Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Вклад В.Н. Болтинского в науку и практику




Введение

 

Отечественные автомобили широко используются во всех областях народного хозяйства и вследствие высоких эксплуатационных свойств пользуются большим спросом за рубежом. Советская автомобильная промышленность, созданная на базе тяжелой индустрии, прошла славный путь от первого советского грузового автомобиля АМО-Ф15, выпущенного в 1924 г., до современных комфортабельных легковых автомобилей и самосвалов большой грузоподъемности.

Директивами XXIII съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1966-1970 гг. предусматривается довести выпуск в 1970 г. до 600-650 тыс. грузовых и 700-800 тыс. легковых автомобилей. Общий выпуск возрастет с 616,4 тыс. автомобилей в 1965 г. до 1360-1510 тыс. в 1970 г. Предусматривается увеличение выпуска автомобилей повышенной проходимости, автобусов большой вместимости, автопоездов и специализированных автомобилей для перевозки товаров народного потребления; будет освоено производство автомобилей грузоподъемностью 65 т и выше. Только в сельское хозяйство за пятилетие (1966-1970 гг.) будет направлено 1 100 тыс. грузовых автомобилей и 275 тыс. автомобильных прицепов. Предусматривается значительное увеличение выпуска прицепов, самосвалов, специальных автомобилей для перевозки сельскохозяйственных грузов, автокранов, тракторных погрузчиков и других погрузочно-разгрузочных средств.

Большое влияние на создание новых конструкций автомобилей, освоение и совершенствование технологических процессов производства и улучшение эксплуатации автомобилей оказывают научно-исследовательские и теоретические работы советских ученых.

Задачи исследования:

. Проанализировать литературу по теме исследования.

. Выявить роль отечественных ученых в развитии теории автомобилей и двигателестроении.

 


Вклад В.Н. Болтинского в науку и практику

автомобиль болтинский фаробин чудаков

Деятельность академика В.И. Болтинского отличается большим диапазоном научных и производственных интересов, среди которых можно выделить несколько аспектов: теория ДВС, теория трактора, механизация сельского хозяйства, тракторное и сельскохозяйственного машиностроение. Однако основным местом его работы был вуз, где он искусно сочетал научные исследования с преподаванием. Благодаря этому происходил естественный процесс взаимного обогащения: учебно-методическая деятельность насыщалась результатами исследований, а исследования проводились на высоком теоретическом уровне. При его активном участии в свое время в вузах сельскохозяйственного профиля сформировалась дисциплина «Тракторы и автомобили», а также разработаны основы учебного процесса, определена номенклатура основной методической литературы, испытательного оборудования, наглядных пособий и т.д.

Василий Николаевич окончил ТСХА (1927 г.) и начинал свой инженерный путь в годы зарождения отечественного тракторостроения. В 1925 г. на Путиловском заводе был поставлен на серийное производство трактор Фордзон, а в 1930-1934 гг. построены и введены в эксплуатацию тракторные заводы в Сталинграде, Харькове и Челябинске. Становление В.Н. Болтинского как ученого совпало с периодом развития и становления отраслей тракторостроения и механизации сельского хозяйства. Наука в тот период была востребована, поэтому его вклад нетрудно проследить по выполненным исследованиям. На каждом историческом отрезке он либо возглавлял группу ведущих ученых и специалистов, либо был в числе тех, чьи научные труды и практическая инженерная деятельность определяли направление развития технического прогресса. Первый вклад в теорию и практику отечественного тракторостроения В.Н. Болтинский внес еще, будучи студентом. В 1929 г. он защитил дипломный проект на тему «Конструкция трактора с бескомпрессорным дизель-мотором по типу «Юнкерс» для работы с «3 х 14» плугом». В диплом вошли результаты его исследований на МИС ТСХА, организованной В.П. Горячкиным и работавшей под его руководством.

