Динамические явления в колебательных системах цилиндро-поршневой группы ДВС тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

Введение.

1. Математическая модель взаимодействия сред в цилиндро -поршневой группе (ЦПГ)поршневого двигателя.

1.1. Исходные системы уравнений сплошных сред.

1.2. Определяющие уравнения для упругих и упругопластических тел.

1.3. Уравнения движения и уравнения состояния охлаждающей жидкости.

1.4. Уравнения потенциального течения пузырьковой жидкости.

1.5. Уравнения движения газа внутри цилиндра тепловой машины.

1.6. Уравнения движения цилиндровой втулки.

1.7. Уравнения движения кривошипно - шатунного механизма (КТТТМ) с учетом упругой податливости цилиндровой втулки.

2. Физическая модель взаимодействия полей давления и скоростей газа внутри цилиндра, колебаний цилиндровой втулки и полей давления в охлаждающей жидкости.

2.1. Постановка задачи, Граничные условия.

2.2. Частное решения системы уравнений движения ЦПГ.

2.3. Собственные колебания цилиндровой втулки. Свободные волновые движения охлаждающей жидкости и рабочего тела.

3. Нелинейные взаимодействия термоакустических полей в рабочем теле ДВС.

3.1. Нелинейные уравнения движения газа внутри цилиндра.

3.2. Устойчивость термоакустических колебаний рабочего тела.

3.3. Нелинейные волны температуры и скорости в цилиндре дизеля.

4. Нелинейные резонансные колебания цилиндровой втулки ДВС. Резонансные взаимодействия волн давления охлаждающей жидкости и колебаний цилиндровой втулки ДВС. Нелинейные резонансные волны в рабочем теле ДВС.

4.1. Нелинейные резонансные колебания цилиндро - поршневой группы ДВС в условиях комбинационных резонансов.

4.2. Нелинейные резонансные колебания цилиндро-поршневой группы ДВС в условиях одночастотных резонансов.

4.3. Нелинейные резонансные волновые движения рабочего тела ДВС в условиях комбинационных резонансов.

4.4. Расчет долговечности цилиндровой втулки ДВС по кавитационному разрушению в условиях резонансов в цилиндро-поршневой группы ДВС.

5. Экспериментальные исследования свободных и вынужденных колебаний цилиндровой втулки ДВС. Экспериментальные исследования совместных колебаний цилиндровой втулки ДВС и волновых движений охлаждающей жидкости

5.1. Свободные колебания штатных цилиндровых втулок судовых дизелей ШЯМБАи, 61525, 26/20.

5.2. Свободные колебания биметаллических цилиндровых втулок судовых дизелей КУБ 48 А11, 6Ь525, УБ 26/20.

5.3. Вынужденные колебания штатных и биметаллических цилиндровых втулок судовых дизелей ЫУВ 48 АЦ, 6Ь525, УО 26/20 в условиях резонансов. Взаимодействие колебательных движений цилиндровых втулок и волновых движений охлаждающей жидкости в условиях резонансов.

Как показывает мировой опыт эксплуатации различных марок мощных судовых и транспортных дизелей, надежность цилиндровых втулок является чрезвычайно низкой по сравнению с другими элементами цилиндро - поршневой группы (ЦПГ). Причина преждевременной замены втулок в процессе эксплуатации заключается в эрозионном разрушении наружных поверхностей охлаждающей жидкостью. Выбраковка цилиндровых втулок осуществляется также и по трещинам под буртами, которые в свою очередь тоже инициируются наружной эрозией, что уменьшает общий ресурс по износу "зеркала" в 3-4 раза. Кавитационно - эрозионные разрушения втулок вызывают кроме больших затрат на ремонтные работы и запасные части снижение общей надежности двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Борьба с кавитационно - эрозионными разрушениями ведется в основном по двум направлениям: устраняют причины, вызывающие названные процессы в полостях охлаждающей или снижают темпы разрушения охлаждаемых поверхностей.

Проблеме кавитационных разрушений цилиндровых втулок и блоков мало - и среднеоборотных судовых дизелей посвящено большое количество работ [8, 9, 15, 16, 54, 57, 59, 71, 73, 79, 96, 104-120, 126-129, 131, 135, 136-149, 161-166], а наиболее полный обзор представлен в [71, 179].

В результате проведенных исследований было установлено, что первопричиной всех кавитационных разрушений в СДВС являются вибрация цилиндровой втулки дизеля, вследствие чего возбуждаются интенсивные волновые движения в охлаждающей жидкости, приводящие в большинстве случаев к акустической кавитации. Механизм возникновения акустической кавитации на наружной стенке втулки также хорошо описан в литературе и сводится как правило к образованию парогазовых каверн на втулке вследствие разряжения в волне давления в жидкости (при практически неизменной частоте), которые приводят к разрыву сплошности акустической среды. В свою очередь разрывы сплошности жидкости при повышении давлении приводят к "схлопыванию" парогазовых пузырьков на поверхности втулки, которые, в конечном счете, при "схлопывании" разрушают ее поверхность, образуя кавитационные раковины. По этим разрушениям в процессе ремонта производится выбраковка цилиндровых втулок.

Кроме описания вибрационных явлений в динамике ЦПГ, работы [114-123] посвящены влиянию термоакустических и химических параметров охлаждающей жидкости на процессы разрушения при неизменных параметрах виброакустических шлей во втулке и жидкости.

В работах [57,71,129] отмечалось, что кавитационные повреждения в два-три раза сокращают срок службы цилиндровых втулок, увеличивают объемы ремонтно -профилактических работ, вызывают непроизводительные простои энергоустановок , значительно уменьшают их техническую надежность и долговечность. Как известно из [57, 118], комиссией под руководством академика А.Ю. ИшДинского установлено, что ущерб от кавитационно - коррозионных разрушений деталей полостей охлаждения и цилиндро - поршневой группы (ЦПГ) дизелей обуславливает необходимость значительных затрат на ремонт и производство запасных частей СДВС.

Опыт эксплуатации СДВС главных двигателей "Бурмейстер и Вайн", "Зульцер", "Манн" и других на промысловых судах флота рыбной промышленности показал, что характер и интенсивность кавитационных разрушений втулок через 10 - 12 тыс. ч. работы требуют их полной замены. При этом износы внутренней поверхности не превышают (6 —7)-Ю-5 м на 1000 часов работы, что вполне допустимо для дальнейшей эксплуатации по износу. Таким образом, проблема кавитационных разрушений цилиндровых втулок и блока становится доминирующей при эксплуатации СДВС, а работы по прогнозу динамики и разрушению цилиндровых втулок ДВС по-прежнему остаются актуальными как в отечественном, так и зарубежном двигателестроении.

Статистические данные об отказах втулок цилиндров СДВС рыбопромысловых судов всех бассейнов России приведены в таблице 01, а для Северного рыбопромыслового бассейна в таблице 02.

Таблица 01

Марка Колич. Колич. Среди Срок Факт Эроз. Трещ. Эрозия Износ

ДВС обслед, обслед. яя служб срок разру в и %

ДВС втулок скор. ы по служб ш. % галтел трещ. изнаш. износу ы по ,% % м/ч) (тыс. износу

1000 ч.) (тыс. ч.)

61325 14 186 0.06 45 18 20 60 20

11Р

61,525 23 162 0.05 50 24 28 50 22

1Р

БМ650 18 172 0.05 45 22.5 50 30 20

УВР 90

8ТБ48 26 376 0.05 50 26 60 10 30

80Р 9 1 12 0.06 45 27 50 10 30

43/61

8М\ТЭ 29 ¿.л. 0.04 40 13.5 40 15 30

48 Аи

60М 24 380 0.03 30 14 30 50 20

50

8 ГШ) 12 114 0.04 40 17 20 30 40

48 А21І

550 2 18 0.07 40 22 30 20 40

УТВ-

ПО

622 2 24 0.07 50 35 1111111111 45 15

УГО-

140

362 8 56 0.05 50 45 І1Ш1Щ1 10 15

52/90

Всего 167 1832 0.02 44 27 36 30 26 средн.

10 15

10 10

40

75 34

Наглядное представление о статистических данных представленных в таблице 01 дают различные диаграммы, построенные по численным значениям из таблицы.

Так, на диаграмме 1 представлены данные о количестве обследованных СДВС и количестве обследованных втулок.

Марка ДВС

Диаграмма 1.

H6L525 11Р B6L525 11Р ■ DM650VBF90 □ STD 48 В SDP 43/61 Q8NVD48 AU В 6DM 50 B8NVD48A2U В550 VTD-110 0622 VTD -140 0G6Z 52/90 В Всего (средн.)

На диаграмме 2 представлены данные о расчетном сроке службы втулок СДВС по износу для различных типов дизелей.

Диаграмма 2.

На диаграмме 3 представлены процентные соотношения сроков службы втулок СДВС по основным видам разрушения для различных типов дизелей.

На диаграмме 4 представлены процентные зависимости основных видов разрушения втулок для дизеля 6Ь525.

