Практические основы диагностики и технической эксплуатации.

Нынешний этап развития экономики определяется разгосударствлением сети предприятий автомобильного транспорта и резким сокращением численности подвижного состава на предприятиях.

Переход на рыночные отношения и структурная перестройка привели к естественному сокращению объёмов перевозок грузов, пассажиров и грузооборота, что обусловило снижение численности подвижного состава.

За период с 1990 по 1997год объёмы перевозок снизились на порядок, численность подвижного состава на автотранспортных предприятиях общего пользования снизилось примерно на половину.

То, что численность подвижного состава снизилось значительно меньше, чем объёмы перевозок, указывает на слабую загруженность оставленного парка подвижного состава и перспективу его дальнейшего сокращения.

Однако на всех предприятиях транспорта общего пользования существовало и еще существует достаточно мощная производственно-техническая база. Исследование различных институтов и организаций показывает, что оптимальная доля подвижного состава общей стоимости материально-технической базы должна составлять от 50% до 60%.

Резкое сокращение численности подвижного состава на АТП, его материальный и физический износ существенно изменили это соотношение в сторону роста стоимости производственно технической базы.

В развитых странах Западной Европы и Америки численность АТП с количеством автомобилей от 1 до 9 ед. подвижного состава составляет 30,7% общего количества предприятий. В них сосредоточенно 5,7% парка страны. Всего же на предприятиях с численностью 100 ед. подвижного состава сосредоточенно 31% парка. Значительная часть мелких предприятий не имеют своей производственно-технической базы и осуществляют ТО и ремонт ПС на специализированных предприятиях, мастерских и станциях технического обслуживания.

В Украине складывается аналогичная ситуация. Расчет парка автомобилей, эксплуатирующихся частными лицами, организациями и мелкими предприятиями.

В целом в наиболее развитых странах наблюдается следующая картина в 2002г. в КНР продано около 3,4мил. автомобилей. К 2010г., судя по темпам, Китай догонит Японию по продаже автотранспортных средств.

В 2002г. в Китае в вузах на автомобильных специальностях обучалось 37% студентов.

В 2002г. в США в общем на инженерных специальностях обучалось 6% студентов вузов.

10 мил. китайцев обучаются в ПТУ при автозаводах. Будущая автомобилизации за КНР.

Одной из важнейших проблем, стоящих перед автомобильным транспортом является повышение эксплутационной надежности автомобилей и снижения затрат на их содержание. Решение этой проблемы, с одной стороны, обеспечивается автомобильной промышленностью за счет выпуска автомобилей с большой надежностью и технологичностью (ремонтопригодностью), с другой стороны – совершенствованием методов технической эксплуатации автомобилей, повышением производительности и труда, снижением трудоемкости родит по ТО ремонт автомобилей; увеличением их меж ремонтных пробегов. Это требует создания необходимой производительной базы для поддержания подвижного состава в исправном состоянии, широкого применения средств механизации и автомобилизации производственных процессов.

Знание и количественная характеристика закономерностей изменение параметров технического состояния узлов, агрегатов и автомобиля в целом позволяют управлять работоспособностью и техническим состоянием автомобиля в процессе эксплуатации, т.е. поддерживать и восстанавливать его работоспособность.

Необходимость поддержания высокого уровня работоспособности требует, чтобы большая часть отказов и неисправностей была предупреждена, т.е. работоспособность изделия была восстановлена до наступления отказа или неисправности. Поэтому задача технического обслуживания состоит, главным образом, в предупреждении возникновения отказов и неисправностей, а ремонта – в их устранении (восстановлении работоспособности).

Структура трудовых затрат за весь срок эксплуатации грузового автомобиля определяется:

техническая эксплуатация, включающая ТО и ТР составляет 91%;

изготовление 2%;

капитальный ремонт автомобиля и агрегатов 7% от общих затрат.

Техническая эксплуатация автомобилей как область практической деятельности – это комплекс технических, экономических и организационных мероприятий, обеспечивающих поддержание автомобильного парка в исправном состоянии при рациональных затратах трудовых и материальных ресурсах.

В условиях эксплуатации, при которых используется автомобиль, влияет на режимы работы агрегатов и деталей, ускоряя или замедляя интенсивность изменения параметров их технического состояния.

При эксплуатации автомобилей различают: дорожные условия и условия движения – транспортные, природно-климатические и сезонные.