В период работы на МИС ТСХА, в ВИСХОМе и МИМЭСХе (1927-1933 гг.) В. Н Болтинский участвует в испытаниях 25-30 моделей тракторов, чтобы выявить лучшую из них для импорта в СССР. Наряду с этим накапливались сведения о технологических свойствах лучших зарубежных машин и выбирались наиболее совершенные конструкции для внедрения в отечественные модели. В 30-е гг. под руководством В.Н. Болтинского студенты, аспиранты и сотрудники кафедры проанализировали конструкции двигателей и тракторов, режимы пуска тракторных двигателей и др. Им опубликованы работы по устройству тракторов, карбюрации и карбюраторам автотракторных двигателей, системе пуска и очистки воздуха, написаны раздел «Автотракторные двигатели» для справочника инженера-механика и отчеты по испытаниям зарубежных (Виккерс, Штумпф, Бульдог, Монарх и др.) и отечественных (СТЗ, С-64) тракторов. Его рекомендации использовались в практической деятельности конструкторских организаций страны. В целом довоенный период (1930-1941 гг.) характеризуется становлением и первыми шагами в развитии отечественного тракторостроения и переходом от копирования зарубежной техники к разработке и внедрению в производство машин собственной конструкции, наиболее полно отвечающих условиям страны и организации с.-х. производства. Как следует из тематики работ В.Н. Болтинского, все они были направлены на решение именно этих вопросов и сыграли определенную роль в формировании научной базы для создания высокоэффективной отечественной тракторной техники.

Уже в предвоенный период научные труды и рекомендации В.Н. Болтинского, направленные на повышение эффективности и топливной экономичности тракторных двигателей, приобрели широкую известность, а их автор - репутацию специалиста в этой области. В.Н. Болтинский принимает активное участие в решении ряда проблем механизации сельского хозяйства. Так, в 1941 г. для разработки мероприятий по экономии горючего он был назначен председателем комиссии при техническом совете Наркомзема. Наряду с этим ему было поручено разработать общие требования к тракторным двигателям. Эта работа имела большое значение для определения технической политики в области тракторного двигателестроении. Результаты исследования двигателей в реальных условиях эксплуатации В.Н. Болтинский изложил в монографии «Работа тракторного двигателя при неустановившейся нагрузке». Она явилась продолжением и развитием учения В.П. Горячкина о земледельческой механике и теории трактора, разработанной Д.К. Карельских и Е.Д. Львовым. Формирование научных воззрений В.Н. Болтинского проходило под влиянием именно этих замечательных русских ученых, работая с которыми бок о бок, он начинал свою инженерную деятельность. Из учения о земледельческой механике Василий Николаевич позаимствовал идею о необходимости исследования показателей работы двигателя в конкретных условиях переменной нагрузки. Классическая теория рассматривает ДВС как самостоятельную машину без учета влияния колебаний нагрузки. От Д.К. Карельских и Е.Д. Львова Василий Николаевич воспринял понимание того, что двигатель - органический элемент трактора. Поэтому работа В.Н. Болтинского стала развитием прикладной части теории ДВС. Именно в этом состоит ее приоритет и значимость для науки и практики. Во вступлении к монографии автор приводит конкретные положения из книги В.П. Горячкина «Теория массы и скоростей сельскохозяйственных машин и орудий», которыми он руководствовался:

·         «Основная задача теории массы сельскохозяйственных машин и орудий - определить достаточную и необходимую величину массы рабочих органов орудия и двигателя с целью вместить, возможно, больше механической энергии в единицу массы…»;

·         «..для сельскохозяйственных машин и орудий должны существовать некоторые предельные размеры по массе и скоростям. Излишек массы бесполезен или даже вреден, а, с другой стороны, недостаток ее также недопустим»;

·         «…необходимо связать массу и скорость рабочих органов не только с характером работы, но и с характеристикой двигателя».

