2023 № 1 Двигуни внутрішнього згоряння
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Забезпечення та розвиток організації викладання дисципліни "Випробування ДВЗ" в умовах застосування дистанційного навчання(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Грицюк, Олександр Васильович; Сулима, Оксана ОлександрівнаПродовжено ознайомлення фахівців двигунобудівної галузі, науковців, викладачів, докторантів, аспірантів і студентів навчальних закладів з майже 100-річною історією викладання дисципліни "Випробування ДВЗ". Описані реалії викладання цієї дисципліни в умовах воєнного стану науково-педагогічними працівниками, які виїхали в інші регіони країни з місця постійного проживання і продовжують працювати у дистанційному режимі. Зроблено поділ досвідом організації он-лайн занять у синхронному режимі щодо курсу-ресурсу "Випробування ДВЗ" на навчальному сайті ХНАДУ. Показано, що основним критерієм оцінки любих розробок з ДВЗ, спрямованих на підвищення економічності, енергетичних або екологічних якостей двигунів – є випробування. При цьому велике значення має організація навчального процесу у ЗВО за дистанційною формою, і особливо на період воєнного стану, з визначенням платформи для проведення занять і забезпечення комплексного використання наявних технічних засобів комунікації, сайтів мережі Інтернет, месенджерів та існуючих додатків до операційних систем. Продемонстровано, що при будь-яких несподіванках з відключенням електроенергії гарантоване забезпечення безперебійного дистанційного навчання здійснюється при раціональному застосуванні резервного автономного генератора, портативної зарядної станції та повербанка. При цьому особливу увагу треба приділяти вибору та налагодженню ланцюгів під’єднання складових елементів до створеної системи електроживлення.Документ Концептуальні основи дискретно-континуального зміцнення елементів двигунів та турбодетандерних установок(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Ткачук, Микола Миколайович; Грабовський, Андрій Володимирович; Ткачук, Микола Анатолійович; Марченко, Андрій Петрович; Кравченко, Сергій ОлександровичОсновна увага у статті приділяється проєктно-технологічним заходам, які спрямовані на забезпечення підвищених технологічних характеристик двигунів та турбодетандерних установок. Зокрема, розроблена удосконалена концепція технології дискретно-континуального зміцнення елементів конструкцій. Ця концепція полягає у поєднанні проєктних та технологічних заходів у єдиному технічному рішенні. Завдяки такому розширеному простору параметрів забезпечується більша результативність кінцевого синтезованого рішення. Так, на прикладі аналізу напруженодеформованого стану представницького фрагменту контактуючих деталей конструкцій визначено закономірності впливу проектних і технологічних параметрів на характеристики міцності: обґрунтовані такі набори параметрів, які забезпечують підвищену міцність контактуючих деталей та їх довговічність. Також знижується тертя у спряженні деталей. Крім того, підвищується ККД механізму, у який входять контактуючі деталі, піддані зміцненню. Як результат – підвищення технологічних характеристик двигунів, турбодетандерних установок та інших машин, деталі яких піддані дискретно-континуальному зміцненню. У цілому розроблена концепція спрямована на різке підвищення службових характеристик елементів конструкцій. Для цього формуються цільові функції. Ці цільові функції мінімізуються або максимізуються у розширеному параметричному просторі. Для цього створюється параметрична модель напружено-деформованого стану фрагмента дискретно-континуально зміцнених тіл. Ця модель дає можливість досліджувати вплив проєктних та технологічних параметрів та трибомеханічні властивості контактуючих тіл. Шляхом цілеспрямованого варіювання властивостей матеріалів, форми та розмірів зон дискретного та континуального зміцнення можливо досягти підвищених трибомеханічних характеристик пари контактуючих тіл.