изгибающих моментов, меняющейся температуры среды. При работе коленвала в условиях масляного голодания это ведёт к повышенному изгибу оси вала. Учитывая всё изложенное, при проведении капитального ремонта вала, после санобработки вала и перед шлифовкой, необходима проверка вала на изгиб и правка (рихтовка) вала. Восстановление естественной оси вала – правка – позволит после капитального ремонта получить вал, характеристики которого не уступают новому.

На многих ремонтных предприятиях на деформацию коленчатого вала вообще не обращают внимания. Шлифуют «кривые» коленчатые валы, полагая, что после этого они становятся прямыми. Но это не так. Ведь на концах коленвала находятся посадочные поверхности шестерен, шкивов, маховиков, а также рабочие поверхности под сальники. Все эти поверхности после ремонта коленвала шлифовкой оказываются несоосными коренным шейкам, т.е. приобретают взаимное биение. Согласно ТУ заводов-изготовителей, такие биения не должны превышать 0,010-0,020 мм. Однако после ремонта коленвала без восстановления «естественной» оси вала биения могут превышать 0,1 мм, что недопустимо. При биении поверхности в 0,1 мм даже самый лучший и дорогой сальник неспособен обеспечить герметичность. Кроме этого, деформированная ось коленчатого вала при дальнейшей эксплуатации «вспоминает» своё правильное положение и возвращается к нему, а следовательно, коленчатый вал деформируется и снова приходит в негодность.

После проведения первой правки вала при дальнейшем его восстановлении и транспортировке постоянно необходимо следить за «естественной» осью вала и, при необходимости её править. Только в этом случае после восстановления коленчатого вала, срок его службы будет сопоставим со сроком эксплуатации нового.

УДК

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО

ОБСЛУЖИВАНИЯ АВТОБУСОВ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Проведение мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту входит в число главных задач по развитию любого автотранспортного предприятия (АТП), поскольку на техническое обслуживание автомобиля затрачивается во много раз больше труда и средств, чем на его производство.

Существует целый ряд направлений улучшения эксплуатационной деятельности АТП, с целью получения большей экономической прибыли и снижения финансовых затрат. Но все они относятся в большей степени к логистике, сервису, организации управления и их эффективность, безусловно, очевидна. Однако также крайне важно уделять больше внимания вопросу эксплуатационной надежности автотранспортных средств, вопросу поддержания высокого коэффициента технической готовности парка автомобилей. Огромные убытки приносят автотранспортным предприятиям именно «ненадежные» транспортные средства, сходы которых приводят к срыву планов по выполнению той или иной транспортной работы, влекут за собой санкции со стороны заказчика. На практике же оказывается, что значительную часть сходов по техническим причинам можно было предотвратить проведением несложных операций, направленных на регламентную замену некоторых узлов или деталей автомобиля.

Вопрос обновления технологии проведения технического обслуживания и ремонта автотранспортных средств с целью увеличения их эксплуатационной надежности, а следовательно, снижения экономических потерь от возникающих в процессе их работы отказов и сходов требует тщательной проработки. Здесь необходимо принять во внимание опыт зарубежных автопроизводителей, которые давно регламентируют сроки замены тех или иных автомобильных комплектующих, не дожидаясь наступления их предельного состояния.

На математическом языке поток случайных отказов в течение какой-либо наработки (отказы происходят в случайные моменты времени и чередуются с интервалами восстановления также случайными по продолжительности) имеет распределение Пуассона:

На основании базы данных по сходам с линии автобусов одного из пассажирских автотранспортных предприятий за год в рамках магистерской диссертации планируется: уточнение перечня работ ТО и введение регламентной замены узлов, деталей, материалов, влияющих на эксплуатационную надёжность автомобиля с целью снижения экономических потерь от сходов с линии автобусов, потерь расходных материалов (тосол, масло и пр.); разработка и исследование мероприятий, направленных на достижение ощутимого экономического эффекта предприятия, посредством поддержания высокой технической готовности автомобилей, обеспечения их работоспособности, безотказности и долговечности.

УДК 621.

ВЛИЯНИЕ БИОТОПЛИВА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Нижегородский государственный технический университет им.Р.Е. Алексеева Одним из основных условий нормальной работы дизельного двигателя является качество биодизеля, которое обеспечивается жесткими требованиями к его физико-химическим показателям, записанными в Европейском стандарте EN 14214:2003 [1].

Исследование процессов впрыскивания топлива и смесеобразования [2] показало, что при использовании метилового эфира рапсового масла (МЭРМ) средний диаметр капель увеличился на 9%, угол раскрытия струи топлива уменьшился на 9%, за счет чего увеличилась дальнобойность струи. Эти изменения приводят к тому, что до 79% топлива попадает на стенки камеры сгорания (при работе на дизтопливе (ДТ) этот показатель равен 59%), что уменьшает долю объемного смесеобразования и отрицательно сказывается на процессах смесеобразования и сгорания. Это приводит к ухудшению эффективных показателей двигателя (табл. 1), к примеру, увеличивается объёмный эффективный расход топлива на 6%.

