Моделирование и расчет ротационных пневмоприводов технологических машин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.02, кандидат наук Сидоров, Евгений Михайлович

• Сидоров, Евгений Михайлович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Сидоров, Евгений Михайлович

Содержание

Стр.

Введение

1. Общая характеристика и классификация ротационных пневмоприводов

1.1. Классификация пневмодвигателей

1.2. Конструкция ротационных пневмодвигателей

1.3. Математическое моделирование процессов в пневмодвигателях

1.3.1. Модель поршневого двигателя с кривошипно-шатунным механизмом

1.3.2. Модели пластинчатого двигателя

1.3.3. Математическая модель двигателя с самодействующими клапанами

1.3.4. Модель радиально-поршневого пневмомотора

1.4. История развития исследований термодинамических процессов ротационных пневмоприводов

2. Математическое моделирование процессов в ротационном пневматическом приводе с радиальными лопатками

2.1. Расчет рабочих процессов в ротационном пневматическом приводе

2.2. Результаты расчета рабочих процессов в ротационном пневматическом приводе

2.3. Определение механических потерь в ротационном пневматическом приводе

3. Определение скорости изменения объема рабочей камеры

привода с тангенциальным расположением лопаток

3.1. Определение геометрических параметров ротационного пневматического привода с тангенциальными лопатками

3.2. Определение механических потерь в ротационном пневматическом приводе с тангенциальными лопатками

3.3. Определение крутящего момента для тангенциальной лопатки

3.4. Приближенное проектирование ротационных пневматических приводов

4. Экспериментальные исследования работы гайковерта ЯР 7431

5. Перспективы применения ротационных пневматических

приводов

5.1. Пневматические пусковые двигатели

5.1.1. Расчет необходимых параметров пневматического пускового двигателя

5.1.2. Разработка пускового ротационного пневматического двигателя для автомобиля

5.2. Роторный пневматический двигатель в составе гибридной

силовой установки автомобиля

5.2.1. Расчет необходимых параметров пневматического двигателя

для гибридной установки

5.2.2. Разработка ротационного пневматического двигателя

для гибридной силовой установки

Заключение

Библиографический список

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование и расчет ротационных пневмоприводов технологических машин»

Введение

Актуальность темы исследования. В транспортно-технологическом комплексе используется множество инструментов различного назначения. По принципу действия различают ручной, электрический, пневматический инструмент. Современное предприятие, специализирующееся, например, на сервисном обслуживании автомобилей, начиная от небольшой СТО до крупного автотранспортного предприятия, трудно представить без компрессорной станции и пневмооборудования. Широкое применение пневматических устройств в транспортно-технологическом комплексе объясняет интерес к их изучению. Кроме того, пневмоинстру-мент широко применяется во взрывоопасном производстве, в горнодобывающей отрасли, в строительстве, в машиностроении.

По своей роли в экономике рабочее тело пневмоприводов - сжатый воздух - находится в одном ряду с электроэнергией, природным газом и водой. Но единица энергии, запасённая в сжатом воздухе, стоит в несколько раз дороже, чем энергия, запасённая в любом из трёх указанных ресурсов [95].

К достоинствам пневматических приводных систем относят:

- отсутствие необходимости возврата рабочего тела к компрессору (отсутствие обратного контура);

- меньший вес рабочего тела;

- возможность использования в качестве источника энергии баллона сжатого воздуха;

- простота и экономичность;

- быстрота срабатывания и большие частоты вращения пневмомо-торов (до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту);

- пожаробезопасность и нейтральность рабочей среды, обеспечивающая возможность применения пневмопривода в шахтах и на химических производствах;

- в сравнении с гидроприводом — способность передавать пневматическую энергию на большие расстояния (до нескольких километров), что позволяет использовать пневмопривод в качестве магистрального.

Изучение принципов действия, особенностей эксплуатации, характеристик режимов работы позволяет дать рекомендации по совершенствованию оборудования для увеличения его производительности, снижения расхода рабочего тела, затрат на эксплуатацию, повышения надежности и экологичности. Одним из широко известных и наиболее часто используемых методов, позволяющих исследовать рабочие процессы ротационных пневматических приводов является математическое моделирование. Математическое моделирование рабочих процессов ротационных пневмоприводов позволит повысить точность и достоверность расчетов, выработать рекомендации по их проектированию и применению, а также повысить эксплуатационные характеристики ротационных пневмоприводов. Решению этих задач и посвящена тема диссертации.

Степень разработанности темы исследования. Анализ работ Герц Е.В., Крейнина Г.В., Зеленецкого С.Б., Рябкова Е.Д., Микерова А.Г., и др. [13-16, 32-33], посвященных математическому моделированию рабочих процессов в ротационных пневматических двигателях показывает, что в некоторых не учитывается теплообмен между рабочим телом и стенками двигателя, не учитываются перетечки рабочего тела между полостями (ячейками), процесс в рабочей полости считается изотермическим, отсутствует дифференцированный учет механических потерь, отсутствует возможность исследования неустановившихся режимов работы таких двигателей. Поэтому рассмотрение ротационного пневматического двигателя как открытой термодинамической системы, с учетом всего вышесказанного, позволит значительно расширить возможности математического моделирования для расчета рабочих процессов, существенно повысив их точность и достоверность.