Диаграмма 4.

20%

В Эроз, разруш. % В Трещ. в галтеп.% ■ Эрозия и трещ. %

Как видно из диаграмм 2-4, представленные данные о разрушениях втулок СДВС вследствие кавитационно-эрозионных разрушений и данные о разрушениях вследствие трещин имеют примерно равные процентные соотношения, что свидетельствует о значительном влиянии динамики втулки на основные виды их разрушений.

Данные о разрушениях и сроках службы втулок СДВС для Северного рыбопромыслового бассейна приведены в таблице 02.

Таблица 02

Марка Колич. Средн. Колич. Ресурс Колич. Ресурс Колич. Ресурс Колич. две обслед. иараб. отказ. втулок отказ. втулок отказ. втулок отказ. втулок ВГ\ЛОК две по втулок ПО втулок ПО втулок кавит. по трещи из-за износу из-за тыс. кавит. н (тыс. трещи (тыс. износа ч.) Ч.) н ч.)

6ЧН 174 58 8 27 11111111 7 25 9 10 39 9 10

25/34

92 20 0 58 11|11||1|: 6 18.1 ШШШШё ¡¡11111111 11 11111

36 и т> 136 1.6 8 117 18 19 17.6 98 ¡1111111 11111111

26/20

71ЭКМН 84 25 6 82 1111111111 11111111 21 72 45 8

50-1 л

Всего 486 37.50 284 18 32 21 232 44.5 18 средн.

ШШшШШшШтШшЯШШ штшшшя§:тшшШШЯШт шмшшшшшшшт

На диаграмме 6 представлены данные о количестве отказов втулок дизелей на Северном бассейне.

Диаграмма 6.

На диаграмме 7 представлены данные о количестве отказов втулок дизелей на Северном бассейне из-за трещин.

Диаграмма 7.

Как видно из представленных диаграмм, тенденции в отказах ДВС на рыбопромысловых судах по Северному бассейну и в целом по флоту сохраняются.

Касаясь истории вопроса, стоить отметить, что, по-видимому, в работе [145] описываются впервые наблюдаемые кавитационные разрушения стальных цилиндровых втулок быстроходных судовых ДВС на катерах ВМФ в СССР, Японии и других странах, эксплуатируемых в 40-е годы. При этом, как отмечалось там же, цилиндровые втулки с отношением H/D ~ (0,04 - 0,07) имели достаточный запас статической прочности и по износу были рассчитаны на 6-8 лет эксплуатации. Однако втулки не выдерживали и 2000 ч. работы вследствие кавитации наружных поверхностей.

Подобные явления были отмечены в 40-е и 50-е годы в СССР на С ДВС других типах быстроходных катеров, эксплуатируемых на Балтике. Отчеты НИР с описаниями кавитационных разрушений блока и цилиндровых втулок СДВС через 1000 ч. работы имеются в ЦНИДИ г. Санкт-Петербурга. После описания наблюдаемых на судах кавитационных разрушений начались интенсивные экспериментальные и теоретические исследования кавитации в СДВС, к которым в первую очередь следует отнести работы отечественных [15, 57, 113 - 120, 129 - 132] и зарубежных [139 - 156] авторов.

В то же время начались интенсивные исследования по изучению вибрационных и акустических процессов в цилиндропоршневой группе (ЦПГ) судовых дизелей. Первые работы по расчету вибрационных и акустических полей в полостях охлаждения судовых дизелей принадлежит H.H. Иванченко, A.A. Скуридину, И.С. Полипанову, Л.В. Тузову, А.П. Пимошенко, Ю.Т. Борщевскому, В.В. Пахолко, а также зарубежным авторам Arnold V., Haddad S., Tsuda Koishi, Usami Takashi, Wada Shinji, Furubayashi Manabu, Yawata Yoishiro, Crocker Malcolm, Shimillen K., Flotto A., Shlundder W., Yonezawo Tohru, Senda Jiro, Okubo M. и другим, которые приняли линейную динамическую модель передачи энергии колебаний цилиндровой втулки в охлаждающую жидкость. Причем колебания цилиндровой втулки рассчитывались также по линейной модели колебаний тонкой цилиндрической оболочки, возбуждаемой мгновенно приложенной силой, которая представляла собой ударную силу бокового давления от перекладки поршня вблизи верхней мертвой точки (ВМТ). В этом случае, как известно из ранних работ по теории тонких цилиндрических оболочек [22, 43, 90], возбуждается весь спектр собственных колебаний оболочки, причем амплитуды этих колебаний убывают с увеличением их частоты. Поэтому в качестве главных мод колебаний выбирались несколько низших, по которым строилась модель передачи колебаний от втулки в охлаждающую жидкость. Так, в качестве расчетного параметра по которому в дальнейшем рассчитывается долговечность стальной цилиндровой втулки по ГОСТу 17919-72 выбирается безразмерная величина виброускорения, где А - амплитуда колебаний втулки, оотп-низшая собственная частота колебаний втулки, g - ускорение свободного падения. Разработанная методика расчета, описанная подробно в [57, 71], дает удовлетворительные результаты для быстроходных дизелей облегченной конструкции, что связано в первую очередь с тем, что для этих ДВС параметр, 8С > 20, т.е. для больших расчетных значений виброускорений цилиндровых втулок.

В работах [105-115, 129] отмечалось что параметр для мало- и среднеоборотных судовых дизелей в десятки раз меньше, чем у высокооборотных (Вс «0,8 — 3). Это связано в первую очередь с тем, что цилиндровые втулки для мало-и среднеоборотных судовых ДВС выполнены из чугуна. Поэтому методики расчета долговечности разработанные для стальных цилиндровых втулок СДВС по кавитационному разрушению, исходя из расчета виброускорений как для втулок, так и акустических полей, становятся непригодными для мало- и среднеоборотных судовых ДВС, в которых наблюдаются малые величины виброускорений втулок, но, что более важно, характер разрушений стальных втулок отличается от разрушения чугунных втулок. В связи с этим возникает необходимость разработки других подходов к расчету не только вибрационных полей цилиндровой втулки, но и акустических полей в охлаждающей жидкости, которые бы более полно учитывали механизмы эффективной передачи механической энергии от рабочего тела через упругую втулку к охлаждающей жидкости и другим элементам ДВС. Кроме того на основании этих новых подходов необходимо привлекать также и другие методы расчета разрушений и расчета долговечности и ресурса работы цилиндровых втулок ДВС.

Поэтому целью настоящей работы является разработка новых способов, повышающих надежность работы и долговечность элементов цилиндропоршневой группы в двигателе внутреннего сгорания (ДВС). Для этого были сформулированы следующие задачи исследования:

• Разработка новой динамической модели двигателя внутреннего сгорания, учитывающей нелинейные взаимодействия упругих элементов цилиндропоршневой группы.

• Изучение нелинейных, резонансных колебательных и волновых процессов в охлаждающей жидкости, контактирующей с цилиндровой втулкой с наружной стороны втулки и рабочим телом с внутренней.

• Уточнение модели разрушения наружной поверхности цилиндровой втулки, вследствие образования кавитационных каверн на основании известной теории разрушения твердых тел Кирквуда - Замышляева.

• Создание новой конструкции цилиндровой втулки двигателя внутреннего сгорания, а также методики расчета необходимых ее конструктивных параметров ( на стадии проектирования ) для повышения долговечности ее работы.

• Уточнение методов расчета и прогноза разрушения как штатных, так и новых многослойных цилиндровых втулок при эксплуатации в условиях резонансов, а также в условиях изменяющихся эксплуатационных факторов.

Впервые подобная задача встала при проектировании и внедрении на промысловых судах Северного бассейна вместо штатных (чугунных) втулок биметаллических цилиндровых втулок (БЦВ) СДВС [118] с целью ослабления развития кавитационных каверн на внешней поверхности новой втулки. Методы проектирования, конструкция и технология изготовления, а также способы привязки БЦВ эксплуатируемым в настоящее время СДВС детально изложены в [118-120] и в настоящей работе рассматриваться не будут.

Основное внимание будет уделено динамическим процессам и процессам разрушения, наблюдаемым при колебаниях и взаимодействии упругих элементов цилиндро- поршневой группы (ЦПГ) судовых дизелей при замене штатных цилиндровых втулок на (БЦВ) и сравнении динамического поведения чугунной втулки и БЦВ при их взаимодействии с охлаждающей жидкостью и рабочим телом.

Здесь следует отметить, что о взаимосвязи между распространением звука и колебаниями в элементах ЦПГ с рабочим процессом в ДВС говорилось уже в первых работах [57, 145]. Однако целенаправленные исследования по изучению происходящих одновременно в рабочем теле, ЦПГ, охлаждающей жидкости и окружающей среде взаимодействий, а затем и последующих разрушений, появились сравнительно недавно [145, 161-172].

