Фв-фаза выхлопа ДВС в угловых градусах;

n _рез-расчетная частота вращения вала мин^-1.

Зная кубатуру ДВС и скорость поршня, по графику на рисунке 7 находим объем ГДН.

В формуле Вишневского фазы были, а здесь оказались не нужными. На самом деле все проще.

Особенность классического 2-х тактного ДВС в том что фазы выхлопа и перепуска симметричные относительно ВМТ и НМТ[8]. Волна сжатия смещается (при правильной настройке) тоже симметрично (от момента приоткрытия выхлопного окна до момента закрытия). Величина выхлопного окна влияет на быстроходность мотора, а перепуск на мощность. Оба окна нельзя до бесконечности увеличивать. Фаза выхлопа в первую очередь связана с эксплуатационными требованиями к ДВС, а фаза перепуска, при этом, должна быть максимальной. Но какой? Обратимся к фактам. За время выхлопа, одновременно происходят продувка цилиндра, вытеснение рабочей смеси из цилиндра и возвращение рабочей смеси из ГДН в цилиндр. Самое время вспомнить, что поршень движется не с постоянной скоростью, а от 0 м/с в НМТ до максимума по синусоиде. Мы до сих пор говорили только о средней скорости поршня, и все расчеты велись от средней скорости, что абсолютно корректно для волны сжатия и прочих процессов в ГДН. Чего нельзя сказать о процессах в двигателе. Попытка теоретического обоснования займет много места. Сошлюсь только на принцип из газовой динамики - потери давления в потоке пропорциональны квадрату скорости движения смеси, в данном случае, в перепускных окнах. Следовательно, максимальная площадь перепускных окон обеспечивает наименьшие потери, а вместе с ними и лучшее наполнение надпоршневого пространства свежей смесью. Из принципа неразрывности потока, следует, что весь объем надпоршневого пространства, с момента приоткрытия перепуска, заполнен двумя средами, замещающими одна другую. Скорость этого замещения зависит от соотношения площадей окон к объему пространства: чем больше выхлопное окно, тем быстрее по времени выходят продукты сгорания, и чем больше перепускные окна, тем быстрее и качественнее происходит замещение.

Какая минимальная (максимальная) разница должна быть между высотами выхлопа и перепуска?

Одинаковая высота исключается в виду вопиющей очевидности перерасхода топлива и максимального смешения горючей смеси с продуктами сгорания.

Зная параметры объема и длины ГДН можно нарисовать множество геометрий отличающихся пропорциями и степенью апроксимации, то есть приближения к плавным обводам. За основу геометрического построения ГДН была выбрана простая фигура, названная «единичный ГДН». Единичный ГДН представляет собой некую геометрическую фигуру с известными (определяемыми) параметрами длины и объема. Для изображения реального ГДН с вычисленными параметрами длины и объема, достаточно «растянуть и раздуть» единичный ГДН. Что показано на следующем изображении.

Рисунок 7.2 - единичный газодинамический насос



Рисунок 7.3 - единичный ГДН после преобразований. Окончательная геометрия

Единичный ГДН представляет собой совокупность двух объемов: диффузора и камеры, в различных соотношениях диаметров камеры к диаметру впускного отверстия. Диаметр камеры равен единице (например, 1 см), остальные размеры в долях диаметра. Объемы конфигураций с различными соотношениями диаметров камеры к диаметру впускного отверстия даны в тех же единицах. В данном случае в см³.

Выполняя последовательно простые арифметические действия можно с достаточной точностью определить основные геометрические параметры требуемого ГДН.

Иногда для этого потребуется два и более повтора некоторых шагов. Связано это с непропорциональностью расчетного диаметра камеры ГДН с конструктивными размерами выхлопного окна конкретного двигателя.

Таблица 7.2 Соотношение основных размеров единичного ГДН

№№	dвх - диаметр входа (см)	rвх - радиус входа (см)	VГДН - объем единичной ГДН (см3)	R - радиус образующей диффузора (см)	L - длина единичного ГДН (см)
11	0,080	0,040	0,5428110	0,8169565	1,5
22	0,110	0,055	0,5495420	0,8460955	1,5
33	0,140	0,070	0,5564771	0,8777906	1,5
44	0,170	0,085	0,5636448	0,9123192	1,5
55	0,200	0,100	0,5714550	0,9500000	1,5
66	0,230	0,115	0,5788251	0,9912012	1,5
77	0,260	0,130	0,5867141	1,0365130	1,5
88	0,290	0,145	0,5954985	1,0859507	1,5
99	0,320	0,160	0,6047544	1,1405882	1,5
110	0,350	0,175	0,6144549	1,2009615	1,5
111	0,380	0,190	0,6256917	1,2679032	1,5
112	0,410	0,205	0,6366658	1,3424152	1,5
313	0,440	0,220	0,6496533	1,4257142	1,5
114	0,470	0,235	0,6621079	1,5192924	1,5
115	0,500	0,250	0,6763178	1,6250000	1,5
116	0,530	0,265	0,6919999	1,7451595	1,5
117	0,560	0,280	0,7090538	1,8827272	1,5

*Выделена средняя строка, удобная для начального варианта расчетов.

7.3 Расчетная часть

1) Принцип черчения ГДН. Примем длину ГДН равную 284 мм;

2) Зная скорость поршня, определяем объем ГДН, 89 см³:

3) Делим расчетную длину ГДН на длину единичного ГДН:

28,4/1,5= 18,9333333;

4) Умножаем полученную величину на усредненный объем единичного ГДН (строка 9):

18,9333333 * 0,6047544 = 11,450016;

5) Делим расчетный объем ГДН на полученную величину:

89 / 11,450016 = 7,7729149

6) Полученная величина есть квадрат кратности диаметров искомого ГДН к единичному.

Извлекаем корень квадратный:

7,7729149^0,5 = 2,7879947;

7) Внутренний диаметр входного отверстия ГДН по мотору, допустим 11,3 мм., Если мы увеличим диаметр выбранного единичного ГДН в 2,7879947 раза, получим всего 8,92 ;

8) Следующий шаг, второе приближение: 11,3 / 2,788 = 4,053...