Цель работы заключается в разработке математического описания процессов ротационных пневмоприводов, повышающего точность и достоверность его расчетов, а также обеспечивающего повышение технико-эксплуатационных характеристик ротационных пневмоприводов на основе математического моделирования протекающих в них механических и термодинамических процессов.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решались следующие задачи:

- проанализировать состояние вопроса по математическому моделированию ротационных пневмоприводов;

- создать математическое описание рабочих процессов в ротационных пневмоприводов (с радиальными и тангенциальными лопатками) на основе термодинамики тела переменной массы (термодинамики открытых систем);

- проверить адекватность модели путем сравнения результатов расчета с имеющимися и полученными автором экспериментальными данными;

- проанализировать модели на предмет повышения точности и достоверности расчетов;

- получить рекомендации по совершенствованию конструкции ряда ротационных пневмоприводов;

- исследовать возможность использования ротационных пневмоприводов в качестве пускового и тягового двигателя.

Объект исследования. Ротационные пневматические приводы с радиальными и тангенциальными лопатками.

Предмет исследования. Термодинамические и механические процессы (тепломеханические процессы), протекающие в ротационных пневматических приводах.

Научная новизна. На основе методов термодинамики тела переменной массы выявлено и обосновано влияние процессов трения и перетечек рабочего тела через зазоры в сопряжениях ротационного пневматического привода на его эксплуатационные характеристики. Дифференцированный учет механических потерь и перетечек рабочего тела между полостями при построении математической модели ротационного пневмопривода обоснованно обеспечивает повышение точности и достоверности расчетов рабочих процессов пневмопривода и является существенным вкладом в теорию и методы исследования рабочих процессов и проектирование пневмопривода.

Положения, выносимые на защиту:

- математические модели, описывающие тепломеханические процессы в пневмоприводах с радиальными и тангенциальными лопатками, алгоритмы, программы расчета;

- влияние процессов трения и перетечек рабочего тела через зазоры в сопряжениях ротационного пневматического привода на его эксплуатационные характеристики;

- алгоритм приближенного проектирования ротационных пневмоприводов;

- результаты экспериментальных исследований по определению характеристик ротационных пневмоприводов;

- рекомендации по усовершенствованию пневматических двигателей РС-32, RP7431 и использованию ротационных пневмоприводов в качестве пускового и тягового двигателя.

Практическая значимость работы заключается в разработке и внедрении в практику Тульского государственного университета математических моделей, алгоритмов, программ расчета рабочих процессов, протекающих в ротационных пневмоприводах, позволивших улучшить технико-эксплуатационные характеристики ряда пневматических двигателей.

Методология и методы исследований. В работе использовались методы математического и физического моделирования, программирование, численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений, а также методы и положения термодинамики тела переменной массы.

Апробация работы. Основные результаты диссертационного работы докладывались, обсуждались и получили одобрение: на УШ-й Региональной молодежной научно-практической конференции "Молодежные инновации" (Тула, 2013 г.), 1Х-й Региональной молодежной научно-практической конференции "Молодежные инновации" (Тула, 2015 г.), международной конференции "Молодые ученые - альтернативной транспортной энергетике" (г. Воронеж, 2014 г.), 11-ой Международной научно-практической конференции «Информационные технологии и инновации на транспорте» (г. Орел, 2016 г.), XXI Международной научно-технической конференции Автоматизация: проблемы, идеи, решения (г. Тула, 2016 г.), Международной очно-заочной научно-технической конференции «Проблемы исследования систем и средств автомобильного транспорта» (г. Тула, 2016 г.), ежегодных научно-технических конференциях ТулГУ.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 печатных работ, в том числе 6 в ведущих изданиях из перечня рецензируемых научных изданий и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций, 2 программы для ЭВМ находятся на регистрации в фонде алгоритмов и программ для ЭВМ. Положения диссертации внедрены в образовательный процесс (акт внедрения приведен в приложении).

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 134 страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков и 14 таблиц, 3 фотографии. Она состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы, включающего 95 наименований, и приложений.

1. Общая характеристика и классификация ротационных

пневмоприводов 1.1. Классификация пневмодвигателей

Пневматические двигатели как приводы различных машин и механизмов широко применяются во многих отраслях промышленности, что объясняется их конструктивными и эксплуатационными особенностями, делающими их в ряде случаев незаменимыми.

Пневматические двигатели применяются во взрывоопасном производстве в случаях, когда возможны поражения работающих электрическим током, что имеет место в горнодобывающей и химической промышленности, в судостроении, в производстве ручного механизированного инструмента, в машиностроении и на транспорте, автомобильных системах управления, в строительстве и других отраслях народного хозяйства страны.

Широкий спектр изобретений пневмоустройств [1-4] говорит об актуальности выбранной темы исследования.

Известны несколько разработок транспортных машин, силовым агрегатом которых является пневмодвигатель. В частности, в 1861 году на Александровском заводе в С.-Петербурге С. И. Барановским был построен локомотив на пневматическом приводе, который получил название духо-ход Барановского [80]. Локомотив использовался на Николаевской железной дороге до лета 1862 года. Известна также разработка транспортного средства с пневматической силовой установкой на базе автомобиля ВАЗ 2104 [12, 92].

Пневматические двигатели, особенно малой мощности, обладают небольшой относительной массой (приходящейся на единицу мощности), они не боятся перегрузок, просты в конструкции, надежны в эксплуатации

и дешевы в изготовлении [33,38,91]. Ударные пневматические машины имеют широкое применение в качестве ручного инструмента [69].

В качестве источника энергии для пневматических двигателей ис-

Л

пользуется сжатый воздух с избыточным давлением 4 - 6 кг/см .

Лопастные пневматические двигатели, турбинные или шестеренные двигатели применяются почти во всех секторах промышленности:

• медицинские технологии фармацевтической промышленности,

• пищевая промышленность,

• судостроение,

• использование под водой,

• бумажная промышленность,

• литейные, металлургические заводы и электростанции,

• машиностроение,

• пневматические инструменты.