Так, в одной из первых работ [172] отмечалось, что распространение звука в двигателе связано с его шумоизлучением, которое в свою очередь зависит от рабочего процесса, являющегося главным возмущающим акустическим фактором, возбуждающим не только шум и колебания, но периодические нагрузки на упругие элементы ЦПГ. Авторы схематично представили следующую последовательность генерации шумоизлучения: возбуждение изменения давления в цилиндре при сгорании; вибрация конструктивных элементов; излучение шума вибрирующими частями ДВС. При этом процессе сгорания шумоизлучение в основном определяется "свежим" зарядом рабочего тела и законом тепловыделения, а в микроструктуре -формой колебаний амплитуды давления газов в камере сгорания, в частности спектром волновых движений газа. Частотные характеристики обрабатывались для двух режимов с Ре =300 Ша и Ре= =500кПа при п = 1500 мин-1 и трех углов опережения

19°, 23°, 28°. Границы частотных спектров, в которых наблюдалось строгое линейное соответствие передачи колебательной энергии от одного упругого элемента к другому, находились в пределах от 3,5 до 5 kHz и свыше 6,5 kHz, а в области низких частот такого соответствия не было.

Последнее обстоятельство, по мнению авторов, говорит о том, что линейные механизмы передачи колебаний от одного динамического элемента ДВС к другому не работают для некоторых диапазонов частот. Вследствие этого для объяснения аномального поведения динамической модели ДВС, необходимо привлекать другие динамические модели, которые бы описывали наблюдаемые явления более полно. К таким динамическим моделям в первую очередь относятся нелинейные.

Так, в работе [171] экспериментально обнаружена взаимосвязь между резонансными колебаниями в корпусных деталях ДВС и характером протекания рабочего процесса. Далее, как отмечалось в работах [27-39, 59, 67, 98-104, 157-161, 164], наблюдаемые несоответствия в области низких частот для многомерных колебательных систем, характерны для нелинейных колебательных систем со многими степенями свободы, движение которых происходит в условиях резонансов.

С другой стороны, как известно из работ [1,3,20,59], кавитация в жидкости, и, в частности, в охлаждающей жидкости СДВС, представляют собой нелинейный колебательный процесс, для расчета и прогноза которого необходимо привлекать нелинейные динамические модели. Причем для расчета эти подходы необходимо привлекать в совокупности с другими методами расчета разрушения упругих элементов, т.е. необходимо совместно исследовать процесс разрушения охлаждающей жидкости, цилиндровых втулок, включая БЦВ и волновые процессы в рабочем теле. Поэтому в дальнейшем основное внимание будет уделено нелинейным взаимодействиям между всеми элементами ЦПГ. Так как эти элементы упругие и подвержены периодическим воздействиям, которые обусловлены периодичностью работы ДВС, то более детально будут рассмотрены нелинейные резонансные колебания связанной упруго-аэро-гидродинамической системы. Периодические возмущения в названной системе вызываются в первую очередь периодическими пульсациями в рабочем теле и периодическими движениями подвижного поршня. По механическому смыслу задачи эти возмущения являются внешними периодическими или почти периодическими нагрузками на цилиндровую втулку. Однако вследствие нелинейных связей в системе происходит перераспределение энергии механических колебаний по различным обобщенным координатам отнюдь не равномерно, что приводит к повышенным динамическим нагрузкам на отдельные элементы ЦПГ и последующего их разрушения.

Поэтому для описания и изучения сложной упруго жидкостной нелинейной системы кратко остановимся на классификации методов исследования таких систем. Как и в работах [8, 15, 57, 79, 111-120] цилиндровую втулку СДВС (как штатную, так и БЦВ) будем рассматривать как тонкую, в общем случае многослойную, анизотропную, цилиндрическую оболочку. Охлаждающую жидкость будем рассматривать как сплошную нелинейную среду, в которой газовые включения рассматриваются в виде невзаимодействующих пузырьков воздуха. Рабочее тело как идеальный, совершенный газ, в котором рабочее состояние описывается как в теории ДВС.

Взаимодействию отдельных элементов идеализированных упруго-аэрожидкостных систем посвящены работы [12, 17, 22, 23, 33, 37, 44, 58, 64, 72, 83, 86, 8795, 130]. Первое решение задачи о колебаниях упругой оболочки с жидкостью принадлежит Релею [181] и Е.И. Николаи [96], Н.Е .Жуковский определил скорость распространения волн давления в напорном деформируемом трубопроводе. В 30-е годы появились работы Е.П. Гроссмана, М.В. Келдыша, М.А. Лаврентьева, Л.С .Лейбензона, А.И. Некрасова, Л.И. Седова и др., в которых были заложены основы аэрогидроупругости. В последние десятилетия труды А.И.Балабуха, В.В.Болотина, Э.И.Григолюка, АН.Гузя, Н.А.Кильчевского, С.Г.Крейна, Н.Н.Моисеева, Б.И.Рабиновича, И.М.Рапопорта, В.И.Феодосьева, К.В.Фролова и других обеспечили новый подъем в развитии и применении методов гидроупругости в ракетостроении, машино- и судостроении, гидростроительстве и др.

Из всего многообразия описанных в литературе методов, можно выделить 4 способа решения задач аэрогидроупругости, основанных на решениях системы дифференцированных уравнений в частных производных, связывающих воедино уравнения упругой и гидродинамической задач.

По первому способу искомое решение сводят сразу к системе алгебраических уравнений для нахождения частот и форм колебаний (методы Ритца, Бубнова -Галеркина, вариационные методы и др.).

Второй способ решения связанной системы уравнений в частных производных заключается в том, что исходную систему преобразуют в систему обыкновенных дифференциальных уравнений и затем последнюю численно интегрируют. Так, в работе [94] автор использует перемещения и0 у 0 частиц жидкости. Осевое перемещение и0 разыскивается в виде разложения по заданным функциям с неизвестными коэффициентами (Вариационный метод Власова - Канторовича). Из вариационного принципа Гамильтона выводится система дифференциальных уравнений относительно мг(х/) и перемещений оболочки. Частоты и формы собственных колебаний находят методом последовательных приближений.

По третьему, самому распространенному из всех способов, сначала рассматривается гидродинамическая задача. В поставленной задаче потенциал скоростей или гидродинамическое давление представляется рядом или интегралом, включающим нормальное перемещение (прогиб Я^ оболочки) или рядом по собственным функциям вспомогательной гидродинамической задачи. Затем из системы уравнений движения оболочки исключается потенциал или давление жидкости с последующим решением полученной системы уравнений, содержащей лишь перемещение оболочки Ж При этом используются вариационные методы, методы конечных разностей, конечных элементов и т.д.

Согласно четвертому способу перемещения, оболочки представляют в виде комбинации функций с тем или иным приближением, определяющим этим перемещения. По известному прогибу IV в линейном приближении легко можно найти гидродинамическое давление на оболочку. Уравнения колебаний оболочки содержат только неизвестные коэффициенты при заданных функциях и сводятся к системе алгебраических уравнений.

В настоящей работе предпочтение отдано третьему способу решения задач аэрогидроупругости, который дает удовлетворительный результат для низших форм колебаний оболочек в жидкости, и который широко применялся в работах авторов приведенных ниже.

Так в работах Р.Ф.Ганиева, К.В.Фролова, В.В.Болотина, Н.В.Вольмира, Е.Н. Мнейа, Ю.АНовичкова, П.С.Ковальчука поставлены и решены задачи о нелинейных, резонансных колебаниях цилиндрических оболочек с жидкостью и газом, которые служат динамической моделью для многих технически сложных систем со многими степенями свободы. Разработанные в [34, 36, 37, 67,99-104] методы определения, как условий возникновения нелинейных резонансных колебаний, так и анализы таких видов колебаний являются естественной научной базой для исследования сложных динамических явлений при изучении колебаний в системе ЦПГ СДВС. Последнее обстоятельство важно для практики проектирования новых элементов машин и механизмов, когда предварительная информация об ожидаемых частотах и амплитудах вынужденных колебаний служит основой расчета надежности и долговечности рассматриваемых элементов ЦПГ судовых дизелей. Решение подобных задач в нелинейной постановке позволяет дать ответы на вопросы прочности и надежности конструкций в тех случаях, когда линейные механизмы передачи механической энергии от одного упругого элемента к другому не дают представление об реальных движениях исследуемых элементов. Они также не дают ответа на вопрос о его надежности во всей конструкции в целом, как это происходило в случае кавитационных разрушений.

Подобная задача возникла и в случае замены штатных цилиндровых втулок на БЦВ, когда необходимо изучать не только колебания собственно БЦВ, но и волновые движения в охлаждающей жидкости, сопровождающиеся процессом кавитации в условиях нелинейных резонансов. В этом случае линейные динамические модели, описывающие в своих решениях линейную передачу энергии волновых движений от рабочего тела и подвижного поршня через упругую втулку в жидкость, не дают правильного ответа на реакцию жидкости при малых возмущениях. Поскольку при нелинейных резонансах существенную роль в движениях механической системы играют не сами величины нелинейных связей между обобщенными координатами подсистем, сколько их наличие и близость или кратность частот собственных колебаний по обобщенным координатам.