9) Выбираем из таблицы 7.2, ряд с ближайшим диаметром - 0,41 это будет 12-ая строка.

10) Повторяем шаг 4, теперь умножая 18,9333333 * 0,6366658 = 12,054205.

11) Делим расчетный объем ГДН на полученную величину:

89 / 12,054205 = 7,3833156;

12) Извлекаем корень квадратный:7,3833156^0,5 = 2,7172257.

13) Диаметры входа единичного ГДН (строка 12) умножим на результат п.12: 4,1 * 2,7172257 = 11,140625.

Полученный результат на 0,15 мм меньше требуемого. Принимаем решение:

А) увеличить диаметр входного отверстия до 11,3 мм, плавно сопрягая с остальной геометрией;

Б) провести самостоятельное построение геометрии .

14) Вычерчиваем геометрию ГДН любым известным способом.

15) Рассчитываем и строим оконечность ГДН:

Диаметр отверстия выпускного патрубка находящегося в неподвижной среде без эжекции

d_вых = [(Ф_в * V^1/3_ДВС *n ) / (K^1/3_ГДН * 55673)]^0,5; мм (8)

где: Ф_в- фаза выхлопа, V^1/3_ДВС - корень кубический из объема мотора, n - обороты двигателя;

K^1/3_ГДН - корень кубический из показателя кратности объема ГДН 55673 - безразмерный коэффициент.

Площадь выпускного отверстия

S₀ = (d_вых /2)2*p; мм²

Площадь отверстия находящегося в потоке с установившейся скоростью V км/час:

S_V = S₀ - [(S₀ * V) / 657 ] мм² (9)

16) Выполняем сопряжение выпускного патрубка с конфузором. В акустике одна из аксиом гласит, что энергия волны не искажается, если канал, по которому проходит волна, имеет искривления или изменения сечений с радиусами не менее 1/10 длины волны.

Этот же принцип позволяет как угодно изгибать ГДН, при этом соблюдая правила:

А) длина средней линии изогнутого ГДН должна равняться расчетной прямой длине;

Б) поверхность оболочки искривленного ГДН является касательной к множеству сфер построенных на средней линии и равных по размеру и координатам от начала отсчета по оси, аналогичным на прямой оси (правило площадей).

C / n (10)

где С - скорость волны сжатия;

n - частота вращения ДВС в секунду.

Минимальный радиус r_min> 1

Если настроить резонансную трубу на режим экономии топлива калильные, искровые то в установившемся режиме резонанса трубу можно отсоединить от двигателя разгерметизировать двигатель продолжает экономить топливо, меняется только звук. Расстояние при котором разгерметизация не влияет на качество, четко лимитировано. Кроме зазора на работу влияет геометрия кромки ГДН. При отработанной компоновке системы ДВС-ГДН ввод двигателя в режим резонанса значительно ускоряется в отличие от герметичных ГДН. Алгоритм зазора и геометрия ГДН установлены.

Пример расчета ГДН:

Имеется двигатель для Р/У автомодели с данными:

- Объем двигателя, см³ - 3,5;

- Диаметр поршня, см - 1,66;

- Ход поршня, см - 1,6;

- Высота выхлопного окна, мм - 7,0;

- Длина шатуна, мм - 29;

Максимальная мощность при частоте вращения вала, мин^-1 - 34500;Диаметр впускного отверстия ГДН, мм - 12,5;

Условия эксплуатации, при температуре воздуха 27⁰С, относительной влажности 40% и атмосферном давлении 720 мм. Ртутного столба, то есть 0,98 кг/см².

Находим:

А) Фаза выхлопа получается 181⁰36', принимаем 181,5⁰;

Б) Скорость поршня - 18,4 м/с;

В) Теплонапряженность. Sс - площадь стенок цилиндра в рабочей зоне, включая окна;

Sоб - суммарная площадь поверхностей стенок, днища поршня и головки;

Ктн₁ - показатель теплонапряженности первого рода, относительное количество тепла от сгорания топлива на единицу поверхности, рассеивающей это тепло;

Ктн₂ - показатель теплонапряженности второго рода, влияние размеров трущихся поверхностей на единицу;

Ктн₃ - показатель теплонапряженности третьего рода, влияние скорости трущихся поверхностей на единицу;

Ктн - совокупный показатель теплонапряженности.

Совокупный показатель теплонапряженности как прирощение к тепловым процессам двигателя прибавляем к единице и получаем искомый показатель теплонапряженности, необходимый для дальнейших расчетов:

К=(1 + Ктн )

Определяем исходные параметры

- площадь поршня Sп 3,14159*0,83²= 2,1642413 см².

поверхность рабочей части цилиндра Sс 3,14159*1,66*1,6=8,344063 см².

поверхность объема Sоб 8,344063+2*2,1642413=12,672545 см².

- Ктн₁= 3,5/12,672545=0,2761876

-Ктн₂=8,344063*1,6/12,672545=1,0534979}

- Ктн₃ = 18,4/12,672545=1,4519577

- Ктн=Ктн₁*Ктн₂*Ктн₃=0.422466

- К=1+Ктн=1,422466;

Г) Объем ГДН в соответствии со скоростью поршня.

Находим:

V_ГДН= 3.5*36,4=127,4 см³.

Д) Скорость волны сжатия:

для топлива метанол 80% + масло 20%

Сп={2*[27-20+403]*[0,98+0,001*(40-75)]*1,422466*261,02809}^0,5= 536,3983м/с;

для топлива с 15% нитрометана

Сп={2*[27-20+453]*[0,98+0,001*(40-75)]*1,422466*255,11188}^0,5= 561,68923 м/с;

Е) Длина ГДН

для топлива метанол 80% + масло 20%

L=0,5[1:( 34500:60)]:360 *536,3983*181,5 = 279,9 мм

для топлива с 15% нитрометана

L=0,5[1:( 34500:60)]:360 *561,68923*181,5 = 293,1 мм;

Ж) Масштаб увеличения длины единичного ГДН:

для топлива метанол 80% + масло 20% 279,9/1,5=18,66;

для топлива с 15% нитрометана293,1/1,5=19,54;

З) Масштаб увеличения диаметра единичного ГДН, в первом приближении для топлива метанол 80% + масло 20%

18,66*0,6047544=11,284717; 127,4/11,284717=11,289605; 11,289605^0,5=3,36;

для топлива с 15% нитрометана

19,54*0,6047544=11,8169;

127,4/11,8169=10,781169;10,781169^0,5=3,283;

И) Определяем соответствие входного отверстия ГДН:

для топлива метанол 80% + масло 20% 3,36*0,32=1,075см;

Не достаточно.

