Анотація до роботи:

Григор'єв О.Л. Розробка універсальних методів гідродинамічного розрахунку, динамічного аналізу та оптимізаційного синтезу основних елементів паливної апаратури дизелів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.03.03 - теплові двигуни. - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2003.

Дисертація присвячена проблемі поліпшення характеристик упорскування палива в дизелях. Розроблений комплекс універсальних розрахункових методів динамічного аналізу й оптимізаційного синтезу основних елементів паливної апаратури високообертових і середньобертових дизелів, що дозволяє прискорити створення і впровадження принципове нових і модернізованих зразків цієї апаратури, які забезпечать істотну економію палива і поліпшать інші показники технічного рівня двигунів.

Наведені приклади застосування розроблених методів для інтенсифікації упорскування палива на режимах повних і часткових навантажень автомобільного двигуна, для зниження стабільної частоти холостого хода тепловозного дизеля, для забезпечення стабільного упорскування гранично малих запальних порцій палива і подачі газу в циліндр газодизеля, при проектуванні паливної апаратури акумулюючого типа для вільнопоршневого двигуна.

Ключові слова: гідродинамічний розрахунок, математичне моделювання механічних систем, динамічний аналіз, оптимізація профілю кулачка, перетворювач кутових швидкостей, модулятор імпульсів тиску, чисельно - аналітичне рішення, стабільність паливоподачі.

В дисертації розроблено комплекс універсальних розрахункових методів динамічного аналізу й оптимізаційного синтезу основних елементів ПА ВОД і СОД. В створених аналітичних методах набула подальшого розвитку теорія ПА розподіленого типу. Завдяки застосуванню чисельно - аналітичних методів вдалося суттєво уточнити використанні фізичні і математичні моделі та, водночас, запобігти значного ускладнення розрахунку. Чисельні методи гідродинамічного розрахунку ПС та оптимізації профілю кулачка ПН отримали науково обґрунтовані ефективні алгоритми. Все це дозволяє прискорити створення і впровадження принципове нових і модернізованих зразків ПА. При застосуванні цього комплексу були розроблені нові перспективні напрями глибокої модернізації ПА, що забезпечують істотну економію палива і поліпшують ін. показники технічного рівня двигунів.

Дисертаційне дослідження дозволило одержати нові важливі наукові і практичні результати.

1.Виділено узагальнений структурний елемент динамічної моделі дизельної ПА - гідромеханічний вузол. Розроблено його універсальну (матричну) математичну модель, створено наукові основи динамічного аналізу й універсальний алгоритм гідродинамічного розрахунку.

2.Розроблено наукові основи нового підходу до урахування гідравлічного опору трубопроводів, що використовує уточнені моделі течії палива й універсальні чисельно-аналітичні методи інтегрування їхніх рівнянь.

3.Розроблено і застосовано для дизелів різного типу (автомобільних, тепловозних, ВПД, ГД) нову універсальну методику гідродинамічного розрахунку ПС. Доведено адекватність розрахункового методу і можливість досліджування складних гідромеханічних вузлів з любим числом порожнин і клапанів.

4.Розроблено наукові основи нового підходу до динамічного аналізу пружин ПА і замикаючого механізму форсунки, що використовує уточнені математичні моделі з розподіленими параметрами й універсальний чисельно - аналітичний метод вирішення їхніх рівнянь. Створено методи розрахунку цих елементів, знайдені шляхи прискорення посадки голки після відсічення подачі.

5.Розроблено й уточнено систему обмежень і критеріїв, що враховується при проектуванні кулачків ПН, та створено універсальну методику проектування оптимального профілю кулачка (що включає розрахунок неробочої частини профілю, а також випадок хитного або нерівномірного обертання кулачкового валу). Виконано апробацію цієї методики на прикладах розрахунку кулачків ПН двигунів 4Д80Б маневрового тепловоза, 6 ДМ 21А великовантажного кар'єрного автомобіля і комбінованого ВПД моделі КД-2.

6.Створено новий розрахунковий метод аналізу динамічної стійкості і герметичності клапанів ПС, що заснований на використанні їх лінеаризованої матричної моделі. Метод використано для розробки плоского клапана, що встановлюється в сопловому наконечнику форсунки, та конструювання зворотного клапана, що зберігає герметичність при високому залишковому тиску.

7.Розроблено наукові основи нового способу стабілізації показників упорскування і звуження діапазону робочих режимів ПА транспортного дизеля, що використовує регульоване нерівномірне обертання власного кулачкового валу ПН або розподільчого валу тепловозного дизеля.