Поэтому привлечение нелинейных динамических моделей аэрогидроупругих систем для описания динамических явлений в ЦПГ СДВС позволяет ответить на основании единой методики не только на вопрос о причинах возникновения кавитации в рубашках охлаждения мало - и среднеоборотных СДВС. Но также позволяет выявить ряд новых динамических эффектов, которые невозможно было бы определить, оставаясь в рамках линейных динамических моделей.

К таким эффектам, в первую очередь, следует отнести:

- развитие нелинейных резонансных волновых движений в полостях охлаждения судовых ДВС (дизели 6Ь525, ШТ) 48, и др.) с частотами волн давления в жидкости приблизительно в два раза меньше, чем резонансные частоты колебаний цилиндровой втулки, что справедливо как для штатных так и для многослойных втулок ДВС;

- нелинейные резонансные колебания как штатных втулок, так и БЦВ, причем для БЦВ характерно размывание пика резонансных колебаний вследствие внутреннего резонанса БЦВ;

- возникновение нелинейных резонансных волновых процессов в рабочем теле ДВС, с амплитудами возмущений волн давления в цилиндре порядка 20-30% от среднего индикаторного давления в цилиндре;

- возникновение хаотических нелинейных резонансных волн давлений и возмущений скорости в рабочем теле ДВС, которые приводят к хаотическим изменениям амплитуд и фаз возмущений в цилиндре.

Кроме названных основных динамических эффектов, которые до настоящего времени оставались необнаруженными ни экспериментально, ни теоретически с помощью привлеченных нелинейных динамических моделей и разработанных в работе методов, удалось обнаружить и описать еще ряд дополнительных явлений резонансного характера. А именно:

- неустойчивость нелинейных волновых движений рабочего тела вследствие периодических движений поришя и внутреннего резонанса между волнами скоростей возмущений газа и возмущенными волнами давления в рабочем теле; возникновение режима резонансного биения между низкочастотными движениями поршня и кривошипа СДВС с высокочастотными (по сравнению с частотой вращения вала) вынужденными колебаниями цилиндровой втулки и вынужденными волновыми движениями в охлаждающей жидкости;

- взрывной и нелинейный характер роста кавитационной раковины в условиях нелинейного резонанса между упругими колебаниями втулки и волнами давления в системе охлаждения ДВС.

Научная новизна, В общем, новизна результатов заключается в следующем:

• Предложена новая, нелинейная, динамическая модель, описывающая сложные резонансные явления в цилиндропоршневой группе двигателя внутреннего сгорания.

• Разработана математическая модель нелинейного взаимодействия нестационарных колебаний упруго деформируемой втулки, взаимодействующей с внешней стороны с многофазной средой (жидкость + газ ), а с внутренней - с рабочим телом.

• Впервые указывается на существенное влияние нелинейного резонансного процесса в ЦПГ на образование кавитационной раковины на наружной поверхности цилиндровой втулки.

• Впервые показано, что совместные резонансные колебания цилиндровой втулки и волновые движения охлаждающей жидкости носят нелинейный характер с "мягкой" нелинейной характеристикой процесса. Причем амплитуды давления в охлаждающей жидкости достигают величин порядка -0.03-0.04 Мпа и частот -200 Гц. До начала режима возникновения захвата нелинейных резонансных волн в жидкости последние развиваются, как обычные вынужденные колебания с ограниченными по амплитуде волнами давления порядка ~0.01-0.015 Мпа и частотами -400 Гц.

• Предложена новая конструкция многослойной цилиндровой втулки двигателя внутреннего сгорания, позволяющая избежать кавитационных разрушений ее наружных поверхностей путем рационального подбора (расчета) толщин слоев и конструктивных параметров двигателя и втулки (S/D), (D/L).

• Впервые предложено уточнение расчета долговечности цилиндровой втулки ДВС на основании известной модели разрушения Кирквуда - Замышляева.

• Впервые экспериментально и теоретически установлена связь между конструктивными размерами многослойных цилиндровых втулок и внутренними резонансными свойствами в элементах системы ЦПГ, что необходимо для практики проектирования и эксплуатации ДВС.

Экспериментально подтверждена предложенная в настоящей работе методика и идеализация элементов ЦПГ, что позволило использовать разработанные методы на практике в целях повышения долговечности втулок.

Все сказанное позволяет заключить, что обнаруженные динамические эффекты в ЦПГ СДВС и резонансные явления позволяют по-новому подойти к задаче проектирования СДВС. Когда основные параметры, используемые при этом, (такие, как S/D, Рт, Ст и другие [19, 24, 51], физические и механические параметры охлаждающей жидкости, рабочего тела) связаны между собой определенными резонансными соотношениями. Выполнение этих соотношений может привести к нежелательным динамическим последствиям, и которых можно избежать еще на стадии проектирования при правильном выборе основных параметров ДВС. Резонансные соотношения, впервые полученные в настоящей работе являются, наряду с традиционными, основой динамического проектирования современных СДВС.

С другой стороны, при эксплуатации СДВС нежелательных динамических явлений, которые обусловлены нелинейной динамикой ЦПГ, характерной для механических систем со многими степенями свободы [37, 67], можно избежать путем одновременного комплексного подбора как механических параметров цилиндровой втулки, так и физических параметров охлаждающей жидкости, рабочего тела и поршня ДВС

Выявленные механические резонансные явления в динамике ЦПГ и разработанные на их основе математические модели позволяют реализовать известные численные методики расчета Rs - радиуса кавитационной раковины, основанные на современных теориях разрушения твердых тел [27, 56, 59]. В отличие от известных методов расчета долговечности цилиндровых втулок ДВС [57, 71, 115]. в которых фактически не учитываются прочностные свойства материала, подверженного кавитации, в данном подходе для расчета Rs (как функции количества циклов работы ДВС) учитываются не только процессы взаимодействия между втулкой и водой, но и физико-механические параметры охлаждающей жидкости и втулки. Причем, как показывают расчеты, значительную часть времени до разрушения кавитационная раковина находится в "спящем" состоянии, т.е. в инкубационном периоде, а затем происходит очень быстрый рост раковины, что связано с нелинейным характером как самого взаимодействия между втулкой и водой, так и вследствие нелинейного характера роста Rs.

Достоверность, обоснование научных положений и выводов. Достоверность, полученных в диссертации результатов, подтверждена натурными экспериментами.

Научные положения и выводы диссертации являются следствием компьютерного моделирования и анализа данных, полученных экспериментальным путем. Результаты расчетов получены на базе общих законов нелинейной механики, а результаты эксперимента на базе современной виброизмерительной техники, произведенной ведущими фирмами мира.

На современном этапе исследования свойств нелинейных динамических систем синтез компьютерного моделирования с обработкой экспериментальных данных в едином вычислительном комплексе приводит к надежным результатам и обеспечивает идентичность результатов, полученных расчетным и экспериментальным путем.

Практическая ценность. Выполненные в работе исследования позволяет сделать следующие практические выводы:

• Для борьбы с кавитацией СДВС предложена новая конструкция цилиндровой втулки ДВС, выполненная в виде трехслойного цилиндра.

• На основании математической модели нелинейного взаимодействия в элементах ЦПГ представлена новая инженерная методика расчета конструктивных параметров цилиндровой втулки и эксплуатационных параметров ДВС, позволяющих избегать кавитационных разрушений наружной поверхности втулки.

• Выполненные в работе исследования еще раз подтверждают необходимость проведения предварительной очистки охлаждающей жидкости СДВС от растворенного в ней воздуха.

• Результаты, полученные в данной работе, подтверждают найденные на практике методы борьбы с кавитацией путем увеличения гидростатического давления в системе охлаждения ДВС и, как оказалось на практике, изменения частотного состава для волны давления в многофазной среде, вследствие изменения частоты колебаний пузырька ограничены только изменением частоты его собственных колебаний на величину не более 40%.

• Использование представленной в настоящей работе нелинейной динамической модели цилиндропоршневой группы ДВС и методов ее расчета позволяют еще на стадии проектирования ДВС выявлять наиболее опасные режимы работы элементов ЦПГ; производить расчеты при проектировании ЦПГ ДВС для оценки надежности, как отдельных элементов ЦПГ, так и всей группы в целом; производить компьютерное моделирование динамических процессов; определять расчетный ресурс и т.д.

Методы, изложенные в работе, позволяют прогнозировать разрушение элементов ЦПГ таких, например, как цилиндровая втулка и блок как функцию числа циклов работы машины, измерения которых до настоящего времени были затруднены или невозможны.

Результаты работы использованы в практике проектирования и внедрения новых многослойных (биметаллических) цилиндровых втулок СДВС на рыбопромысловых судах Северного бассейна.

Введете. 19

Внедрение результатов работы. Результаты работы использованы в практике проектирования и внедрения новых многослойных (биметаллических) цилиндровых втулок СДВС на рыбопромысловых судах Северного бассейна.

