Забезпечення функціональної стабільності мобільної сільськогосподарської техніки шляхом удосконалення засобів очищення дизельного палива - Автореферат

Створення цих умов потребує подальшого дослідження процесів впливу забрудненості дизельного палива на функціональні характеристики і надійність машинно-тракторних агрегатів (МТА) та їх сполучень. Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі задачі: виявити причини і вивчити закономірності впливу забрудненості дизельного палива на зношення сполучень паливної системи дизельного двигуна та їх вплив на функціональні характеристики машинно-тракторного агрегату; теоретично та експериментально визначити закономірності впливу забрудненості дизельного палива на надійність та функціональні характеристики машинно-тракторних агрегатів та визначити техніко-економічну доцільність підвищення чистоти дизельного палива запропонованими засобами. Дослідження закономірності впливу забрудненості дизельного палива на функціональні характеристики машинно-тракторного агрегату забезпечувалося за допомогою створеного електрофільтра і використання положень теорії двигуна внутрішнього згоряння та теорії динаміки МТА. уперше отримано залежності функціональних характеристик машинно-тракторного агрегату від часу його роботи і визначено коефіцієнт готовності паливної системи для різних ступенів забрудненості дизельного палива, з допомогою яких можна оцінити ефективність використання різних засобів очищення дизельного палива.Виконано аналіз світового досвіту з питань ефективного використання мобільної сільськогосподарської техніки шляхом забезпечення її надійності та стабільності функціональних параметрів. Наведені характеристики складного комплексу, яким є мобільна сільськогосподарська техніка, залежать від працездатності її складових частин і, в першу чергу, надійності елементів паливної системи дизельного двигуна. Вагомий внесок у підвищення надійності мобільної сільськогосподарської техніки, у тому числі і паливної системи як складової її частини внесли Анілович В.Я., Бойко А.І., Войтов В.А., Гуревич Д.Ф., Ікрамов У.А., Кугель Р.В., Кищук А.С., Кірєєв І.М., Сєліванов А.І., Такмачов М.А., і інші відомі вчені та наукові школи ГОСНИТИ, ННЦ ІМЕСГ УААН, ЦНИТА, ХДТУСГ. дизельний двигун паливо тракторний Аналіз причин відмов та нестабільності характеристик паливної системи дизеля показує, що істотна частка їх (до 50%) викликана забрудненістю механічними домішками і водою дизельного палива, яке використовується для мобільної сільськогосподарської техніки.Якщо припустити, що швидкість зношення прецизійних сполучень, через зазори яких витікає рідина з домішками абразивних частинок, буде тим більша, чим більша кількість цих частинок пройде через них, то елементарний знос DИХ при проходженні маси Dgx частинок розміром х разом з дизельним паливом через зазор сполучення, наприклад, плунжерної пари паливного насоса високого тиску (ПНВТ), буде дорівнювати: , мкм (4) де J - питома швидкість зношення, обумовлена ймовірністю Рх проникнення в зазор плунжерної пари величиною, а, мкм частинок абразиву розміром х, мкм. k - коефіцієнт, який враховує властивості матеріалів деталей плунжерної пари і механічних домішок у дизельному паливі. Таким чином, концентрація і фракційний склад механічних домішок у дизельному паливі, що знаходиться в баку, безперервно змінюється, і для частинок розміром х за час Dt буде складати: , г/т (7) де Dg1x, - концентрація механічних домішок, що потрапили в бак із навколишнього середовища за час Dt; Якщо припустити, що Dt®0, то можна скласти диференціальне рівняння, яке описує динаміку концентрації механічних домішок у дизельному паливі, що знаходиться в баку. Задавшись різними початковими концентраціями і фракційним складом механічних домішок у дизельному паливі, які можуть бути в умовах експлуатації мобільної сільськогосподарської техніки, одержано ряд залежностей сумарного зносу плунжерної пари від часу її роботи.У дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення наукової задачі підвищення ефективності використання мобільної сільськогосподарської техніки за рахунок покращення технічного обслуговування і забезпечення чистоти дизельного палива. За результатами досліджень зроблено такі основні висновки: На основі узагальнення досвіду експлуатації мобільної сільськогосподарської техніки і виконаних досліджень установлено, що ефективність її використання головним чином залежить від функціональної стабільності і надійності складових її систем і агрегатів, у т.ч. паливної системи, 50 % відмов якої обумовлені забрудненням дизельного палива. Установлено закономірності впливу забрудненості дизельного палива на функціональні характеристики машинно-тракторних агрегатів (на базі трактора Т-150К), дослідження яких дозволило переконатися, що використання очищеного електрофільтром дизельного палива забезпечує зменшення швидкості падіння ефективної потужності двигуна в 2,2 раза, продуктивності на оранці - в 1,92 раза, а швидкості збільшення приведеної питомої і погектарної витрати палива - відповідно до 1,76 і до 6,5 раза в порівнянні з використанням палива в стані поставки. Наприклад, продуктивність МТА після роботи його на про

