Дослідження експлуатаційних характеристик пневматичного автомобільного двигуна
Автор: Сполітак Юрій Олегович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Автомобільний інжиніринг
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Дослідження експлуатаційних характеристик пневматичного автомобільного двигуна спрямоване на вирішення проблем екологічної безпеки транспорту. У роботі розглянуто принципи роботи двигунів на стисненому повітрі, моделювання їхніх робочих циклів та розрахунок елементів приводу двигуна. Основну увагу приділено підвищенню ефективності та економічності таких двигунів, що робить їх перспективним вибором для сучасних екологічно орієнтованих транспортних систем. Об’єкт дослідження: процес створення пневматичний автомобільний двигун. Предмет дослідження: закономірності між конструктивними, енергетичними та експлуатаційними характеристики пневматичних двигунів. Мета дослідження: розробка теоретичних основ і методик підвищення ефективності роботи пневматичних двигунів шляхом покращення їх робочих параметрів. У першому розділі проведено огляд літератури щодо транспортних засобів із пневматичними двигунами. Розглянуто різні типи пневматичних приводів, їх конструкції, а також аналіз переваг і недоліків таких систем у порівнянні з іншими енергетичними установками. Особливу увагу приділено розробкам компаній MDI, Tata Motors та університетів, які працювали над впровадженням пневматичних транспортних засобів. Визначено, що ключовими перевагами є їх екологічність, низька вартість виготовлення та експлуатації, а також простота утилізації компонентів. У другому розділі виконано моделювання робочого циклу пневматичного двигуна. Розроблено математичну модель, яка враховує процеси стиснення, розширення та обміну теплом у циліндрах двигуна. Досліджено вплив ключових параметрів, таких як початковий тиск і температура стисненого повітря, на ефективність роботи двигуна. Для чисельного моделювання використано пакет MATLAB-SIMULINK, що дозволило отримати детальні P-V діаграми та оцінити динаміку процесів у циліндрах. Результати моделювання свідчать про можливість підвищення ефективності двигунів за рахунок оптимізації робочих параметрів. У третьому розділі досліджено особливості конструкцій пневматичних двигунів, зокрема поршневих, мембранних і роторних. Надано рекомендації щодо підвищення ефективності таких систем за рахунок удосконалення конструкцій впускних і випускних клапанів, застосування багатоступеневих систем розширення та використання компенсації температури. Визначено, що застосування сучасних матеріалів і технологій дозволяє значно зменшити втрати енергії та підвищити надійність роботи двигунів. Отримані результати досліджень підтверджують перспективність використання пневматичних двигунів у транспортних засобах, особливо для муніципального транспорту та спеціалізованої техніки. Екологічна безпечність, низька вартість експлуатації та можливість утилізації компонентів двигунів роблять їх привабливим вибором для міського середовища. Водночас необхідно враховувати низьку енергетичну щільність стисненого повітря, що є викликом для розробників, які працюють над підвищенням ефективності таких систем. Подальші дослідження можуть бути спрямовані на інтеграцію пневматичних двигунів у гібридні системи, що дозволить поєднати їхні переваги з іншими сучасними технологіями.