Документ Дослідження ефективності програмованого ізокінетичного пробовідбірника для систем екологічної діагностики теплових двигунів і котелень(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Полив'янчук, Андрій Павлович; Грицук, Ігор Валерійович; Погорлецький, Дмитро Сергійович; Полив'янчук, Наталія Миколаївна; Єфімов, Олексій СергійовичРоботу присвячено вирішенню актуальної науково-практичної задачі створення універсального пробовідбірного пристрою для систем екологічного діагностування теплових двигунів і котельних установок різного призначення. Забезпечення ізокінетичного режиму відбору проби з вихлопної труби (ВТ) двигуна є більш складним завданням ніж проведення аналогічного пробовідбірного процесу в димовій трубі котельні, оскільки, відпрацьовані гази двигунів характеризуються коливаннями статичних тисків у ВТ з амплітудою до ±500 Па., що потрібно враховувати в роботі пробовідбірного обладнання. В ході досліджень на основі аналізу світового та вітчизняного досвіду виробництва і використання обладнання для екологічної сертифікації ДВЗ і котелень створено програмований ізокінетичний пробовідбірник (ІКТ), який дозволяє відбирати пропорційну частину газової проби з повного потоку відпрацьованих газів у ВТ енергетичної установки з точністю ±3%. Розроблено безмоторний і моторний випробувальні стенди для моделювання та досліджень газодинамічних процесів у випускних системах двигунів і котельних установок, які забезпечують можливість варіювання параметрів газових потоків - масової витрати, швидкості, температури, статичного тиску, швидкісного напору в діапазонах: 15 - 55 г/с; 5…30 м/с, 20…180 °С, 0…2,5 кПа, 10 - 550 Па, відповідно. На базі створених випробувальних стендів встановлено емпіричні залежності для визначення перепадів статичних тисків між трубопроводами ІКП і ВТ, при яких забезпечується ізокінетичний режим відбору проби, від динамічного напору газового потоку у ВТ. За допомогою даних залежностей здійснюється SMARTуправління програмованим ІКП. Проведено експериментальне відпрацювання програмованого ІКП у складі мінітунелю МТ-1 в ході екологічних випробувань дизеля 1ЧН12/14 на окремих режимах та за циклом ESC, встановленого Правилами ЄЕК ООН R-49. Результати досліджень підтвердили відповідність створеного пробовідбірного пристрою нормативним вимогам до його конструкції та точності визначення коефіцієнту відбору проби.Документ Обробка індикаторних діаграм у задачах побудови цифрових профілів робочого процесу суднових двигунів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Рибальченко, Микола Євгенович; Білоусов, Євген Вікторович; Марченко, Андрій Петрович; Савчук, Володимир Петрович; Бутко, Вадим ПетровичПри експлуатації суднових двигунів внутрішнього згоряння широко застосовується процедура індиціювання робочого процесу на визначених режимах експлуатації з подальшим аналізом індикаторних діаграм та порівнянням отриманих результатів з еталонними, отриманими під час заводських випробувань двигуна. Однак загальна тенденція на світовому флоті до зменшення комерційних швидкостей суден з одного боку та використання жорстких графіків руху з іншого боку призвели до того, що в більшості випадків неможливо провести індиціювання за процедурами, прописаними в правилах технічної експлуатації двигунів. Таким чином, обслуговуючим персоналом втрачається можливість об'єктивно оцінювати поточний технічний стан двигуна та визначити необхідний перелік профілактичних заходів з технічного обслуговування та ремонту, що, безумовно, впливає на ефективність роботи двигунів та безпеку судноплавства загалом. Одним з ефективних шляхів вирішення цієї проблеми є застосування цифрових профілів робочих процесів двигуна, які характеризують їх перебіг у всьому діапазоні робочих режимів. За допомогою цифрового профілю можливо отримати розрахункову еталонну індикаторну діаграму, яка може бути використана для порівняння з отриманою під час планового індиціювання двигуна на будь-якому режимі його роботи. Основою для побудови цифрових профілів можуть слугувати результати приймально-здавальних стендових випробувань двигуна заводом-виробником. Однак враховуючи досить тривалий термін експлуатації суднових двигунів, протоколи випробувань зазвичай існують тільки в растровому форматі, що значно ускладнює обробку наведених у них результатів індиціювання, яке, частіш за все, виконувалося з застосуванням механічних індикаторів. Для використання цієї інформації для побудови цифрових профілів авторами була запропонована методика обробки таких індикаторних діаграм, викладена в попередніх статтях. Однак, ефективність формування цифрових профілів суттєво залежить від якості базових діаграм, по яких ці профілі будуються. Процедурі обробки таких діаграм присвячена дана стаття.