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення наукової задачі підвищення ефективності використання мобільної сільськогосподарської техніки за рахунок покращення технічного обслуговування і забезпечення чистоти дизельного палива.

За результатами досліджень зроблено такі основні висновки: На основі узагальнення досвіду експлуатації мобільної сільськогосподарської техніки і виконаних досліджень установлено, що ефективність її використання головним чином залежить від функціональної стабільності і надійності складових її систем і агрегатів, у т.ч. паливної системи, 50 % відмов якої обумовлені забрудненням дизельного палива. Витрата палива за останні роки через погіршення технічного стану паливної системи збільшилося у середньому на 15...20%.

Установлено закономірності впливу забрудненості дизельного палива на функціональні характеристики машинно-тракторних агрегатів (на базі трактора Т-150К), дослідження яких дозволило переконатися, що використання очищеного електрофільтром дизельного палива забезпечує зменшення швидкості падіння ефективної потужності двигуна в 2,2 раза, продуктивності на оранці - в 1,92 раза, а швидкості збільшення приведеної питомої і погектарної витрати палива - відповідно до 1,76 і до 6,5 раза в порівнянні з використанням палива в стані поставки. Наприклад, продуктивність МТА після роботи його на протязі 2250 мотогодин при використанні палива в стані поставки знизилася з 2,43 га/год до 1,51 га/год, а при попередньому очищенні єлектрофільтром - до 1,95 га/год.

Розроблено і експериментально перевірено математичну модель процесу зношення прецизійних сполучень паливної апаратури, з використанням якої обґрунтовано технічні вимоги до забрудненості дизельного палива використовуваного для мобільної сільськогосподарської техніки і розроблено методику прогнозування ресурсу плунжерних пар ПНВТ. Для забезпечення заданого ресурсу плунжерних пар гранична норма забруднення не повинна перевищувати 25 г/т для часток механічних домішок розміром 4…6 мкм, 62 г/т - для часток 8…10 мкм і 100 г/т - для часток більше 15 мкм.

Запропоновано методику прискорених зносних випробувань плунжерних пар ПНВТ на модельних зразках сполучень тертя. Особливість зазначеної методики полягає в тому, що розрахунок зносу плунжерних пар у виробничих умовах виконувався за результатами прискорених випробувань по встановлених залежностях через масштабні коефіцієнти часу і швидкості зношення: тн = 80,1 тм, Ін= 89210-4 Ім.

Установлено основні закономірності коефіцієнта ефективності сепарації механічних домішок із дизельного палива силами електричного поля, у якому розташована поляризована одинична куля із діелектрика від технологічних режимів і конструктивних параметрів коаксіальних електродів. Використовуючи ці закономірності, розроблено конструкцію елефтрофільтра, який забезпечує сепарацію механічних часток не менше 8 мкм і води з коефіцієнтом повноти відділення ? = 100 %, що перевищує вимоги державних стандартів на фільтри тонкого очищення.