Исходя из этих положений, В.Н. Болтинский ставит одной из основных задач установление связи между условиями работы (характером нагрузки) и параметрами двигателя и МТА. Он делает попытку найти зависимость между характером динамической нагрузки в реальных условиях эксплуатации и приведенным моментом инерции МТА или моментом инерции маховика тракторного двигателя. Исследует влияние параметров регулятора скорости двигателя на показатели его работы и находит связь между приведенным моментом инерции МТА и степенью нечувствительности регулятора при переменной нагрузке. В связи с этим он рассмотрел влияние регуляторной характеристики на показатели работы двигателя при неустановившейся нагрузке. Руководствуясь строгим методическим подходом, в основу исследования В.Н. Болтинский поставил вопрос о характере изменения нагрузки на двигатель при работе трактора в составе МТА и в качестве ее показателя проанализировал момент сопротивления на валу двигателя от сил сопротивления качению МТА, тягового сопротивления, сопротивления подъему, инерции и трения. Анализу причин изменения этих компонентов посвящен отдельный раздел монографии. В нем с оговоркой о некоторой погрешности момент сопротивления на валу двигателя рассматривается как цепь непрерывных синусоид с разной амплитудой и частотой. Его изменение впервые предложено оценивать степенью неравномерности δ = (Mmax - Mmin) / Mcp. При этом рекомендуется учитывать также период колебаний момента сопротивления, который может изменяться в широких пределах. Вводится понятие среднего значения временно возросшего Mcp.в и наблюдаемого длительно Mcp.д моментов. Их отношение В.Н. Болтинский назвал коэффициентом возможной перегрузки двигателя.

В монографии приведено невероятно большое количество данных по моментам инерции основных вращающихся деталей двигателя, трансмиссии, ходовой системы отдельно, двигателя, трактора, нескольких сельхозмашин и МТА в целом, по передачам, по 10 моделям тракторов. Объем выполненной работы следует оценить как очень большой даже для современных возможностей с использованием ЭВМ.

Автор обстоятельно анализирует регуляторную характеристику двигателя и обосновывает предложения по ее улучшению. Одна из наиболее важных рекомендаций касается характера протекания корректорного участка: перерастание регуляторного участка в корректорный должно быть плавным и постепенно переходить с крутого в пологое протекание. При этом соотношение максимального и номинального крутящего момента должно быть достаточным для преодоления кратковременных увеличений нагрузки.

Основная рекомендация по эксплуатации состоит в том, чтобы при формировании МТА выдержать определенное соотношение между средним моментом сопротивления, создаваемым МТА, и номинальным крутящим моментом двигателя по регуляторной характеристике. Орудие (или сельхозмашину) следует подбирать таким образом, чтобы создаваемый им момент сопротивления был несколько меньше номинального момента двигателя. В этом случае показатели МТА будут снижаться вследствие переменного характера нагрузки меньше, чем, если бы двигатель загружался моментом сопротивления, равным его номинальному моменту. Возникающую при этом недогрузку В.Н. Болтинский предложил учитывать коэффициентом возможной загрузки, который был включен в нормативную документацию: на вспашке 9%, а на пропашных работах 7%. Так в нормативных документах расчета выработки получило официальное признание несовершенство тягово-динамических свойств тракторов.

Новое в работе В.Н. Болтинского - регуляторная характеристика при воздействии на двигатель переменным моментом сопротивления, которая на нелинейном участке протекает иначе, чем при обычных тормозных испытаниях. Впоследствии она была названа динамической регуляторной характеристикой. Но первым ее получил В.Н. Болтинский, и именно она стала основой тягово-динамической характеристики трактора. Большое внимание В.Н. Болтинский придавал степени нечувствительности регулятора и соотношению между этим его параметром, интенсивностью колебаний момента сопротивления и моментом инерции маховика двигателя. Автор считает, что в целях снижения влияния колебаний нагрузки на показатели работы двигателя необходимо, чтобы амплитуда колебаний угловой скорости его вала была бы уменьшена маховиком до значений, соответствующих порогу нечувствительности регулятора скорости. Исходя из этого, предложена аналитическая зависимость для расчета момента инерции маховика θza = 2Mcpδk / (εpωpm), где θza - момент инерции МТА, приведенный к валу двигателя; δk - степень неравномерности момента сопротивления; ωp - угловая скорость вала регулятора; εp - степень неравномерности регулятора; m = 2π / T (здесь Т - период изменения момента сопротивления двигателя).

