Чайнов Н.Д. - Конструирование двигателей внутреннего сгорания, страница 4

На данной стадиипроекта в работе участвуют и технологи. Обычно параллельно с техническим проектом разрабатывается неционных и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и существующих изделий, проверку вариантов на патентную чистоту иконкурентоспособность, дается информация по объему и срокам этапов выполнения проекта. Техническое предложение после согласования и утверждения является основанием для проектирования. Составляются технические условия напроектирование. Конструкторскийпроект в ходе разработки проходитпостадийное выполнение, включаяобычно эскизный, технический ирабочий проекты.В зависимости от особенностейразрабатываемого двигателя и условий заводаизготовителя порядок выполнения конструкторскогопроекта может быть и иным.

Например, при разработке двигателяна базе существующего при широком использовании серийного производства эскизный проект можетне выполняться.Эскизный проект должен датьобщее представление о назначении, устройстве, принципе работыи основных параметрах двигателя,включая габаритные размеры. В эскизном проекте предусматривают,наряду с подробно разработаннойсхемой конструкции, раскрытиеглавных особенностей конструкции основных деталей, механизмови узлов двигателя.В эскизном проекте выполняютпоперечный и продольный разрезыдвигателя, разрезы основных узлови необходимые дополнительные виды (разрез по передачам и т.п.).В состав конструкторской документации на стадии эскизного проектавходит также пояснительная записка с техническими характеристиками двигателя, описанием его конструкции, тепловым и динамическимрасчетами, расчетом на прочность,18го разрезов и уточняются выполненные ранее расчеты.В связи с усложнением современных двигателей и повышением ихтехникоэкономических показателей, помимо конструкторов в работе над двигателем принимают участие специалисты и иных профилейи, прежде всего, инженерыисследователи, расчетчики, экспериментаторы, а также специалисты в областиэкологии, автоматики, дизайнеры ит.д.

Вследствие непрерывного расширения применения ЭВМ технология процесса проектирования постоянно совершенствуется.Важное место в процессе создания двигателя занимают испытания.Один или несколько опытных образцов двигателей ставятся на заводские длительные доводочные испытания. Остальная часть опытнойпартии в благоприятном случае может проходить испытания в условияхэксплуатации. После проведения заводских испытаний по согласованию с потребителем проводятсяприемочные,межведомственныеили государственные испытания.Они, как правило, идут в стендовыхусловиях экспериментального цеха иустанавливают соответствие двигателя техническому заданию, требованиям стандартов и технической документации, а также дают окончательную оценку технического уровня двигателя.

По итогам этих испытаний утверждается техническая документация для серийного производства. Далее организуется серийный выпуск двигателя.Однако и после продолжаетсяизучение опыта эксплуатации, доработка технической документациии дальнейшее совершенствованиедвигателя в целях поддержания еготехнического уровня в соответствиис уровнем отечественного и мирового двигателестроения. Данныйобходимая документация и изготовляются одноцилиндровые установкиили Vобразные отсеки (иногда отсеки и более сложной конструкции), накоторых доводится рабочий процессдвигателя, а также конструкцияпоршневой группы, кривошипношатунного механизма, механизма газораспределения и т.д.

Параллельноразрабатываются технические условия на поставку двигателя.После утверждения технического проекта с учетом сделанных входе обсуждения (часто с рецензированием в сторонних организациях) замечаний переходят к рабочему проекту – завершающей стадииконструкторского проекта, предусматривающей полную детализацию конструкции двигателя путемразработки чертежей на каждую деталь в объеме, достаточном для изготовления двигателя. В такой объем дополнительно включаются чертежи и спецификация деталей, технические условия на изготовление,приемку, хранение и транспортировку, ориентировочные данныепо расходу материалов, сведенияпо покупным деталям и узлам, технический паспорт и инструкция поэксплуатации и монтажу, проектпрограммы испытаний.

Конструкторская документация должнаудовлетворять требованиям ЕСКД.В зависимости от типа и размеровдвигателя может быть изготовленаопытная партия развернутых двигателей для доводочных испытаний, а также последующих испытаний в реальных условиях эксплуатации. Разрабатываются технические условия на поставку двигателяс учетом доводочных и эксплуатационных испытаний. В случае значительных изменений, внесенныхпри выполнении рабочих чертежей, иногда вновь выполняютсячертежи поперечного и продольно19чества поршневых двигателей необходимы комплексные системыуправления качеством на стадияхразработки конструкции, промышленного производства, эксплуатации и ремонта.