8.Розроблено принципові схеми, методики проектування і розрахунку основних елементів приводів регульованого нерівномірного обертання вала насоса, що є оптимальними для транспортних дизелів різних типів; вперше створено дослідний зразок такого приводу для ПН ВОД й отримано експериментальне підтвердження його працездатності і ефективності використання на двигуні.

9.Розкрито основні причини нестабільної роботи ПС тепловозного дизеля і ГД при малих та гранично малих циклових подачах палива і розроблено наукові основи нового універсального підходу до стабілізації характеристик упорскування на цих режимах, що передбачає використання МІТ.

10.Розроблено методику оптимального вибору основних параметрів МІТ, встановлених у ПС тепловозного дизеля; створено дослідний зразок ПА і (для трьох типів двигунів) підтверджено в експерименті, що він забезпечує стабільне і якісне упорскування при зниженні частоти холостого ходу на 10-15 %.

11.Розроблено методику оптимального вибору основних параметрів МІТ, встановлених у ПС ГД; створено дослідний зразок ПА і підтверджено в експерименті, що він забезпечує зниження запальної порції палива у 2-3 рази.

Публікації автора:

1.Геворкян Ю.Л., Григорьев А.Л. Основы линейной алгебры и её приложений в технике / Учебник. -Харьков:НТУ"ХПИ",2002.-542с. Здобувачем розроблені матричні моделі і методи динамічного аналізу гідромеханічних вузлів.

2.Григорьев А.Л., Петров П.П. Моделирование рабочего процесса свободнопоршневого дизель–гидронасоса//Двигатели внутреннего сгорания. -Харьков: ХПИ,1993.–Вып.54.–С.102-111. Здобувачем розроблена математична модель і виконаний динамічний аналіз гідронасосу, у т.ч. на стійкість клапана.

3.Розенблит Г.Б., Григорьев А.Л., Врублевский А.Н., Куриц А.А.Улучшение характеристик впрыскивания топлива на режиме холостого хода тепловозного дизеля//Двигатели внутреннего сгорания.-Харьков:ХГПУ,1997.-Вып.56-57.-С. 16-27.Здобувачем проведено динамічний аналіз і виявлені причини нестабільності.

4.Розенбліт Г.Б., Врублевський О.М., Куріц О.А., Григор'єв О.Л. Модернізація паливної апаратури двигунів маневрових тепловозів з метою підвищення їх експлуатаційної паливної економічності // Залізничний транспорт України.-1998.-№1(4-5).-С.60-61. Здобувачем виконано оптимізацію параметрів ПС з МІТ.

5.Григор'єв О.Л., Врублевський О.М. Математична модель для гідродинамічного розрахунку паливної системи з модулятором імпульсів тиску упорскування палива // Зб. наук. праць Харківської державної академії залізничного транспорту.-Харків:ХарДАЗТ,1998.-Вип.32.-С.87-92. Здобувачем розроблено математичну модель і алгоритм гідродинамічного розрахунку.

6.Король С.А., Григорьев А.Л. Основные принципы организации регулируемого неравномерного вращения кулачкового вала топливного насоса дизеля // Вестник Харьковского государственного политехнического университета.–Харьков: ХГПУ,1998.-Вып.23.-С.13-22. Здобувачем розроблені принципи і варіант реалізації.

7.Король С.А., Григорьев А.Л. Рычажно–зубчатый привод вала топливного насоса дизеля // Вестник Харьковского государственного политехнического университета.–Харьков:ХГПУ,1998.–Вып.25.–С.120-130. Здобувачем розроблено схему привода і вивчені основні принципи його роботи.

8.Король С.А., Григорьев А.Л. Выбор оптимальной схемы замыкания высшей пары в рычажно-кулачковом приводе вала топливного насоса дизеля // Проблемы создания новых машин и технологий.-Кременчуг:КГПИ,1998.-Вып. 2.-С.272-276. Здобувачем запропоновано варіант замикання, що використовує протифазний рух роликів, і пророблений його варіант з пружним зв'язком.

9.Король С.А., Григорьев А.Л. Особенности автоматического регулирования топливным насосом с неравномерно вращающимся кулачковым валом // Вестник Харьковского государственного политехнического университета.–Харьков: ХГПУ,1999.-Вып.29.–С.71-75. Здобувачем розроблені схеми насоса і регулятора.

10.Григорьев А.Л., Вештак И.А. Динамический анализ цилиндрической пружины при симметричных условиях закрепления её крайних витков // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ,1999.–Вып.42.–С.125-134. Здобувачем знайдено спосіб урахування симетрії.