К числу недостатков пневматических двигателей в первую очередь относится их низкий к.п.д. (20 - 30%). С учетом электроэнергии, подводимой к компрессорам, и в зависимости от типа и качества исполнения двигателя, протяженности и состояния воздухопроводных сетей величина его снижается до 5-15%. Другими недостатками пневматических двигателей являются загрязнение воздушной среды масляными аэрозолями, а также шум при работе, уровень которого доходит до 120 дБ при санитарной норме 80 дБ. Для борьбы с шумом создаются специальные глушители, которые, в свою очередь, снижают к.п.д. двигателей [32].Также на сегодняшний день существуют специальные методики для снижения вибраций двигателей, снижения шума[39].

Пневматические двигатели изготавливаются в широком диапазоне мощностей (от 0,05 до 50 кВт) с частотой вращения выходного вала от нескольких десятков до 75 000 об/мин и применяются как в стационарных, так и в передвижных установках.

Наибольшее распространение получили пневматические двигатели сравнительно малой мощности (до 2 кВт), применяемые главным образом как приводы ручных механизированных инструментов, широко используемых в автомобильном хозяйстве, а также средств механизации и автоматизации производственных процессов [32].

По классификации пневматических устройств, разработанной Институтом машиноведения АН СССР, пневматические двигатели входят в подгруппу устройств третьей группы с однократным преобразованием пневматической энергии в механическую работу. В этих устройствах происходит одновременное изменение пневматических и механических параметров. Расчет и анализ работы устройств этой группы производится обычно комплексными методами теории механизмов, термодинамики и газовой динамики. В табл. 1 [32] приведена классификация пневматических двигателей.

Таблица 1

Пневматические двигатели

С использованием потенциальной энергии сжатого воздуха С использованием кинетической энергии сжатого воздуха

С возвратно-поступательным движением ведущего звена С вращательным движением ведущего звена С вращательным движением ведущего звена

Поршневые Шесте- Ротаци- Роторно-ренные онные шестеренные Турбинные

В свою очередь, основные разновидности пневмодвигателей могут быть классифицированы в зависимости от характера преобразования в них пневматической энергии в механическую работу и вида движения ведущего звена, на которое непосредственно воздействует сжатый воздух (табл. 1).

В настоящее время серийно изготавливаются в основном пневмо-двигатели следующих типов: шестеренные, поршневые, ротационные и турбинные. Каждый из этих типов двигателей в соответствии с их характеристиками имеет определенную область применения.

Шестеренные пневмомоторы. Шестеренные пневматические двигатели состоят из двух зубчатых колес, которые работают в корпусе с минимальным ходом. Одно зубчатое колесо жестко соединено с плавающим валом, другое создает момент. Два плоских зубчатых колеса направляются с помощью сжатого воздуха в направлении вращения, и одно колесо - в противоположном направлении. Выхлопные газы направляются в камеры, которые формируются между плоским зубчатым колесом и стенкой корпуса, в направлении стороны выхлопа, и создается вращение.

Турбины. С помощью турбин есть возможность сделать приводы с низким энергопотреблением, постоянной работой, высокой частотой вращения, которые гарантируют низкое потребление воздуха при оптимальном отношении мощности к весу [60].

Пневматические турбины представляют собой машины с непрерывным потоком, которые могут быть одноступенчатого или двухступенчатого исполнения.

Преобразование энергии давления в кинетическую энергию происходит в приточном сопле. На двухступенчатой турбине большая часть кинетической энергии преобразуется в первом турбинном колесе. Расход воздуха перераспределяется по стационарному турбинному колесу. Оставшаяся энергия преобразуется во втором турбинном колесе.

Для турбины не требуется никаких контактных уплотнений. Следовательно, работа турбины с безмасляным сжатым воздухом совершенно исключает износ [60].

Лопастные пневматические двигатели. Все лопастные пневмомото-ры изначально состоят из ротора, вращающегося по кругу в эксцентриче-

ски смещенном отверстии цилиндра ротора. Из-за такого эксцентрически смещенного отверстия лопасти образуют рабочие камеры, объем которых увеличивается в направлении вращения [62]. Поскольку происходит увеличение подачи сжатого воздуха, энергия давления преобразуется в кинетическую энергию и, следовательно, обеспечивает вращение ротора [83].

Для двигателей с одним направлением вращения имеется увеличенный угол поворота для увеличения объема воздуха. Следовательно, эти двигатели достигают несколько большей эффективности.

Общая степень эффективности изначально определяется потерей на передней части двигателя. Максимальные технологические допуски <0,01 мм являются исходными значениями уникальной плотности исполнения лопастного двигателя.

В зависимости от требований к применению ротор включает от 3 до 6 лопастей. Большее количество лопастей ведет к большей безопасности при пуске с более высокими потерями на трении. Тангенциальный массив лопастей обеспечивает большую высоту лопасти и в результате этого больший ресурс двигателя. Фактически все пневматические двигатели должны включать специализированную обработку поверхности цилиндра ротора, которая увеличивает срок службы лопасти.

Практически представленные лопастные двигатели должны поддерживать относительно постоянную орбитальную скорость, которая находится в пределах от 25 до 30 м/с, в соответствии с конструкцией двигателя. Частота вращения холостого хода пневматического двигателя изначально зависит от диаметра двигателя.

С точки зрения практического применения пневматическим двигателям посвящена масса работ, затрагивающих, в основном, прикладной аспект, касающийся согласования параметров двигателя с подводящей системой [51], вопросов затяжки соединений [53, 54, 63], однако фундаментально такие технические системы рассматривались крайне редко.

