диссертация модальная логика

- 251 -

Поверхность задается каркасом. Каркасное задание поверхности является аналогом дискретно-точечного задания кривой, обобщенного на двумерный

случай.	В	прямоугольнике	О	выберем	сетку
А: а = Г| < ^2	< • • • < ^л' = ^'<^ = •^1 < < • • ••^м = <^ • Совокупность			координатных	линий на

поверхности, прообразами которых являются линии этой сетки, назовем каркасом поверхности. Край поверхности составлен из кусков каркасных линий. Куски поверхности, на которые ее разбивает каркас, будем называть клетками, края клеток - ячейками каркаса, точки взаимопересечений каркасных линий - узлами каркаса.

Поверхность в нашем случае задается дискретно-точечными значениями. Таким образом, для получения поверхности ее необходимо аппроксимировать, т.е. приблизить ее к какой-либо ее параметризации. Все сводится к определению в области а сетки А, которая обеспечивает заданную точность интерполяции. Для этого необходимо выбрать такие значения шагов Аг, и AsJ,

чтобы сетка была минимальной и обеспечивала заданную точность.

За координату X примем угол поворота коленчатого вала, за координату Z -

число оборотов коленчатого вала, а за У - значение исследуемой силы (рис. 6.5).

с и ла 4

Рисунок 6.5 - Ориентация ИКГ-изображения

- 2 5 2 -

Так как число даже целочисленных значений угла поворота довольно велико, то для обеспечения ясности изображения и быстроты вывода

изображения необходимо выбрать соответствующий шаг параметризации А/,.

Полярная диаграмма. Диаграмма износа.

Полярная диаграмма и диаграмма износа обычно строятся для отображения нагрузок на коренные и шатунные шейки коленчатого вала.

Полярная диаграмма представляет собой кривую линию, построенную в двумерной прямоугольной системе координат. Для построения кривой линии требуется знать координаты точек, соответствующие полярному углу.

Для построения диаграммы износа окружность, представляющую собой шейку вала, делят шестью (или девятью) диаметральными лучами на равные 12 (или 18) частей. Найденные для каждого луча суммы нагрузок откладывают в выбранном масштабе от окружности к центру. Концы отрезков соединяют кривой, характеризующей износ шейки [122].

6.4 П а т т е р н р а б о т о с п о с о б н о с т и в п р о ц е с с е и с с л е д о в а н и я д и н а м и к и к о л е н ч а т о г о в а л а д в и г а т е л я в н у т р е н н е г о с г о р а н и я

6.4.1 Д е м о н с т р а ц и я п а т т е р н о в р а б о т о с п о с о б н о с т и

Для того, чтобы продемонстрировать возможность формирования паттерна работоспособности, необходимо выбрать конкретный двигатель. В качестве такого двигателя была выбрана базовая модель Д-440. В таблице 6.1 представлены исходные данные для выбранного двигателя [123\

Паттерн работоспособности - это набор диаграмм, отражающих конкретные характеристики двигателя. Паттерн - понятие субъективное: состав, расположение диаграмм зависит от конкретного исследователя. Одна из задач настоящей работы - предоставить исследователю средства, позволяющие формировать паттерны работоспособности.

