Молодой учёный. Issn молодой учёныйМеждународный научный журналВыходит еженедельно 46 (180) Редакционная коллегия bГлавный редактор
 Скачать 7.12 Mb.
|
|
Схема сил, действующих на автомобиль при движении на дороге, имеющей поперечный уклон Молодой учёный» . № 46 (180) . Ноябрь 2017 г. Технические науки Согласно Техническому регламенту о безопасности колесных транспортных средств данная система не является обязательной в конструкции, что дает право выбора ее наличия или отсутствия потенциальному обладателю автомобиля. Все это приводит к тому, что за определение состояния поперечной устойчивости автомобиля отвечает водитель. В критической ситуации (например, при внезапном появлении препятствии впереди едущего транспортного средства) первостепенной задачей водителя будет, конечно же, предупреждение столкновения с возможным изменением траектории своего движения, забывая при этом про изменяющийся момент инерции, который может вызвать опрокидывание. На сегодняшний день в нашей стране было создано несколько изобретений системы автоматической стабилизации положения транспортного средства, одна из которых предназначена для сохранения вертикального положения остова транспортного средства (колесного трактора. В систему стабилизации входят стабилизатор маятникового типа, исполнительные гидроцилиндры с запорными клапанами, кран отключения системы стабилизации, делитель потока и контрольные приборы. Агрегаты системы стабилизации размещены в различных местах транспорта и соединены между собой металлическими трубопроводами и шлангами [1, с. К недостаткам системы автоматической стабилизации можно отнести значительный вес ее — около 15 кг, усложнение технического обслуживания, связанное с громоздкостью и установкой дополнительных гидроцилиндров, маслопроводов, распределителя и других деталей, каждый транспорт требует своего набора элементов конструкции. Известно и другое устройство (авт. св. SU 816849, кл. B62D 49/08), в котором для исключения опрокидывания транспортного средства (например, колесного трактора) содержится датчик углового положения, заполненный электропроводной жидкостью (например, ртутью, в образной трубке с боковыми электродами, подключенными к источнику питания (например, генератору, источнику звукового и светового сигнала. Кроме того, в устройстве имеется промежуточное реле, электромагнитные исполнительные силовые элементы соленоиды, сердечники которых механически связаны с педалями муфты сцепления и тормоза посредством двуплечих рычагов. Вцепи управления промежуточными реле установлен вы- ключатель. Это устройство также не лишено недостатков. В устройстве применено вредное для здоровья вещество — ртуть значительный вес прибора, более 6 кг большое количество применяемых электроприборов (например, реле и т. п снижена функциональная возможность за счет того, что данное устройство работает только в продольной или в поперечной плоскостях каждый транспорт требует своих приборов и элементов конструкции. Также существует ряд изобретений, включающих в себя устройство для предотвращения опрокидывания транспортного средства в виде установленного на крыше автобуса антиопрокидывающего узла — штока 5 с упором 6, который выдвигается в сторону опрокидывания нами- нимальное расстояние в два метра (рис. 3). Такая конструкция в первую очередь опасна для пешеходов и других близ находящихся транспортных средств. Рис. 3. Устройство, предотвращающее опрокидывание автомобиля Во-вторых, необходимо учитывать допустимую полную массу транспортного средства для выдерживания нагрузки на шток 5, качество дорожного полотна для выдерживания нагрузок на упор 6 и т. д. Расположение на крыше транспортного средства данной системы поднимает центр тяжести, что увеличивает вероятность опрокидывания при изменении поперечной устойчивости. Исходя из вышеизложенного, следует отметить, что основными задачами по снижению вероятности опрокидывания транспортного средства являются 47 “Young Scientist” . # 46 (180) . November 2017 Technical Sciences — независимое от водителя воздействие противодействующих опрокидыванию сил и моментов инерции уменьшение высоты центра