для топлива с 15% нитрометана 3,283*0,32=1,0507см;

Не достаточно.

Повторяем действия для топлива метанол 80% + масло 20%

18,66*0,6256917=11,675407;

127,4/11,675407=10,911825;10,911825^0,5=3,3033051;

для топлива с 15% нитрометана

19,54*0,6256917=12,226015; 127,4/12,226015=10,420402;10,420402^0,5= 3,2280647;

Определяем соответствие входного отверстия ГДН:

для топлива метанол 80% + масло 20% 3,3033051*0,38=1,255см; Удовлетворяет.

для топлива с 15% нитрометана 3,2280647*0,38= 1,227см;

Удовлетворяет.

М) Диаметр выпускного патрубка

d_вых = [(181.5* 1,51829*34500 ) / (3,31411* 55673)]^0,5= 7,18 мм,………... разумнее сделать больше, затем дросселировать по необходимости.

Длину патрубка предварительно рисуем 45-50 мм

Радиус сопряжения патрубка с конфузором по формулам 10 и 11:

топливо метанол 80%+масло 20% 536398, 3 / 34500 = 932,487 мм; принимаем r94 мм;

топливос 15% нитрометана561689,23/34500=976,85мм;

принимаем r98 мм;

Технологически целесообразно на обеих ГДН сопряжения выполнить одинаковыми, большего радиуса. Патрубок можно отрезать на расстоянии 7,5 мм от точки касания дуги r98 мм с диметром патрубка.

8. Технико-экономическое обоснование работы

8.1 Обоснование целесообразности разработки

Предпринимателю в процессе деятельности постоянно приходиться принимать решения о цене, по которой изделие будет реализовано, о переменных и постоянных издержках, о приобретении и использовании ресурсов. Для этого необходимо точно и достоверно определить затраты и прибыль и объем производства.

Все предпринимаемые в условиях рынка управленческие модели основаны на изучении взаимосвязи затрат, объема производства и прибыли. Специальный анализ помогает понять взаимоотношения между ценой изделия, объемом производства, переменными и постоянными издержками. Он позволяет сравнить различные варианты цен на продукцию и получение прибыли, а также отыскать наиболее выгодное соотношение между переменными, постоянными затратами, ценой и объемом производства продукции. Достичь этого можно разными способами:

- снизить цену продаж и соответственно увеличить объем реализации;

- увеличить постоянные затраты и увеличить объем;

- пропорционально изменять переменные, постоянные затраты, и объем выпуска продукции. Иногда анализ соотношения затрат, объема производства и прибыли (CVP- анализ, Cost-Volume-Profit) трактуют более узко, как анализ критической точки[11].

Под критической понимается та точка объема производства, в которой затраты равны выручке от реализации всей продукции, то есть где нет ни прибыли ни убытков. Эту точку называют также «мертвой», или точкой безубыточности.

Для ее вычисления можно использовать три метода: уравнения, маржинальной прибыли и графического изображения.

Метод уравнения.

В качестве исходного уравнения для анализа принимают следующее соотношение выручки, издержек и прибыли:

Выручка - переменные затраты - постоянные затраты - прибыль.

Если выручку представить как произведение цены продажи единицы изделия и количества проданных единиц, а затраты пересчитать на единицу изделия, то в точке критического объема производства будем иметь:

(1)

где Qkp- объем производства продукции в критической точке (количество единиц);

Р- цена единицы продукции;

VC- удельные переменные затраты на единицу продукции;

FC- постоянные расходы.

Из формулы (1) определяем количество единиц продукции, которое необходимо продать, чтобы достигнуть критической точки:

(2)

Метод маржинальной прибыли представляет собой модификацию метода уравнений.

Маржинальная прибыль - это разность между выручкой от реализации продукции и переменными затратами, то есть это определенная сумма средств, необходимая, в первую очередь, для покрытия постоянных затрат и получения прибыли предприятия. Маржинальную прибыль на единицу изделия можно также представить как разность между ценой реализации единицы товара и удельными переменными расходами. Маржинальная прибыль, приходящаяся на единицу продукции, представляет вклад каждой проданной единицы в покрытие постоянных затрат.

Преобразование формулы (2) раскрывает связь объема продукции и относительного маржинального дохода:

где d - относительный уровень удельных переменных расходов в цене продукта (d = VC/P);

(1 - d) - относительная маржинальная прибыль на единицу объема реализации.

Таблица 8.1 - Соотношение цен системы

Наименование товара/услуги	Цена изделия
Блок управления системы	От 1150 р.
Датчики	От 2700р.
Светодиодная индикация	От 100р.
Установка/снятие системы	500 - 1000 р.
Провода для подсоединения датчиков	300 р.
Механизм сдвижки ГДН	1000-6000р.
ГДН с возможностью регулировки геометрии	1000-18000р.

Проанализировав данную таблицу можно сделать вывод о том, что система по ценовому соотношению выходит в минимальных пределах - от 6750 рублей.

Исходя из назначения и области применения разработки, определим величину закладываемой прибыли в размере 70 % к сумме основной и дополнительной заработной плате (таблица 8.2).

Величину налога на добавленную стоимость (НДС) определяем как 18 % от продажной цены разработки при продаже.

Так как в стоимость системы входят покупные изделия и по ним платится НДС, фактический НДС к оплате определяем в цене за вычетом уже уплаченного НДС по приобретенным материалам и комплектующим.

