Повышение тягового усилия трактора класса 1,4

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дальневосточный государственный аграрный университет

Повышение тягового усилия трактора класса 1,4

Щитов С.В., Сенников В.А.,

Сенникова Н.Н., Беляков Р.А.

Аннотация

В представленной статье рассматривается вопрос о повышении тягового усилия трактора класса 1,4 за счет применения смешанного газо-дизельного топлива.

Ключевые слова: МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ, КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ, ДИЗЕЛЬ-ГАЗ, РЕДУКТОР-ДОЗАТОР, ТЯГОВАЯ МОЩНОСТЬ ТРАКТОРА

Основная часть

Вопрос повышения эффективности использования энергетических средств в последние годы очень актуален. Так, за период 2010-2017 годы дизельное топливо подорожало с 19 руб. за литр до 40 руб. за литр на сегодняшний день, а прогнозируемый рост стоимости на 2018 год составляет в среднем 20% т.е. практически до 50 руб. за литр топлива. Неудивительно, что предприятия, эксплуатирующие грузовую технику и автобусы, проявляют большой интерес к ГБО (газобаллонному оборудованию) для дизельных двигателей. Данная технология уже получила в народе название газо-дизель. дизельный двигатель тяговый трактор

Газодизельная система питания двигателя - единственный эффективный способ снижения расходов на дизельное топливо. Недавно была разработана конструкция, предназначенная для переоборудования дизельных двигателей с целью работы в двухтопливном режиме: дизель-газ.

Принцип работы газо-дизеля

Система распределенного впрыска газо-дизеля предназначена для переоборудования дизельных двигателей для работы в режиме двойного топлива - дизель-газ. При этом дизельное топливо используется как запальная доза для воспламенения смеси ввиду отсутствия на дизельных двигателях искровой системы зажигания.

Наилучшие экономические показатели достигаются при использовании в виде второго топлива сжатого природного газа (метан). Максимальный процент замещения при использовании метана составляет 85%, средний процент замещения -- 70%.

Существуют два вида подсистемы газо-дизеля:

1. Система распределенного впрыска газа (аналогичная бензиновой).

2. Система, ограничивающая подачу топлива через топливный насос высокого давления (ТНВД).

В представленной работе представим третий способ работы газо-дизеля, который заключается в замещении части поступающего воздуха газом, то есть через редуктор дозатор, впускной коллектор вместе с воздухом в цилиндры двигателя поступит часть газа, которая сгорит в двигателе вместе с дизельным топливом, увеличит тепло сгоревшего газа и, следовательно, увеличит давление газа, оказываемое на поршень в такте расширения, что приведет к увеличению мощности крутящего момента и уменьшит расход топлива.

Распределение эффективной мощности двигателя более наглядно можно проследить по мощностному балансу [1, 2]:

, (1)

где: - эффективная мощность, кВт; - тяговая мощность, кВт; - мощность, затрачиваемая на механические потери, кВт; - мощность, затрачиваемая на буксование, кВт; - мощность, затрачиваемая на качение, кВт.

Для анализа эффективной мощности двигателя рассмотрим его составляющие.

Мощность, затрачиваемую на механические потери при постоянной загрузке двигателя, принято считать постоянной:

, (2)

где - к. п. д. трансмиссии.

Мощность, затрачиваемая на буксование, определяется по следующему выражению:

. (3)

Мощность, затрачиваемая на качение трактора, равна:

, (4)

где - коэффициент сопротивления качению.

Как видно из вышеуказанной формулы (1), эффективность использования МТА зависит от крюковой мощности.

Решим уравнение относительно N_кр

, (5)

В общем случае для повышения эффективности использования ТТА необходимо повышать крюковую мощность.

В то же время эффективную мощность двигателя можно определить по формуле:

, кВт (6)

где: P_i - действительное среднее индикаторное давление; кг/см²; МРа;

- механический коэффициент полезного действия;

V_h - рабочий объем цилиндра двигателя в л;

n - частота вращения коленчатого вала двигателя в минуту;

i - число цилиндров двигателя;

- коэффициент тактности.