Документ Удосконалення математичного описання теплофізичних властивостей альтернативних моторних палив на основі модифікованої термодинамічної теорії збурень. Частина 1(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Кондратенко, Олександр Миколайович; Умеренкова, Ксенія Ростиславівна; Лєвтєров, Антон Михайлович; Строков, Олександр Петрович; Колосков, Володимир ЮрійовичУ дослідженні, метою якого було вдосконалення математичного апарату на основі модифікованої термодинамічної теорії збурень для описання теплофізичних характеристик альтернативних моторних палив зі сферичною конфігурацією взаємодіючих структурних елементів та довільного агрегатного стану, послідовно виконано побудову формальної схеми модифікованої теорії збурень, надано описання основних характеристик модельної системи, описано параметри потенціалів взаємодії компонентів альтернативного палива, отримано розрахунком теплофізичні властивості компонентів альтернативного палива, здійснено розрахунок термодинамічних властивостей компонентів альтернативного палива, проаналізовано та проілюстровано у виді ізотерм діаграм фазової рівноваги та таблиць даних із результатами розрахунку термодинамічних характеристик альтернативного палива та їх аналіз. Об'єктом дослідження є теплофізичні характеристики традиційних, альтернативних та сумішевих моторних палив, що перебувають у рідинному чи газоподібному агрегатному стані. Предметом дослідження є математичний апарат на основі модифікованої теорії збурень для описання теплофізичних характеристик моторних палив. Наукова новизна результатів дослідження полягає в тому, що вдосконалено математичний апарат на основі модифікованої термодинамічної теорії збурень для вичерпного описання всіх теплофізичних характеристик моторних палив будь-якого генезису, тобто традиційних, альтернативних та сумішевих, які перебувають як у рідинному, так і в газоподібному агрегатному стані, у частині зменшення часу розрахунку та зниження похибки отримання теплофізичних характеристик порівняно з довідниковими та експериментальними даними. Практичне значення результатів дослідження, полягає у тому, що вдосконалений математичний апарат придатний для надання точної інформації до складу набору вихідних даних у дослідженнях щодо виробництва, зберігання, перевезення, дистрибюції, використання моторних палив будь-якого генезису, які перебувають у різних агрегатних станах, а також прогнозування перебігу та результатів процесів забруднення атмосфери газоподібними продуктами повного й неповного горіння компонентів палив у камерах згоряння теплових машин різного типу.Документ Порівняння порогу повзучості поршневих алюмінієвих сплавів з урахуванням їх зміцнення в часі(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Пильов, Володимир Олександрович; Ліньков, Олег Юрійович; Ликов, Сергій ВалентиновичНапрями робіт, що пов'язані з покращенням показників економічності та екологічності при збереженні тенденції збільшення питомої потужності двигунів внутрішнього згоряння, призводять до зростання теплової напруженості деталей камери згоряння і, зокрема, поршня. Це зумовлює випадки втрати параметричної надійності бічної поверхні поршнів як під час експериментальних досліджень, так і під час початкової експлуатації. Такі випадки характеризуються появою натирів в зоні бобишки пальцевого отвору. Вказані факти свідчать за високу актуальність додаткових досліджень властивостей алюмінієвих поршневих сплавів, особливо на початковому етапі термічних навантажень конструкцій. Метою роботи є отримання порівняльних відомостей щодо порогу повзучості матеріалів, перевищення якого викликає деформування бічної поверхні поршня в часі та, відповідно, виникнення непрогнозованого зменшення зазору в парі тертя поршень – дзеркало циліндру. В роботі представлено принциповий підхід, за яким визначено поріг повзучості матеріалів в процесі їх зміцнення. Враховано процес повзучості матеріалу на перших двох її стадіях. Досліджено поріг повзучості сплавів АЛ25 та АК4 у їх початково незміцненому та зміцненому з часом стані. Встановлено залежності між рівнем температур і термічних напружень, що визначають пороги повзучості досліджуваних поршневих алюмінієвих сплавів. Показано, що зміцнення досліджуваних сплавів відбувається протягом перших 10 годин термонапруженого навантаження. Встановлено, що межа повзучості незміцнених сплавів АЛ25 та АК4 є меншою у 1,5–2 рази у порівнянні зі межею повзучості зміцнених матеріалів. Запропоновано підхід до забезпечення параметричної надійності бічної поверхні поршня, який полягає в унеможливленні термонавантаження матеріалу рівнем, що перевищує поріг повзучості незміцнених матеріалів. Представлений підхід рекомендується до використання з урахуванням концепції гарантованого забезпечення надійності конструкцій на початкових етапах їх проектування. Детальне викладення основного матеріалу дослідження подано на прикладі сплаву АК4. Наведений підхід щодо визначення змінного в часі порогу повзучості може бути використаний для довільних матеріалів.