Статья опубликована в сборнике материалов конференции «Химия. Экология. Урбанистика». Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».

Гидравлический насос создает движение жидкости по трубам или каналам, что приводит в действие другие устройства — например, гидроцилиндры или гидромоторы. Особенно жесткие требования предъявляются к авиационным шестеренным насосам – одному из видов таких гидравлических систем. Они отвечают за подачу топлива к двигателю, и от их надежности и эффективности зависит безопасность всего воздушного судна. При этом эксплуатируются они в экстремальных условиях повышенных температур и давления. Поэтому современные требования к шестеренным насосам очень высоки. Они должны быть не только надежными и долговечными, но и легкими и компактными, что критично для летательных судов, которые вынуждены поднимать в воздух сотни тонн. Меньший вес позволяет расходовать меньше топлива, снизить напряжения и износ деталей, увеличить их срок службы – все это повышает безопасность полетов.

Большинство изделий сегодня делают по традиционным технологиям (фрезерование, литье, сверление), что приводит к громоздкой конструкции с множеством деталей, избыточным весом и габаритами. Само производство долгое, сложное и требует больших затрат, так как для изготовления точных корпусов необходима длительная техническая подготовка. Набирает популярность изготовление с помощью 3D-печати, однако возникает другая проблема: принтер «выращивает» деталь слой за слоем, начиная снизу, и получается так, что некоторые отвесные детали не имеют под собой опоры – в этом случае для того, чтобы их возможно было напечатать, нужны поддерживающие структуры – металлические опоры. После печати их нужно удалять, но это увеличивает трудоемкость работы, а на месте удаления остаются следы, которые могут ухудшить качество поверхности и привести к браку.

Эти проблемы решили ученые Пермского Политеха. Они модернизировали конструкцию авиационного шестеренного насоса и технологию его изготовления, что позволило снизить массу корпуса на 38,5%, а также сократить количество операций, необходимых для производства, с 40 до 31, время механической обработки – с 4 000 до 1 100 минут, а термической – с 1 800 до 400. Исследование провели на примере конкретной модели, но эти методы можно применить и к другим гидравлическим агрегатам.

– Исходным объектом стал корпус шестеренного насоса массой 6 кг из алюминиевого сплава АК4-1. Этот материал широко применяется в ракетно-космической и авиационной промышленности, в том числе в пассажирском Ту-204/214. Его конструкция имела существенные недостатки: излишне толстые стенки, большое количество сверлений для внутренних каналов, необходимость в установке заглушек, высокая трудоемкость сборки и, как следствие, высокая стоимость производства. Эти факторы увеличивали вес, габариты и цену агрегата, а также снижали его надежность, – комментирует Евгений Гашев, заведующий учебной лабораторией, доцент кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ПНИПУ, кандидат технических наук.

В процессе изготовления исследователи использовали технологию аддитивной печати, причем конструкцию спроектировали с минимальным количеством поддерживающих металлических опор, что снизило трудоемкость постобработки и риск брака. Материал заменили аналогом – алюминиевым сплавом AlSi10Mg, который обладает лучшими прочностными характеристиками по сравнению с традиционным.

– В новой конструкции насоса мы отказались от клапана постоянного давления за счет перспективной конструкции клапана предохранительного, в котором высокое давление внутри обеспечивается без дополнительного узла. Также мы переместили клапан, фильтр и магнитная ловушка, которая «ловит» вредные металлические частицы в потоке, – они установлены на выходе топлива. Это улучшило очистку рабочей жидкости и лучше распределило вес. Вместо громоздкого внешнего канала для перепуска топлива сделали компактный внутренний, а для сохранения прочности добавили пояс и ребра, – рассказывает Виталий Вишняков, магистрант Передовой инженерной школы «Высшая школа авиационного двигателестроения» ПНИПУ.

Все эти модификации снизили массу корпуса до 3,7 кг, то есть на 38,5%, а всего насоса – на 17%. При этом сохранена достаточная прочность корпусе, что гарантирует надежность даже в экстремальных условиях высоких температур, давления и вибраций, которые испытывают на себе двигатель и его элементы во время полета. Прочностной анализ подтвердил, что максимальные напряжения (247 МПа) и деформации (0,93%) находятся в допустимых пределах.

Разработанная конструкция уже успешно прошла испытания, сейчас ведется подготовка к серийному производству. Планируется модернизация подшипников и подпятников шестерен, что позволит еще больше снизить массу насоса.

В наружном блоке есть компрессор, конденсатор, система автоматики и регулирующих устройств. Компрессор сжимает фреон (газ), под большим давлением и температурой фреон идет на конденсатор (змеевик с вентилятором, который все видят на улицах), там фреон охлаждается не теряя давления, обдуваясь уличным воздухом, частично становится жидкостью. Затем фреон проходит через капиллярную трубку или специальный вентиль, где газожидкостная смесь теряет давление и, как следствие, температуру, становится совсем жидким и с очень низкой температурой типа +5°...+15°. Эта жижа попадает во внутренний блок в квартире, протекает через теплообменник и обдувается комнатным воздухом встроенным в этот блок вентилятором. Комнатный воздух отдает тепло этому теплообменнику (испарителю) и далее прохладный воздух охлаждает комнату. А фреон в этом теплообменнике испаряется от температуры комнатного воздуха и в виде газа снова летит наружу к наружному блоку в компрессор. Это примерное описание без сложных технических подробностей.

Какую температуру ставить и почему нет смысла ставить +16°C?