масс транспортного средства (за счет уменьшения дорожного просвета увеличение колеи уменьшение угла бокового крена применение независимой подвески, обеспечивающей низкое размещение центра масс автомобиля в снаряженном состоянии и относительно небольшое (не более 10–15 %) увеличение высоты центра масс при полной нагрузке применение свечной подвески для прицепов, перевозящих тяжелые неделимые грузы (гусеничные машины и др.). Вышеперечисленные направления особенно актуальны для автомобилей с высоким центром тяжести, но стоит отметить, что мероприятия, направленные на повышение устойчивости автомобиля путем снижения центра тяжести не дают высокого эффекта, в то время как совершенствование элементов подвески значительно улучшает эксплуатационные и эргономические свойства [2]. Подвеска современного автомобиля классифицируется по типу направляющего аппарата (зависимые и независимые, по типу упругих элементов (пружинные, торсионные, рессорные, пневматические и т. да также по способу управления (механические и электронные). Самым распространенным видом подвески является независимые и пружинные, устанавливаемые на передней оси и зависимые пружинные на задней оси с масляными амортизаторами, которые по эксплуатационным характеристикам уступают газовым. Перегрузка масляных амортизаторов приводит к разрушению кронштейнов крепления и шпилек. Как правило, в автомобилях специального и специализированного назначения не используется регулируемая электронная подвеска с пневматическим упругим элементом, что приводит к снижению устойчивости надо- роге, повышению вероятности опрокидывания на повороте, повышая тем самым дискомфортные, а иногда и небезопасные условия для водителя и пассажиров. Одним из самых распространённых дефектов рессорной подвески является то, что со временем передний и задний мосты перестают быть параллельными друг другу [3]. Это вызвано тем, что у одного из мостов, а иногда и у обоих, ослабевает крепление моста к рессоре. Мост справа или слева немного уводит назад, и колесная база одного борта становится немного длиннее, чему другого. Все это может привести к потере курсовой устойчивости, ухудшению управляемости, изнашиванию покрышек. Рис. 4. Элементы подвески а/м «ГАЗель» На основании вышеизложенного можно утверждать, что устанавливаемая нерегулируемая подвеска имеет ряд недостатков, который значительно ухудшает эксплуатационные показатели автомобиля. Совершенствование элементов подвески, за основу которой можно взять как зависимую, таки независимую многорычажную с последующей заменой масляных ига- зовых амортизаторов, позволит решить ряд следующих задач улучшить условия труда водителей, что приведет к повышению безопасности движения вследствие снижения их утомляемости и уменьшению риска возникновения профессиональных заболеваний под воздействием вибраций повысить комфортность перевозок пассажиров уменьшить динамические нагрузки на транспортное средство со стороны дороги, в результате чего повысится надежность узлов транспортного средства Молодой учёный» . № 46 (180) . Ноябрь 2017 г. Технические науки уменьшить динамическое воздействие колес на опорную поверхность, что приведет к уменьшению интенсивности износа шин и дорог повысить стабильность контакта колес с дорогой, в результате чего улучшатся управляемость, и тормозные свойства транспортного средства снизить затраты энергии на колебания и увеличить скорость движения, что приведет к повышению топливной экономичности транспортного средства. В связи с этим проблема повышения виброзащитных свойств подвесок АТС относится к числу важнейших проблем автомобилестроения. В настоящее время можно выделить четыре основных направления, по которым идет совершенствование подвесок ТС: 1) разработка пассивных подвесок с нерегулируемыми характеристиками для заданных условий эксплуатации) разработка пассивных подвесок с регулируемыми характеристиками в зависимости от режимов нагружения и условий движения) разработка активных подвесок, содержащих элементы (пневматические, гидравлические, электрические, к которым подводится энергия двигателя) разработка гибридных подвесок, содержащих