Опыт НГТУ в решении задач по расчетно-экспериментальным исследованиям компрессорных установок

1.

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева
Институт транспортных систем (ИТС)
http://www.its.nntu.ru/
Опыт НГТУ в решении задач по
расчетно-экспериментальным
исследованиям компрессорных
установок
Нижний Новгород, 2023г.

2.

Опыт НГТУ по реализации НИОКР
Разработка и изготовление мехатронных систем
Разработка концепции
Проектирование и изготовление
прототипов
Установка на объект и испытания

3.

Опыт НГТУ по реализации НИОКР
Заключение по НИОКР
«Разработка и опытная эксплуатация прототипа роботизированной КПП»
1. Разработана оригинальная конструкция актуаторов роботизированной
коробки передач легкого коммерческого автомобиля
2. Разработан и изготовлен оригинальный блок управления РКПП
3. Разработан адаптивный алгоритм трогания, выбора и переключения
передач.
4. Проведена опытная эксплуатация в условиях полигона, доказавшая
работоспособность конструкции

4.

Опыт НГТУ по реализации НИОКР
Многоканальное тензометрирование силовых элементов конструкций
Исследования напряженно-деформированного
состояния сцепного устройства
Измерение крутящих моментов на
вращающихся валах

5.

Опыт НГТУ по реализации НИОКР
Многоканальное тензометрирование силовых элементов конструкций
1. Многоканальное тензометрирование силовых элементов конструкций
позволяет определить наиболее нагруженные участки конструкции
2. Многоканальное тензометрирование позволяет определить возникающие
напряжения на выбранных участках конструкции при испытаниях
3. Полученные экспериментальные данные могут быть использованы для
оптимизации исследуемой конструкции

6.

Опыт НГТУ по реализации НИОКР
Моделирование аэро- и гидродинамики
Моделирование процесса движения транспортного средства в воздушной и водной
среде. Проведение CFD-анализа для потоков жидкости в гидравлических агрегатах

7.

Опыт НГТУ по реализации НИОКР
Анализ функциональной безопасности
Анализ ключевых слов (HAZOP)
Требования и цели по
безопасности
Функциональные, архитектурные и
программные модели системы
Анализ опасностей и оценка
рисков (HARA)
Анализ видов и последствий
отказов (FMEA)
Анализ деревьев отказов (FTA)

8.

Опыт НГТУ по реализации НИОКР
Разработка и валидация расчётной модели рамы как
компонента виброакустической модели грузового автомобиля
Расчетная модель
Конечно-элементная модель
Структурная часть модели
Характерный размер конечных
элементов 5 мм
2,2 млн. узлов, 2,3 млн. элементов
Модель акустической полости
Характерный размер конечных
элементов 150 мм
82 тыс. узлов, 340 тыс. элементов
Частотный диапазон – до 400 Гц (с
перспективой расширения до 1 кГц)
Воздействие: вибрация двигателя
Методы расчёта: вычисление частотного
отклика (передаточных функций), расчёт
участия мод в оцениваемом параметре

9.

Опыт НГТУ по реализации НИОКР
Разработка и валидация расчётной модели рамы как
компонента виброакустической модели грузового автомобиля
Модальный эксперимент с рамой
Возбуждение колебаний физического объекта с помощью искусственного источника вибраций –
электродинамического вибровозбудителя
Измерение ускорений характерных точек испытуемого объекта
Вычисление и визуализация форм собственных колебаний объекта
Анализ соответствия форм собственных колебаний объекта, полученных расчётным и
экспериментальным путём
Размещение рамы на опорах с низкой жёсткостью
Cопоры = 11 Н/мм fнизш.собст. < 3 Гц
Вибровоздействие
Дискретность по частоте 0,2 Гц
Места воздействия
Площадки передних опор силового агрегата
Площадка задней опоры силового агрегата
Площадка на поперечине промопоры карданного вала
Измерение ускорений в характерных точках рамы
32 точки измерений, 66 измерительных каналов

10.

Опыт НГТУ по реализации НИОКР
Разработка и валидация расчётной модели рамы как
компонента виброакустической модели грузового автомобиля
Идентифицированные моды колебаний
fрасчёт = 21,08 Гц
fрасчёт = 22,98 Гц
fэксперимент = 21 Гц
fэксперимент = 24,8 Гц
fрасчёт = 31,74 Гц
fэксперимент = 33,2 Гц

11.