Дорожные условия определяют режим работы автомобиля и характеризуются технической категорий дороги (их пять), видом и качеством дорожного покрытия, сопротивлениям движения автомобиля, элементами дороги в плане (шириной дороги, радиусами закруглений, величиной подъемов и уклонов). Тип покрытия дороги оказывает существенное влияние на режиме работы автомобилей и его агрегатов.

Условия движения характеризуются влиянием внешних факторов на режимы движения и, следовательно, на режимы работы автомобиля и его агрегатов.

Транспортные условия (условия перевозок) характеризуется длинной груженой ездки, коэффициентами использования пробега, использования грузоподъемности, использование прицепов, рядом перевозимого груза.

Природно-климатические условия характеризуется температурой окружающего воздуха, влажностью ветровой нагрузкой, уровнем солнечной радиации и другими параметрами. Природно-климатические условия влияют на тепловые и другие режимы работы агрегатов и, соответственно, на их техническое состояние и надёжность.

Сезонные условия характеризуются колебаниями температуры окружавшего воздуха, изменения состояния дорожных условий, появления ряда дополнительных факторов, влияющих на интенсивность изменения параметров технического состояния автомобилей (пыль, влага).

Во многих условиях автомобили эксплуатируются в экстремальных природных условиях.

Все климатические факторы, кроме умеренного, создают особые условия для работы, хранения, ТО и ремонта подвижного состава, которые должны учитываться при планировании, нормировании и организации технической эксплуатации подвижного состава автомобильного транспорта.

Особы условия, как правило, характеризуются состоянием неблагоприятных факторов. Так для холодного климатического района, расположенного в северных и восточных районах СНГ, характерны не только низкая температура окружающего воздуха, ветры, но и более тяжелые дорожные условия (снежные заносы зимой, работа преимущественно на дорогах низшего типа, без твердого покрытия). Для жаркого сухого и очень жаркого сухого климатических районов, кроме высокой температуры, действуют факторы солнечной радиации и большой запыленности воздуха.

Большинство из районов с особыми климатическими условиями являются районами нового освоения и характеризуются недостаточным обеспечением производственно-технической базой для обслуживания, ремонта и хранения автомобилей.

Для повышения эффективности транспортного процесса и технической эксплуатации автомобилей в особых условиях применяют, как правило, в сочетании следующие методы:

применение автомобилей в специальном исполнении (северном, горном и пр.);

корректирование нормативов технической эксплуатации автомобиля с учетом особых условий;

применение средств и способов безгаражного хранения и пуска автомобилей.

Автомобили в северном исполнении должны быть приспособлены для работы при температуре воздуха до –600С, иметь теплоизоляцию и отопление кабины и кузова, внутренний обогрев переднего стекла; гарантированный пуск двигателя при низких температурах воздуха; морозостойкие шины и резинотехнические изделия и детали, изготовленные из полимерных материалов.

Следует использовать специальные топлива и смазочные масла, тормозную и другие жидкости, рассчитанные на применение при низких температурах. Автомобили в северном исполнении должны иметь также технические средства, облегчающие проходимость (лебедки и пр.).

Автомобили, предназначенные для перевозок в условиях жаркого климата, должны иметь усиленные системы охлаждения двигателя замкнутого типа, устраняющие потери охлаждающей жидкости от испарения, а также масляные радиаторы для охлаждения масла двигателя. На автомобилях, работающих в пустынно-пессчаной зоне, необходима усиленная фильтрация воздуха, топлива, масла. Шины, резино-технические изделия и детали из полимерных материалов, топлива, масла, тормозная жидкость и др. материалы должны быть рассчитаны на обеспечение надежной работы при температурах, характерных для жаркого климата.

Аккумуляторная батарея должна быть размещена в наименее нагреваемой зоне автомобиля. Помещение водителя и пассажиров должна быть отделено от двигателя надежной теплоизоляцией. Крыша должна иметь эффективную теплоизоляцию от нагрева солнечными лучами. Пассажирский салон или кабина водителя должны быть оборудованы вентиляцией, пылезащитной или кондиционером. Для уменьшения нагрева поверхностей автомобиля, на которое попадают солнечные лучи, они окрашиваются в светлые тона, стойкие против солнечной радиации, а на сидение одевают легкие чехлы.

