книги2 / 75

PERSPECTIVESCIENTIFICRESEARCH:EXPERIENCE,PROBLEMSANDDEVELOPMENTPROSPECTS

некоторого увеличения размера диаметра ротора в сравнение с диаметром статора возникает натяжение рабочей пары, которое обеспечивает объемный принцип работы машины. Помимо этого, использование резинового уплотнения позволяет снизить возникающее трение в паре основных рабочих элементов, что дает возможность достичь более надежной работы агрегата в целом.

Список литературы

[1]Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. «Винтовые забойные двигатели» [Текст] – М.: Недра, 2009.

[2]«История создания винтовых забойных двигателей». Статья. [Электронный ресурс]. – URL: http://vseoburenii.com/istoriya-sozdaniya- vintovyih-zaboynyih-dvigateley. (дата обращения: 25.08.2022).

[3]Труды ВНИИБТ/ОАО НПО «Буровая техника №2. – М.: «Современные тетради», 2018.

[4]Булатов А.И., Аветисов А.Г. «Справочник инженера по бурению», Т. 1 [Текст] – М.: Недра, 2009.

©Д.А. Гилев, 2022

~ 120 ~

ПЕРСПЕКТИВНЫЕНАУЧНЫЕИССЛЕДОВАНИЯ:ОПЫТ,ПРОБЛЕМЫИПЕРСПЕКТИВЫРАЗВИТИЯ

УДК 531.44

ВЛИЯНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ КЛЮЧЕВЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПАРЫ ТРЕНИЯ РЕЗИНА-МЕТАЛЛ В РАЗЛИЧНЫХ РАБОЧИХ ЖИДКОСТЯХ

Д.А. Гилев,

магистрант, Уфимский Государственный Нефтяной Технический Университет, г. Уфа

Аннотация: В статье рассмотрены факторы износостойкости пары трения резина-металл, и их взаимодействия в различных буровых растворах.

Ключевые слова: пара трения, резина, растворы, факторы

Основным параметром, который определяет стойкость к износу пара ротор-статор, является скорость снижения натяга в рабочих органах двигателя, которая зависит от условий эксплуатации.

Сцелью определения влияния скорости потери натяга, качества бурового раствора, условий эксплуатации и прочих факторов на степень износа рабочей пары статор-ротор, был проведен комплекс экспериментальных исследований с использованием лабораторного оборудования [1-4].

Помимо вышеуказанного в процессе эксперимента определялась степень износа резинового покрытия того или иного состава, которые используются для покрытия рабочих органов ДРУ.

Сцелью получения достоверных данных в каждой серии опытов изменению подвергался только один из изучаемых факторов при постоянстве значений всех остальных. Для установления степени влияния состава рабочих жидкостей на степень износа узлов двигателя были отобраны 4 основных состава промывных жидкостей (солевой раствор, раствор на основе нефти, глинистый раствор, вода)

Объемный принцип работы машины обеспечивается за счет создания натяга между основными рабочими органами агрегата. Величиной предварительного натяга также определяется присутствие

МЕЖДУНАРОДНАЯНАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯКОНФЕРЕНЦИЯ | НИЦВЕСТНИКНАУКИ | WWW.PERVIY-VESTNIK.RU

~ 121 ~

PERSPECTIVESCIENTIFICRESEARCH:EXPERIENCE,PROBLEMSANDDEVELOPMENTPROSPECTS

контактного давления, составляющего 1-2 МПа в рабочей паре статорротор. При этом величина давления в некоторых случаях может достигать значений близких к 5 МПа за счет присутствия гидравлических и инерционных воздействий.

Всовременных исследованиях, посвященных изучению величины деформации резиновых элементов двигателя в зависимости от создаваемой при работе машины нагрузки данный вопрос рассмотрен достаточно подробно. Как показывают результаты проводимых исследований – зависимость деформаций от приложенной к резиновому материалу нагрузки представляет собой линейную функцию.

Врамках настоящего исследования была изучена зависимость деформации резинового покрытия рабочих органов агрегата в зависимости от стартового значения первоначального натяга в рабочей паре статор-ротор.

Полученные результаты свидетельствуют о линейной зависимости скорости деформации резинового покрытия в зависимости от изначального значения натяга.