Таблица 8.2 - Калькуляция полной себестоимости системы

Статья расходов	Сумма, руб.
1 Материалы и оборудование (М)	6750
2 Основная зарплата (ОЗ)	610
3 Дополнительная зарплата (ДЗ) 15,7 %	95,77
4 Социальное страхование (ОЗ+ДЗ) 30 % + 100 %	917.501
5 Накладные расходы 144 % (ОЗ+ДЗ)	1016,31
6 Себестоимость	9389.5798
7 Прибыль 70 % (ОЗ+ДЗ) :	494,039
8 Цена (Ц)	9883.6188
9 НДС к оплате (М*18% оплаченный НДС за материалы) НДС	1779.051384
Стоимость 1 изделия при изготовлении	11662.670184

8.2 Выбор аналога для сравнения

Ближайшим аналогом данной системы является разработка фирмы Yamaha - EXUP(ExhaustUltimatePowerValve). Цель у обеих систем одна, обеспечить наиболее эффективную работу силовой установки ДВС, ГДН при различных режимах работы ДВС, но способы ее достижения у них совершенно разные. EXUP работает по принципу изменения внутреннего сечения выпускной системы, а разрабатываемая система изменяет геометрические параметры выпускной системы, путем смещения конусов, достигая таким образом выше указанной цели с наименьшими потерями в отличии от аналога. Из чего следует, что разрабатываемая система уникальна.

8.3 Анализ рыночной ситуации и обзор существующих аналогов

Первоначальной задачей на этапе становления производства является анализ рынка сбыта. По результатам произведённых исследований выяснилось, что основными потребителями нашей продукции являются:

- автолюбители - 17%;

- специализированные автомобильные технические центры - 57%;

- ремонтные мастерские - 20%;

- другие потребители - 6%.

Сегментация рынка наглядно показана на рисунке 8.1

Рисунок 8.1 - Сегментация рынка

Таблица 8.3- Определение возможной рыночной цены

Наименование статьи калькуляции	Сумма рублей
Стоимость1 изделия при изготовлении	11662.670184
НДС 18%	2099.28063312
Итого, отпускная цена с НДС	13761.95081712

Полученное расчетное значение рыночной цены (таблица 8.3) разрабатываемого продукта не может в полной мере соответствовать оценкам экспертов, составляющее не более 0,7 % от стоимости системы электронного управления сечением выхлопа EXUP, так как данная система фактически не является аналогом разрабатываемой системы.

8.4 Длительность работ на этапе проектирования

Для подсчета трудовых затрат необходимо, в первую очередь, подсчитать общее количество часов, потраченных на разработку системы. Весь процесс производства проектируемой системы можно разбить на несколько этапов, каждый из которых занимает определенное количество трудовых часов:

Таблица 8.4 - Временные затраты на этапе проектирования

№	Временные затраты на этапе проектирования	Количество затраченных дней
1	подготовка материала	4
2	анализ литературы	8
3	синтез вариантов решений	4
4	разработка структурной схемы	1
5	разработка алгоритмов	2
6	разработка принципиальной схемы	2
7	безопасность системы проекта	3
8	экономический анализ	4
9	проведение экспериментов	10
10	подготовка пояснительной записки	12

На основании вышесказанного можно построить график временных затрат на этапе проектирования. На графике 8.2 в окончательной сумме затраченного времени не учитываются те случаи, когда работы велись одновременно над несколькими из выше перечисленных видами работ.



Рисунок 8.2 - График временных затрат на этапе проектирования

На графике 8.2 в окончательной сумме затраченного времени не учитываются те случаи, когда работы велись одновременно над несколькими из выше перечисленных видами работ.

Таблица 8.5 - Временные затраты на выполнение работ

№ операции	Наименование операций	Временные затраты на операции
1	Изготовление корпуса для ЭБУ системы	4 часа
2	Изготовление внешнего контура системы сдвижки	30 минут
3	Сборка корпуса ЭБУ системы	15 - 30 минут
4	Сборка механической части системы	30 - 60 минут
5	Подключение системы	30 минут
6	Пусконаладочные работы	15 - 60 минут

8.5 Расчёт эксплуатационных расходов для разработки проекта и аналога

В таблице 8.6 приведен расчет цены потребления аналога и разработки. При определении единовременных капитальных затрат экспертная оценка расходов на транспортировку, монтаж устройства, стоимость комплекта запасных частей составит: для аналога - 15 %, для разработки - 10 % к рыночной цене. При оценке эксплуатационных расходов экспертная оценка затрат на обслуживание, ремонт и другое.составит: для аналога - 20 %, для разработки - 15 % к рыночной цене.

Таблица 8.6 - Вычисление интегрального стоимостного показателя

Наименование статьи калькуляции	Аналог Сумма рублей	Проект Сумма рублей
Полная себестоимость EXUP		11662.670184
Рыночная цена Ц0	23500.00	13761.95081712
Итого единовременные капитальные вложения К	27025.00	15138.145898832
Итого затраты на эксплуатацию за все время работы изделия Зэ	4700.00	2064.292622568
Итого интегральный стоимостной показатель (цена потребления) IC	31725.00	17202.4385214

8.6 Расчёт сравнительной технико-экономической эффективности разработки

Рассчитаем технико-экономические показатели проекта по выбранным в критериям и представим их в таблице 8.6. Форму вычисления интегрального технического показателя выберем аддитивную, так как выбранные критерии не имеют нулевых численных значений как для разработки, так и для аналога. Число критериев для сравнения - 5, что не противоречит используемой методике и не приведет к сглаживанию отличительных параметров [18].

Формула для расчета интегрального технического показателя

I _T = ? a_ib_i , i =1

где a_i - весовой коэффициент i-го параметра; b_i - значение i-го параметра. Численное значение весовых коэффициентов каждого параметра устанавливается экспертным путем с применением метода экспертных оценок с позиций важности и значимости этих параметров для потребителя.

Значения каждого i-го параметра для аналога устанавливаем равным единице, а значение i-го параметра для разработки - соответствующее численное улучшение параметра в разах (значение больше единицы) либо соответствующее численное ухудшение параметра в разах (значение меньше единицы, но больше нуля).

Интегральный технико-экономический показатель определяется как:

I_TЭ = I_T / I_C

где I _ТЭ - интегральный технико-экономический показатель;

I_С - интегральный стоимостный показатель.