Эти системы призваны ускорить создание новых имодернизацию существующих двигателей в первую очередь за счетширокого систематического использования ЭВМ на всех этапахжизненного цикла изделия. Разработанные и успешно реализованныев странах Западной Европы, США иЯпонии системы управления качеством продукции позволили в несколько раз сократить сроки создания новых моделей двигателей.Согласованность работы многочисленных исполнителей в процессе конструирования, промышленного производства, эксплуатации иремонта вплоть до утилизации двигателей в современных условияхосуществляется с помощью компьютерной поддержки логистическихпроцессов PLMтехнологий, обеспечивающей необходимой информацией всех участников жизненного цикла двигателя.В рамках настоящего учебникаглавное внимание должно быть уделено конструированию и инженерному анализу.

На стадии конструирования создается облик будущегодвигателя и геометрические образыего узлов и деталей с использованием, как правило, объемного моделирования. Существует достаточноразвитая система многоуровневогопрограммного обеспечения автоматизированногоконструирования,учитывающая специфику решаемыхзадач с удовлетворением требований функциональной полноты.Современный уровень развитиявычислительной техники сделалвозможным распространение инженерного анализа на все стадии разпроцесс продолжается, пока двигатель находится в производстве.1.5. Компьютерное обеспечениепроцесса конструированияи повышения качествапоршневых двигателейВ настоящее время повышениюкачества поршневых двигателейуделяется постоянное внимание,что связано в первую очередь с ростом их конкурентной способности.В создании двигателя принимаетучастие большое число специалистов и предприятий, поэтому необходимо согласование их работы навсех этапах конструкторского проекта, промышленного производства, эксплуатации и ремонта.

Разумеется, столь сложная задача выполнима лишь с помощью достаточно совершенной комплекснойсистемы управления качеством продукции, функционирующей на всехэтапах жизненного цикла двигателя.Качество двигателя характеризуют те его свойства, которые относятся к способности двигателя обеспечить показатели, устанавливаемые технической документацией,включая экологические показатели,топливную экономичность, надежность, технологичность, конкурентоспособность и др. Уровень качества двигателя включает его технический уровень, характеризующийся значениями перечисленных выше показателей и совершенствомизготовления. Кроме того, важноезначение имеют вопросы, связанные с эксплуатацией и ремонтом.Совершенство изготовления определяется наличием современногооборудования и инструмента, метрологического обеспечения, квалифицированного персонала и др.Вследствие сложных и взаимосвязанных проблем обеспечения ка20работки конструкторского проектадвигателя. Наряду с применениемпрограммных систем проектирования, объединяющих конструирование и анализ, широкое распространение в машиностроении получилиуниверсальные программные комплексы анализа узлов и деталей такие, как АNSYS, содержащий семейство программ решения задачтеплопроводности, прочности, устойчивости, колебаний, акустики, идругих физических явлений.

Следует указать также на большую группуспециализированныхпрограмм,имеющих особое значение при анализе различных физических процессов в поршневых двигателях, которые характеризуются определенной спецификой протекания. Применение конечноэлементного анализа, включающего предпроцессорную подготовку, определение значений неизвестных (получение решения) и постпроцессорную обработку, становится нормой при проектировании новых и модернизации существующих двигателей вконструкторских бюро заводов иНИИ, а также в высших учебныхзаведениях. Даже только в пределахэтапов конструирования и расчетного анализа эффективность работы в значительной степени определяется непрерывностью выполнения отдельных операций, что требует в программных пакетах стандартных интерфейсов.

Последнее является одним из условий осуществления сквозного процесса проектирования.Особое внимание следует такжеобратить на организацию храненияи доступа к информации. С такойцелью создается внутренняя ивнешняя база данных, представляющая полный объем сведений опроектируемом двигателе. Базаданных должна обеспечивать одновременный доступ к необходимойинформации участникам проектирования с их рабочих мест, а такжевозможность формировать структуру двигателя с помощью ссылок науже созданные варианты двигателей, узлов и деталей.Глава 2МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕТЕПЛОВОГО И НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ДЕТАЛЕЙДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ2.1. Роль математическогомоделирования в процессепроектированияпараметров, отражающих состояние окружающей среды (условиятеплообмена), условия нагруженияв параметры на выходе, характеризующие процессы и состояние рассматриваемой конструкции (детали, узла, всего изделия).Таким образом, при математическом моделировании предполагается адекватная замена исследуемой конструкции (детали, узла,всего изделия) и ее последующееизучение методами математики.При этом, как правило, используются численные методы на базе современной вычислительной техники.