Примеры применения пневматических двигателей. Для нестационарного применения, например, в промышленных роботах, существуют различные двигатели для шлифовальных, фрезерных и сверлильных машин, которые отличаются малым весом и компактным исполнением.

Двигатели, выполненные из нержавеющей стали, нечувствительные к воздействию кислоты и тепла, для работы в трудных условиях, в настоящий момент доступны как двигатели с высоким моментом. Идеальное решение в области приводных устройств, например, для мешалок и промышленных миксеров [41, 84, 87, 93, 94].

Перемещение тяжелых рулонов бумаги, железнодорожных вагонов и даже припаркованных самолетов вручную. Возможно, звучит фантастично, но, тем не менее, в пределах человеческих сил: непритязательное название механизма «Легкий ролик» говорит само за себя. С помощью этого устройства можно с легкостью перемещать до 100 т, не прилагая больших усилий [84, 87].

Пневматические двигатели представляют собой безопасные и надежные приводные системы, которые начинают действовать, когда требуется привод с высокими рабочими показателями и защитой от перегрузок. Постоянная готовность к работе в случаях, когда привод, выполненный по традиционной технологии, прекращает движение [41].

Сравнение принципов работы пневмодвигателя с электрическими и гидравлическими приводами. Зачастую неблагоприятное использование общей мощности считается недостатком пневматического двигателя. Тем не менее, пневматический двигатель зарекомендовал себя во всей технологии приводных устройств как необходимая альтернатива, которая характеризуется многими преимуществами. При сравнении общей стоимостной оценки механизма расход энергии не играет критической роли, особенно когда применяются небольшие приводы с небольшими рабочими циклами.

Основным преимуществом пневматического двигателя являются его высокие удельные характеристики, которые составляют только около 1/5 массы или 1/3 размера электродвигателя с аналогичными показателями. Это особенно важно для всех ручных машин, а также робототехнических систем или станков с ЧПУ, где придется индексировать привод.

Характеристики мощности на выходе пневматического двигателя фактически постоянны во всех диапазонах частоты вращения. Также пнев-модвигатель может эксплуатироваться в широком спектре переменных нагрузок. Мощность на выходе можно легко отрегулировать путем изменения рабочего давления, а при уменьшении объема воздуха постоянно меняется частота вращения. Пневматический двигатель можно просто нагружать до полного останова; он также позволяет осуществлять даже вращение в противоположном направлении при увеличении нагрузки. Двигатель всегда достигает своей полной выходной мощности, причем двигатель остается без повреждений. Пневматический двигатель запускается сразу же при удалении нагрузки и это же выполняется впоследствии, даже если двигатель работает без перерыва.

Увеличенный объем воздуха охлаждает двигатель при увеличении нагрузки. Температура может расти только на холостом ходу. Следовательно, двигатель не чувствителен к температуре и при перегрузке практически невозможен перегрев. Воздух является беспроблемным энергоносителем. Отсутствует опасность взрыва в результате замыканий электрической сети, увеличения температуры и т.п. [41, 78]

Пневматические приводы весьма надежны. Внутреннее избыточное давление препятствует попаданию пыли или грязи. При износе требуется замена только недорогих лопастей. Необходимый ремонт достаточно прост и может быть легко и безопасно выполнен обученным техническим персоналом.

В конце восьмидесятых годов XX века главный конструктор Заволжского моторного завода . Главное отличие этого мотора от похожих разработок заключалось в том, что Пустынский создал пневмодвигатель из обычного ДВС с сохранением 95% его деталей. Сжатый под давлением 300 бар воздух подается в рабочую камеру, где расширяясь, толкает поршень и выходит наружу. Однако у автомобилестроителей двигатель на сжатом топливе по ряду причин большого интереса не вызвал, и сенсации не случилось [35,38].

Кроме того, пневматический двигатель уже применялся на транспортных средствах в качестве силового агрегата, в частности в конце XIX века во французском городе Нант на линию общественного транспорта был выпущен трамвай, который приводился в движение энергией сжатого под высоким давлением воздуха, а в 1923 году был представлен первый легковой «воздушный» автомобиль. В 1991 году инженер-испытатель Гай Негре, один из ведущих конструкторов двигателей Формулы-1, предложил свою концепцию пневматического двигателя для автомобиля (рис. 1).

Рис.1. Пневматический двигатель для автомобиля

Она заключалась в том, что в малый цилиндр 1 засасывается воздух, где он сжимается поршнем под давлением 18-20 бар и разогревается; подогретый воздух идет в сферическую камеру 2, где смешивается с холодным воздухом из баллонов, который мгновенно расширяясь и нагреваясь, увеличивает давление на поршень большого цилиндра 3, передающего усилие на коленчатый вал [35,34].

1.2. Конструкция ротационных пневмодвигателей

На рис. 2 показана конструкция ротационного пневмодвигателя. Основными элементами его являются ротор 1 с лопатками 2, расположенный в статоре 3 и покоящийся на подшипниках качения, размещенных в торцовых крышках 4.

Ротационные двигатели являются самым распространенным типом пневматических двигателей. Их производство достигает 90% от общего выпуска пневмодвигателей.

Основным преимуществом ротационных двигателей является их малая относительная масса и меньшие габариты. Уплотнение рабочей камеры менее совершенно, чем в поршневых двигателях, но за счет большего коэффициента расширения сжатого воздуха их к.п.д. выше (табл. 2).

Одним из основных недостатков большинства ротационных двигателей можно считать то, что контакт между лопатками и статором возникает вследствие центробежных сил, а не кинематических связей, результатом чего является отсутствие гарантированного запуска двигателя и невозможность работы его на малых оборотах.