Интегральные стоимостные показатели (цена потребления) аналога и разработки выбираем из таблицы 8.7. При этом соответствующие значения аналога и разработки представляют в относительных единицах, то есть интегральный стоимостный показатель аналога принимается равным единице, а интегральный стоимостный показатель разработки - соответствующее численное удорожание в разах.

Сравнительная технико-экономическая эффективность разработки вычисляется следующим образом:

Э_ср = I _{TЭпроекта}/ I _{TЭаналога}

где I _{TЭпроекта} - интегральный технико-экономический показатель разработки; IT_{Эаналога} - интегральный технико-экономический показатель аналога.

Таблица 8.7 - Оценка технико-экономической эффективности проекта

№п.п	Параметры и характеристики	Весовой коэффициент	Аналог	Проект
			показатель	Значение	показатель	значение
1	Быстродействие	0,25	1	0,2	1	0,25
2	Безопасность	0,25	1	0,25	1,6	0,4
3	Надежность	0,25	1	0,25	3	0,75
4	Масса	0,15	1	0,15	0,9	0,14
5	Пригодность к модернизации	0,1	1	0,1	1,3	0,3
I T		1,0		1,84
IC		1,0		1,14
ITЭ		1,0		1,6
Эср				1,6

Вывод. В данном разделе был произведен анализ технико-экономических показателей адаптивной системы изменения геометрии выпускного тракта двухтактных двигателей.

По результатам технико-экономического анализа и приведенным выше расчетам следует, что характеристики разработанного устройства значительно превосходятпо тем же критериям характеристики аналогов и несмотря на высокую стоимость комплектующих, разработанное устройство существенно дешевле сопоставляемого с ним аналога. Из чего следует, что цели и задачи, решаемые с помощью данного устройства экономически оправдывают затраты на его разработку и изготовление.

9. Безопасность, экологичность и надежность при эксплуатации изделия

9.1 Системный анализ опасных и вредных факторов

Изготовление системы адаптации выхлопного тракта производится в лаборатории и охватывает многие виды производства, применяемые в радиопромышленности:

ѕ сборно-монтажные работы;

ѕ производство печатных плат;

ѕ регулировку;

ѕ испытания.

Проанализируем причины отказа в работе устройства и построим дерево причин отказов (рисунок 9.1). Разрабатываемое устройство должно быть надежным устройством с гарантийным сроком. Рассматриваемое дерево отказов представляет собой совокупность четырех глобальных причин отказа.

Эти причины следующие:

ѕ неверные данные датчиков;

ѕ отказ датчиков;

ѕ неисправность электромотора (сервопривода);

ѕ отказ контроллера.

Первый блок причин отказа-неверные данные датчиков- если:

ѕ отказ одного из блоков (дефект производства, другие причины);

ѕ воздействие внешней среды (механическое воздействие или другие причины).

Второй блок причин отказа -отказ датчиков- если:

ѕ обрыв кабеля;

ѕ отсутствие питания;

ѕ дефект сборки (неквалифицированный сборщик, низкое качество материала).

Третий блок причин отказа неисправность механизма сдвижки ГДН - если:

ѕ обрыв кабеля;

ѕ отсутствие питания;

ѕ дефект сборки (неквалифицированный сборщик, низкое качество материала).

Четвертый блок причин отказа -неисправность сервопривода - если:

ѕ отсутствие питания;

ѕ износ подшипников.

Пятый блок причин отказа неисправность микроконтроллера если:

ѕ сбой программного обеспечения;

ѕ отсутствие питания.

Дерево причин отказов отображенное на рисунке 9.1 показывает необходимость профилактического осмотра и тестирования системы.

Рисунок 9.1 - дерево причин отказов адаптивной системы управления выпускного тракта двухтактного двигателя

9.2 Безопасность и надежность при эксплуатации изделия

1 Работы проводить в соответствии с требованиями "Межотраслевых правил по охране труда на автомобильном транспорте" ПОТ РМ-027-2003, инструкций по охране труда для слесарей, действующих на предприятии и раздела 2 данной инструкции.

2 Неправильное обращение, хранение, транспортировка, установка или демонтаж компонентов системы могут привести к непредусмотренному их срабатыванию или к нарушению нормального функционирования системы в целом.

3 Компоненты системы многоразового действия. Не работающие, в результате действия системы, блок управления, датчики, индикаторы, сервоприводы, необходимо заменить или отдать специалисту для ремонта оборудования.

4 Компоненты системы (блок управления, датчики ,индикаторы, сервоприводы,), сработавшие или не сработавшие, но не своевременно, что могло повлечь ДТП , подлежат замене. Забракованные компоненты устройства должны быть помещены в изолятор брака на складе хранения.

5 Замена компонентов системы проводится:

6 при обнаружении неисправностей в компонентах системы;

7 при повреждении компонентов системы;

8 при несвоевременном срабатывании системы или отдельных его компонентов.

9.3 Меры безопасности при работе с системой

1 Внимание! При проведении ремонтных и регламентных работ на ТС, оборудованных данной системой, выключатель зажигания должен быть в состоянии "ВЫКЛЮЧЕНО", клемма провода "массы" должна быть отсоединена от аккумуляторной батареи.

Перед проверкой электропроводов на короткое замыкание или разрыв необходимо отсоединить колодки жгутов проводов от модулей системы (блок управления, датчики , индикаторы, сервоприводы).

2 Все работы, связанные с компонентами системы, необходимо выполнять в чистых хлопчатобумажных перчатках и очках.

3 Хранить компоненты системы необходимо в оригинальной упаковке, соответствующей классу опасности 1.4S или 1.4G по ГОСТ 19433. Место для хранения компонентов устройства должно быть защищено от несанкционированного доступа лиц, не допущенных к обращению с ними. Не допускается складирование модулей устройства совместно с деталями ТС и материалами, которые являются взрывоопасными, пожароопасными, легко воспламеняемыми или горючими.