Монография В.Н. Болтинского вышла в свет накануне бурного всплеска отраслевой науки в 50-60-е гг. в связи с развитием прикладных разделов фундаментальной науки и наибольшим за весь период советской θ власти экономическим расцветом государства. В науку о тракторе стали внедряться теории вероятностей и случайных функций, появились первые ЭВМ. С их использованием колебания тягового сопротивления сельхозмашины, остова трактора, направления его движения стали изучать как случайные функции, а трактор - как динамическую систему, состоящую из отдельных звеньев и оснащенную регулятором скорости. На основе сочетания теории случайных функций и теории регулирования получили широкое развитие и распространение методы математического и электронного моделирования случайных динамических процессов для изучения тяговой динамики, плавности хода трактора и траекторных показателей МТА.

В это же время в практику исследований вошло тензометрирование - измерение неэлектрических величин электрическим методом с регистрацией мгновенных значений показателей в функции времени на ленте осциллографа. Стало возможным экспериментально получать реализации случайных функций и их статические характеристики, проверять адекватность математической модели физической, измерять нагрузку на отдельных деталях при работе трактора в реальных условиях эксплуатации, что было совершенно недоступно прежде. Открылась возможность измерять мгновенные значения момента и силы в разных местах трансмиссии: крутящего момента на ведущем и ведомом валах муфты сцепления, на полуосях и прицепном устройстве трактора. В сочетании с измерением перемещения рейки топливного насоса это позволило составить полную картину энергетического баланса и динамики установившегося и неустановившегося движения трактора.

Исследования В.Н. Болтинского в сочетании с развитием прикладных разделов кибернетики открыли новый этап в развитии науки о тракторе. Были разработаны методы, с помощью которых колебания, неизбежно сопровождающие работу трактора и рассматривавшиеся ранее как досадная помеха при испытаниях, стали изучать с позиций вредного влияния их на его эксплуатационные показатели и разрабатывать мероприятия конструкционного и эксплуатационного характера, предотвращающие или снижающие это влияние. Раздел тягового и энергетического баланса стал рассматриваться в теории трактора на уровне динамики.

С развитием теории вероятностей гармонический закон изменения нагрузки на двигатель заменили случайной функцией, но это было уже развитие учения В.Н. Болтинского. Описанные ученым объективные закономерности физических процессов, определяющих колебания момента сопротивления, его выводы и рекомендации по повышению показателей двигателя при работе с переменной нагрузкой сохраняют свою актуальность и в настоящее время. По проблеме показателей двигателя при работе с неустановившейся нагрузкой сформировалась крупная научная школа. Под руководством В.Н. Болтинского, его учеников и последователей подготовлено большое количество кандидатских и докторских диссертаций. Это направление исследований принято научными коллективами в разных городах Советского Союза. В 50-60-е гг. прошлого столетия основные темы диссертаций были связаны с работой тракторного двигателя при неустановившейся нагрузке. Дело Василия Николаевича продолжили его ученики А.М. Гуревич, И.К. Кипшакбаев, Е.А. Козмодемьянов, М.И. Погосбеков, А.Г. Сахаров, А.К. Юлдашев, В.С. Софронов, В.С. Малашенко, А.К. Тургиев, Б.М. Беляев, Ю.А. Титов, А.К. Воронин.

Благодаря монографии В.Н. Болтинского развита теория эксплуатации МТП основоположником этой дисциплины Л.Б. Свирщевским, а также Л.Е. Агеевым и Н.М. Шаровым. В своих трудах они изложили методы математического моделирования показателей и научные основы определения оптимальных и допустимых режимов работы тяговых и тягово-приводных МТА с учетом вероятностного характера внешних воздействий. Фрагменты монографии, ее теоретические положения использовали основоположник теории трактора Е.Д. Львов и такие ученые, как И.И. Трепененков, В.Я. Анилович, Д.А. Чудаков, Ю.К. Киртбая, В.И. Анохин, А.В. Николаенко, Д.Д. Багиров.