Документ Передумови використання водню в Україні в енергетичній та автомобільній галузях(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Лісовал, Анатолій АнатолійовичВ статті на підставі світових тенденцій обґрунтовано місце водню і водневих технологій в подальших процесах декарбонізації енергетики і автомобільного транспорту України. Різноманітність способів виробництва, транспортування та зберігання, використання водню різної чистоти вимагають складних компромісних рішень між вартістю технології і кількістю можливих викидів шкідливих речовин у довкілля на всіх супутніх етапах застосування цих технологій. Водневе паливо і водневі технології слід позиціонувати як один із напрямів енергетичного переходу галузей економіки на рейки декарбонізації, що приведе до створення кліматично нейтральних технологій. Традиційні поршневі двигуни внутрішнього згорання можна модернізувати для роботи на суто водневому паливі, але це потребує застосування нових матеріалів через високу питому енергоємність водню. На шляху спалювання водню в камерах згорання ДВЗ стоять обмеження на викиди оксидів азоту NOX. Можливий варіант використання суміші водню з природним газом або модернізація двопаливних ДВЗ. Це найбільш реалістичний варіант на поточний час для України. В світлі процесів декарбонізації, головною перевагою паливних елементів (ПЕ) є відсутність згорання вуглеводнів і відповідно можливість зменшити забруднення атмосферного повітря парниковим газом СО₂. Існуючі ПЕ можуть працювати не лише на водні, а і на природному газі. В енергетиці водневі технології конкурують не з традиційними способами отримання тепла та електричної енергії, а з біоенергетикою, з тепловими насосами, з технологіями уловлювання та зберігання вуглецю та його оксидів. В автомобільній галузі водневі технології конкурують з рідкими і газоподібними біопаливами, електромобілями та гібридами з ДВЗ і акумуляторами. Потенціальні можливості застосування водневих технологій для процесів декарбонізації розкриються тільки після створення ринку продажу водню та відповідної інфраструктури. На сегмент і ціну застосування водневих технологій впливає спосіб вибраного процесу виробництва, складових інфраструктури, які включають зберігання, транспортування і заправні станції. Безпечна експлуатація і впровадження водневих технологій в Україні потребує кваліфікованих інженерних кадрів. Підготовку таких спеціалістів для енергетики і транспорту можуть взяти на себе університети за спеціальністю 142 – енергетичне машинобудування.Документ Еволюційний розвиток дизелів автотранспорту: екологічні та економічні показники(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Марченко, Андрій Петрович; Парсаданов, Ігор Володимирович; Рикова, Інна ВіталіївнаНа прикладі найбільш поширених у використанні дизельних двигунів вантажного автомобільного транспорту розглянуто вимоги, що ставляться до екологічних та економічних показників цих двигунів, еволюційний їх розвиток за останні десятиріччя та, відповідно, зміну впливу на навколишнє середовище і споживання природних ресурсів. Автомобільний транспорт за обсягом перевезень значно перевершує усі інші види транспорту та є основними споживачами дефіцитних вуглеводневих нафтових палив; і вважається найбільш суттєвими забруднювачем навколишньої атмосфери токсичними речовинами, що містяться у відпрацьованих газах двигунів. За останні роки при розробці, впровадженні у виробництво та використанні в експлуатації впровадженні суттєві зміни, у конструкції, технології виготовлення, організації робочого процесу, вдосконалення систем дизельних двигунів, що забезпечують подачу палива і повітря, очистку відпрацьованих газів від шкідливих викидів в навколишнє середовище. Аналіз зміни вимог, досягнутого рівня економічних і екологічних показників дизельних двигунів вантажного автотранспорту проведено за допомогою паливно-екологічного критерію. Наведені розрахунки і узагальнення отриманих результатів дослідження дають змогу визначити зміни у витратах на паливо та відшкодування екологічних збитків від шкідливої дії відпрацьованих газів двигунів на навколишнє середовище при вироблені одиниці потужності в експлуатації, коефіцієнт відносних експлуатаційних екологічних витрат, безпосередньо паливно-екологічного критерій та навести кількісну оцінку про еволюційний розвиток дизельних двигунів вантажних автомобілів. За результатами виконаного дослідження встановлено, що паливо-екологічна ефективність дизельних двигунів вантажних автомобілів за останні 30 років зросла у 4,17 рази, головним чином за рахунок зменшення викидів в навколишнє середовище шкідливих речовин відпрацьованих газів.