4 При работе с компонентами устройства запрещается:

? поднимать компоненты системы за подсоединенные к ним провода;

? разбирать компоненты устройства;

? подключать компоненты системы к источнику энергии, за исключением случаев, описанных в данной инструкции;

? располагать компоненты системы вблизи открытого огня и источников тепла (обогревателей, печей);

? располагать компоненты системы рядом с жирами, кислотами, растворителями, горюче-смазочными и подобными материалами;

? располагать компоненты устройства в местах проведения опасных работ (сварочных, окрасочных и т.п.);

? устанавливать на ТС компоненты системы имеющие механические повреждения;

? устанавливать на ТС компоненты системы после их падения с высоты более 1 м на твердую поверхность;

9.4 Эксплуатация и ремонт системы

Эксплуатация данной системы не вызывает ни каких сложностей т.к. она полностью автоматизирована, но как и в любой другой системе возможны неисправности и нюансы, такие как, Зашлакованость как самого ГДН, что ухудшает работу выхлопной системы так и элементов отвечающих за позиционирование ( сдвижку ) конуса что приведет к увеличению нагрузки на механизм отвечающий за данную функцию и пагубно влияет на него (уменьшает ресурс механизма ) ; при не значительном загрязнении, в случае если загрязнение значительно затрудняет работу механизма, система автоматически переходит в аварийный режим при котором отключается исполнительный механизм и на приборной панели загорается сигнализирующая лампочка, аналогично как и при полном выходе из строя исполнительного механизма. Абсолютно аналогичные действия система произведет и при выходе из строя одного из датчиков. Так же к нарушению корректности работы устройства и системы выхлопа в целом приведут механические повреждения ГДН (изменение геометрии) т.к. резонансный глушитель (его геометрия) подбирается непосредственно к двигателю, а данная система в свою очередь настраивается непосредственно к ним с целью оптимизации работы ГДН при различных режимах работы ДВС и внешних условиях.

Ресурс данной системы велик т.к. ее механическая часть весьма надежна, двигатель, установленный в ней трехфазный, что исключает износ щеточного узла, так же благодаря высокой степени гладкости стенок ГДН и разности материалов в механизме сдвижки, усилие необходимое для перемещения конуса сводится к минимуму, датчики используемые в ней, на протяжении многих лет применяются в автомобильной промышленности и их надежность доведена уже до высокого уровня, но в случае возникновения всех выше перечисленных неисправностей ремонт весьма прост и не дорогостоящий. Ведь практически все неисправности сводятся к необходимости очистки выхлопной системы и системы сдвижки в случае механических повреждений материалы, из которого изготовлен ГДН допускает произведение рихтовочных работ. Стоимость используемых датчиков не велика, что делает не рентабельным их ремонт. В случае возникновения неисправностей силовой части - двигателя, за счет простоты его конструкции практически все ремонтные работы будут заключаться в замене подшипников. К более дорогостоящему ремонту двигателя относится перегорание одной или нескольких из его обмоток.

9.5 Разработка мероприятий по повышению безопасности

Организационные мероприятия. Персонал для работы над сборкой, монтажом и наладкой блока управления готовится специально. К работе могут быть допущены лица, достигшие 18-летнего возраста, прошедшие медицинскую комиссию и имеющие удостоверение на право производства работ. Для персонала, непосредственно работающего в электроустановках, производится повторная проверка знаний раз в год.

Для безопасности работ в электроустановках осуществляются организационные мероприятия. Организационными мероприятиями являются:

- допуск рабочих, квалификационная группа которых не ниже 3;

- инструктаж по технике безопасности;

- оформление перерывов в работе, переводов на другое рабочее место.

Гигиенические мероприятия. На рабочих местах большое значение отводится созданию комфортных условий труда, которые обеспечиваются параметрами микроклимата и степенью запыленности воздуха.

Местная вытяжная вентиляция предназначена для удаления воздуха непосредственно от мест образования или выхода вредных выделений, приточная - для подачи воздуха на определенные рабочие места или участки.

Светотехнические условия являются важнейшим фактором при работах, требующих зрительного напряжения. Выполняемые в лаборатории работы относятся к III разряду зрительных работ (размер объекта 2-4 мм). Согласно требованиям СНиП 23-05-95 необходимая освещенность рабочего места для III разряда зрительных работ должна составлять не менее 300 лк. При работе в дневное время суток используется естественное боковое освещение, то есть через световые проёмы (окна) в наружных стенах. Свет в лаборатории проникает через оконные проемы общей площадью 6м².

В вечернее время используется система общего искусственного освещения, состоящая из шести светильников типа ШОД с лампами ЛБ-80 и ЛДЦ-80, размещенных в два ряда группами по четыре лампы на высоте 3,5 м от пола.

Так как работы производятся в основном в светлое время суток, то рассмотрим естественное освещение помещения лаборатории.

Существенным фактором предотвращения несчастных случаев является соблюдение правил электробезопасности. Для этого необходимо:

применение пониженного напряжения (12-24)В;

применение защитного заземления до 4Ом.

В электроустановках напряжением до 1000 В. в сети сизолированнойнейтралью сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом. По периметру всей лаборатории проходит шина общего заземления, посредством подключения к которой производится заземление всех корпусов приборов.

Для контроля изоляции в лаборатории применяют специализированные омметры типа М1101 и МС-06. При допуске персонала в лабораторию с ним должен быть проведен инструктаж по технике безопасности, в котором необходимо тщательным образом предупредить о возможных причинах поражения электрическим током. При обслуживании электронных систем, используют только специальные электрозащитные инструменты и приборы.

Для защиты от поражения электрическим током, лаборатория оборудована контурным заземлением и устройством защитного отключения от сети. Для защиты от коррозии резьбовые соединения в цепях заземления нужно покрывать вазелином.

9.6 Пожарная безопасность

В процессе работы с устройством существует опасность возникновения пожара. Причины пожара могут быть электрического и неэлектрического характера. К причинам электрического характера относятся:

1) искрение в электрических устройствах;

2) токи коротких замыканий, нагревающие проводники до высокой температуры, при которой может возникнуть воспламенение их изоляции, а также значительные электрические перегрузки проводов и обмоток электрических приборов;

3) плохие контакты в местах соединения проводов, когда вследствие большого переходного сопротивления выделяется большое количество тепла;

4) электрическая дуга, возникающая в результате ошибочных операций.