Ротационные двигатели могут быть изготовлены как в реверсивном, так и нереверсивном исполнениях, причем в первом случае они обладают пониженными мощностью и КПД. [32].

Рис. 2. Общий вид ротационного пневмодвигателя

Виды пневмодвигателей

Таблица 2

Характеристика двигателя Тип двигателя

Шестеренчатые Поршневой Ротационный Турбинный

Прямозубые и косозубые Шевронные

Мощность, кВт 3 - 40 5 - 15 0,05 - 3 0,03 - 2

Частота вращения, об/мин 2000 - 3000 400 - 2000 200025000 2000075000

Расход свободного воздуха на 1 кВт мощности, м3/мин 1, 3 1, 1 1, 1 1, 1 1, 2

Коэффициент расширения воздуха - 1, 1 1, 1 1,3 - 2,0 -

Относительная масса, кг/кВт 8 - 12 5 - 9 1 - 2 2 - 5

Отношение пускового момента к номинальному 1, 3 1, 6 1,8 1, 6 1,5

К числу других недостатков может быть отнесен также сильный

шум при работе и сравнительно быстрый износ лопаток [32].

18

Ротационные двигатели могут быть изготовлены как в реверсивном, так и нереверсивном исполнениях, причем в первом случае они обладают пониженными мощностью и КПД. [32].

Из анализа термодинамических процессов пневмодвигателя следует, что методы расчета ротационного пневмодвигателя, основанные на законах термодинамики для рабочего тела переменной массы, позволили бы наиболее полно увязать протекающие в двигателе процессы с его конструктивными особенностями и частотой вращения ротора [32].

В настоящей работе приводится математическая модель ротационного пневмодвигателя, построенная автором на основе методологии термодинамики тела переменной массы (термодинамики открытых систем), а также ряд результатов полученных в результате расчетов.

1.3. Математическое моделирование процессов в пневмодвигателях

Рассмотрим наиболее значимые работы по моделированию процессов в пневматических двигателях различных конструкций. Большинство работ по моделированию пневмосистем посвящено поршневым системам [52, 81, 82, 84, 86, 88, 89, 90]. Однако постараемся найти и проанализировать не только такие двигатели, но и некоторые другие.

1.3.1. Модель поршневого двигателя с кривошипно-шатунным

механизмом

В 2007 году доцентами ХНАДУ А.В. Крамским и И.Н. Кудрявцевым была разработана модель для исследования динамических процессов в пневмодвигателе с кривошипно-шатунным механизмом на установившихся режимах работы. Модель была создана с целью определения основных термодинамических параметров экспериментального двигателя. Также был сделан важный вывод о том, что дальнейшее развитие поршневых пневмо-

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сидоров, Евгений Михайлович, 2017 год

Библиографический список

1. Пат. 2097576 Рос. Федерация, МКИ8 F 01 L 25/00, F 01 B 25/02. Поршневой пневмодвигатель//И. А. Антропов, А. Д. Ваняшов, А. Н. Кабаков, В. С. Калекин, И. К. Прилуцкий. заявитель и патентообладатель Омский государственный технический университет - № 95114239. заявл. 08.08.95. опубл. 27.11.97. Бюл. №11. 6 с.

2. Пат. 2211908 Рос. Федерация, МКИ8 E21B 4/00. Поршневой пневмодвигатель //В.А. Аристов, В.Я. Заслов, В.Ф. Роженцов, заявитель и патентообладатель ОАО Научно-исследовательский проектно-конструкторский институт горного и обогатительного машиностроения -№ 145236523. заявл. 12.05.2001. опубл. 26.02.2002. Бюл. №16. 4 с.

3. Пат. 2074962 Рос. Федерация, МКИ8 F01C1/00, F04C2/356. Пневматический ротационный двигатель//Игнатенко В.В., заявитель и патентообладатель Игнатенко В.В. № 74252365. заявл. 30.11.1994. опубл. 10.03.1997. Бюл. №4. 5 с.

4. Свидетельство на полезную модель 15754 Рос. Федерация,

о

МКИ F 01 L 9/02. Поршневой бесклапанный пневмодвигатель / В. С. Калекин, А. Д. Ваняшов, Е. Г. Бычковский. № 2000110013. заявл. 04.05.00. опубл. 10.11.00. Бюл. №6. 3 с.

5. Абраменков, Э. А., Богаченков, А. Г. К вопросу об удельном расходе воздуха пневматическим ударным механизмом//Известия высших учебных заведений. Строительство. 1986. № 6. С. 107-111.

6. Барилович, B. A., Смирнов, Ю. А. Основы технической термодинамики и теории тепло- и массообмена/Учебное пособие. М.: Изд-во ИНФРА-М. 2014. . 432 с. (Высшее образование: Бакалавриат) — ISBN 978-5-16-005771-2.

7. Богомолов, В. А., Кудрявцев, И. Н., Крамской, А. В. Эффективный КПД пневматического двигателя для автомобильного транспор-та//Проблемы машиностроения. 2004. т. 7. №2. С. 64-72.

8. Бозров, В.М., Бозрова, Л.К. К оценке предельных механических характеристик объемных пневмомоторов//Вестник научно-технического развития. 2012. №6. С. 9-13.

9. Бордаков, В. Н. Теория и расчет рабочего процесса в пневмо-гидравлических системах//Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 16. № 1. С. 2.

10. Борисенко, К.С. Пневматические двигатели горных машин//М., Изд-во Углетехиздат. 1958. 204 с.

11. Бородин, Е. М., Бородина, К. Н., Колганов, Е. А. Теоретическое и экспериментальное исследование точности затяжки резьбовых соединений пневматическим поршневым гайковертом //Научно-методический электронный журнал Концепт. 2014. Т. 20. С. 1626-1630.