Развитие идей В.Н. Болтинского с анализом влияния колебаний нагрузки и других параметров на тягово-энергетические показатели трактора, обобщение и систематизация сведений о его тяговой динамике нашли отражение в монографии. Трактор впервые рассмотрен как динамическая система, состоящая из отдельных колебательных звеньев и подверженная воздействию не только тяговой нагрузки, но и неровностей рельефа, а также управляющим воздействиям оператора. В уравнение мощностного баланса Е.Д. Львова включены новые члены, отражающие потери и недоиспользование мощности двигателя, вызванные переменным характером внешних воздействий. Установлено, что их доля может достигать половины всех потерь, учитываемых тяговым КПД. В учебное пособие по теории трактора для студентов вузов включен раздел «Тяговая динамика трактора», имеющий строгую методическую структуру и включающий следующие главы: анализ колебательных процессов в тракторе; анализ внешних воздействий на трактор как на динамическую систему; взаимосвязь динамических процессов в тракторе; влияние колебаний нагрузки на показатели работы трактора; разгон трактора; тягово-динамические испытания трактора. Ученик В.Н. Болтинского А.К. Юлдашев организовал в Казанской ГСХА постоянно действующий семинар по проблеме работы двигателя с неустановившейся нагрузкой. Постоянно действующий семинар «Чтения В.Н. Болтинского» организован также в МГАУ им. В.П. Горячкина. Не менее важна для развития науки о тракторе в целом и работа В.Н. Болтинского по научному руководству народнохозяйственной проблемой повышения скоростей МТА. В 50-е годы стало ясно, что отечественные тракторы не соответствуют требованиям повышения производительности, а их технический уровень существенно отстал от мирового. Это было результатом некоторого замедления научно-технического прогресса в периоды Великой Отечественной войны и восстановления разрушенного ею народного хозяйства. В это время зарубежные фирмы эволюционно, от модели к модели, совершенствовали машины, в том числе повышали рабочие скорости их движения. Рабочая скорость отечественных МТА сохранялась на уровне первых моделей тракторов, которые пришли на смену живой тягловой силе и имели скорость пешего перемещения, 3-5 км/ч. Необходимо было существенно, в несколько раз, повысить рабочие скорости МТА. С такой инициативой в 1956 г. выступила группа ученых и специалистов ВИМа: П.Е. Никифоров, А.Г. Соловейчик, А.Я. Поляк, А.Д. Щупак. В 1959 г. в ВАСХНИЛ был создан координационный совет по проблеме «Научные основы повышения рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов». Председателем совета и руководителем проблемы стал академик ВАСХНИЛ, профессор МИИСП В.Н. Болтинский. Для более успешного выполнения функций научного руководителя и координатора работ по повышению скоростей МТА В.Н. Болтинский был зачислен в штат ВИМа в качестве руководителя отдела энергетики (тракторного).

К этому времени ведущие тракторные заводы страны в свою очередь создали конструкторский задел для модернизации серийных и подготовки новых моделей тракторов с более высокой скоростью движения. В 1960 г. харьковский (Т-75), а в 1962 г. волгоградский (ДТ-75) тракторные заводы приступили к выпуску гусеничных тракторов для работы на скорости 5-9 км/ч. С 1963 г. Минский тракторный запустил в серию МТЗ-50 повышенной энергонасыщенности. С учетом сложившейся ситуации в государственном плане развития народного хозяйства СССР на 1964-1965 гг. была открыта тема «Создание высокопроизводительных машинно-тракторных агрегатов для работы на повышенных скоростях (9-15 км/ч)». Перед учеными и специалистами встала задача в короткий срок ликвидировать образовавшийся существенный разрыв в техническом уровне отечественных и зарубежных тракторов и сельхозмашин. Необходимость повысить в два-три раза один из важнейших параметров - энергонасыщенность - означала, что на трактор без изменения его массы нужно было установить двигатель во столько же раз большей мощности. Потребовалось решение вопросов, связанных с обеспечением надежности, топливной экономичности и эффективным использованием в хозяйствах энергонасыщенных тракторов, а также с удовлетворением условий труда и техники безопасности. Впервые возникли вопросы дизайна. Новые по своим характеристикам тракторы не могли агрегатироваться и тем более эффективно работать с морально устаревшими к тому времени сельхозмашинами и орудиями.