Для использования в высоко горной местности требуется специализированные конструкции двигателей автомобилей, в которых уменьшены потери мощности за счет соответствующей конструкции системы питания с высотной коррекцией, изменением степени сжатия и пр.

На автомобиле при эксплуатации его на высокогорных дорогах целесообразны специальный прибор оптимальных передаточных отношений трансмиссии, применение тормозных механизмов-замедлителей и пр.

 

 

Лекция №5

Научный базис инженерного труда по автомобильной спнциальности

Подготовка инженеров-механиков проводится на основе системы требований, учитывающих не только требования производства в настоящее время, но и на 15-20 лет вперед.

Анализ характерных траекторий деловой карьеры инженера ИТС свидетельствует о важности сочетания при их профессиональной подготовки двух принципов:

1) получение знаний и привитие навыков, которые понадобятся специалисту немедленно для успешной работы и на первичных должностях и сведение периода адоптации к минимуму;

2) получение при подготовке научного базиса для последующего развития навыков специалиста как руководителя и организатора производства, т.е. ознакомление с методами принятия нестандартных решений, теоретическими основами управления, методами общения с персоналом, тенденциями научно-технического прогресса в отрасли.

Научный базис инженера механика обеспечивается изучением следующих дисциплин:

- теоретические основы теплотехники, относятся к профессионально ориентированным дисциплинам; на ее изучение отводится 108 учебных часов, что составляет 2 кредита;

- теоретические основы надежности АТС, на изучение которой

отводится 81 учебный час, что составляет 1,5 кредита. К Циклу профессионально ориентированных дисциплин отнесены также:

- основы научных исследований, на изучение которой отведено 81 учебных часа или 1,5 кредита;

- пневматические системы технологического оборудования АТП, на изучение которой отведено 51 учебных часа или 1 кредит (изучается как спецкурс).

Одной из основных проблем современного этапа развития производства является надежное обеспечение растущих потребностей отраслей народного хозяйства в энергетических ресурсах. В связи с постоянно возрастающим применением топливо энергетических ресурсов и повышением их стоимости, актуальным является повышение эффективности использования этих ресурсов.

Цель преподавания теплотехнической дисциплины — теоретически и практически подготовить будущих специалистов по методам преподавания и использования теплоты с максимальным КПД.

В глубокой древности человек начал использовать теплоту, получаемую при сжигании природных топлив, причем до сравнительно недавнего времени (до изобретения паровой машины во второй половине XVIII века) теплота использовалась только для нагрева — вначале приготовления пищи и обогреве жилищ, затем различных технологических процессов: при обжиге гончарных изделий и известняка, обработке руд, плавки металлов и т.д.

Изобретение паровой машины, а в последствии целой плеяды тепловых двигателей произвело революцию в технике. Человек получил возможность вырабатывать механическую энергию, затрачивая теплоту, освобождаемую при сжигании топлив. Важность этого открытия состояла, во-первых, в том, что запасы топлив существенно больше, чем запасы механической энергии природных источников, во-вторых, в том, что тепловой двигатель может производить работу в любом месте, ибо топливо к нему можно подвозить, и, наконец, в том, что тепловой двигатель позволил создать различные самодвижущиеся аппараты, берущий необходимый запас топлива на борт и становящиеся при этом полностью автономными. И сегодня большинство средств передвижения, применяемых для грузовых и пассажирских перевозок, использует в качестве источника движения тепловой двигатель.

Бурно развивающаяся современная промышленность заставляет говорить о возможном исчерпании не только топлив, но и запасов и других, малораспространенных в природе веществ и элементов. Однако при использовании человеком эти вещества и элементы не пропадают бесследно. При наличии достаточного количества энергии их можно регенерировать и вновь пустить в дело. Саму энергию регенерировать нельзя. Неумолимый второй закон термодинамики напоминает, что любой вид исходной энергии после того, как он послужит человеку, превращается в теплоту при температуре окружающей среды и в конечном итоге безвозвратно излучается в мировое пространство. Поэтому запасы энергии, созданные природой, нужно расходовать особенно бережно.

Энергия, сосредоточенная в природных источниках, как правило, не может быть использована непосредственно. Поэтому важными этапами на пути использования энергии человеком являются преобразование, транспорт, аккумулирование и собственно потребление энергии.