На защиту выносятся:

• Новая математическая модель двигателя внутреннего сгорания, учитывающая нелинейное взаимодействие упругих элементов цилиндропоршневой группы ДВС в условиях нелинейных, резонансных колебаний штатных чугунных и новых многослойных, биметаллических цилиндровых втулок, контактирующих с многофазной средой ( охлаждающая жидкость + газ ).

• Модель процесса разрушения наружной поверхности цилиндровой втулки (штатной и биметаллической) вследствие образования на ней кавитационных раковин, построенная на основе известной теории разрушения твердых тел Кирквуда -Замышляева.

• Конструкция новой биметаллической цилиндровой втулки двигателя внутреннего сгорания, состоящая из трех слоев: внутренний - чугунный; промежуточный -переходной слой; наружный - стальной.

• Методика расчета, позволяющая при проектировании точно определить толщины чугунного, стального и переходного слоев втулки, конструктивные параметры всех элементов ДВС и параметры нерезонансного режима работы ЦПГ ДВС.

В заключение отметим, что разработанные в диссертации методики реализованы в виде комплекса программных продуктов и пакетов прикладных программ. Эти продукты реализованы в известных и хорошо зарекомендовавших себя в мировой практике математического моделирования прикладных математических средах, таких как MathSoftAppl (MathCad 7+ и последующие версии), Mathematica 3.0 для Windows 98, которые можно использовать при исследовательских и проектных работах на персональных компьютерах серии ЮМ не ниже Pentium ( и выше).

Вся работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 7.0 для Windows

Результаты работы могут быть использованы для дальнейших исследований нелинейных резонансов в элементов ЦПГ как теоретически, так и экспериментально, что позволит использовать разработанные методы в практических целях, т.е. в плане повышения надежности и долговечности цилиндровых втулок.

Кроме всего сказанною необходимо отметить, что впервые для описания динамических явлений в ЦПГ СДВС привлечена нелинейная динамическая модель, которые включают в себя многофазную среду (охлаждающая жидкость -+ таз), упругую цилиндровую втулку и рабочее тело. Разработанная в диссертации модель позволяют на основании единой методики ответить не только на вопрос о причинах возникновения кавитации тв -рубашках охлаждения мало - и среднеоборотных СДВС, но также позволяет выявить ряд новых динамических эффектов, которые невозможно было бы определить, оставаясь в рамках линейных динамических моделей.

К таким эффектам, в первую очередь, следует отнести:

1. развитщ нелинейных резонансных волновых движений « полостях охлаждения судовых ДВС (дизели 6Ь525, ШТ) 48, ц др.) с периодом волн давления в жидкости приблизительно в два раза выше, чем период резонансных колебаний цилиндровой втулки, что справедливо как для штатных цилиндровых втулок так и для многослойных втулок ДВС;

2. нелинейные резонансные колебания штатных втулок и БЦВ (многослойных), причем для БЦВ (многослойных втулок) характерно размывание пика резонансных колебаний вследствие внутреннего резонанса БЦВ;

3. возникновение нелинейных резонансных волновых процессов в рабочем теле ДВС, с амплитудами возмущений волн давления в цилиндре порядка 20-30% от среднего индикаторного давления в цилиндре;

4. возникновение хаотических нелинейных резонансных волн давлений и возмущений скорости в рабочем теле ДВС, которые приводят к хаотическим изменениям амплитуд и фаз возмущений в цилиндре;

5. возникновение хаотических колебаний объема газовых пузырьков в охлаждающей жидкости.

Кроме названных основных динамических эффектов, которые до настоящего времени оставались тнеоёнаруженными ни экспериментально, ни теоретически с

Заключение.

160 помощью привлеченных нелинейных динамических моделей и разработанных в работе методов, удалось обнаружить и описать еще ряд дополнительных явлений резонансного характера. А именно:

1. неустойчивость нелинейных волновых движений рабочего тела вследствие периодических движений поршня и внутреннего резонанса между волнами скоростей возмущений газа и возмущенными волнами давления в рабочем теле;

2. возникновение режима резонансного биения между низкочастотными движениями поршня и кривошипа СДВС с высокочастотными (по сравнению с частотой вращения вала ) вынужденными колебаниями цилиндровой втулки и вынужденными волновыми движениями в охлаждающей жидкости;

3. взрывиоу и нелинейный характер роста кавитационной раковины в условиях нелинейного резонанса между упругими колебаниями втулки и волнами давления в системе (услаждения ДВС.

В заключение следует отметить, что все методики разработанные в диссертации ( теоретические и экспериментальные ) реализованы в комплексе программных продуктов и пакетов прикладных программ в математических средах, таких как MathSoftAppl (MathCad 7+ и последующие версии), Mathematica 3.0 для Windows 98. Эти программные продукты хорошо зарекомендовали себя в мировой практике математического моделирования и поэтому их можно использовать при исследовательских и проектных работах на персональных компьютерах.

Работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 7.0 для Windows 98 и может быть использована как электронная книга для последующего применения.

1. Акуличев В.А. Кавитация в криогенных и кипящих жидкостях. -М.: Наука, 1978. - 278 с.

2. Акуличев В.А., Ильичев В.И. О спектральном признаке возникновения ультразвуковой кавитации в воде //Акуст. журнал. 1963. -Т.9, №2. - с. 158-161.

3. Амбарцумян С.А. Теория анизотропных оболочек. М.: Гос. изд-во физ. - мат., 1961. - 384 с.

4. Андреев JI.B. и др. Динамика пластин и оболочек с сосредоточенными массами М.: Машиностроение, 1988 - 195 с.

5. Асланян А.Г., Лидский В.Б. Распределение собственных частот тонких упругих оболочек. М.: Наука, 1974. - 156 с.

6. Андронов A.A., Витт A.A., Хайкин С.Э. Теория колебаний. М.: Физматгиз, 1959. - 915 с.

7. Балюк Б.К. Вибрационная прочность двигателей внутреннего сгорания. Киев.: Наук, думка, 1983. - 104 с.

8. Белан А.П. Кавитационная эрозия цилиндровых втулок дизелей маневренных тепловозов и меры борьбы с ней. Труды Днепропетровского ин-та ж.-д. транс. 1967,- Вып. 65. - С. 36 -44.

9. Белашов A.C., Шестопал Ю.Т. Повышение кавитационной стойкости рубашек цилиндров дизеля. Технолог, и автоматиз. производ. процессов в машиностр. 1979. - № 8. - С. 92 - 95.

10. Блехман И.И. Синхронизация динамических систем. М.: Наука, 1971.-896 с.

11. Боголюбов H.H., Митропольский Ю.А. Асимтотические методы в теории нелинейных колебаний. М.: Физматгиз, 1973. - 410 с.

12. Болотин В.В. Неконсервативные задачи теории упругой устойчивости. М.: Машиностроение, 1984. - 339 с.

13. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. -М.: Машиностроение, 1984. 312 с.

14. Бояршина Л.Г., Ганиев Р.Ф. О нелинейных колебаниях деформируемых тел с жидкостью, совершающих движение в пространстве. Прикл. механика. 1976. - Т. 12, № 7. - С. 62 -69.

15. Борщевский Ю.Т., Мирошниченко А.Ф., Погодаев Л.И. Повышение кавитационной стойкости двигателей внутреннего сгорания. Киев.: Вища школа, 1980. - 207 с.

16. Булатов В.П., Левин P.P., Яхъяев Н.Я. Изменение макрогеометрии гильз цилиндров при их сборке с моноблоками многооборотных судовых дизелей типа М50. Технол. корпусостр. судов, машиностр. и сварки в судостр. Л., 1978. - С. 101 - 105.

17. Буйвол В.Н. Колебания и устойчивость деформируемых систем в жидкости. Киев.: Наук, думка, 1957. - 190 с.

18. Вейц Л.В., Кочура А.Е. Динамика машинных агрегатов с двигателями внутреннего сгорания. Машиностроение, 1976. -384 с.

19. Вейц JI.B., Кочура А.Е., Федотов А.И. К расчету вынужденных нерезонансных колебаний силовых установок с двигателями внутреннего сгорания. Точное приборостроение. Л., 1976. Вып. 2. - с. 120-126.

20. Вибрации в технике. Колебания линейных систем. Т.1. М.: Машиностроение, 1980. - 351 с.

21. Вильяме Ф.А. Теория горения. М.: Наука, 1971. - 615 с.

22. Вольмир A.C. Нелинейная динамика пластинок и оболочек. М.: Наука, 1972. 432 с.

23. Вольмир A.C. Оболочки в потоке жидкости и газа: задачи аэроупругости. М.: Наука, 1972. - 320 с.

24. Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных быстроходных поршневых двигателях. М.: Машиностроение, 1977. - 276 с.

25. Воинов О.В., Головин А.М. Уравнения Лагранжа для системы пузырей изменяющихся радиусов в жидкости малой вязкости. Изв. АН СССР. Сер. Мех. жидкости и газа. 1970. - № 3. - с. 117 -123.