Вследствие того, что блок управления - это низковольтный прибор, то возникновение опасности пожара электрического характера непосредственно из-за этого прибора практически исключены.

Причинами пожаров неэлектрического характера могут быть:

1) неисправность отопительных приборов и нарушение режимов их работы;

2) неисправность производственного оборудования и нарушение технологического процесса, в результате которого возможно выделение горючих газов, паров пли пыли в воздушную среду;

3) курение в пожароопасных помещениях;

4) самовоспламенение некоторых материалов.

Защита сети от короткого замыкания обеспечивается реле и установочными автоматами. Необходимо также предусмотреть выключатели для отключения питания всех приборов в лаборатории. При перегрузке наиболее эффективными являются автоматические схемы защиты, теплое реле и плавкие предохранители.

Технологические операции (например, пайка, лужение горячим припоем, обжигание концов монтажного провода) проводятся с использованием ЛВЖ (этилового спирта, ацетона, скипидара) и при повышенной температуре.

Электрические паяльники должны обеспечиваться специальными термостойкими подставками. Обжигание изоляции концов проводов должно производиться в несгораемом вытяжном шкафу. ЛВЖ следует хранить в посуде с герметичными крышками (пробками). Посуду открывают только в момент пользования. Количество ЛВЖ не должно превышать суточную потребность. Вентиляция рабочего места позволяет уменьшить концентрацию в воздухе легковоспламеняющихся веществ.

Вентиляционная система должна иметь устройства, преграждающие при возникновении пожара возможность распространения огня из одного этажа в другой или из одного помещения в другое.

В лаборатории должна быть вывешена табличка с указанием фамилий и должности лиц, ответственных за пожарную безопасность Данное помещение по пожарной опасности согласно НПБ 105-03 должно иметь категорию В - производства, связанные с обработкой несгораемых веществ. Степень огнестойкости основных строительных конструкций по СНиП 21 - 01 - 97 равна 3.

В случае возникновения пожара, в лаборатории должны быть средства связи. Весь пожарный инвентарь, противопожарное оборудование и первичные средства пожаротушения должны содержаться в исправном состоянии, находиться на видном месте и к ним в любое время суток должен быть обеспечен беспрепятственный доступ. Все стационарные и переносные средства пожаротушения должны периодически проверяться.

Для тушения пожара в лаборатории имеется огнетушитель ОУ-2 ТУ27-4563-79, который предназначен для тушения небольших очагов пожара. Огнетушители подвергаются периодической проверке и перезарядке. При возникновении пожара в необходимо немедленно выключить электропитание лаборатории рубильником и воспользоваться огнетушителем.

При возникновении пожара необходимо также осуществить эвакуацию из опасной зоны работающего персонала по плану эвакуации. Время эвакуации людей определяется по формуле

,

где - расстояние до ближайшего выхода из помещения;

- скорость движения людей (м/с).

Так как эвакуация людей связана с выносом ценных приборов и документов, то время эвакуации увеличивается в несколько раз.

При изготовлении печатных плат для травления используют сильнодействующие ядовитые вещества (хлорное железо). Покрытие печатных плат различными лаками приводит к выделению в атмосферу вредных веществ.

Основным загрязнением при этом производстве являются пары свинца, выделяющиеся при пайке деталей. Предельно допустимая концентрация паров свинца в воздухе рабочей зоны не должна превышать 0,01 мг/м³. Для уменьшения этого фактора используем припой ПОС-60, который содержит 60 % олова, остальные 40% свинец.

Вода, используемая для промывки плат после травления, собирается в контейнеры и раз в неделю отвозится на утилизатор.

Так как почти все рассмотренные технологические процессы связаны с загрязнением атмосферы различными отходами производства (пыли, летучие вещества), то целесообразно рассмотреть способы защиты атмосферы от промышленных отходов.

9.7 Защита окружающей природной среды

Радикальное решение проблемы защиты биосферы может быть достигнуто повсеместным применением экологичных технологий, к которым относятся снижение выбросов вредных веществ двигателями внутреннего сгорания.

Наиболее токсичными компонентами отработавших газов бензиновых двигателей являются: оксид углерода (СО), оксиды азота (NОx), углеводороды (СnHm), а в случае применения этилированного бензина - свинец. Состав выбросов дизельных двигателей отличается от бензиновых. В дизельном двигателе происходит более полное сгорание топлива. При этом образуется меньше окиси углерода и несгоревших углеводородов. Но, вместе с этим, за счет избытка воздуха в дизеле образуется большее количество оксидов азота. Дизельные двигатели, кроме всего прочего, выбрасывают твердые частицы (сажу). Сажа, содержащаяся в выхлопе, нетоксична, но она адсорбирует на поверхности своих частиц канцерогенные углеводороды. При сгорании низкокачественного дизельного топлива, содержащего серу, образуется сернистый ангидрид. Состав выбросов бензинового и дизельного двигателей представлен на рисунке 9.7. В обычных условиях СО- бесцветный газ без запаха, он легче воздуха и поэтому может легко распространятся в атмосфере. При действии на человека СО вызывает головную боль, головокружение, быструю утомляемость, раздражительность, сонливость, боли в области сердца. Оксид азота NO - бесцветный газ, диоксид азота NO2 - газ красно-бурого цвета с характерным запахом. Оксиды азота при попадании в организм человека соединяются с водой. При этом они образуют в дыхательных путях соединения азотной и азотистой кислоты. Оксиды азота раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз, носа, рта. Воздействие NO2 способствует развитию заболеваний легких.