Опыт НГТУ по реализации НИОКР
Заключение по НИОКР «Разработка и валидация расчётной модели рамы как
компонента виброакустической модели грузового автомобиля»
1. Предложен способ отбора форм рабочих отклонений рамы для
сравнительного анализа с формами собственных колебаний, определённых
расчётным методом
2. Подтверждена валидность разработанной конечно-элементной модели рамы
лёгкого грузового автомобиля в частотном диапазоне до 35 Гц

12.

Опыт НГТУ по реализации НИОКР
Разработка прецизионного гидрораспределителя
Внешний вид распределителя
Разработан и изготовлен
гидрораспределитель с системой
управления основанной на принципиально
новых принципах, позволяющих
существенно повысить скорость работы и
точность дозирования устройства.

13.

Опыт НГТУ по реализации НИОКР
Разработка гидравлических устройств
Внешний вид гидростенда
Разработан и изготовлен специальный
испытательный стенд для отладки
алгоритмов систем управления
гидравлических устройств

14.

Опыт НГТУ по реализации НИОКР
Заключение по направлению разработка гидравлических устройств
1. За последние несколько лет коллективом ИТС НГТУ разработаны несколько
специализированных гидравлических установок.
2. Сотрудники НГТУ обладают компетенциями в области
моделирования и расчетов гидравлических систем;
• Разработки конструкторской документации;
• Сопровождения процесса производства опытных образцов;
• Проведения испытаний гидравлических систем;

15.

Опыт взаимодействия НГТУ с
АО «Нижегородский завод 70-летия Победы»
по тематике компрессорных установок
НИР по теме: «Расчетно-экспериментальные исследования компрессорной
установки NG2/2 в составе испытательного стенда»
Внешний вид компрессорной установки

16.

Расчетно-экспериментальные исследования
компрессорной установки NG2/2 в составе
испытательного стенда
Внешний вид компрессорной установки

17.

Расчетно-экспериментальные исследования
компрессорной установки NG2/2 в составе
испытательного стенда
Результаты испытаний

18.

Расчетно-экспериментальные исследования
компрессорной установки NG2/2 в составе
испытательного стенда
Результаты испытаний. Спектральная плотность мощности виброускорений
регистрируемых датчиками

19.

Расчетно-экспериментальные исследования
компрессорной установки NG2/2 в составе
испытательного стенда
Определение резонансных частот колебания трубопровода как пространственной
балочной системы

20.

Расчетно-экспериментальные исследования
компрессорной установки NG2/2 в составе
испытательного стенда
Определение резонансных частот колебания трубопровода как пространственной
балочной системы
Вторая форма
колебаний
трубопровода с
частотой 19,7 Гц
Пятая форма
колебаний
трубопровода с
частотой 28,8 Гц

21.

Расчетно-экспериментальные исследования
компрессорной установки NG2/2 в составе
испытательного стенда
Обобщенные выводы по выполненной НИР
1. Получены детальные картины изменения давлений в каналах
компрессора и значений виброускорений элементов компрессорной
установки в процессе работы;
2. Отмечен резкий всплеск амплитуд виброускорений при выключении
компрессорной установки. Рост значений в 2-5 раз;
3. По результатам экспериментов было установлено, что основные частоты
виброускорений и колебаний давлений в зоне датчиков равны: 25, 50, 75
и 100Гц;
4. По результатам расчетов было получено, что частоты первых форм
колебаний трубопровода попадают диапазон недопустимых значений для
возмущающей частоты 25 Гц (18,75 – 32,5 Гц). Таким образом условие
отстройки для указанной возмущающей частоты не выполняется.
5. Для отстройки собственных частот от частот пульсаций газа было
рекомендовано увеличение жесткости опорно-подвесной системы и
установка опор в сечениях арматуры большой массы.

22.

Общие выводы
1. Коллектив НГТУ открыт для совместных проектов по решению сложных
наукоемких научно-исследовательских и опытно-конструкторских
проектов.
2. НГТУ
обладает
современным
научно-исследовательским
и
испытательным оборудованием.
3. НГТУ обладает коммерческим лицензиями на современное программное
обеспечение.
4. Коллектив ИТС НГТУ имеет обширный опыт выполнения комплексных
проектов в различных областях машиностроения.
5. Коллектив ИТС НГТУ способен решать комплексные Научноисследовательские и Опытно-конструкторские работы результатом
которых является создание опытного образца и проведение его
полномасштабных испытаний.

23.

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева
Институт транспортных систем (ИТС)
http://www.its.nntu.ru/
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
Тумасов А.В.
Директор ИТС
+7-905-19-20-576
[email protected]
Нижний Новгород, 2023г.