Устройства, преобразующие и использующие энергию, принято характеризовать значением КПД, которые в общем случае представляет собой отношение полезного энергетического эффекта к полному значению энергии, подведенной к данной машине или аппарату. Разумеется, мы заинтересованы в том, чтобы КПД был как можно больше, достигая в пределе единицы, или ста процентов. Однако любой реальный процесс сопровождается потерями энергии, в следствии чего КПД никогда не достигает единицы. В случае же преобразования теплоты в работу или электроэнергию теоретически достижимый КПД в большинстве случаев существенно меньше единицы и, как показывает второй закон термодинамики не может превосходить величину

 

где Т1 - абсолютная температура, при которой теплота подводится к преобразующему устройству;

Т₂ - абсолютная температура, при которой теплота отводится от преобразующего устройства.

Если преобразование механической энергии в другие виды мы умеем осуществлять с КПД близким к единице, то, например, лучшие тепловые электростанции, работающие на химическом топливе, имеют сегодня КПД, лишь в редких случаях превышающий 40%. Поэтому совершенствование методов преобразования энергии, повышения КПД преобразования теплоты в работу и электроэнергию представляет собой вторую проблему энергетики на решении которой сконцентрированы сегодня усилия ученых и инженеров энергетики.

Одним из главных вопросов преобразования теплоты является загрязнение атмосферы.

Степень загрязнения атмосферы продуктами сгорания топлива зависит от качеств этого топлива и от характера топливо использующей установки. Основными загрязнителями являются продукты полного (окислы серы и зола) и неполного (главным образом окись углерода, сажа и углеводороды) сгорания. Важную роль играют окислы азота, образующиеся преимущественно из азота воздуха при высоких температурах горения.

Хуже всего сжигают топливо автомобили, причем те из них, которые оснащены бензиновыми двигателями, выделяют очень много окиси углерода и окислов азота, а дизельные, давая мало окиси углерода, вырабатывают заметное количество сажи. В странах с большим автомобильным парком автомобили сейчас - основной загрязнитель атмосферы. Например, в ФРГ на долю электростанций приходится 25% всего топлива и 9% вредных выбросов, а на долю автомобилей — лишь 12% топлива, но 50% вредных выбросов.

Хотя в ряде стран и достигнуты некоторые успехи, особенно путем каталитического дожигания в отходящих газах продуктов неполного сгорания, число автомобилей пока растет быстрей, чем уменьшаются удельные выбросы. Возможности же повышения полноты сгорания топлива в современных автомобильных двигателях сильно ограничены из-за трудности поддерживания оптимального соотношения топливо — воздух на всех режимах работы двигателя (при примененных режимах выбросы продуктов неполного сгорания особенно велики). Поэтому в больших городах, где количество автомобилей велико, а условия рассеивания выхлопов (особенно в безветренные дни) плохие, нередко уже сейчас загрязнения воздуха на магистральных улицах (особенно у перекрестков) значительно превышает санитарную норму, причем наиболее массовое превышение наблюдается по окиси углерода.

В загрязнении атмосферы городов окись углерода — враг номер один. И эту проблему необходимо быстро решать, ибо число автомобилей растет и будет расти.

Радикальным решением был бы переход городского транспорта на электротягу, однако пока это возможно только при контактном питании (железные дороги, метро, трамваи, троллейбусы). Аккумуляторные автомобили экономически рентабельны только весьма ограниченной области некоторых специализированных внутригородских перевозок при дневном побеге не более 80 — 100км; большую длительность пробега таких автомобилей стандартные аккумуляторы пока не обеспечивают.

Возможность других видов аккумуляторов пока далеки от промышленного внедрения.

Таким образом, несмотря на некоторые успехи, выбросы вредных веществ в атмосферу велики и их снижение обходится очень дорого. Уже сейчас во всем мире на борьбу с выбросами израсходованы миллиарды долларов, а в ближайшее время счет пойдет на десятки миллиардов.

В этих условиях исключительно важно иметь надежные, научно обоснованные данные о масштабе вредности тех или иных выбросов. По этому целью деятельности инженера-механика является обеспечение надежной работы автомобильного парка при оптимальном расходе трудовых и материальных ресурсов и сокращении негативного влияния автомобилей на население, персонал и окружающую среду.

Объектом деятельности инженера-механика является автомобильный парк, т.е. совокупность автомобилей, прицепов, полуприцепов, находящихся в транспортном предприятии, объединении, отрасли.