11.Григорьев А.Л. Уточнённый метод учёта гидравлического сопротивления трубопровода при гидродинамических расчётах топливной аппаратуры дизелей // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков: ХГПУ,1999.-Вып.58.-С.58-68.

12.Король С.А., Григорьев А.Л. Определение уровня сил, действующих в элементах рычажно–зубчатого привода вала топливного насоса дизеля // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ,1999.-Вып.59.-С.92-98. Здобувачем виконано динамічний аналіз РП.

13.Григорьев А.Л. Метод и результаты расчета неустановившегося ламинарного течения топлива по нагнетательному трубопроводу топливной аппаратуры дизеля // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ,1999.-Вып.60.–С.86-96.

14.Григорьев А.Л. Оптимальное профилирование участка подъёма толкателя на несимметричном кулачке топливного насоса дизеля // Високі технології в машинобудуванні: Зб. наук. праць. – Харків: ХДПУ,1999. -С.88-92.

15.Григорьев А.Л. Математическое моделирование гидропривода газового клапана газодизеля // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков:ХГПУ,1999.–Вып.62.-С.3-11.

16.Григорьев А.Л., Вештак И.А. Проектирование пружин, испытывающих динамические нагрузки // Вестник Харьковского государственного политехнического университета.-Харьков:ХГПУ,1999.–Вып.65.-С.122-128. Здобувачем розроблений порядок проектування.

17.Григорьев А.Л. Особенности гидродинамического расчёта топливного насоса высокого давления с подпружиненным аккумулирующим плунжером // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ, 1999.–Вып.68.–С.3-10.

18.Григорьев А.Л., Зонов В.Д., Товкач С.В. Оптимизация параметров гидропривода газового клапана газодизеля // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ,1999.–Вып.75.-С.59-64. Здобувачем виконаний динамічний аналіз і оптимізаційні розрахунки приводу.

19.Григорьев А.Л., Врублевский А.Н., Литвин С.Н., Доценко С.М. Использование модулятора импульсов давления для интенсификации впрыскивания запальной порции дизельного топлива в цилиндры газодизеля // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков: ХГПУ, 1999.-Вып.85.-С.3-12. Здобувачем виконана теоретична частина дослідження.

20.Король С.А., Григорьев А.Л. К выбору оптимального варианта регулируемого привода кулачкового вала топливного насоса дизеля // Проблемы создания новых машин и технологий. - Кременчуг:КГПИ,1999.-Вып.1.-С.280-282. Здобувачем виконано кінематичний аналіз важільно-ексцентрикового РП.

21.Григорьев А.Л., Хесин А.Я. Оптимизация параметров аккумулирующей топливной аппаратуры с пружинным приводом плунжера // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ, 2000.-Вып.89.-С.97-104.Здобувачем виконано моделювання і оптимізацію привода.

22.Григорьев А.Л., Вештак И.А., Иванова В.Н. Оптимальное профилирование участка опускания толкателя на кулачке топливного насоса дизеля // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -Харьков: ХГПУ,2000.-Вып.95.–С.3-11. Здобувачем виконано постановку задачі, розроблений метод структурної оптимізації.

23.Григорьев А.Л. Разработка методов ускорения посадки иглы в форсунках дизеля и газодизеля // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ,2000.-Вып.101.–С.72-77.

24.Григорьев А.Л. Универсальный метод динамического расчёта гидромеханического узла // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ,2000.-Вып.104.-С.75-84.

25.Григорьев А.Л. Динамический анализ гидромеханических узлов дизельной топливной аппаратуры // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ,2000.- Вып.124.- С.27-39.

26.Григорьев А.Л., Король С.А. Новый метод снижения частоты холостого хода тепловозного дизеля // Високі технології в машинобудуванні: Зб. наук. пр.–Харків:ХДПУ,2000.-Вип.1(3).–С.79–84. Здобувачем запропонований і науково обґрунтований метод зниження частоти ХХ, що використовує РП.

27.Григор'єв О.Л., Король С.О. Стабілізація показників упорскування палива на режимах зовнішньої швидкісної характеристики високообертового автомобільного дизеля // Зб. наук. праць Харківської державної академії залізничного транспорту. –Харків:ХарДАЗТ,2000.–Вип.43.–С.28-35. Здобувачем запропоновано і досліджений теоретично варіант спільного використання МІТ і РП.