- 253 -

Таблица 6.1 - Исходные данные для двигателя Д-440

Параметр	Обозначение	Значение
Данные о двигателе
Тип двигателя		Дизель
Тактность	г	4
Мощность, кВт	Ne	69
Частота вращения коленчатого вала, мин	N	1750
Число цилиндров	I	4
Диаметр цилиндра, мм	D	130
Ход поршня, мм	S	140
Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна	X	0.264
Степень сжатия (действительная)	г	16
Расположение цилиндров		Рядное
Углы заклинки кривошипов коленчатого вала, град.	У	0-180-180-0
Порядок работы цилиндров		1-3-4-2
Массы деталей КШМ
Общая масса поршневой группы, кг		4.14
Общая масса шатунной группы, кг	тш	4.87
Поступательно движущаяся масса шатуна, кг		1.339
Приведенная к оси шатунной шейки неуравновешенная	Шк	5.92
масса кривошипа, кг
Данные теплового расчета
Давление в начале сжатия, МПа	Ра	0.131
Давление остаточных газов, МПа	Рг	0.139
Показатель политропы сжатия	N ,	1.35
Показатель политропы расширения	N2	1.26
Степень повышения давления	Я'	1.3
Степень предварительного расширения	Р	1.56
Коэффициент полноты индикаторной диаграммы	Фп	0.95
Механический коэффициент полезного действия	Лм	0.76
Угол открытия впускного клапана, град, до ВМТ	фа	20
Угол закрытия впускного клапана, град, после НМТ	Фа"	50
Угол открытия выпускного клапана, град, до НМТ	Фь'	50
Угол закрытия выпускного клапана, град, после ВМТ	фь	20
Угол начала видимого сгорания, град, до ВМТ	фс	27
В состав паттерна работоспособности для рассматриваемого		двигателя

могут входить следующие диаграммы:

Р: суммарная сила, действующая вдоль оси цилиндра;

К: боковая (нормальная) сила давления порщня на стенку цилиндра;

8: сила, действующая вдоль шатуна;

- 2 5 4 -

К: радиальная сила, действующая по оси кривошипа; Т: касательная (тангенциальная) сила; М1 ц: крутящий момент 1 -го цилиндра; М2ц: крутящий момент 2-го цилиндра; МЗц: крутящий момент 3-го цилиндра; М4ц: крутящий момент 4-го цилиндра;

Мк: суммарный крутящий момент двигателя; М1шш: набегающий момент на 1-ю шатунную шейку;

М2шш: набегающий момент на 2-ю шатунную шейку; МЗшш: набегающий момент на 3-ю шатунную шейку; М4шш: набегающий момент на 4-ю шатунную шейку; М2кш: набегающий момент на 2-ю коренную шейку; МЗкш: набегающий момент на 3-ю коренную шейку; М4кш: набегающий момент на 4-ю коренную шейку; М5кщ: набегающий момент на 5-ю коренную шейку; Кшш: нагрузка на шатунную шейку;

шш: износ шатунной шейки и полярная диаграмма нагрузки на шатунную шейку;

Ккш1: нагрузка на 1-ю коренную шейку; Ккш2: нагрузка на 2-ю коренную шейку; КкшЗ: нагрузка на 3-ю коренную шейку; Ккш4: нагрузка на 4-ю коренную шейку; Ккщ5: нагрузка на 5-ю коренную шейку;

кщ1: износ 1-й коренной шейки и полярная диаграмма нагрузки на 1-ю коренную шейку;

кш2: износ 2-й коренной шейки и полярная диаграмма нагрузки на 2-ю коренную шейку;

-255 -

кшЗ: износ 3-й коренной шейки и полярная диаграмма нагрузки на 3-ю коренную шейку;

кш4: износ 4-й коренной шейки и полярная диаграмма нагрузки на 4-ю коренную шейку;

кш5: износ 5-й коренной шейки и полярная диаграмма нагрузки на 5-ю коренную шейку.

Параметр, определяюп],ий режимы работы двигателя, - частота вращения коленчатого вала. Выберем диапазон изменения этой величины:

начальное значение: 1600; конечное значение: 2600; шаг приращения: 400.

На рисунке 6.6 представлен пример паттерна работоспособности, который показывает возможность визуального анализа диаграмм путем изменения их ориентации и раскраски.

Рисунок 6.6 - Изменение ориентации и раскраски

- 2 5 6 -

Рисунок 6.7 показывает возможность анализа крутящих моментов двигателя. При этом показывается, как путем масштабирования отдельной диаграммы можно исследовать ее более подробно (здесь это суммарный крутящий момент двигателя).