Автомобильный транспорт играет существенную роль в транспортном комплексе страны, регулярно обслуживая более 0,5 млн. предприятий и организаций. Ежегодно автомобильным транспортом перевозятся более 80% грузов, более 75% пассажиров.

Одновременно автомобильный транспорт является основным потребителем ресурсов, расходуемых транспортным комплексом: 66% топлив нефтяного происхождения, 70% трудовых ресурсов и примерно половина капиталовложений.

Одно из важнейших проблем, стоящих перед автомобильным транспортом, является повышение надежности автомобилей.

Требования к надежности транспортных средств повышаются в связи с ростом скоростей и интенсивности движения, мощности, грузоподъемности и вместимости автомобиля, а также при усилении технологической и организационной связей автомобильного транспорта с обслуживаемыми предприятиями и другими видами транспорта.

Постоянное увеличение числа эксплуатируемых автомобилей ведет к загрязнению окружающей среды вредными для здоровья человека компонентами отработавших газов и эксплуатационных материалов, а также продуктами изнашивания и неутилизированными после выработки ресурса узлами и деталями. На автомобильный транспорт приходится до 40% выброса вредных веществ в атмосферу. При этом неисправности системы питания или зажигания автомобиля с карбюраторным двигателем вызывает увеличение содержания вредных компонентов в отработавших газах в 2 — 7 раз.

Автомобиль представляет собой сложную систему, совокупность действующих элементов - сборочных единиц и деталей, обеспечивающих выполнению ее функций. По отношению к автомобилю элементами являются агрегаты, узлы и механизмы, а по отношению к последним — детали. Автомобиль, агрегат, механизм, деталь могут объединятся общим понятием -объект или изделие. Современный автомобиль состоит из 15 — 20 тыс. деталей, из которых 7-9 тыс, теряют свои первоначальные свойства при работе, причем около 3-4 тыс. деталей имеют срок службы меньше, чем автомобиль в целом.

Для решения задач надежности необходимо изучение закономерности изменения технического состояния автомобиля (агрегата, узла, механизма) под влиянием различных факторов в процессе его эксплуатации. Знание этих закономерностей необходимо для разработки и эффективного применения научно-обоснованных методов и нормативов поддержания автомобилей в технически исправном состоянии, т.е. управления их работоспособностью. Эти методы базируются на использовании математической статистики, теории вероятностей, теории надежности, диагностики и других дисциплин, на умелом применении компьютерной техники.

Наука о надежности изучает закономерности изменения показателей надежности и разрабатывает методы и предложения по их повышению.

С проблемой надежности человечеству пришлось столкнуться с самого начала промышленного века. Первоначально исследования надежности ограничивались областью механического оборудования - это подшипниковые узлы, оборудование с большим сроком службы и др.

С развитием электрификации, где потребовалась высокая надежность энергоснабжения, область исследования надежности существенно расширилась. На базе теории надежности, удалось решить казалось неразрешимою проблемою почти 100% надежности обеспечения электроснабжением потребителей.

Новая эра в проблеме надежности началась с повышение и развитием электроники, ракетной авиации, баллистических снарядов и космических летательных аппаратов.

В автомобильном транспорте теоретическрт основы надежности сформулировались в результате теоретического и экспериментального изучения закономерности, связанных с обеспечением безотказности их работы.

Теория надежности автомобильного средства (АТС) рассматривает:

- причины возникновения отказов и способы восстановления работоспособности узлов и деталей;

- влияние внешних и внутренних воздействий на эффективность транспортных процессов;

- мероприятие по обеспечению надежности АТС в процессе их

эксплуатации. АТС как объект надежности имеет следующие особенности:

- эта машины с ярко выраженными динамическими процессами, сопровождающими значительными нагружениями деталей;

- в изготовлении участвуют большое количество заводов, сотни смежных предприятий, что увеличивает количество причин возможных отказов;

- это машины массового производства, что накладывает свои ограничения по стоимости, а, следовательно, и применению материалов, влияющих на надежность;

- условия эксплуатации носят случайный характер: дорожные

условия, режимы движения, масса груза и др.

Для АТС должны выполнятся два «золотых» правила надежности:

1. необходима своевременная профилактическая замена элементов, отслуживших свой срок, не дожидаясь их отказа.