Рисунок 9.2 - Состав выбросов бензинового и дизельного двигателей

Некоторые углеводороды СН являются сильнейшими канцерогенными веществами (например, бензапирен), переносчиками которых могут быть частички сажи, содержащиеся в отработавших газах. В скопившихся над асфальтом облаках СН и NOx под воздействием света происходят химические реакции. Разложение оксидов азота приводит к образованию озона. Вообще-то озон не стоек и быстро распадается, но только не в присутствии углеводородов (СН) - они замедляют процесс распада озона, и он активно вступает в реакции с частичками влаги и другими соединениями. Образуется стойкое облако мутного смога. Озон разъедает глаза и легкие, а выбросы NОх участвуют в формировании кислотных дождей. В случае применения этилированных бензинов около 50% свинца осаждается в виде нагара на деталях двигателя и в выхлопной трубе, остаток уходит в атмосферу. Свинец присутствует в отработавших газах в виде мельчайших частиц размером 1-5 мкм, которые долго сохраняются в атмосфере. Концентрация свинца в атмосфере придорожной полосы в 2-20 раз больше, чем в других местах. Присутствие свинца в воздухе вызывает серьезные поражения органов пищеварения, центральной и периферической нервной системы. Воздействие свинца на кровь проявляется в снижении количества гемоглобина и разрушении эритроцитов.

10. Области применения разрабатываемой системы

Области применения этого проекта весьма обширны так, как данная система может использоваться в абсолютно любых областях, где применяются двухтактные ДВС будь, то электрогенератор или транспортные средства всех типов: мотоциклы, аквабайки и даже в доски для серфинга хобби-моделизме либо в технических видах спорта, с целью показания наивысших результатов.

Заключение

Сварить и прикрутить резонатор к двигателю недостаточно для увеличения его мощности. В этом играет роль все:объем трубы, размер конусов резонатора, размер глушителя. Все эти факторы учитываются производителями при разработке выхлопных систем. микроконтроллер схема двигатель1) Плавно сужающиеся конусы резонатора увеличивают крутящий момент и мощность, но не улучшают работу двигателя в целом. микроконтроллер схема двигатель2) Более крутые углы конусов резонатора увеличивают интенсивность, но укорачивают время прохождения волн положительного и отрицательного давления через выпускной канал. Эти выхлопные трубы могут значительно увеличить мощность и крутящий момент двигателя, но только в очень узком диапазоне оборотов. Кроме того, возникает зависимость мощности от условий эксплуатации и погодных условий: повышение температуры или влажности воздуха отрицательно скажется на работе резонатора.микроконтроллер схема двигатель3) Чем быстрей вы ездите, тем короче должна быть труба, и наоборот.микроконтроллер схема двигатель4) Бензин низкого качества сильно влияет на работу резонансного глушителя, изменяя температуру выхлопных газов, и, как следствие, их давление и скорость движения.

Следовательно система выхлопа с изменяемой геометрией ГДН двухтактных двигателей в работе которой учитываются выше перечисленные факторы позволит решить массу вопросов, что делает применение ее более чем оправданным. К тому же конфигурация данной системы позволяет производить существенную доработку, в зависимости от целей, условий, режимов и области ее применения. Что улучшит характеристики работысистемы так как она будет адаптирована к условиям эксплуатации.

Список литературы

1. www.rcdesign.ru

2. www.arduino.cc

3. www.rcboatranner.ru

4. www.jcwiki.ru

5. Ю.А. Манжос, В.В. Вейнберг, Л.Н. Якушев « Водно-моторный спорт»

6. С. Жидков «Секреты высоких скоростей кордовых моделей самолетов»

7. Е.М. Гусев, М.С. Осипов « Пособие для автомоделистов»

8. BernhardKrause« Modell-motorentechnik »

9. В.Е. Мерзликин « Микродвигатели серии цсткам »

10. В.В. Бекман « Гоночные мотоциклы ».

11. Экономика Методические указания по выполнению технико-экономического обоснования разработок квалификационных работ. Маркетинговый подход. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. - 36 с.

12. Полуянович Н.К. Лекции по энергетической электронике. Учебное пособие. Таганрог: изд-во ТРТУ, 2000 г., 116с.

13. Ильинский Н.Ф., Козаченко В.Ф. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. М.:Энергоатомиздат, 1998.

14. Васильев С.Н. От классических задач регулирования к интеллектуальному управлению. I. // Извести РАН. Теория и системыуправления. - 2001. - № 1. - С. 5- 21.

15. Васильев С.Н. От классических задач регулирования к интеллектуальному управлению. II. // Извести РАН. Теория и системыуправления. - 2001. - № 2. - С. 5 - 22.

16. Медведев М.Ю. Методические указания к практическим работам по курсу «Основы системного анализа», № 3636. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2004. - 32 с.

17. Мукосеев В.В., Сидоров И.Н. Маркировка и обозначение радиоэлементов. - М.: МРБ. 2003.

18. Методические указания по выполнению технико-экономического обоснования разработок квалификационных работ. Маркетинговый подход. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. - 36 с.

19. А.Н.Крошкин, К.Р.Заргарьян, С.В.Олейник. Новое поколение датчиков - оптимальное сочетание цены и качества. // Автоматизация в промышленности. № 6, 2006, с.59-63.

20. Королев Н.К. ATMEL: микроконтроллеры для автопрома. Компоненты и технологии. №7, 2008.

21. ГОСТ 2.102-68. Виды и комплектность конструкторских документов

22. ГОСТ 2.104-68. Основные надписи.

23. ГОСТ 2.105-95. Общие требования к текстовым документам

24. ГОСТ 2.109-73. Основные требования к чертежам.

25. ГОСТ 2.316-68. Правила нанесения на чертежах надписей.

26. ГОСТ 2.321-84. Обозначения буквенные.

27. ГОСТ 2.414-75. Правила выполнения чертежей жгутов, кабелей.

28. ГОСТ 2.601-95. Эксплуатационные документы.

29. ГОСТ 2.417-91. Платы печатные. Правила выполнения чертежей.

30. ГОСТ 2.701-84. Схемы. Виды и типы. Общие требования.

31. ГОСТ 2.702-75. Правила выполнения электрических схем.

32. ГОСТ 2.705-70. Правила выполнения электрических схем обмоток и изделий с обмотками.

Приложение

Список используемых сокращений

ГДН- газодинамический насос;

ВОМ - вала отбора мощности ;

ДВС- двигатель внутреннего сгорания;

ВМТ- верхняя мёртвая точка;

НМТ- нижняя мертвая точка;

МК - микроконтроллер.

Размещено на Allbest.ru