элементы активной и пассивной подвесок. С технической точки зрения самым оптимальным вариантом улучшения подвески является установка пассивной подвески с регулируемыми характеристиками, управление которыми может быть как ручным, таки автоматическим (риса также одно, двух- и четырехконтурная. При постоянно меняющихся условиях эксплуатации, высоких скоростных режимах рекомендуется устанавливать адаптивное автоматическое управление. Данная подвеска включает в себя пневмобаллоны, ресивер, датчик положения кузова и компрессор Рис Установленная пневмоподвеска на автомобиль Peugeot Упругим пневмоэлементом в данном случае является исполнительным механизмом подвески, в задачи которой входит регулировка и поддержание клиренса за счет изменения давления воздуха в пневмоэлементах. Пневмоэлемент может иметь разные исполнения — самостоятельный узел или совмещенный с амортизатором, в котором упругий пневмоэлемент наиболее часто называется пневматической амортизаторной стойкой, которая может быть установлена практически на любой тип подвески. Конструктивно пневмоэлемент состоит из корпуса, штока с поршнем и манжеты. Компрессор предназначен для подачи сжатого воздуха в ресивер и далее в исполнительные механизмы. Воздушный ресивер предназначен для осуществления регулировок клиренса в малых пределах безучастия компрессора. Также за счет ресивера достигается быстрая и адекватная работа адаптивных подвесок. Воздушные магистрали являются каналом передачи сжатого воздуха от компрессора к ресиверу и пневмоэле- менту. Электронные датчики позволяют отслеживать такие параметры как положение кузова относительно дороги, наклон кузова, ускорение автомобиля и прочие параметры. Блок управления предназначен для обработки сигналов датчиков и осуществления автоматической или ручной регулировки подвески. Принцип ее работы заключается в следующем при резко меняющимся поперечном положении центра масс и приближении к критическому значению положения кузова (поперечное отклонение) происходит срабатывание электроклапана ресивера посредством установленного датчика положение кузова, в результате чего происходит автоматическое наполнение сжатым воздухом пневмоба- лона подвески со стороны наклона 49 “Young Scientist” . # 46 (180) . November 2017 Technical Данная система позволяет улучшить эксплуатационные характеристики автомобиля, улучшая продольную и поперечную устойчивость (исключает проседание и раскачку кузова при нагрузках, повышая тем самым комфорт как водителю, таки пассажирам, а также позволяет снизить затраты на ремонт и обслуживание автомобиля. Литература: 1. Ксеневич, И. Пи др. Трактор МТ3–80, его модификации. — М Агромиздат, 1991. — с. 266–268 с. Новиков, В. В. Повышение виброзащитных свойств подвесок АТС за счет изменения структуры и характеристик пневмогидравлических рессор и амортизаторов дис…. д-ра техн. наук 05.05.03 Волгоград, 2005 448 с. РГБ ОД, 71:07–5/157. 3. Газель — особенности ремонта и эксплуатации ходовой части //. URL: http://www. gruzovikpress. ru/ article/3000-gazel-osobennosti-remonta-i-ekspluatatsii-hodovoy-chasti-podvoda-tretego-tysyacheletiya/ 4. Выездная установка вспомогательной пневматической подвески для нового Пежо Боксер 2016 года выпуска //. URL: http://ressoram. К вопросу упрощения решений гидродинамических задач, связанных с фильтрацией в пласте углеводородов с аномальными свойствами Гасанов Ильяс Раван оглы, старший инженер Научно-исследовательский проектный институт «Нефтегаз» (SOCAR) (г. Баку, Азербайджан) В работе предлагается метод, по которому можно более простым способом решать гидродинамические задачи, связанные с фильтрацией аномальной нефти в пласте и вообще при фильтрации любого флюида с учетом начального градиента. Ключевые слова начальный градиент, аномальная нефть, фильтрация, флюид, закон Дарси The paper proposes a method by which it is possible to solve the hydrodynamic problems associated with the filtra- tion of anomalous oil in a reservoir in a simpler way and in general when filtering any fluid taking into account the ini- tial gradient Keywords: initial gradient, anomalous oil, filtration, fluid, Darcy