26. Власов В.З. Избранные труды. Т.1. Изд. АН СССР. 1962. 527 с.

27. Галиев Ш.У. Нелинейные волны в ограниченных сплошных средах. Киев.: Наук, думка, 1988. - 263 с.

28. Галиев Ш.У. Модель кавитационного динамического разрушения жидких и твердых сред. 6-й Всесоюзный съезд по теорет. и прикл. механике. Ташкент, 1986. - с. 182- 183.

29. Галиев Ш.У. Динамика взаимодействия элементов конструкций с волной давления в жидкости. Киев.: Наук, думка, 1977. - 172 с.

30. Галиев Ш.У. Модели кавитационной жидкости в нестационарной гидроупругости. //Пробл. прочности. 1980. - № 10. - с. 17-24.

31. Галиев Ш.У. Кавитационные резонансные колебания жидкости в демпфирующих трубопроводах и резервуарах. Киев, 1983, - 63.

32. Галиев Ш.У., Абдирашидов А., Юльяхшиев А.Ю. Локальное импульсное нагружение коаксиальных цилиндрических оболочек, взаимодействующих через жидкость. Пробл. прочности. 1978. -№ 10. - с. 56 - 60.

33. Ганиев Р.Ф. Нелинейные пространственные колебания упругих цилиндрических оболочек. Теория пластин и оболочек. М.: Наука, 1971.-е. 48-51.

34. Ганиев Р.Ф. Резонансные явления при нелинейных колебаниях твердых тел. Прикл. механика. 1972. Т.8, № 12. - с. 45 - 70.

35. Ганиев Р.Ф. О нелинейных резонансных колебаниях тел с жидкостью. //Прикл. механика. 1977. - Т. 13, № 10 . - с. 23 - 29.

36. Ганиев Р.Ф., Кононенко В.О. Колебания твердых тел. М.: Наука, 1976. - 432с.

37. Ганиев Р.Ф., Ковальчук П.С. Динамика систем твердых и упругих тел. М.: Машиностроение, 1980. - 207 с.

38. Ганиев Р.Ф., Украинский Л.Е. Динамика частиц при воздействии вибраций. Киев. : Наук, думка, 1975. - 168 с.

39. Ганиев Р.Ф., Холопова В.В. Нелинейных колебания тела с жидкостью, совершающего движение в пространстве. //Прикл. механика. 1975. - Т. 11, № 1. - с. 65 - 67.

40. Генкин M.Д., Соколова А.Г. Виброакустическая диагностика машин и механизмов. М.: Машиностроение, 1987. - 288 с.

41. Гольденвейзер A.B. и др. Свободные колебания тонких упругих оболочек. М.: Наука, 1979. - 383 с.

42. Гривнин Ю.А., Зубрилов С.П. Кавитация на поверхности твердых тел. JL: Судостроение, 1985. - 121 с.

43. Григолюк Э.И., Горшков А.Г. Нестационарная гидроупругость оболочек. Л.: Судостроение, 1985. - 208 с.

44. Григоренко Я.М., Мукоед А.П. Решение задач теории оболочек на ЭВМ. Киев.: В ища школа, 1979, - 279 с.

45. Григорьев Е.А., Ющенко A.A. Экспериментальное исследование пространственного движения поршня в пределах зазора. //Двигателестроение. 1989. - № 1. - С. 14 - 16.

46. Гринченко В.Т. Равновесие и установившиеся колебания упругих тел конечных размеров. Киев.: Наук, думка, 1978. - 264 с.

47. Гузь А.Н. О задачах аэрогидроупругости для тел с начальными напряжениями. //Прикл. механика. 1980. - Т. 16, № 3. - С. 3 - 21.

48. Гузь А.Н. О представлении решений линеаризованных уравнений Стокса-Навье для движущейся жидкости. //Докл. АН СССР. -1980. Т. 255, № 5. - С. 1066 - 1068.

49. Гузь А.Н. О задачах гидроупругости для тел с начальными напряжениями. //Докл. АН СССР. 1981. - Т.251, № 2. - с. 305 -308.

50. Гузь А.Н., Головчан В.Т. Дифракция упругих волн в многосвязных телах. Киев.: Наук, думка, 1972. - 254 с.

51. Двигатели внутреннего сгорания: Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей./Д.Н Вырубов, С.Е. Ефимов, H.A. Иващенко М.: Машиностроение, 1984. - 284 с.

52. Докучаев Л.В. Механическая модель осесимметричного тела с жидкостью совершающего нелинейные движения. Изв. АН СССР. Мех. твердого тела. 1976. - № 2. - с. 25 - 29.

53. Дизели: Справочник / Б.П. Байков, В.А. Ваншейдт, И.П. Воронов. Л.: Машиностроение, 1977. - 479 с.

54. Захаров Г.А., Пирогова А.М., Яковлев В.В. Влияние напряженного состояния деталей полостей охлаждения на их кавитационную стойкость. Совер. узлов и агрегатов двигателей. -Л., 1982. с. 88 - 94.

55. Заболоцкая Е.А. Взаимодействие газовых пузырьков в поле звуковой волны. Акуст. журнал. - 1984. - т.30, № 5. - с. 618 - 623.

56. Замышляев Б.В., Яковлев Ю.С. Динамические нагрузки при подводном взрыве. Л.: Судостроение, 1967. - 387 с.

57. Иванченко H.H., Скуридин A.A., Никитин М.Д. Кавитационные разрушения в дизелях. Л.: Машиностроение, 1970. - 152 с.

58. Ильгамов М.А. Введение в нелинейную гидроупругость. М.: Наука, - 195 с.

59. Кавитационные колебания и динамика двухфазных систем: Сб. науч. тр./Под. ред. В.В. Пилипенко. Киев.: Наук, думка, 1985. -183 с.

60. Каудерер Г. Нелинейная механика. М.: ИЛ., 1961. - 777 с.

61. Кернер Ю.С. Исследование перекладки поршня быстроходного дизеля. Двигателестроение. -1981. № 10. - с. 15 -19.

62. Кильчинская Г.А., Проценко О.П. Термоакустические автоколебания в газовом объеме с внутренними источниками теплоподвода. Прикл. механика. 1981. - Т.17, № 3. - с. 117 - 121.

63. Колебательные явления в многофазных средах и их использование в технологии./Под ред. Р.Ф. Ганиева. Киев.: Техника, 1980. - 142 с.

64. Колебания и устойчивость многосвязных тонкостенных систем.: Сб. статей/Пер. с англ. В.Г. Дмитриева; Под ред. И.Н. Преображенского. М.: Мир, 1984. - 311 с.

65. Ковальчук П.С., Папуша А.Н. Резонансные свойства маятника Фроуда при вибрации оси подвеса. Прикл. механика. 1977. -т. 13, №2. -с. 102-107.

66. Корн Г.К., Корн Т.К. Справочник по математике. М.: Наука, 1984.-831 с.

67. Кононенко В.О. Нелинейные колебания механических систем. -Киев.: Наук, думка, 1980. 381 с.

68. Кононенко В.О., Ковальчук П.С. О динамическом взаимодействии механизмов генерирования колебаний в нелинейных колебательных системах. Инж. журнал МТТ. 1973. -№ 4. - с. 58 - 67.

69. Ковальчук П.С., Краснопольская Т.С. О резонансных явлениях при нелинейных колебаниях цилиндрических оболочек с начальными неправильностями. Прикл. механика. 1979. - Т. 14, №9. - с. 81 -89.

70. Конецкий Ч.В. Некоторые современные тенденции развития технологий. Вестн. АН СССР. 1985. - № 1. - с. 50 - 64.

71. Кондратьев H.H. Отказы и дефекты судовых дизелей. М.: Транспорт, 1985. 151 с.

72. Кубенко В.Д. Нелинейное взаимодействие форм изгибных колебаний цилиндрических оболочек. Киев.: Наук, думка, 1984. -219 с.

73. Кувшинов Г.И., Прохоренко П.П. Акустическая кавитация у твердых поверхностей. Минск.: Навука i тэхшка, 1990. - 111 с.

74. Кнепп Р., Дейли Дж., Хеммитт А. Кавитация. М.: Мир, 1974. -687 с.

75. Красножен П.А. О влиянии вибрации на корозионно-кавитационные разрушения поверхностей охлаждения дизелей. Двигателестроение. 1980. - № 5. - с. 29 - 32.

76. Кузнецов В.П. Уравнения нелинейной акустики. Акуст. журнал. -1970.-Т. 16, №4. -с. 548- 553.

77. Кузнецов Н.М. Уравнения состояния и теплоемкость воды в широком диапазоне термодинамических параметров. Прикл. механика и теор. физики. 1961. - № 1. - с. 112 - 118.

78. Кузнецов Н.М. Уравнения состояния, изоэнтропическая и ударная сжимаемость двухфазной системы вода пар. //Детонация. - 1981. - Вып. 2. - с. 101 - 105.

