Моделирование силовых механизмов машин стирлинга с учетом трения в сопряжениях.


Уважаемый посетитель! Вы находитесь на странице нашего портала вы сможете найти большой сборник статей по теме «Метод многослойного фильтрования». Чтобы вам было удобно читать весь материал разделен на страницы как, например, сделано у стандартной книги.


Читать предыдущие записи К оглавлениюЧитать дальше

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИЛОВЫХ МЕХАНИЗМОВ МАШИН СТИРЛИНГА С УЧЕТОМ ТРЕНИЯ В СОПРЯЖЕНИЯХ

СП. Столяров, А. С. Столяров СПбГМТУ, Россия

Несмотря на то, что двигатели Стирлинга известны с 1816 г., до сих пор нет устоявшихся представлений о наиболее приемлемых типах и конструктивных решениях, относящихся к их силовым механизмам. В результате, в различных по назначению машинах Стирлинга широко применяются сочленения рабочих полостей с теплообменными аппаратами по а-, в -, у -схемам, а также по кольцевой схеме двойного действия. Наиболее часто в качестве силовых механизмов используются различные варианты кривошипно-шатунных механизмов, широко применяются также ромбические, кривошипно-кулисные, кривошипно-рычажные механизмы, наклонные и качающиеся шайбы, механизмы Росса, Эриксона и другие. Тип и конструкция силового механизма определяют схему действующих усилий, что проявляется в значительных различиях величины сил, действующих на подшипники и опорные поверхности, в том числе и на величину сил, обусловленных трением. В результате имеют место значительные различия в механическом КПД механизмов, и в случае отнесения к исходным данным эта величина подпадает под понятие недостаточно обоснованного параметра.

Не разработанной на научном уровне для машин Стирлинга остается и проблема обоснования конструкции поршневых и штоковых уплотнений. Выбор их типа и конструктивных особенностей необходимо производить с учетом потери мощности цикла на утечки, трение, тепловыделения непосредственно в рабочее тело.

В разработанной методике моделирование силовых механизмов поршневых машин Стирлинга основывается на классическом представлении структуры механизма в виде набора последовательно присоединенных групп Ассура. Главными особенностями методики являются заложенные в нее возможности учета трения в подшипниковых и уплотнительных узлах. В такой постановке уравнениям кинетостатического равновесия для групп Ассура присуща слабая нелинейность, как следствие, для решения системы уравнений целесообразно использовать итерационный метод Зейделя.

В общем случае силы трения определяются на основе инженерных справочных данных о коэффициентах трения в различных трибосопряжениях. Для подшипников скольжения при наличии жидкостной смазки используются зависимости гидродинамической теории. Для поршневых колец и штоковых уплотнений, работающих в условиях сухого и граничного трения, использованы зависимости молекулярно-механической теории И.В. Крагельского и Н.Б. Демкина, позволяющей учитывать параметры шероховатости поверхности. Моделирование смешанного и граничного трения производится также с использованием опытной аппроксимации кривой Штрибека-Гарси.

Разработанная методика была применена для моделирования силовых механизмов одноцилиндровых холодильно-газовых машин Стирлинга. Результаты расчетных исследований показали следующие значения механического КПД: для машины с ромбическим механизмом (в -схема) - 90,5%, для машины со сдвоенным кривошипношатунным крейцкопфным механизмом ( в-схема) - 94,7%, для а-схемы - 79,%, для усхемы 85,3%.


Читать предыдущие записиК оглавлениюЧитать дальше