12. Воронков, А. И, Никитченко, И. Н., Подоляка, А. В., Богданов, А. И., Збарский, О. Б. Транспортное средство с пневматической силовой установкой на базе автомобиля ВАЗ-2104//Автомобильный транспорт. Харьков: 2011. № 28. С. 75-80.

13. Герц, Е.В., Крейнин, Г.В. Динамика пневматических приводов машин-автоматов//М., Изд-во Машиностроение. 1964. 236 с.

14. Герц, Е. В. Динамика пневматических систем машин//М.: Изд-во Машиностроение. 1985. 256 с.

15. Герц, Е. В., Крейнин, Г. В. Расчет пневмопривода//М.: Изд-во Машиностроение. 1975. 272 с.

16. Герц, Е. В., Крейнин, Г. В. Теория и расчет силовых пневматических устройств//М.: Изд-во Академии Наук СССР. 1960. 178 с.

17. Донской, А.С. Математическое моделирование процессов в пневматических приводах// Учеб. пособие. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та. 2009. 121 с.

18. Егорычев, В. С. Метод расчета процессов в термодинамике тела переменных массы и состава//Проблемы и перспективы двигателестрое-ния. Труды международной научно-технической конференции. - Сер. "Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С.П. Королева" Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва. 2003. С. 47-51.

19. Елагин, М. Ю. Термодинамика открытых систем//Тула: Изд-во ТулГУ. 2011. 310 с.

20. Елагин, М.Ю., Сидоров, Е.М. К расчету механических потерь ротационных пневматических двигателей// Известия Тульского государственного университета. Технические науки. № 11-1. 2015. С. 180-185.

21. Елагин, М.Ю., Сидоров, Е.М. Моделирование рабочего процесса ротационного пневматического двигателя с радиальными лопатка-ми//Известия Тульского государственного университета. Технические науки. № 6. 2014. С. 88-96.

22. Елагин, М.Ю., Сидоров, Е.М. Моделирование рабочего процесса ротационного пневматического двигателя с тангенциальными лопатка-ми//Известия Тульского государственного университета. Технические науки. № 12-1. 2015. С. 170-178.

23. Елагин, М.Ю., Сидоров, Е.М. Определение минимальной частоты вращения ротора пневматического гайковерта//Сборка в машиностроении и приборостроении. № 9. 2014. С. 11-12.

24. Елагин, М.Ю., Сидоров, Е.М. Приближенное проектирование ротационных пневматических двигателей//Мир транспорта и технологических машин. № 2. 2016. С. 39-45.

25. Елагин, М.Ю., Сидоров, Е.М. Расчет рабочих процессов ротационных пневматических двигателей//Известия Тульского государственного университета. Технические науки. № 6. 2014. С. 97-101.

26. Емцев, Б. Т. Техническая гидромеханика//М.: Изд-во Машиностроение. 1987. 440 с.

27. Ерохин, В. Г., Маханько, М. Г. Основы термодинамики и тепло-техники//Учебник. Изд. 2-е. М.: Изд-во Либроком. 2009. 224 с.

28. Захаренко, С. Е. К вопросу о протечках газа через щели//Труды Ленинградского политехнического института им. М. И. Калинина. СПб: 1953. № 2. С. 144-160.

29. Захаренко, С. Е. Расчет коловратных компрессоров//Труды Ленинградского политехнического института им. М. И. Калинина. СПб: 1954. № 2. С. 90-104.

30. Захаренко, С. Е. Расчет зазоров в коловратных компрессо-рах//Труды Ленинградского политехнического института им. М. И. Калинина. СПб: 1954. № 2. С. 105-108.

31. Захаренко, С. Е. Экспериментальное исследование протечек газа через щели//Труды Ленинградского политехнического института им. М. И. Калинина. СПб: 1953. № 2. С. 161-170.

32. Зеленецкий, С. Б., Рябков, Е. Д., Микеров, А. Г. Ротационные пневматические двигатели//Л.: Машиностроение. 1976. 240 с.

33. Зеленецкий, С.Б., Симкин, Е.Л. Ротационные пневматические двигатели - расчет и констурирование//ЛДНТП. СПб: 1961. 68 с.

34. Ивлев, В. И., Бозров, В. М., Мисюрин, С. Ю., Нелюбин, А. П. Выбор параметров пневмомотора на основе методов многокритериальной оптимизации и поддержки принятых решений//Проблемы машиностроения и надежности машин. 2013. № 5. С. 12-18.

35. Ивлев, В. И., Бозров, В. М. Области применения пневматических транспортных средств//Подъемно-транспортное дело. 2011. № 1. С. 5-8.

36. Ивлев, В. И., Мисюрин, С. Ю., Нелюбин, А. П. Оптимизация параметров и визуализация рабочих процессов поршневого пневмомото-ра//Проблемы машиностроения и автоматизации. 2011. № 1. С. 67-71.

37. Ивлев, В. И., Бозров, В. М., Воронов, В. А. Оценка технических показателей перспективных спиральных пневмомоторов//Компрессорная техника и пневматика. 2014. № 1. С. 26.

38. Ивлев, В. И. Пневмомоторы - современное состояние и перспективы развития//Приводы и компоненты машин. 2014. № 5-6 (13). С. 2-6.

39. Иголкин, А. А Снижение колебаний рабочей среды и шума пневматического оборудования и инструмента: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук//Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П. Королева. Самара: 2005. 18 с.

40. Ильичев, А. С. Рудничные пневматические установки. т. 1//М.: Изд-во Углетехиздат. 1953. 428 с.

