АНАЛІЗ ТОЧНОСТІ МЕТОДІВ РОЗРАХУНКУ СИЛ ІНЕРЦІЇ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНІЗМУ МАЛООБЕРТОВИХ ДИЗЕЛІВ

Вступ. Впровадження концепцій Індустрії 4.0 та технологій цифрових двійників (Digital Twins) у суднову енергетику вимагає переходу від класичних спрощених моделей динаміки до прецизійних алгоритмів, здатних працювати в режимі реального часу. Забезпечення безвідмовності сучасних малообертових дизелів (МОД) залежить від точного визначення інерційних навантажень, які визначають ресурс підшипників та вібраційну активність двигуна. Мета: розробка та обґрунтування прецизійного алгоритму розрахунку динамічних навантажень у КШМ малообертових двигунів шляхом порівняльного аналізу багатомасових моделей та уточнення кінематичних залежностей для їх подальшої інтеграції в цифрові двійники суднових енергетичних установок. Результати. У роботі виконано порівняльний аналіз точності розрахунку сил інерції та реакцій у підшипниках КШМ із використанням класичної двомасової моделі, вдосконаленої двомасової моделі з коригувальним моментом та тримасової моделі. Для підвищення точності аналітичних розрахунків запропоновано застосування уточненої формули визначення прискорення поршня, яка враховує вищі гармоніки та забезпечує приріст точності у пікових точках на 3…5 % при значеннях λ ≈ 0,5. Дослідження проведено на прикладі двигуна MAN B&W 6S46ME-B8.5 із верифікацією масо-інерційних характеристик у середовищі SolidWorks. Встановлено, що класична двомасова модель має систематичну похибку визначення моменту інерції шатуна до 30 %, що викривлює значення бічних сил. Вдосконалена двомасова модель, хоч і забезпечує точність середніх значень, генерує нефізичні сплески навантажень через різкі зміни кутового прискорення, що є критичним для систем діагностики. Тримасова модель продемонструвала найкращі результати: похибка відносно еталонних значень не перевищує 1…2 %, а графіки сил залишаються фізично коректними. Висновки. Доведено, що тримасова модель є оптимальною для використання в ядрі цифрових двійників МОД, оскільки поєднує точність методів скінченних елементів (FEM) із високою обчислювальною швидкістю зосереджених параметричних моделей.