6. Експериментально доведено, що використання очищеного дизельного палива до рівня технічних вимог забезпечує збільшення терміну заміни паливних фільтрів тонкого очищення двигуна СМД-62 з 917 мотогодин до 3000 мотогодин. Ресурс плунжерних пар ПНВТ за цих умов збільшується з 960 мотогодин до 2370 мотогодин. Отримані результати забезпечують підвищення надійності паливної системи. Коефіцієнт готовності КГ збільшився на 7,6 %.

7. Економічні розрахунки довели доцільність використання для мобільної сільськогосподарської техніки додатково очищеного дизельного палива. Річна економія від зменшення експлуатаційних витрат на тракторний пар сільгоспвиробників Запорізької області, без обліку наявності імпортної техніки, при застосуванні запропонованого засобу очищення дизельного палива складає 5 млн. 342 тис грн. на рік. Строк окупності капіталовкладень складає 0,23 року.

8. На підставі виконаних досліджень рекомендується використовувати в сільськогосподарському виробництві і в навчальному процесі ВУЗІВ;

- установку з обґрунтованими технологічними і конструктивними параметрами електрофільтра для очищення дизельного палива (Акт провадження від 19.04.2002);

- передбачити в регламенті технічного обслуговування мобільної сільськогосподарської техніки операцію попереднього очищення дизельного палива;

- методику і програму для ПЕОМ прогнозування ресурсу прецизійних зєднань паливної апаратури дизельних двигунів (Акт провадження від 14.01.2003).

Дидур В.А., Иванов Г.И., Дидур В.В. Прогнозирование ресурса топливной аппаратуры дизелей в зависимости от загрязненности топлива // Праці ТДАТА. - Мелітополь, 1999. - Вип. 1, Т. 13. - С. 3 - 15. - (Розроблено методику і математичне забезпечення прогнозування ресурсу плунжерних пар).

Дидур В.В. Моделирование процесса удаления воды из жидких нефтепродуктов // Труды ТГАТА. - Мелитополь, 1998. - Вып. 2, Т. 4. - С. 74-81.

Дидур В.В., Кюрчев В.Н. Обоснование технических требований к чистоте дизельного топлива // Механіка та машинобудування: наук. - техн. журн. / Харк. держ. політех. ун-т. - Х., 2000. - № 1. - С. 54-59. - (Виконано обґрунтування технічних вимог до забрудненості дизельного палива, що використовується мобільною сільськогосподарською технікою).

Дідур В.В. Дослідження математичної моделі електростатичного фільтра з робочою поверхнею у вигляді кулі з діелектрика // Праці ТДАТА. - Мелітополь, 2000. - Вип. 1, Т. 14. - С. 38 - 44.

Дидур В.В. Электрический фильтр с диэлектрическим наполнителем // Праці ТДАТА. - Мелітополь, 2003. - Вип. 15, Т. 1. - С. 54 - 66.

Красников Ю.В. Попов А.В., Дідур В.В. Моделирование процесса очистки органических жидкостей электростатическим фильтром с диэлектрической поверхностью// Труды ТГАТА. - Мелитополь, 1998. - Вып. 1, Т. 6. - С. 81-89. - (Досліджено кінематику руху частинок абразиву в дизельному паливі під дією електричного поля)

Деклараційний патент України № 29831, МПК7. А6С10М175/02. Спосіб відновлення моторних мастил / Дідур В.А., Дідур В.В., Шигіда С.В., Калугін А.М. - Опубл. 29.12.1999., Бюл. № 8. - (Запропоновано конструктивну схему електрофільтра і матеріал наповнювача міжелектродного проміжку).

Деклараційний патент України № 37109, МПК7. А7В03С5/00. Електричний фільтр і спосіб його регенерації / Дідур В.В., Крижачківський М.Л., Красніков Ю.В., Дідур В.А. - Опубл. 16.04.01., Бюл. № 3. - (Запропоновано технологічну схему відновлення моторних мастил з використанням електрофільтра).