Удельный эффективный расход топлива:

В двигателях без проведения дополнительных модификаций и регулировок следует применять смесь ДТ и МЭРМ.

Применение смесевого биотоплива с содержанием МЭРМ до 60 % (дизель Д-245.12С) практически не ухудшает мощностных показателей и не требует дополнительного регулирования системы топливоподачи [3].

Несмотря на малое количество серы (< 0,002%), биодизель обладает очень хорошими смазывающими свойствами (обусловлено это химическим составом и содержанием большого количества кислорода). Это позволяет продлить срок службы двигателя.

При работе на МЭРМ отмечается затрудненный пуск двигателя при отрицательных температурах (tпом = -13оС, tзаст = -21оС), поэтому следует применять специальные присадки для снижения температуры застывания.

1. Семенов, Г.В. Экспериментальная оценка использования бинарных смесей биодизельного и дизельного топлива на показатели дизельного двигателя / В.Г. Семенов, М.Н. Лылка // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. 2007. №37.

2. Использование растительных масел и топлив на их основе в дизельных двигателях / В. А. Марков [и др.]. – М.: ООО НИЦ «Инженер», 2011. – 536 с.

3. Марков, В.А. Работа транспортного дизеля на смеси дизельного топлива и метилового эфира рапсового масла / В.А. Марков, А. А. Зенин, С. Н. Девянин // Турбины и дизели. 2009. №3. С. 14–19.

УДК 621.

СРАВНЕНИЕ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА И БИОДИЗЕЛЯ

НА ОСНОВЕ РАПСОВОГО МАСЛА

Нижегородский государственный технический университет им.Р.Е. Алексеева В настоящее время доля дизельных двигателей на транспорте составляет 25–30 %, а в странах западной Европы достигла 50 % [1].

Биодизель – это метиловый эфир, получаемый в результате химической реакции из растительных масел или животных жиров. Чаще всего, биотопливо (БТ) для дизеля производят из рапса, как наиболее дешевого среди растительных масел, позволяющего получить свыше 1000 л масла с 1 га (по данным The Global Petroleum Club). На автомобильном транспорте метиловый эфир рапсового масла (МЭРМ) используется в смеси с минеральным дизтопливом (ДТ), не требуя модернизации двигателя.

Сравнительные характеристики дизельного топлива и МЭРМ

ДТ МЭРМ

Примечание: + преимущество, - недостаток, +/- сочетание преимуществ и недостатков.

Использование ДТ имеет ряд недостатков, среди которых ограниченность нефтяных ресурсов и их невозобновляемость, при сгорании дизельного топлива не всегда обеспечиваются требования к токсичности. Сгорание дизельного топлива способствует возникновению парникового эффекта, а его само производство неэкологично (табл. 1) [2].

На данный момент использование того или иного вида топлива определяется экономической целесообразностью, стоимостью одного кВт·ч (табл. 2) [3].

Таблица 2. Изменение стоимости одного кВт·ч для биотоплива по отношению Положительные моменты МЭРМ Биодизель, попадая в воду или почву, не представляет никакого вреда растениям и животным, причем подвергается практически полному биологическому распаду буквально за месяц.

Цетановое число биодизеля (48) выше минерального дизтоплива (45), что обеспечивает хорошую воспламеняемость и более полное сгорание. Температура воспламенения метилового эфира 1500С, что делает его относительно безопасным.

Малое количество выделяемого при сгорании углекислого газа (ровно столько, сколько было потреблено растением, являющимся сырьем биотоплива, за весь период жизни).

Отрицательные моменты МЭРМ:

увеличенный расход в связи с затрудненным впрыском топлива;

плохой запуск при отрицательных температурах;

срок хранения ограничивается тремя месяцами, далее начинает разлагаться;

для выращивания культур, которые являются сырьем для биодизеля, используется верхний плодородный слой земли.

1. Марков, В. А. Использование биодобавок растительного происхождения к топливу для снижения дымности отработавших газов дизелей / В. А. Марков, Н. А. Иващенко, С. Н. Девянин // Известия Волгоградского государственного технического университета: межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2012. № 12(99). – 68 с.

2. Использование растительных масел и топлив на их основе в дизельных двигателях / В. А. Марков [и др.]. – М.: ООО НИЦ «Инженер», 2011. – 536 с.

3. Васильев, И. П. Влияние топлив растительного происхождения на экологические и экономические показатели дизеля: монография / И.П. Васильев. – Луганск: изд-во ВНУ им. В. Даля, 2009. – 240 с.

УДК 621.

ПЛАНИРОВАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ БИОТОПЛИВА

НА ДИЗЕЛЬНОМ ДВИГАТЕЛЕ

Нижегородский государственный технический университет им.Р.Е. Алексеева Для понимания преимуществ использования биотоплива на автомобильном транспорте предполагается проведение следующих шагов.

1. Произведение метилового эфира из 100 л рапсового масла.

Рис. 1. Реакция этерификации рапсового масла метиловым спиртом [1] 2. Химический анализ полученного метилового эфира рапсового масла (МЭРМ).

3. Смешение произведенного МЭРМ в различных пропорциях с дизельным топливом с целью получения биотопливной смеси (25% МЭРМ, 50% МЭРМ, 100% МЭРМ) и использование различных присадок.

4. Проверка в ходе эксперимента выходных характеристик на дизельном стенде, таких как мощность, крутящий момент, расход топлива.

5. Анализ состава отработавших газов с помощью специального оборудования в смеси различных составов.

6. По результатам эксперимента будет определено влияние биотоплива (25% МЭРМ, 50% МЭРМ, 100% МЭРМ) на выходные характеристики двигателя, получены данные по составу отработавших газов.

7. По полученным данным будет выявлен наиболее оптимальный состав смеси и эффект при использовании различных присадок.

Последующие шаги будут определены в зависимости от результатов.

1. Марков, В.А. Работа транспортного дизеля на смеси дизельного топлива и метилового эфира рапсового масла / В. А. Марков, А. А. Зенин, С. Н. Девянин // Турбины и дизели. 2008. №3.

ДК 621.

О ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГАЗОМОТОРНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Вопрос экономичности топлива весьма актуален. Переход с бензинового на газовое топливо позволяет не только снизить финансовые затраты, но и улучшить экологическое состояние окружающей среды. На современном этапе перехода к рыночным отношениям возникает потребность ускоренного развития производственной инфраструктуры, в том числе транспорта, обеспечивающей надежное обращение материальных ресурсов. При этом повышаются требования потребителей и к качеству используемой ими продукции. Это относится и к транспортным услугам, так как повышение их качества позволяет увеличить эффективность производства и соответственно доходы предприятий, пользующихся услугами транспорта.

Для грузовых перевозок, в зависимости от специфики грузов и требований клиентуры, показателями качества являются сохранность грузов в процессе транспортирования, регулярность поступления партий груза к получателям, максимальное сокращение времени доставки грузов, строгое соблюдение расписания отправления партий груза и гарантированное их прибытие к получателю в точно назначенные сроки, возможность перевозки крупногабаритных отправок без разборки их на части во избежание сборочных работ в пунктах получения. При грузовых перевозках автомобильный транспорт участвует практически во всех взаимосвязях производителей и потребителей продукции производственного назначения и товаров народного потребления.

Автомобильный транспорт по сравнению с другими видами транспорта имеет ряд преимуществ при перевозках грузов, такие как: доставка грузов «от двери до двери»; сохранность грузов; сокращение потребности в дорогостоящей и громоздкой упаковке; экономия упаковочного материала; более высокая скорость доставки грузов автомобилями; возможность участия в смешанных перевозках; перевозки небольших партий груза, позволяющее предприятию ускорить отправку продукции и сократить сроки хранения груза на складах. Как же можно повлиять на показатели качества автомобильного транспорта? Как увеличить прибыль предприятия? Как сократить расходы? Ответ на эти вопросы очень прост – применение газомоторных автомобилей, так как они более чисты экологически, газ дешевле жидкого топлива, имеет лучшие смеси – образующие свойства. Кроме того, эксплуатационные качества газомоторных автомобилей можно повысить за счет: а) изменения конструкции газомоторного оборудования; б) движения автомобиля преимущественно на газу. Второй способ является менее затратным и более простым в освоении. Каждый знает, что газомоторный двигатель это гибрид. Пуск автомобиля происходит на бензине, а так же часть движения автомобиля, когда газообразного топлива недостаточно, автомобиль движется на жидком топливе.

Стоимость пути длиной 40 км в городе с грузом и с учетом всех нормативов для автомобиля ГАЗ 33021 на бензине – 503,91 руб., на газе – 263,56 руб. Как видно, стоимость перевозки одного и того же груза на одном и том же автомобиле в одном и том же городе на газу значительно дешевле.

Следовательно, применение газомоторных автомобилей целесообразно и актуально.

Однако для более успешного их применения необходимо рассмотреть комплексно и решить весь круг задач, связанных с внедрением данного типа автомобилей.

УДК 665.

СВОЙСТВА ПРОМЫВОЧНЫХ МАСЕЛ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

ИЗМЕНЕНИЯ РЕСУРСА ДВИГАТЕЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ

ОТ КАЧЕСТВА ИСПОЛЬЗУЕМОГО МАСЛА