Замена одного типа рабочей жидкости на другой не приводит к изменению функции износа от величины предварительного натяга, однако при использовании чистой воды в качестве промывочной жидкости оба образца резины изнашиваются быстрее, чем при использовании солевых и глинистых растворов, что можно объяснить возникновением физико-химических взаимодействий на границе раздела фаз вода-резина.

Минимальные значения деформаций резинового покрытия получены при использовании растворов, содержащих нефтепродукты, что связано с возникновением слоя органики на поверхности эластомера, который выполняет защитную функцию снижая коэффициент трения.

Одним из ключевых факторов, влияющих на долговечность и надежность ДРУ, является качественный и количественный состав промывочной жидкости, чем выше в ней содержание минеральных примесей и взвешенных частиц, тем интенсивней происходит деградация ключевых узлов агрегата. Как показывает практика, современные системы очистки, которые используются на месторождениях, не могут обеспечить заданную степень чистоты

~ 122 ~

ПЕРСПЕКТИВНЫЕНАУЧНЫЕИССЛЕДОВАНИЯ:ОПЫТ,ПРОБЛЕМЫИПЕРСПЕКТИВЫРАЗВИТИЯ

промывочной жидкости, что обусловлено как техническими характеристика используемого оборудования, так и рецептурами используемых промывных вод.

Установлена достоверность результатов, полученных многими авторами, в частности тот факт, что чем выше твердость эластомера, тем быстрее он поддается деформации и износу.

Список литературы

[1]Балденко Д.Ф. «Винтовые забойные двигатели» [Текст] / Д.Ф. Балденко, Ф.Д. Балденко, А.Н. Гноевых – М.: Недра, 2009.

[2]«История создания винтовых забойных двигателей». Статья. [Электронный ресурс]. – URL: http://vseoburenii.com/istoriya-sozdaniya- vintovyih-zaboynyih-dvigateley. (дата обращения: 25.08.2022).

[3]Труды ВНИИБТ/ОАО НПО «Буровая техника №2. – М.: «Современные тетради», 2018.

[4]Булатов А.И., Аветисов А.Г. «Справочник инженера по бурению», т. 1 [Текст] – М.: Недра, 2009.

©Д.А. Гилев, 2022

МЕЖДУНАРОДНАЯНАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯКОНФЕРЕНЦИЯ | НИЦВЕСТНИКНАУКИ | WWW.PERVIY-VESTNIK.RU

~ 123 ~

PERSPECTIVESCIENTIFICRESEARCH:EXPERIENCE,PROBLEMSANDDEVELOPMENTPROSPECTS

УДК 004.4'277

ЦИФРОВЫЕ ФИЛЬТРЫ

А.О. Захаров,

студент 4 курса, напр. «Радиотехника»

И.Н. Щитов,

научны й руководитель,

д.ф.-м.н.,

Санкт-Петербургский государственный институт кино и телевидения (СПбГИКиТ), г. Санкт-Петербург

Аннотация: В данной статье рассматрива ются основные понятия, связанные с цифровыми фильтрами. Начиная с физической природы сигнала и заканчивая примером реализации ФНЧ, данный материал расскажет об «азах» цифровой обработки сигналов. В статье также затрагивается дискретное преобразование Фурье. Статья будет интересна людям, желающим познакомиться с понятием «цифровой фильтр».

Ключевые слова: цифровые фильтры, ЦОС, Линейностационарные системы

Любой сигнал по своей природе может быть аналоговым или дискретным.

Аналоговый сигнал – это сигнал x(t), порождаемый физическим процессом, параметры которого можно измерить в любой момент времени

Рисунок 1 – Пример аналогового сигнала

~ 124 ~

ПЕРСПЕКТИВНЫЕНАУЧНЫЕИССЛЕДОВАНИЯ:ОПЫТ,ПРОБЛЕМЫИПЕРСПЕКТИВЫРАЗВИТИЯ

Дискретным называют сигнал [nT], который определяется только в фиксированные моменты времени. Обычно дискретные отсчеты расположены друг от друга на равном расстоянии, которое называется шагом дискретизации T (рис. 2).

Если из звукового сигнала вырезать небольшие кусочки определенного размера через равные интервалы, такой сигнал можно будет назвать дискретным.

Дискретный сигнал обычно получается путем дискретизации аналогового сигнала, но это не единственный способ.