^ Р а б о т о с п о с о б н о с т ь и з д е л и я Ф а й л Опс-рэиия Ок-ю Помощь

Рисунок 6.7 - Анализ суммарного крутящего момента двигателя

Па рисунке 6.8 показан паттерн, составленный только из диаграмм износа и полярных диаграмм. Диаграммы сверху отражают нагрузку на первую коренную шейку в разных режимах работы двигателя. Диаграммы снизу отражают нагрузку на вторую коренную шейку также при разных режимах работы. Здесь демонстрируются разные комбинации изображений в диаграммах.

На рисунке 6.9 показано изменение нагрузки на шатунную шейку кривошипа при разных концепциях двигателя. В качестве параметра, определяющего концепцию двигателя, использовался диаметр цилиндра (его значение отражено в нижней части диаграммы).

- 257 -

^ Р а б о т о с п о с о б н о с т ь и з д е л и я

Износ кил	- I ' Н П . М | | < , ШШЩ

1Л

(2^	•16^ 0,4 n^^	т ' . к н	•16^ -2,4	Т' . кН	•16^ -2,4 1 М	Т ' , к Н

1т

Л-	р=13рмм:
:В=130мм
Н И з н о с	кш2
40,9

ОЙ

31 |-|Р|х

10^	о;» 15/5	Т ' , Д	13,7	•21^>	0,0 21^	Т',1Я
	., В=130мм				О=13011м	м
	Рисунок 6.8 - Анализ полярных диаграмм и диаграмм износа
1^ Р а б о т о с п о с о б н о с т ь и з д е л и я
Ф а й л Операция Окно;		Помощь

Рисунок 6.9 - Анализ изменения концепции двигателя

			- 258 -
6 . 4 . 2	С р а в н е н и е	д в у х	д в и г а т е л е й	п у т е м	а н а л и з а

п а т т е р н о в р а б о т о с п о с о б н о с т и

Для сравнения необходимо выбрать второй двигатель. В качестве примера рассмотрим модификацию базового двигателя - двигатель Д-4402 [124]. Одной из основных конструктивных особенностей этого двигателя является уменьшенная масса поршневой группы - 3,8 кг. Смоделируем гипотетический двигатель, исходные данные которого полностью совпадают с данными базового двигателя (табл. 6.1), но масса поршневой группы которого будет ещё меньшей. Цель эксперимента - выявить и проанализировать появляющиеся при этом отличия.

Исследуем паттерн, состоящий из диаграмм, отражающих такие характеристики двигателя как Мк, Кшш (рис. 6.10). Здесь и далее условимся, что диаграммы базового двигателя будут располагаться вверху, а диаграммы модификации - внизу.

^ Р а б о т о с п о с о б н о с т ь и з д е л и я	Е Ж И
Ф а й л - Операция: Окно Помощь

В=130ММ,;

•Й= 130мм

Рисунок 6.10Анализ характеристик М, Мк, Кшш

- 2 5 9 -

Из рисунка видно, что у сил N и Ктиш уменьшилась амплитуда изменения силы в зависимости от режима работы. Этот вывод, полученный из анализа паттерна, является верным, т. к. при уменьшении массы поршня уменьшились силы инерции, что и вызвало уменьшение амплитуды изменения.

На рис. 6.11 - 6.13 проводится более детальное сравнение выбранных характеристик двух двигателей. При этом белым цветом обозначена характеристика модификации.

^ Р а б о т о с п о с о б н о с т ь и з ц е л и я - [ С и л а N ]

Рисунок 6.11 - сравнение двигателей по характеристике N

Из анализа рисунков можно заметить еш,е одно отличие - более пологий спуск характеристик в процессе сгорания и расширения (рис. 6.14). То есть при увеличении оборотов двигателя характеристики двигателя-модификации ведут себя более стабильно.

- 2 6 0 -

Р а б о т о с п о с о б н о с т ь и з д е л и я - [ С и л а М к ] Ф а й л Операция Окно Помощь

Рисунок 6.12 -	Сравнение двигателей по характеристике	М к
1^ Р а б о т о с п о с о б н о с т ь и з д е л и я - [ С и л а В ш ш ]		3 ^
ЕВ1 Ф а й л Операция Окно	Помощь

Рисунок 6.13 - Сравнение двигателей по характеристике Кшш