28.Литвин С.Н., Доценко С.М., Григорьев А.Л., Врублевский А.Н. Новый способ модернизации топливной аппаратуры при конвертировании дизель – генератора с жидкого топлива на газ // Авиационно-космическая техника и технология. - Харьков: Гос. аэрокосм. ун-т "Харьк. авиац. ин-т",2000.-Вып.19.-С.64-69. Здобувачем виконано теоретичний аналіз роботи ПС при упорскуванні запальної дози і проведене обґрунтування використання модуляторів.

29.Григорьев А.Л., Врублевский А.Н. Универсальный метод гидродинамического расчёта топливного насоса свободнопоршневого двигателя // Вестник Национального технического университета "ХПИ".-Харьков:НТУ"ХПІ",2001.-Вып.1.-С.65-80. Здобувачем розроблено математичну модель і методику розрахунку.

30.Єрощенков С.А., Григор'єв О.Л., Зонов В.Д. Математичне моделювання процесу паливоподачі в форсунках спеціальної конструкції //Зб. наук. праць Харківської державної академії залізничного транспорту. –Харків: ХарДАЗТ, 2001.-Вип.45.-С.82-88. Здобувачем розроблено матричну модель форсунки.

31.Григорьев А.Л. Выбор метода интегрирования уравнений гидромеханического узла дизельной топливной аппаратуры // Вестник Национального технического университета "ХПИ". - Харьков: НТУ "ХПИ",2001.-Вып.2.-С.73-87.

32.Григорьев А.Л., Король С.А. Испытания топливного насоса автомобильного дизеля с неравномерно вращающимся кулачковым валом // Вестник Национального технического университета "ХПИ". -Харьков:НТУ"ХПИ",2001.-Вып.7.-С.46-55. Здобувачем розроблена модель регулятора; пояснена причина резонансу.

33.Григорьев А.Л., Король С.А. Использование регулируемого неравномерного вращения вала топливного насоса автомобильного дизеля для стабилизации основных показателей впрыскивания // Авиационно-космическая техника и технология. - Харьков: Гос. аэрокосм. ун-т "Харьк. авиац. ин-т",2001.-Вып.26.- С.110-113. Здобувачем розроблені принципи регулювання для режимів ЗШХ.

34.Григорьев А.Л., Дериенко А.И. Операторные уравнения для определения частот собственных колебаний цилиндрической пружины // Високі технології в машинобудуванні:Зб.наук.пр.-Харків:НТУ"ХПІ",2001.-Вип.1(4).-С.111-119. Здобувачем розроблена операторна форма рівнянь динамічної моделі пружини.

35.Литвин С.Н., Доценко С.М., Григорьев А.Л., Врублевский А.Н. Перспективы дальнейшего снижения расхода дизельного топлива газодизельными двигателями // Авиационно-космическая техника и технология.-Харьков:Нац.аэрокосм. ун-т"ХАИ",2002.-Вып.30.-С.11-14. Здобувачем обґрунтована зміна схеми запуску.

36.Григорьев А.Л., Дериенко А.И. Алгебраический метод определения собственных частот продольных колебаний цилиндрической пружины // Високі технології в машинобудуванні: Зб.наук.пр.-Харків:НТУ"ХПІ",2002.-Вип.1(5).-С.101-109. Здобувачем розроблено метод локалізації спектра пружини.

37.Доценко С.М., Григорьев А.Л., Литвин С.Н., Врублевский А.Н. Теоретическое и экспериментальное исследование топливной аппаратуры газового дизель - генератора / Зб. наук. праць Українського державного морського технічного університету. - Миколаїв: УДМТУ, 2002. -№ 7 (385). - С.85-95. Здобувачем виконано теоретичну частину дослідження.

38.Григорьев А.Л. Анализ условий устойчивости обратного клапана дизель- ного топливного насоса // Двигатели внутреннего сгорания.-2002.-№1.-С.8-13.

39.Григорьев А.Л., Дериенко А.И. Влияние трения на колебания цилиндрических пружин топливной системы дизеля//Вестник Национального технического университета "ХПИ".-Харьков:НТУ"ХПИ",2003.-Т.1,вып.8.-С.134-145. Здобувачем розроблено операторний метод урахування впливу тертя.

40.Григорьев А.Л. Оптимальное профилирование кулачков топливных насосов маневровых тепловозов // Вестник Национального технического университета "ХПИ".-Харьков:НТУ"ХПИ",2003.-Т2,вып.9.-С.64-71.