Рассмотрим вязкопластичную фильтрацию нефти в пористой среде. В этом случае [1] скорость радиальной фильтрации выражается в следующем виде 0 , k dp dp dr dr υ γ γ µ = − > , (1) 0 0 0 0, , dp dr k τ υ γ Как известно, дебит при этом определяется по формуле 0 0 2 , ln ãäå k c k c kh Q p p p r r r r π γ µ = ∆ − ∆ ∆ где 0 0 2 , ln ãäå k c k c kh Q p p p r r r r π γ µ = ∆ − ∆ ∆ А теперь сделаем попытку получить эту же формулу, представляя, что фильтрация происходит как бы по закону Дарси. Однако для учета влияния начального градиента изменим пределы интегрирования. Учитывая, что для фильтрации жидкости в пористой среде с начальным градиентом депрессия тратится не только на преодоление давления на призабойной зоне р с , но и на преодоление начального градиента призабойной зоны. Это логично, так как основное снижение давления происходит в призабойной зоне Молодой учёный» . № 46 (180) . Ноябрь 2017 г. Технические науки Как известно, без учета начального градиента 2 k dp Q s rh dr , откуда 2 Q dr dp kh r (4) Интегрируя левую часть от 0 до c k p p p , а правую часть от до, получаем 0 2 k k c c p r r p p Q dr dp kh r (5) или 0 0 2 ln 2 ln k k c k c c r Q kh p p p Q p p r kh r r Как видно, последняя формула полностью совпадает с формулой (3). А теперь рассмотрим влияние начального градиента на фильтрацию газа в пористой среде. Будем интегрировать непосредственно 0 , dp dr k (6) считая фильтрацию плоскорадиальной. Выразим скорость фильтрации через приведенный объемный дебит ат используя формулу для плотности ат ат р p р и соотношения ат ат (7) ат ат ат ат ат ат 2 m Q Q Q p p s rhp rh p (8) Подставляя выражение (8) в (6), получаем ат ат 2 Q dp dr k rhp (9) Затем разделим переменные ат ат 2 p Q dr pdp pdr kh и, проинтегрируя от забоя , c c p p r r до контура пласта , , k k p p r получаем ат ат 2 k k k c c c p r r p r r p Q dr pdp pdr kh r , (10) 2 ат ат 2 k c k c k c r r p p p Q r pdr kh r (11) откуда 2 2 ат 0 ат 2 2 ln k k c k c c r r p p kh Q pdr r p r 2 2 2 2 0 ат ат 2 2 ln ln k k c k c k c k c k c k k c c c r r p p p p kh kh dr p p r r p p r r p p r r 51 “Young Scientist” . # 46 (180) . November 2017 Technical Sciences 2 ат ln k c k c k c kh p p p p p r p r (12) Здесь для возможности вычисления второго интеграла приведен способ осреднения А теперь покажем, что 2 2 2 2 2 2 0 0 0 k c k c k c k c p p p p p p p p p p p (13) Сначала докажем левую часть неравенства 2 2 2 2 0 0 k c k c k c p p p p p p p p Действительно, так как 0 , c p p то 0 0 0 k k c k k c p p p p p p p p p p 2 2 2 2 2 2 0 0 0 , k c k k k c p p p p p p p p p 2 2 2 2 0 Так как 0 0 , k p p p то 2 2 2 0 0 k c k c k c p p p p p p p p Докажем правую часть неравенства 0 , c p p 0 0 0 c p p p p , 2 2 0 0 0 0 0 0 2 c c p p p p p p p p , 2 0 0 0 0 0 0 2 c c p p p p p p p p Подставляя 0 0 , k p p p имеем 2 2 2 2 2 0 0 0 0 2 k c k c k c c p p p p p p p p p p p , 2 2 2 2 0 0 k c k c k c p p p p p p p p Учитывая доказанное неравенство (13), можно для фильтрации газа в пористой среде с учетом начального градиента написать следующее неравенство 0 0 2 тат ат 2 2 2 ln ln ln k k c c c k r p k c k k k p r p p c c c p p p p kh kh kh pdp pdr pdr r r r p p p r r r , 0 ат тат) ат ат2 ат3 В таблице 1 приведены результаты расчетов для каждого из этих дебитов. Как видно из табл. 1, они почти полностью совпадают. Разность между ними находится в пределах 0,1 %. Последнее показывает, что при фильтрации газа в пористой среде с учетом начального градиента также можно использовать закон Дарси, учитывая влияние начального градиента, задавая условие на пределах интегрирования. А теперь попытаемся доказать это утверждение в наиболее общем виде. Анализ существующих в литературе работ показал, что для прогнозирования дебита лучше всего подходит методика, разработанная в [2,3,4,5], так как в ней наиболее полно учитываются все вышеперечисленные факторы. Согласно этой методике уравнение стационарного притока флюида к скважине представляется в виде 2 с пл пл с q q Н Н , где , пл c p пл с пл p f p Н Н f p dp f p f p (15) Здесь для реального газа и газоконденсатной смеси в условиях нк p p Молодой учёный» |