2. необходимо перед сборкой проводить обработку отбраковку элементов, а затем их обязательную приработку в АТС.

Проблема надежности находится в тесной связи с проблемой экономической. Расходы на эксплуатацию машин, рассчитанных на длительный срок службы, обычно рассчитаны значительно превышают расходы на их изготовление. Только годовые трудовые затраты на техническое обслуживание и ремонт грузового автомобиля средней и большой грузоподъемности составляют в среднем 550 норма-ч, в то время как трудоемкость его изготовления равна в среднем 135 норма-ч. Автомобильный транспорт является одной из наиболее трудоемких отраслей народного хозяйства по доли занятости трудоспособного населения страны. Основные затраты, связанные с техническим обслуживанием и ремонтом, приходятся на поддержание надежности подвижного состава для того, чтобы в полной мере использовать его технические возможности.

В увеличении надежности машин - большие резервы экономии общественного труда, повышения эффективности производства, сохранения окружающей среды.

В нашей стране особенно большие успехи в вопросах надежности были достигнуты в течении последних двух десятилетий, когда повышению надежности автомобильной техники было уделено особое внимание.

Так, ресурс до первого капитального ремонта двигателя автомобиля ЗИЛ —130 в условиях первой категории эксплуатации с 1980г повышен до 250тыс. км пробега автомобиля вместо 200тыс.км до этого времени. Тот же ресурс двигателя ЗМЗ—53 повышался в 1967г, 1973г и 1983гг соответственно до 150, 200 и 250тыс.км (с 1983г выпускается модернезираванная модель ЗМЗ-53-11).

При современных темпах развития науки и техники, большом потоке информации ВУЗ уже не в состоянии обеспечить выпускников знаниями на всю жизнь. В то же время в период подготовки специалиста сохраняется прежним - 5 - 6 лет. Следовательно, смысл высшего образования сводится не только к получению основных сведений из определенной отрасли знаний, но и выработки у специалистов навыков самообразования, вооружении методологией творческого подхода к анализу процессов и явлений независимо от того, где будет протекать его деятельность — в сфере науки или производства.

Специалист сегодняшнего дня должен обладать современным экономическим мышлением, навыками управленческой, организаторской и воспитательной работы, активными методами использования электронно-вычислительной техники применительно к профилю своей деятельности, высокой общей культуры, знанием иностранного языка. Его должны отличать инициатива и ответственность, потребность в постоянном обновлении и обогащении своих знаний, способность смело принимать новаторские решения и активно проводить их в жизнь.

Для инженера-механика свойственны следующие виды производственной деятельности: производственно-технологическая, организационно-управленческая, проектная и исследовательская. Участвуя в них специалист должен уметь:

- самостоятельно принимать управляющие решения, использовать достижения НТП;

- планировать и организовывать технологические процессы технического обслуживания и ремонта;

- реконструировать и проектировать автотранспортные предприятия, цехи и участки, - разрабатывать и внедрять новые технологические процессы, технологическое оборудование и оснастку;

- разрабатывать и вести техническую документацию, организовывать повышение квалификации персонала, способствовать развитию изобретательства и рационализаторского движения;

- рассчитывать экономическую эффективность применения новой техники, внедряемых технологических и организационных решений;

- организовывать инженерный эксперимент, сравнительные испытания навой техники или технологии, использовать компьютерную технику;

- осуществлять мероприятия по предотвращению производственного травматизма и профессиональных заболеваний, защите окружающей среды;

владеть рациональными приемами поисков и использования научно-технической информации, передового опыта. Изучая курс «Основы научных исследований», студенты получают сведения о науке, ее роли в социалистическом обществе, приобретают навыки и усваивают методологию научного исследования. Их обучают, как следует отбирать и анализировать необходимую информацию, формулировать задачи исследования, обрабатывать и обобщать научную информацию, составлять отчет по теме исследования, писать статью и делать соответствующие выводы из научных результатов.

Необходимость чтения данного курса вызвана потребность будущих специалистов из за быстрых темпов развития науки и техники, в пополнении знаний, полученных в ВУЗах, путем самостоятельного проведения исследований.

Цель курса - ознакомление студентов с методологией и методикой научных исследований, вооружить их методологией творческого подхода к анализу процессов и явлений, выработать у будущих специалистов навыки самообразования.