41.Патент 36170A України на винахід,MKI F02M 39/00.Пристрій для управління кутовою швидкістю обертання вала приводу плунжера паливного насоса / Григор'єв О.Л., Король С.О., Єлістратов В.О.(Україна)-№ 99116136;Заявл.10.11. 99;Опубл.16.04.01.-Бюл.№3.-8 c.Здобувачем розроблено схему спареного РП.

42.Патент 39302A України на винахід, MKI F02M 39/00. Пристрій для управління кутовою швидкістю обертання вала приводу плунжера паливного насоса / Григор'єв О.Л., Король С.О.(Україна)-№ 2000010239;Заявл.17.01.2000; Опубл.15.06.01.-Бюл.№5.-6 c.Здобувачем розроблено схему з протифазним рухом.

43.Патент 22446 України на винахід, MKI F02M 63/06. Пристрій для упорскування палива в дизель і газодизель / Розенбліт Г.Б., Григор`єв О.Л., Куріц О.А., Врублевський О.М. (Україна) - № 95114859;Заявл.14.11.95;Опубл.15.08. 01.-Бюл.№7.-4c.Здобувачем отримано формули для співвідношення параметрів.

44.Патент 49949 України на винахід, MKI F02M 39/00. Спосіб управління кутовою швидкістю обертання вала приводу плунжера паливного насоса. /Григор'єв О.Л., Король С.О.(Україна)-№99105697;Заявл.19.10.99;Опубл.15. 10.02.-Бюл.№10.-5c. Здобувачем розроблено принципи організації обертання.

45.Грунауэр А.А., Григорьев А.Л., Тартаковский И.И. Моделирование динамических характеристик пружины в задачах оптимизационного синтеза кулачковых механизмов / Eighth World Congress on the theory of machines and mechanisms. Post-congress proceedings. - Prague: Institute of termomechanics Czechoslovak Academy of Sciences,1991.-V.6.-S.47-50. Здобувачем розроблений чисельно - аналітичний метод динамічного розрахунку пружин.

46.Григорьев А.Л., Грунауэр А.А., Тартаковский И.И. Выбор критерия и обоснование метода оптимизации в задаче профилирования кулачков топливного насоса дизеля // Теория механизмов и машин. Сб. науч. тр. -К.,1993.–С.72–87. Здобувачем розроблена лінеаризована модель ПС, критерій інтенсивності упорскування представлений у формі інтегрального функціонала.

47.Король С.А., Григорьев А.Л. Рычажно-кулачковый привод вала топливного насоса дизеля // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. –Харьков:ХГПУ,1998.–Вып.23.-С.3-12. Здобувачем розроблено схему кінематичного замикання і методику розрахунку профілю.

48.Король С.А., Григорьев А.Л. Кинематический расчёт рычажно-зубчатого привода вала топливного насоса дизеля // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. –Харьков:ХГПУ,1998.–Вып.25.–С.131-141. Здобувачем розроблено методику кінематичного розрахунку привода.

49.Григорьев А.Л. Операторный метод расчёта вынужденных колебаний цилиндрических пружин // Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье. Сб.науч.тр.-Харьков:ХГПУ,1998.-Вып.6.-Ч.4.-С.54-58.

50.Розенблит Г.Б., Григорьев А.Л., Зонов В.Д. Анализ причин и определение условий, обеспечивающих герметичность плоского дифференциального клапана форсунки // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ,1999.- Вып.58.- С.82-91. Здобувачем розроблено фізичну і математичну модель, виконаний динамічний аналіз форсунки.

51.Григорьев А.Л. Матричный метод интегрирования уравнений движения механической системы // Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье. Сб. науч. тр.-Харьков:ХГПУ,1999.-Вып.7.-Ч.1.-С.262-268.

52.Григорьев А.Л., Вештак И.А. Моделирование запирающего механизма дизельной форсунки при использовании интегралов Дюамеля // Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье. Сб. науч. тр.-Харьков:ХГПУ,1999.-Вып.7.-Ч.1.-С.269-273. Здобувачем розроблено математичну модель і алгоритм розрахунку.

53.Григорьев А.Л., Вештак И.А. Методика динамического расчёта пружины, работающей с соударениями витков//Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье. Сб. науч. тр.–Харьков:ХГПУ,1999.-Вып.7.–Ч.2.-С.81-85. Здобувачем розроблено порядок визначення параметрів зіткнення.

54.Григорьев А.Л. Порядок учёта местных гидравлических сопротивлений при гидродинамическом расчёте дизельной топливной аппаратуры // Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье. Сб. науч. тр.– Харьков: ХГПУ,1999.- Вып.7.– Ч.2.–С.260-264.