Эффективная мощность двигателя во многом зависит от применяемого топлива и, в частности, от низшей теплоты сгорания топлива.

В общем случае эффективный КПД равен:

(7)

Механический КПД можно рассчитать по формуле:

(8)

Индикаторный КПД для двигателей всех типов подсчитывается по формуле:

(9)

Тогда механический КПД равен:

(10)

Эффективную мощность можно представить выражением:

, кВт (11)

где - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг.

Низшую теплоту сгорания топлива можно увеличить за счет сжигания вместе с дизельным топливом части природного газа, замещающего поступающий в цилиндры двигателя в такте впуска. При этом уравнение сгорания дизельного двигателя изменится, и добавится тепло от горения газа.

, кВт (12)

где: - низшая теплота сгорания дизельного топлива, кДж/кг.

- низшая теплота сгорания природного газа, кДж/кг.

Для подтверждения этого нами были проведены лабораторные эксперименты.

Исследования проведены на тормозном стенде (рис. 1 и 2).

Рис. 1 Тормозной стенд с двигателем Д-50

1. Редуктор-испаритель используется для решения следующих задач:

- испарение жидкой пропанобутановой смеси (нефтяного газа);

- автоматическое снижение давления до рабочего уровня, который близок к атмосферному давлению и не зависит от расхода топлива;

- дозировка горючей смеси (во всех режимах работы).

2. Роль смесительного устройства состоит в подаче газа во впускную систему и приготовлении горючей смеси.

3. При помощи электромагнитного газового клапана перекрывают или открывают газовую магистраль. Когда электропитание отключается, он должен находиться в закрытом положении.

Рис. 2 Редуктор газовый, установленный на двигатель (испаритель-дозатор)

Для подтверждения теоретических исследований были проведены экспериментальные исследования (рис. 3).

Анализ регуляторной характеристики показал, что при использовании смешанного топлива при одинаковых оборотах двигателя увеличивается мощность двигателя на 16,6%, крутящий момент - на 11,46%, и уменьшается удельный расход топлива на 16,6%.

Раскрывая уравнение 5 с учетом выражения 12, получим:

 (13)

Таким образом, применение смешанного топлива дает возможность увеличивать эффективную мощность двигателя, а, следовательно, и тяговую мощность трактора, что в конечном итоге повысит эффективность использования МТА [3-5].

Рис. 3 Регуляторная характеристика двигателя Д-50 серийный двигатель, экспериментальный двигатель. Дт - двигатель, работающий на дизельном топливе. Дт+Г - двигатель, работающий на дизельном топливе с добавлением газа

Список использованных источников

1. Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчёт автотракторных двигателей. М.: Колос. 1992. 335 с.

2. Болтинский В.Н. Теория, конструкция и расчёт тракторных и автомобильных двигателей. М.: Изд-во с.-х. лит-ры и плакатов. 1962. 388 с.

3. Щитов С.В., Сенникова Н.Н., Сенников В.А. Производительность тракторно-транспортного агрегата при меняющихся сцепном весе и точки прицепа при криволинейном движении // АгроЭкоИнфо. 2017, №4. http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2017/4/st_416.doc.

4. Щитов С.В., Кузнецов Е.Е., Поликутина Е.С. Влияние перераспределения сцепного веса между мостами трактора на ширину захвата, буксование и производительность машинно-тракторного агрегата // АгроЭкоИнфо. 2017, №1. http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2017/1/st_106.doc.

5. Щитов С.В., Кривуца З.Ф., Двойнова Н.Ф., Попова Е.В., Сахненко А.В. Влияние транспортно-технологического обеспечения на формирование машинно-тракторного парка хозяйств // АгроЭкоИнфо. 2016, №4. http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2016/4/st_445.doc.

Размещено на Allbest.ru