Пневматические системы получили и продолжают получать широкое применение на автопредприятиях, транспортном машиностроении, сварочном производстве, пневматических прессах и других технологических операциях.

Пневмоприводы, являющиеся составной частью пневмосистем, особенно необходимы при механизации наиболее массовых операций: зажима детали, их фиксации, кантовании, сборки, транспортировании и др., что позволяет исключить или свести до минимума участия человека в тяжелых и монотонных работах, повысив при этом производительность труда на этих операциях в 3 - 4 раза.

Основные трудности при исследовании пневматических и гидравлических механизмов заключались в том, что в теории этих механизмов следует применять методы механики как твердого тела, так и жидкости и газа. Необходимо было разработать новые методы, основанные на результатах совместного решения нелинейных дифференциальных уравнений динамики, описывающих движение поршня под действием сил давления газа или жидкости; нужно было изучить рабочие процессы в полостях устройств. Кроме того, при исследовании пневматических механизмов нельзя применять регулярные методы термодинамики, так как процессы в них протекают при условиях, далеких от принятых в классической термодинамике, которая по выражению В.С.Жуковского не в состоянии «создать физически обоснованный во всех деталях метод рабочего процесса проектируемой машины». Поэтому все методы расчета пневматических устройств, разработанные в ИМАШе, основаны на применении современной теории термодинамики газа переменной массы. Решению сложных задач способствовали ЭВМ, которые впервые в ТММ были использованы для разработки метода динамического расчета типовых пневмоприводов. Одновременно применяли и электронные аналоговые установки, при помощи которых выявлялось влияние различных параметров на динамику пневмопривода. Полученные результаты послужили основой разработки инженерных методов расчета.

В современной технике непрерывно увеличивается многообразие устройств и машин с гидро- и пневмоприводом, усложняются их функции и структура. Более сложными становятся системы управления, расчет число составляющих их элементов, увеличиваются габаритные размеры и масса привода. Поэтому начали разрабатываться кибернетические методы получения оптимальной структуры, построенные на использовании законов математической логики. Это направление успешно развивалось в ИМАШе, где был разработан метод минимизации пневматических систем управления, реализуемый с помощью ЭВМ. Однако в настоящее время большое внимание в ИМАШе сосредоточенно на исследовании динамики пневмоприводов, а кибернетика развивается другими институтами и организациями.

В сложных пневмоприводах с разветвленными трубопроводами существенное влияние на динамику оказывает время оказывает время распространения волны давления по трубопроводу, а так же время протеканяя переходных процессов. Поэтому были разработаны методы динамического расчета трубопроводов, рассматриваемых как системы с распределенными параметрами, что позволило решить задачу о движении газа, которая описывается нелинейными дифференциальными уравнениями с частными производными. Применяя разработанные схемы замещения реальных элементов, можно рассчитывать на ЭВМ сложные пневматические системы с помощью специального пакета программ.

Широкому внедрению пневмопри водов при механизации технологических процессов способствуют их неоспоримые качества: относительная простота конструкции и эксплуатационного обслуживания, возможность воспроизведения поступательного движения без каких-либо передаточных механизмов, надежность работы в широком диапазоне изменения температур, влажности и запыленности окружающей среды; пожаро- и взрывобезопасность.

Для управления пневмоприводами разрабатываются различные элементы (мембранные, струйные, золотниковые, комбинированные и др.). В ИМАШе был проведен их сравнительный анализ, что имело существенный интерес для инженеров и научных работников, так как позволило определить, какого типа элементы наиболее эффективные в конкретных производственных условиях. Среди изучавшихся специальных вопросов теории гидроприводов были следующие: исследование рабочего процесса гидропривода с регулируемым насосом; разработкой методики расчетов параметров привода и управляющих гидроустройств для воспроизведения заданных законов движения; определение потерь клапанных элементов и гидравлических характеристик распределителей,

В связи с прогрессом современной техники область применения пневмо и гидроприводов значительно расширяется, номенклатура составляющих их устройств увеличивается, конструкции становятся все более разнообразными, как и машины, в комплексе с которыми они работают. Все чаще одну машину могут «обслуживать» несколько пневмоприводов, функционально связанных друг с другом. Это приводит к тому, что от исследования типовых приводов проектировщики переходят к исследованию сложных приводов, имеющих несколько рабочих органов и полостей: от исследования отдельных устройств — к исследованию систем.

 

 

Лекция №6