Кондиционер не охлаждает быстрее от того, что вы выставили минимальную температуру. Он просто будет работать на полную мощность, пока температура не опустится до нужного значения (если вообще опустится, ведь на улице может быть +35°C). Температура фреона условно постоянная, скорость охлаждения регулируется в таких системах скоростью вращения вентилятора, поэтому есть режимы "турбо", они ставят вентилятор на максимальную скорость вне зависимости от выбранных параметров. Поэтому, если в комнате жара, нет никакой разницы, поставите вы +16°С или +22°С, автоматика кондиционера скажет выставить вентилятор на максимальную скорость и компрессор будет молотить. Разница в том, что когда кондиционер охладит комнату до +22°С, то если выставлено было +22°С на пульте, то он начнет снижать скорость вентилятора, меньше шуметь, а потом и вовсе отключит компрессор. А если будет стоять +16°С, то он дойдет до 22°С и продолжить дальше молотить, пока не достигнет +16°С, а вы побежите отключать кондей, поскольку уже стало очень холодно. Ставьте просто сразу требуемую температуру и забывайте про его работу.

Есть инверторные кондиционеры и я советую ставить именно их, чуть-чуть дороже, но много комфортнее. Там все тоже самое, но автоматика сложнее и компрессор умеет регулировать мощность, он не будет постоянно включать и выключать компрессор, как обычный on/off, он будет снижать мощность до 30% и чуть-чуть подхолаживать, когда уже остудил помещение. Максимально комфортно, тихо и не будет скачков в ощущениях по влажности и температуре, будет ровный поток и плавное регулирование.

А почему при чем тут про печку в машине?

Все просто, работает физически иначе, но автоматизация имеет тот же принцип. Тепло в машинах с двигателем внутреннего сгорания берется от этого двигателя через контур антифриза, который идет не на радиатор, а на печку авто (см. схему ниже). Так вот садясь в машину, заводя ее с места (а не с удаленного запуска), вы имеете холодный двигатель и холодный антифриз. Поэтому хоть +50°С ставьте, а воздух из диффузоров будет дуть холодный, пока двигатель не прогреется до определенной температуры и не откроет термостат на печку, пойдет циркуляция теплого антифриза по обогревателю печи и вот тогда вы почувствуете теплый воздух. А дальше тоже самое, что и у кондиционера. Теплообменник печки прогреется, а автоматика будет стремиться нагреть воздух до того значения, которое вы выставите на термостате. Вы поставили +30°С? Вентилятор будет крутиться максимально и после комфортных +22...+24°С он все также продолжит херачить и пока не будет баня в +30°С. Если же вы выставили +22°С, то по мере нагрева салона автоматика будет снижать скорость обдува салона, будет тише и комфортнее, более плавно.

Кстати, кондиционер зимой в машине не включается, то что загорается лампочка A/C в машине ничего не значит, у кондиционера есть блокировка по низкой температуре. Кнопка А/С работает только в теплое время года.

Вывод:

Не будьте бытовыми идиотами, разбирайтесь в принципе работы этих систем комфорта и станет комфортнее. Есть нюансы, но в целом это так и работает, а нюансы примерно такие:

1. Датчики температуры не вот прям точно работают, что в блоке, что в пульте и скорость срабатывания не всегда равна выставленной температуре, подберите комфортную, может быть на 2 градуса ниже или выше требуемой, адаптируетесь.

2. У пультов есть функция типа ifeel, это укажет брать температуру с пульта, а не с внутреннего блока, но пульт то инфракрасный зачастую и если не направлять его на кондиционер, то кондиционер и не поймет, что уже достигнута температура, ему пульт не сможет сказать.

3. Ставьте режим "авто" в машине, но не ставьте его на кондиционере в квартире. В машине режим "авто" определит сам скорость вентилятора, направление обдува и бывает более фешенебельные функции, а вот на домашнем кондиционере на пограничных температурах кондиционер может начать скакать между режимами нагрева/охлаждения, это не хорошо для блока туда-сюда переключать постоянно работу, но оставьте скорость вращения вентилятора в режиме "авто", это через кнопку скорости вентилятора, тут он скорость выберет правильную, не путать с автоматическим режимом кондиционера.

Пост чисто бытовой, без существенного погружения в физику процесса. Если кому-то что-то подсказать - отвечу, мое инженерное образование связанно с системами отопления и кондиционирования. Как выбрать кондиционер, куда установить и т.д.

При стресс тесте в linx температура была максимум 74 градуса, но потом опустилась до 68 градусосов.

Потом включил танки и поехал в бой и температура стала 80 градусов.

Видно что процессор особо не загружен, но температура неадекватно повышается при игре в танки.

Как так может быть, что температура процессора при стресс тесте 68 градусов, а при игре в танки 80 ?

Да и в данный момент когда я пишу этот пост, процессор вообще не нагружен, но температура 68 градусов, что почти столько же сколько при стресс тесте.

UPD. Почитал про видеокарту и сделал стресс тест видеокарты и проца в аиде мне показало 77 градусов, что отличается от просто стресс теста проца.

Буду работать в этом направлении и делать лучше продуваемость корпуса. Всем спасибо за помощь.

UPD # 2 Ограничил фпс в танках до 144 и как итог проц 73 и видеокарта 66. Что не отменяет того факта что нужно добавить пару вентиляторов в верх корпуса для лучшего охлаждения, но это уже лучше чем было.

Комп я вчера обслужил, продул корпус, заменил термопасту. ( термопаста не помню какая, не КПТ, средний ценовой диапазон. ), поставил в корпус верхнюю крышку с дырками.

Корпус такой : Корпус Fractal Design Define 7 XL (FD-C-DEF7X-01), черный.

Кулер для проца такой : Noctua NH-U12S black.