Рисунок 2 – Пример дискретного сигнала

Любое явление или процесс, которые можно представить в виде последовательности [n] (n = 0,±1,±2,..), где n – номер члена последовательности, могут называться дискретны ми сигналами. Например, биржевые курсы, времена года, сигналы светофора и т.д.

Для обработки дискретных сигналов, т.е. преобразования входного сигнала в выходной, используются дискретные системы. Существует множество классов данных систем, но в рамках заданной темы наиболее интересны классы линейных и стационарных систем

[1].

Линейность – это свойство дискретной системы, при котором любая линейная комбинация на входе x1[n] и x2[n] при прохождении через систему дает такую же линейную комбинацию на выходе y1[n] и y2[n], учитывая, что [n] = T{ [n]}.

Математически свойства линейных систем записываются следующим образом:

аддитивность:

T{x1[n] + x2[n]} = T{x1[n]} + T{x2[n]};

МЕЖДУНАРОДНАЯНАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯКОНФЕРЕНЦИЯ | НИЦВЕСТНИКНАУКИ | WWW.PERVIY-VESTNIK.RU

~ 125 ~

PERSPECTIVESCIENTIFICRESEARCH:EXPERIENCE,PROBLEMSANDDEVELOPMENTPROSPECTS

однородность:

T{a* [n]} = a*T{ [n]}.

Стационарность – это свойство дискретной системы, при котором сдвиг входного сигнала вызывает соответствующий сдвиг выходного. Т.е. система называется стацонарной, если для любого входного сигнала [n] и выходного сигнала [n] = T{ [n]} выполнятся соотношение:

T{ [n – n0]} = [n – n0].

По своей сути большинство цифровых фильтров являются линейными стационарными системами.

Цифровой фильтр – это программа, которая выполняет математические операции над дискретными во времени сигналами, чтобы усилить или ослабить их определенные параметры. Он отличается от аналогового фильтра, который представляет собой электронную схему, работающую с непрерывными сигналами [3].

Преимущества цифровых фильтров многочисленны:

1.Цифровые фильтры могут работать на очень низких частотах, которые не поддерживаются аналоговыми фильтрами.

2.Они могут работать в широком диапазоне критических частот, что является сложной задачей для аналоговых фильтров.

3.Некоторые цифровые фильтры обладают выдающейся фазовой линейностью.

4.Они могут иметь высокую точность.

5.Из-за своей цифровой природы цифровые фильтры менее чувствительны к определенным классам шума, которые искажают аналоговые фильтры (например, шум линейной частоты).

Стоит обратить внимание на тот факт, что цифровые фильтры подвержены ошибкам квантования, т.е. округления числового значения сигнала.

Импульсная характеристика [n] является наиболее важной и основной характеристикой ЛС-систем. С помощью неё можно получить полное описание работы фильтра [4]. Импульсная характеристика – это отклик системы на единичный импульс [n], где

1, = 0[ ] = 0,в других;

случаях

т.е. [n] = T{ [n]}.

~ 126 ~

ПЕРСПЕКТИВНЫЕНАУЧНЫЕИССЛЕДОВАНИЯ:ОПЫТ,ПРОБЛЕМЫИПЕРСПЕКТИВЫРАЗВИТИЯ

Реакция системы на входной сигнал [n] – это результат свертки импульсной характеристики и входного сигнала:

Стоит упомянуть еще один из важных критериев при проектировании фильтров – критерий вычислительной реализуемости. Система вычислительно реализуема, когда выходной сигнал не зависит от будущих значений входных сигналов, [n] = 0 при n<0. В случае (1), n-m будет меньше n.

Для перехода в частотную область используется преобразование Фурье, которое ставит в соответствие сигналу во временной области аналог в частотной:

В частотной области свёртка входного сигнала и ИХ преобразуется в произведение их Фурье-образов:

= ∙

где [exp(jω)] = | [exp(jω)] | exp(jφ(ɷ)) – частотная характеристика системы;

| [exp(jω)] | – амплитудно-частотная характеристика фильтра; φ(ɷ) – фазо-частотная характеристика фильтра.

Рисунок 3 – АЧХ идеального и реального фильтров нижних частот

Например, идеальный фильтр нижних частот (рис. 3) вычислительно не реализуем, т.к. его импульсная характеристика равна (2) и имеет ненулевые значения при n<0.

МЕЖДУНАРОДНАЯНАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯКОНФЕРЕНЦИЯ | НИЦВЕСТНИКНАУКИ | WWW.PERVIY-VESTNIK.RU

~ 127 ~

PERSPECTIVESCIENTIFICRESEARCH:EXPERIENCE,PROBLEMSANDDEVELOPMENTPROSPECTS

с

Поэтому при его проектировании с помощью различных оконных функций стараются получить достаточно хорошее приближение [exp(jω)] ≈ H[exp(jω)].

Стоит упомянуть, что цифровые фильтры делятся на два класса: рекурсивные и нерекурсивные. На реакцию рекурсивных влияет только значения входного сигнала, на реакцию нерекурсивного фильтра – значения предыдущих реакций, т.е. нерекурсивный фильтр имеет обратную связь [5].

Также фильтры могут иметь конечную(КИХ-фильтры) или бесконечную(БИХ-фильтры) импульсную характеристику. Нерекурсивный фильтр всегда является КИХ-фильтром, а рекурсивный фильтр может быть как БИХ-фильтром, так и КИХфильтром.

Цифровые фильтры на сегодняшний день применяются практически везде, где требуется обработка сигналов, в частности в спектральном анализе, обработке изображений, обработке видео, обработке речи и звука и многих других приложениях.

Список литературы

[1]Оппенгейм А. Цифровая обработка сигналов. / А. Оппенгейм, Р. Шафер – М.: Техносфера, 2009. 856 c.

[2]Гонсалес С. Цифровая обработка изображений. / С. Гонсалес, Е. Вудс – М.: Техносфера, 2012. 1255 с.

[3]Теория сигналов [Электронный ресурс]. – URL: http://vmath.ru/vf5/signal (дата обращения: 06.10.2022).

[4]Цифровые фильтры [Электронный ресурс]. – URL: https://embedderslife.wordpress.com/2014/02/07/fir-expl-ru1/. (дата обращения: 08.10.22).

[5]Introduction to digital filters [Электронный ресурс]. – URL: https://123.physics.ucdavis.edu/week_5_files/filters/digital_filter.pdf. (дата обращения: 09.10.2022).

©А.О. Захаров, 2022

~ 128 ~

ПЕРСПЕКТИВНЫЕНАУЧНЫЕИССЛЕДОВАНИЯ:ОПЫТ,ПРОБЛЕМЫИПЕРСПЕКТИВЫРАЗВИТИЯ

УДК 62-175

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ДИЗЕЛЯ В ГАЗОДИЗЕЛЬ

К.С. Казак, Д.Е. Бархатов, Н.О. Рыжков,

курсанты, Омский Автобронетанковый Инженерный Институт, г. Омск

Аннотация: Простые и быстрые модели рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания (ДВС) позволяют ускорить и удешевить процесс разработки ДВС. Модели также могут быть использованы для загрузки в память электронного блока управления ДВС с целью оптимального управления всеми его регулировочными параметрами в широком диапазоне режимов работы. В Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете (МАДИ) предложена модель рабочего процесса газодизеля, основанная на ранее разработанной однозонной модели рабочего процесса дизеля. Выполнена оценка основных отличий алгоритмов расчета процессов сжатия-сгорания-расширения в дизеле и газодизеле и их влияния на показатели газодизеля. Для калибровки модели использовались расчеты по модели FIRE фирмы AVL и результаты экспериментальных испытаний газодизеля. Показана высокая сходимость расчетных и экспериментальных результатов.

Ключевые слова: дизель; газодизель; моделирование рабочего процесса; однозонная модель; многозонная модель

Введение

Перевод автомобильных дизелей на питание природным газом актуален, поскольку разведанные запасы природного газа на Земле значительно выше, чем нефти, и стоимость газового топлива в России более чем вдвое ниже, чем нефтяного. Применение природного газа в двигателях внутреннего сгорания позволяет значительно снизить практически все токсичные выбросы: сажу, оксиды азота, оксид углерода, а также углекислого газа, способствующего образованию парникового эффекта.

МЕЖДУНАРОДНАЯНАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯКОНФЕРЕНЦИЯ | НИЦВЕСТНИКНАУКИ | WWW.PERVIY-VESTNIK.RU

~ 129 ~