Введение к работе
Актуальность проблемы.
Практика эксплуатации показывает, что дизель-молоты являются наиболее распространённым типом сваепогружающего оборудования, а при сооружении военно-инженерных объектов - единственно используемым. Однако, ужесточение требований к их выходным характеристикам привело к сужению области применения дизель-молотов, особенно в сфере гражданского строительства.
Улучшить выходные характеристики дизель-молотов, тем самым расширив область их применения, можно при условии. разработки эффективной конструктивной схемы и оптимального определения её параметров, что осложняется отсутствием исследований, направленных на разработку эффективных конструкций, и необходимой для подобных исследований теоретической базы, а именно: математических моделей и методологического обеспечения проектировочных расчётов дизель-молотов, являющихся одним из видов свободно-поршневых ДВС (СП ДВС).
Настоящая диссертация посвящена совершенствованию теоретической базы, обеспечивающей исследование и расчёт СП ДВС, а также разработке на ее основе конструкции дизель-молота с улучшенными выходными характеристиками и является составной частью НИР, проводимых кафедрой "Автомобили и автомобильное хозяйство" Тульского государственного университета. Основные результаты нашли отражение в отчёте по научно-исследовательской работе: "Разработка теоретических основ, обеспечивающих исследование функционирования во времени высокоэффективных свободнопоршневых ДВС" (проблема 1.15.99).
Цель работы состоит в совершенствований теоретической базы, обеспечивающей исследооание и расчёт СП ДВС, и разработке на ее
основе конструкции дизель-Молота с улучшенными выходными характеристиками.
Метод исследования - теоретико-экспериментальный, основанный на использовании положений тепломеханики, теории рабочих процессов
ДВС, теории проектирования, статистического анализа и вычислитель-
і . ной математики.
Научная новизна работы:
А). В части общих положений:
- впервые предложена классификация дизель-молотов, которая не
только устанавливает известные связи между элементами конструк
ции, но и допускает обнаружение новых, что позволило разработать
на её основе обобщённую теоретическую схему дизель-молота;
-сформулированы и апробированы примерами расчётов принципы
повышения эффективности дизель-молотов;
Б). В части математических моделей:
- разработана обобщённая математическая модель, устанавливающая
связь конструктивных и эксплутационных параметров дизель-молотов
различных конструктивных схем с их выходными характеристиками
(энергия удара, интенсивность погружения сваи, расход топлива). Ха
рактерными особенностями модели являются повышенная точность
(за счёт учёта переменности теплоёмкости и ряда других факторов), а
также возможность получения моделей дизель-молотов известных
схем как частные случаи данной;
В). В части исследования моделей: -предложены методы исследования характеристик; дизель-молота, позволяющие определить худшие условия эксплуатации и выбрать диапазоны изменения параметров конструкции дизель-молота, обеспечивающие устойчивость его функционирования;
Г). В части методик проектировочных расчётов:
- разработан алгоритм, устанавливающий порядок достижения тре
бований "Технического задания" в результате многократного машин
ного анализа процесса функционирования дизель.-молота.
5 Практическая ценность работы.
А). В части общих положений; -в соответствии с предложенными принципами повышения эффективности дизель-молотов разработана патентоспособная конструктивная схема быстроходного дизель-молота (подана заявка на изобретение, приоритетная справка №99126229 от 15.12.99 г.);
- повышено качество проектирования, а также снижены затраты вре
мени и средств за счёт учёта на стадии проектировочных расчетоп
дизель-молотов динамических особенностей их функционирования.
Б). В части использования математических моделей:
- по результатам исследования характеристик дизель-молотов, пред
назначенных для забивки лёгких свай (масса до 250 кг, диаметр до
0.24 м), выданы рекомендации по выбору тестовых условий эксплуа
тации и диапазонов изменения варьируемых параметров для проек
тировочных расчётов.
В). В части использования методики проектировочных расчётов: -определены конструктивные параметры быстроходного дизель-молота, выполненного по предложенной схеме, в результате получена конструкция, превосходящая по ряду показателей аналогичные (например, ДМ-240М), а именно: по интенсивности погружения сваи в 3.5 раза, по величине энергии удара на 30%, по частоте ударов в 2.6 раза.
Реализация результатов исследования. Материалы исследований доложены на секции 2-ого НТС 15-ого ЦНИИИ МО РФ и переданы для практического использования. Ряд положен»'."! д/сссртг.цнн энедррн га практику АК "Туламашзавод" (акт внедрения от 4 04.2000 г.)
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на:
- международной НТК "Двигатель - 99" (Москва, МГТУ, 1999 г.);
-VII международном НПС "Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС" (Владимир, Владим. гос ун т, 1999 г.);
НТК профессорско-преподавательского состава ТулГУ (Тула, ТулГУ, 1999-2000 гг.). Публикации. По тематике диссертации опубликовано 3 статьи, 2 тезиса докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы, включающего 63 наименования. Основная часть работы изложена на 114 страницах текста, содержит 32 рисунка и 21 таблицу.