79. Кутателидзе С.С., Накаряков В.Е. Теплообмен и волны в газожидкостных системах. Новосибирск.: Наука, 1984. - 301 с.

80. Кузнецов В.П. Уравнения нелинейной акустики. Акуст. журнал. -1970.-Т. 16, №4.-с. 548 553.

81. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Проблемы гидромеханики и их математические модели. М.: Наука, 1973. - 416 с.

82. Левковский Ю.Л. Структура кавитационных течений. Л.: Судостроение, 1978. - 222 с.

83. Лепунов В.Т., Никифоров А.К. Виброизоляция в судовых конструкциях. Л.: Судостроение, 1975. - 232 с.

84. Луковский И. А. Нелинейные колебания жидкости в сосудах сложной формы. Киев.: Наук, думка, 1975. - 1356 с.

85. Миронов Г.Н., Аллабергенов М.Д. Математическая модель движения поршня в течении цикла а пределах теплового зазора. Двигателестроение. 1981. - № 11.-е. 19-22.

86. Моисеев H.H., Петров A.A. Численные методы расчета собственных частот колебаний ограниченного объема жидкости. -М.: Наука, 1966. 269.

87. Моисеев H.H., Румянцев В.В. Динамика тела с полостями, содержащими жидкость. М.: Наука, 1965. - 434.

88. Механика систем оболочка-жидкость-нагретый газ./ Под ред. акад. H.A. Кильчевского. Киев.: Наук, думка, 1970. - 328 с.

89. Мнев E.H. Колебания круговой цилиндрической оболочки, погруженной в замкнутую полость, заполненную идеальной сжимаемой жидкостью. //Теория пластин и оболочек/ Изд. АН СССР. М., 1962. - с. 284 - 289.

90. Мнев E.H., Перцев А.К. Гидроупругость оболочек. Л.: Судостроение, 1970. - 365 с.

91. Новичков Ю.Н. Изгиб, устойчивость и колебания многослойных оболочек. // Теория оболочек и пластин. Л.: Судостроение, 1975.- с 142 145.

92. Новичков Ю.Н. Флатер пластин и оболочек // Механика тв. деформируемого тела. М.: ВИНИТИ. - 1978, - Т. 11. - с. 67 -112.

93. Нелинейные явления и вычислительный эксперимент. / A.A. Самарский, С.П. Курдюмов, Г.С. Ахромеева, Г.Г. Малинецкий// Вест. АН СССР. 1985, - № 9. с. 64 - 77.

94. Ни А. Л. Нелинейные резонансные колебания газа в трубе под воздействием периодически изменяющегося давления. // Прикл. математика и механика. 1983. - Т. 47, № 4. - с. 607 - 618.

95. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. М.: Наука, 1987.- 683 с.

96. Николаи Е.И. О колебаниях тонкостенных цилиндров // Журнал русского физ. хим. о-ва. - 1909. -Т. 2. - отд. 1.

97. Овчаренко Б.В. Исследование влияния некоторых конструктивных факторов на вибрационные параметры и разрушение проточной части системы охлаждения быстроходного дизеля // Тр. Новосибирского ин-та инж. вод. тран. 1975. - Вып. 100.-с. 85-91.

98. Оренбах З.М., Шредер И.Р. Распространение волн в жидкости с фазовыми переходами. -// Акуст. журнал 1986. - Т. 32, № 1. - с. 76 - 80.

99. Папуша А.Н. Динамическое взаимодействие крутильно-колебательной системы с двигателем ограниченной мощности. // Прикл. механика. 1978. - Т. 14, № 6. - с. 131 - 134.

100. Папуша А.Н. Пространственные колебания твердого тела несущего двигатель маховик ограниченной мощности. - // Докл. АН УССР. Сер. А, - 1978. - № 9. - с. 817 -821.

101. Папуша А.Н. Резонансные взаимодействия пространственных колебаний с неидеальным источником энергии // Мат. методы исслед. гидродинамических течений. Киев.: Наук, думка, 1978. -с. 123 -128.

102. Папуша А.Н. Пространственные колебания твердого тела, содержащего вращающиеся части // Проблемы нелинейных колебаний механических систем. -Киев.: Наук, думка, 1978. с. 80.

103. Папуша АН. О взаимодействии нелинейной крутильно-колебательной системы с двигателем: Тез. док. 11-й Всесоюзн. науч.-техн. конф. "Совершенствование эксплуатации и ремонта судов". Калининград, 1981.-е. 89.

104. Папуша А.Н. Об одной задаче аэрогидроупругости для составного цилиндра. В кн."3-я Всесоюзная конференция по нелинейной теории упругости. 12-14.09. 89. Сыктывкар". -Сыктывкар, 1989. 207 - 208.

105. Папуша А.Н., Прыгунов А.И. Нелинейные резонансы механических систем как диагностические признаки. В кн. "Методы и средства технической диагностики, т.2." Ивано -Франковск, 1990. - с. 43 - 51.

106. Папуша А.Н., Прыгунов А.И. Собственные колебания одно- и многослойных цилиндровых втулок ДВС. //Двигателестроение. -1990. № 9. - с. 9 - 12.

107. Папуша А.Н. Общая задача аэрогидроупругости для составного цилиндра: расчет колебаний цилиндро поршневой группы. В кн. "Актуал. проблемы развития двигателей внутреннего сгорания и дизельных установок: Тез. докл. на ВНТК." - Л., 1990. - с. 119 - 120.

108. Папуша А.Н. Об одной задаче аэрогидроупругости для составного цилиндра: расчет нелинейных колебаний цилиндро -поршневой группы дизеля. В кн. "7-й Всесоюз. съезд по теорет. прикл. механики. 15-21 августа 1991". М., 1991. - с. 227.

109. Папуша А.Н. К вопросу построения функции Лангранжа для неконсервативных механических систем. //Прикл. механика. -1990. -Т.26, № 11. с. 123 - 126.

110. Папуша А.Н., Прыгунов А.И. Нелинейные акустические колебания в водяной рубашке охлаждения судового дизеля 6L525.// Двигателестроение. 1996. - № 3. - с. 22 - 25.

111. Папуша А.Н., Прыгунов А.И. Нелинейные резонансы в судовых двигателях внутреннего сгорания. Шум и вибрации натранспорте: Междунар. симпоз., 6-8 октября 1992. Санкт -Петербург. 1992. - с. 173 - 174.

112. Папуша А.Н. Технология для прогноза разрушения блока и цилиндра СДВС вследствие кавитации и трещин. Тезисы докладов НТК проф. преп. сост., асп. научн. и инж. - техн. работ. 4.2 МГАРФ, - Мурманск, 1992. - с. 9.

113. Папуша А.Н. Нелинейное взаимодействие акустических и механических колебаний цилиндровой втулки и охлаждающей жидкости в судовых ДВС. "NOISE 93", Междунар. конф. по борьбе с шумом и вибрацией. St. Peterburg, Russia May 31 - June 3, 1993, - p. 87.

114. Папуша A.H. О взаимодействии двух механизмов разрушения кавитации и трещин. В кн."Тезисы докладов НТК проф. преп. сост., асп. научн. и инж. - техн. работ. МГАРФ ,ч.1", - Мурманск, 1993. - с. 85-88.

115. Папуша А.Н. Методика расчета кавитационной стойкости чугунных и биметаллических втулок судовых ДВС. В кн."Тезисы докладов НТК проф. преп. сост., асп. научн. и инж. - техн. работ. МГАРФ .ч. 1", - Мурманск, 1996. - с. 85-88.

116. Пахолко В.В. Расчет спектра собственных колебаний цилиндровой втулки двигателя. Двигателестроение. 1985. - № 1. - с. 20 - 22.

117. Пахолко В.В. Колебания и надежность цилиндровых втулок малооборотных ДВС. Двигателестроение. 1985. - № 2. - с. 20-21.

118. Полипанов И.С. О химической природе кавитационных разрушений цилиндровых втулок дизелей. Энергомашиностроение. 1976. - № 1. - с. 40 - 41.

119. Полипанов И.С. Вероятность кавитационного разрушения цилиндровых втулок транспортных дизелей. Ленингр. инж,-эконом. ин-т им. П. Тольятти. Л., 1978. - 21 с.

120. Полипанов И.С. Защита системы охлаждения дизеля от кавитационного разрушения. -. Л.: Машиностроение, 1978. - 150 с.

121. Ривкин С.А., Александров A.A. Термодинамические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1975. - 79 с.

122. Рудой Б.П. О законах сохранения при расчете процессов наполнения и опорожения рабочих объемов двигателя со сгоранием по V=const. Тр. Уфим. авиац. ин-та. 1974 (1975). -Вып. 82. - с. 3 -10.

123. Разрушение / Под ред. Г. Либович. М.: Мир, 1975. т.2. Математические основы разрушения. - М., 1975. - 764 с. т.З. Инженерные основы и взаимодействие внешней среды. - М., 1976. - 797 с. Т.6. Разрушение металлов. - М., 1976. - 496 с.

124. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т.1. . - М.: Наука, 1973. - 535 с.

125. Стативкин Г.П., Данилина Н.Ю., Пирогов А.М. Метод определения кавитационного износа цилиндровых втулок дизелей при охлаждении водой с присадкой. //Тр. ЦНИДИ. -1976,- Вып. 70. с. 106 - 109.

126. Тузов Л.В., Стативкин Г.П., Пирогов А.М. Расчетная оценка коррозионно-механической прочности корпусных деталей дизелей. // Двигателестроение. 1983. - № 3. - с. 50-51.

127. Тарасов А.К. Методика расчета виброускорений дизельных втулок и рубашек втулок цилиндров подвесного типа. //Двигателестроение. 1983. - № 2. - С. 13 - 14.

128. Фролов К.В., Антонов В.Н. Колебания оболочек в жидкости. -.-М.: Наука, 1988.- 144 с.

129. Щебланов Б.Г., Шишкин А.П. Расчетная оценка кавитационной стойкости цилиндровых втулок дизелей в системах высокотемпературного охлаждения. //Астрахан. техн. ин- т рыбной пром ти и хоз - ва. - Астрахань, 1984. - 9 с.

130. Шутилов В.А. Основы физики ультразвука. Л.: ЛГУ, 1980.245 с.

131. Черноусько Ф.Л. О движении твердого тела с полостью, содержащей идеальную жидкость и пузырь воздуха. //Прикл. математика и механика. 1964. - Т.28, № 4, - С. 735 - 745.

132. Холопова В.В. Динамика пульсирующих газовых пузырей в колеблющемся эллипсоиде заполненном жидкостью. // Прикл. математика и механика. 1989. - Т.25, № 6. - 89 - 94.

133. Яковлев В.В. Кавитационные повреждения втулок и стенок цилиндровых полостей блоков дизелей. // Двигателестроение. -1986. № 7. - С. 55 - 56.

134. Argues Ph. Application de l'analyse frequentielle des vibrations gazeuses existant dans le cylinder d'un moteun a combustion interne a la mesure de la temperature des gaz an cours d'un cycle.// Mec. mater, eles. 1980, № 367 - 368, - PP. 222 - 227.

135. Bjorno Ieif. Acoustic nonlinearity of bubbly liquids// Appl. Sei. Res.- 1982. -№38. PP. 291 -296.

136. Chester W. Resonant oscillation in closed tube. // J. Fluid. Mech., -1964, 18, -№ 1, PP. 44-64.

137. Clarke J.T. Finite amplitude waves in combustible gases. // Math. Combust. Philadelphia, Pa., 1985, - PP. 183 -245.

138. Haddad S. Liner deformation due to piston slap in diesel engine. //4-th Word Congr. Theory Mech. and Math. Univ. Newcastle upon Tyne. 1975., : London - New York., 1975. - PP. 1065 -1071.

139. Hough J.B. Cylinder liner failures: a case study. // Trans. Inst. Mar. Eng. 1985, C97, - № 1, - PP. 161 - 165.

140. Hiroshi Maekawa Masahiro, Ohta Kasuhida. // ^3haoch nm3iouy.= J. Soc. Automot. Eng. Jap., 1988, - 42, - № 12, - PP. 1580 - 1586.

141. Ishihama Massao. Analysis of the natural vibration of the cylinder block. //Noise-Cong. 83. - PP. 161 -168.

142. Kavitationsscchaden an Zylindeeranfbushen. Lochfrab. // Krafthand,- 1977, 50. № 6, - PP. 378 - 380.

143. Furubayashi Manabu. Jidosha gijutsu // J. Sos. autom. Eng. Jap. 1983, 37, - № 12, - PP. 1301 - 1306.

144. Lawe A.S. An analytical technique for assessing cylinder liner cavitation erosion. // SAE. Techn. Pap. Ser., 1990. - № 100134, PP. 1- 10.

145. Le vibrozioni su motori termici. // Elettrauto. 1984. - 25, № 268. -PP. 24 - 66.

146. Lopez Varquez Luis B. Cavitation Vibracional en fundicciones: Encayos para su evaluaclon y correction: //"Colada", 1979. - 40. - № 12. - PP. 593 -594, 597-600.

147. Measuring combustion chamber parameters. // Automot. Eng. -1990. 98, - № 4. - PP. 39 - 42.

148. Mortell M.P., Seymour B.R. A finite-rate theory of quadratic resonance in close tube. // J. Fluid. Mech., 1981. - № 112. - PP. 411-431.

149. Papusha A.N. Mathematica in Non-linear Elasticity Theory. Proceeding of the Second International Mathematica Symposium, Computational Mechanics Publications, Southampton-Boston, Great Britain, 1997, pp. 383-390.

150. Papusha A.N.,Prygunov A.I., Karelskaya T.K. A new kind of dissipative structure. Proceeding of the First International Conference" Control of Oscillations and Chaos"v.2 , St.-Petersburg, Russia, August 27-29, 1997, pp.340-341.

151. Papusha A.N. A New Variational Principle of Hamilton's Type. IAS'97 Murmansk, International Arctic Seminars Phys&Math, Proceeding of the Second International Arctic Seminars Phys&Math, Murmansk State Pedagogical Institute, 1997, pp. 8692.

152. Papusha A.N., Time-Frequancy Processing of Impulse-Pressure Generated by Combustion Engine. Proceeding of the First International Arctic Seminar, Physics and Mathematics, Murmansk, 1996, pp.52-55.

153. Papusha A.N., Prygunov A.I. About a new kind of dissipative structure. Proceeding of the 19-th International Symposium on Ship Propulsion Plants. Szczecin, Poland, 1997, pp.281-286.

154. Papusha A.N. Non-linear Theory of Elasticity in Application to Mathematica . Proceeding of the International Conference NORDUNI, Murmansk State Technical University, 1997, pp.92.

155. Papusha A.N. Cavity destruction of the Diesel ship's engine: theory, mathematical model and experiment. Proceeding of the Fourth International Congress on Sound and Vibration. St.-Petersburg, Russia, June 24-27, 1996, pp. 1611-1616.

156. Papusha A.N. Time-Frequancy Processing of Impulse-Presser / Generated by Combustion Engine. Proceeding of the Fourth1.ternational Congress on Sound and Vibration. St.-Petersburg,

157. Papusha A.N., Prygunov A.I. Non-Linear Resonance's in Ship Internal Combustion Engine. Proceeding of the International Symposium "Transport Noise and Vibrations", St.-Petersburg, Russia, October 6-8,1992, p.174.

158. Papusha A.N. The block and the cylinder liner, piston assembly destruction of the ship's diesel engine. // International Conference on Fracture, ICF-8, Kiev 8-14 June 1993, P. 145 - 146.

159. Saito Yahei. "Hhxoh KHHfl3yicy raKKait Kafixo"// Bull. Jap. Inst. Metals. 1978, 17. - № 8. - PP. 666 -671.

160. Schmillen K., Flotto A., Schlunder W. Determination of Sound Fluctuations Rate of Diesel Engine by Means of Cycle Fluctuations. // SAE Tech. Pap. Ser. 1983. - № 831331. - PP. 163 - 169.

161. Tsuda Koishi, Koizumi Norio. Dynamics of the piston slap. Part 1. On a 2-stroke cycle engine. // Bull. JSME. 1975, 18. - № 116. -PP. 166 - 176.

162. Usami Takashi, Wada Shinji. Piston slap as a noise source of automotive diesel engine. // Tech. Rev., 1976, 13, - № 3, - PP. 233 -240.

163. Yawata Yoishiro, Crocker Malcolm. Identification of internal source in diesel engine. // J. SAE Tech. Pap. Ser., 1983, - № 831330.-PP. 151-162.

164. Yonezava Tohru, Senda Jiro, Okubo Minori, Fujimoto Hijime, Miki Hideo. "Hhxoh xaKye KHKaH raKKaiiCH". // J. Mar. Eng. Sos. Jap., -1985, 20. № 6. - PP. 21 - 28.

165. Yonezava Tohru. "Hhxoh xaicye KHKaH raKKaficH". // J. Mar. Eng. Sos. Jap., 1985, 20. - № 4. - PP. 218 - 264.

166. Yonezava Tohru. "Hhxoh xaKye KHKaH raKKaficH". // J. Mar. Eng. Sos. Jap., 1987, 22. - № 8. - PP. 478 - 487.

167. Zurner Hanz Jürgen, Shibalsky Walter, Muller Hanz. Kavitation und Korrosion an Zylindern Von Dieselmotoren. MIZ: Motorteechn. Z. 1988. - № 9. - PP. 369 - 374.

168. Raleigh. On the vibrations of cylindrical vessel containing liquid. -Philos. Mag., 1883,-vol. 15.

169. Wang Meng, Kassay D.R. Dynamic response of an inert gas to slow piston acceleration. // J. Accost. Sos. Amer., 1990, 87, - № 4, -PP. 1466- 1471.