41. Кабаков, А. Н., Калекин, В. С., Калекин, Д. В., Ваняшов, А. Д. Поршневые пневмодвигатели с самодействующими клапанами//Омск: Изд-во ОмГТУ, 2014. 80 с. ISBN 978-5-8149-1763-8

42. Калекин, В. С., Калекин, Д. В., Нефедченко, А. Н. Математическая модель рабочего процесса поршневого пневмодвигателя с самодействующими клапанами//Омский научный вестник. № 3-123. 2013. С. 72-77.

43. Калекин, В. С., Калекин, В. В., Калекин, Д. В. Поршневые пневмодвигатели и агрегаты с самодействующей системой газораспреде-ления//Монография. Омск: 2015. 156 с.

44. Калекин, В. С., Калекин, Д. В. Применение метода подобия для исследования и расчета конвективного теплообмена в поршневых маши-нах//Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2007. № 6. С. 34-38.

45. Кошкин, Н. Н., Сакун, И. А., Бамбушек, Е. М. и др. Холодильные машины: Учебн. для втузов//Под общ. ред. И.А. Сакуна. - Л.: Изд-во Машиностроение, 1985. 510 с.

46. Крамской, А. В., Кудрявцев, И. Н. Математическая модель пневматического двигателя с кривошипно-шатунным механиз-мом//Автомобильный транспорт. 2008. № 23. С. 70-75.

47. Крамской, А. В., Кудрявцев, И. Н., Адаменко, Н. И. Математическое моделирование рабочего цикла перспективного пневматического двигателя//Проблемы машиностроения, Нетрадиционная энергетика, том 15. 2012. № 5-6. С. 77-84.

48. Кудрявцев, А. И., Пятидверный, А. П. Выбор, расчёт и эксплуатация оборудования пневматических приводов и систем управления станков, прессов и других машин//Отраслевой руководящий материал. М.: НИИМАШ, 1969. 94 с.

49. Кудрявцев, И. Н., Пятак, А. И., Бондаренко, С. И., Муринец-Маркевич, Б. Н. Пневматические двигатели для экологически чистых транспортных силовых установок //Вестн. НТУ «ХПИ». Автоматика и приборостроение. Харьков: НТУ «ХПИ». 2005. № 7. С. 81-90.

50. Кудрявцев, И. Н., Пятак, А. И., Бондаренко, С. И. и др. Эффективность использования пневмодвигателя в автомобиле//Альтернативная энергетика и экология. 2005. № 2(22). С. 82-88.

51. Кузнецов, Ю. П. Согласование параметров пневматического двигателя с гидравлическими характеристиками воздухоподводящего рукава при проектировании ручных пневматических машин//Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2010. № 2 (81). С. 193-201.

52. Кузьменко, О. Л. Математическое моделирование рабочего процесса в рабочем цилиндре пневмодвигателя/депонированная рукопись № 1450-В2000 22.05.2000

53. Ланщиков, А. В., Колганов, Е. А. Исследование затяжки резьбовых соединений пневматическим поршневым гайковертом//Сборка в машиностроении, приборостроении. 2013. № 11. С. 13-14.

54. Ланщиков, А. В., Колганов, Е. А. К вопросу затяжки резьбовых соединений пневматическими поршневыми гайковертами//Сборка в машиностроении, приборостроении. 2012. № 1. С. 20-22.

55. Лойцянский, Л. Г. Механика жидкости и газа//М.: Изд-во Машиностроение. 1973. 847 с.

56. Мамонтов, М. А. Вопросы термодинамики тела переменной массы//М.: Изд-во Оборонгиз. 1961. 56 с.

57. Мамонтов, М. А. Основы термодинамики тела переменной мас-сы//Тула: Приокское кн. изд-во. 1970. 88 с.

58. Метлюк, Н. Ф., Автушко, В. П. Динамика пневматических и гидравлических приводов автомобилей//М.: Изд-во Машиностроение, 1980. 231 с.

59. Наземцев, А. С. Пневматические и гидравлические приводы и системы. Часть 1//М.: Изд-во ФОРУМ. 2004. 240 с.

60. Носов, О. А. Пневматические транспортные систе-мы//Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная технологическая академия". Воронеж: 2011. 256 с.

61. Попов, Ю.Н. К теории ротационных двигателей - в кн: Тезисы докладов к V совещания по основным проблемам ТММ//М.: АН СССР. 1957. С. 92-93.

62. Потемкин, А. Н. Обеспечение качества сборки резьбовых соединений пневматическими гайковертами: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук//Пенза: 2003.

63. Потемкин, А. Н., Гордов, А. А. Частотные и угловые характеристики процесса затяжки резьбового соединения пневматическим ударным гайковертом статического действия// Научно-методический электронный журнал Концепт. 2014. Т. 20. С. 1896-1900.

64. Раздольский, А. М., Лебедев, В. П. К методике расчета пневматических ротационных двигателей. В кн: Механизированный инструмент и отделочные машины, вып. 1//М.: Изд-во ЦНИИТЭстроймаш. 1970. С. 29-32.

65. Разумеев, В. К., Мовшович, П. М., Разумеев, К. Э., Филипь-ев, А. Ф. Исследование технологического зазора в пневматическом пере-ключателе//Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2008. № 3. С. 42-44.

66. Райков, А. А., Саликеев, С. И., Бурмистров, А. В. Влияние зазоров на откачные характеристики безмасляного кулачково-зубчатого насо-са//Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 8. С. 7780.

67. Сакун, И. А. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин//Л.: Изд-во Машиностроение. 1987. 424 с.

68. Самсонов, В. М. Второй закон термодинамики в свете динамического единства термодинамики открытых и закрытых систем//Вестник Тверского государственного университета. Серия: Физика. 2007. № 3. С. 114-122.