К решению этих проблем были привлечены ведущие научно-исследовательские, проектно-конструкторские организации и заводы тракторного и с.-х. машиностроения, а также оборонная отрасль. Многогранность и сложность работы требовали четкого распределения обязанностей. ВИМ кроме общего руководства и координации исследовал технологии выполнения работ на повышенных скоростях, разрабатывал агротехнические требования, руководил испытаниями. НАГИ и ВИСХОМ кроме проведения НИОКР отводилась руководящая роль по созданию надежных конструкций. За исследования по условиям труда отвечали НАГИ, Саратовский НИИ сельской гигиены, Московский институт гигиены им. Эрисмана. Создание тракторов кл. 3 было поручено ХТЗ и ВгТЗ, кл. 1,4 - МТЗ, а разработка сельхозмашин - ГСКБ и заводским СКБ. Комплексные исследования были организованы в семи с.-х. зонах и проводились ВНИПТИМЭСХом (Ростовская обл.), ВИМом (Краснодарский край), СибНИИСХОЗом (Омская обл.), ЦНИИМЭСХом (Центральная Нечерноземная зона), ЦелинНИИМЭСХом (Целинный край) и УНИИМЭСХом (Украина). Сельхозмашины создавались параллельно с тракторами, а проверялись и доводились в специально организованных модельных отделениях на тракторах-макетах с участием специалистов НИИ сельского хозяйства. Этот новаторский прием существенно сокращал сроки создания машин. Все организации получили обильное государственное финансирование для своего развития, в них были созданы специальные подразделения. Создавались новые проектно-конструкторские организации. Широкие исследования проводились кафедрами вузов. На научных семинарах, конференциях, ученых советах регулярно обсуждались результаты теоретических исследований и эксплуатационно-технологических испытаний опытных образцов. В периодической литературе, трудах институтов и специальных выпусках публиковались научные статьи. На базе этих работ активизировалась подготовка научных кадров через аспирантуру. В 1965-1966 гг., когда заводы отрасли стали производить продукцию, началось опытное внедрение скоростной техники в колхозы и совхозы. Вся эта масштабная работа организовывалась и координировалась (и далеко не формально) академиком В.Н. Болтинским. Ее результатом было развитие теории трактора, становление творческих коллективов заводских КБ (особенно служб надежности), внедрение в серийное производство и оснащение сельского хозяйства техникой нового поколения. По общему признанию специалистов, это позволило повысить производительность МТА в 1,5-2 раза.

В решении проблемы повышения рабочих скоростей МТА принимало участие большое количество ученых и специалистов, роль которых по достоинству оценена в работе. Назовем главных сподвижников и соратников В.Н. Болтинского: А.Я. Поляк, А.Д. Щупак, А.Г. Соловейчик (ВИМ) - с опорой на труды Е.Д. Львова, М.И. Медведева, Д.А. Чудакова и И.И. Трепененкова, Б.П. Кашуба (ХТЗ), И.И. Дронг и П.И. Бойков (МТЗ), М.А. Шаров (ВгТЗ), Ю.А. Конкин (МИИСП).

В своей педагогической деятельности Василий Николаевич опирался на результаты исследований как собственных, так и своих многочисленных учеников. Его учебники пользовались большой популярностью. Так, учебник по автотракторным двигателям выдержал семь изданий в нашей стране и переведен на другие языки. Кроме результатов собственных исследований автор включил в него интересные материалы по теории эксплуатации трактора. Как ученый и специалист в области автотракторных двигателей В.Н. Болтинский в период Великой Отечественной войны был отозван из линейных частей Красной Армии и привлечен к преподавательской деятельности в Академии бронетанковых и механизированных войск. Работавший с ним в тот период Л.В. Сергеев (впоследствии начальник кафедры танков) весьма положительно характеризует вклад Василия Николаевича в подготовку кадров высшего командного состава для Красной Армии. В 1968-1971 гг. В.Н. Болтинский в должности вицепрезидента ВАСХНИЛ проводил большую работу по организации и повышению эффективности сети научно-исследовательских институтов и станций системы академии и внес ряд предложений по улучшению ее деятельности.

На всех участках деятельности Василия Николаевича отличала высокая методичность, исключительная преданность делу, безупречная обязательность, глубокая порядочность. Эти качества проявлялись при проведении исследований и написании учебников, при координации научных исследований и «проталкивании» идей через начальство, при чтении лекций и общении со студентами. Он оставил не только богатое научное наследие. Тракторы и сельхозмашины, созданные при его активном участии, эксплуатируются и поныне.

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...