69. Севастьянов, Б. В., Дресвянский, Е.Л., Тревилов, Д. А., Майоров, К. О. Ручные пневматические машины ударного действия, проблемы использования и новые разработки//Научные труды SWorld. 2008. Т. 3. № 4. С. 72-75.

70. Сердюков, С. И. Математическое моделирование и расширенная термодинамика процессов тепло - и массопереноса: автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук //М.: Московский Гос. ун-т им. М.В. Ломоносова. 2005. 45 с.

71. Сердюков, С. И. Уравнения тепло- и массопереноса высших порядков и их обоснование в расширенной неравновесной термодинами-ке//Теоретические основы химической технологии. 2013. Т. 47. № 2. С. 122.

72. Сидоров, Е.М. Математическая модель ротационного пневматического двигателя с радиальными лопатками//Сборник трудов VIII-й Региональной молодежной научно-практической конференции "Молодежные инновации". Тула: Изд-во ТулГУ. 2013 г. С. 49-53.

73. Сидоров, Е.М. Математическая модель ротационного пневматического двигателя с радиальными лопатками//Сборник трудов VIII-й Региональной молодежной научно-практической конференции "Молодежные инновации". Тула: Изд-во ТулГУ. 2013 г. С. 53-58.

74. Сидоров, Е.М. Математическое моделирование рабочих процессов ротационных пневматических двигателей//Сборник ГХ-й Региональной молодежной научно-практической конференции "Молодежные инновации". Тула: Изд. ТулГУ. 2015 г. С. 246-247.

75. Сидоров, Е.М. Развитие пневматического оборудования авто-сервиса//Сборник трудов международной конференции "Молодые ученые - альтернативной транспортной энергетике". Воронеж: Изд-во ВГЛТА. 2014. С. 143-147.

76. Сидоров, Е.М. Экспериментальное исследование работы гайковерта ЯР 7431//Сборник трудов XXI Международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения». Тула: Изд. ТулГУ. 2016 г. С. 124-130.

77. Сидоров, Е.М. Экспериментальное исследование работы пневматического двигателя на примере гайковерта ЯР7431//Сборник статей Международной очно-заочной научно-технической конференции Проблемы исследования систем и средств автомобильного транспорта (22-23 декабря 2016 г.). Вып. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2017. С. 110-114.

78. Суворов, Д. Г. Классификация ручных пневматических машин ударного действия и их структурно-пневматические схемы//Известия высших учебных заведений. Строительство. 1983. № 10. С. 131-135.

79. Тарг, С. М. Основные задачи теории ламинарных течений//М. -Л.: Изд-во Гостехиздат, 1951. 420 с.

80. Тимофеев, Ю. М. Халатов, Е. М. Универсальный подход к описанию полостей с рабочей средой для моделирования гидро- и пневмоси-стем//Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). 2014. № 3 (45). С. 96-109.

81. Чупраков, Ю. И. Основы гидро- и пневмоприводов//М.: Машиностроение. 1966. 160 с.

82. Badr, H.M. Ahmed, W.H. Pumping Machinery Theory and Practice/John Wiley & Sons, Ltd., 2015. 392 p. ISBN 978-1-118-93208-7

83. Barber, Anthony. Pneumatic Handbook// 8th edition. Elsevier, 1997. 649 p. ISBN 185617249X.

84. Beater, Peter. Pneumatic Drives. System Design, Modelling and Control// Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2007. 324 p. ISBN 13 978-3540-69470-0.

85. Buchdahl, H.A. The Concepts of Classical Thermodynam-ics//Cambridge: Cambridge University Press, 1966. XII 223 p.

86. Journal of Turbomachinery 2010 Vol. 132 Num. 01 ASME - American society of mechanical engineers.

87. Hall, K. (2009, May 26). Zero pollution motors plans 2011 u.s. launch for 106mpg air-powered car [Web log message]. Retrieved from http://www.motorauthority.com/blog/1033303 zero-pollution-motors-plans-2011 -u-s-launch-for-106mpg-air-powered-car

88. Hodges, C.B (1912). U.S. Patent No. 1024778. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.

89. Knowlen, C., Williams, J., Mattick, A.E. Quasilsothermal Expansion Engines for Liquid Nitrogen Automotive Propulsion//SAE FTT Conference. San Diego(CA). Aug. 6-8. 1997. P. 972.

90. Kudryavtsev, I.N., Kramskoy, A.V., Pyatak A.I., Plummer M.C., Computer simulation of pneumatic engine operation// ISJAEE. 2005. №3(23). P. 80-89.

91. Landsberg, Peter T. Thermodynamics and Statistical Mechanics// Oxford: Oxford University Press, 1978. XIII + 461 p. ISBN 0-19-851142-6.

92. Ordonez, C.A., Plummer, M.C. Cold Thermal Storage and Cryogenic Heat Engines for Energy Storage Applications//Energy Soures. 1997. v.19 P. 389-396.

93. Tuleja, Peter. Application Possibilities of Rotary Pneumatic Drives Using// American Journal of Mechanical Engineering. 2015. Vol. 3. No. 6. P. 275-280.

94. Voronkov, A., Leontiev, D., Teslenko, E. Definition of Output energy parameters of a vehicle with air Motor//Автомобильный транспорт (Харьков). 2013. № 33. С. 71-76.

95. Yuan, C., Zhang, T., Rangarajan, A., Dornfeld, D., Ziemba, B., and Whitbeck, R. «A Decision-based Analysis of Compressed Air Usage Patterns in Automotive Manufacturing», Journal of Manufacturing Systems, 25 (4), 2006, P.293-300.