Анализ системы очистка воздуха и совершенствование технологии восстановления фильтрующих элементов (на примере автомобиля "КамАЗ")

b₂=0,0025

Полученная формула (4.2) для определения давления струи моющего раствора при регенерации загрязненных воздушных фильтров от масла, сажи и других отложений удобна для практического использования в инженерных расчетах, так как ее исходные данные задаются. Эта формула удобна еще и тем, что благодаря наличию ограничивающего фактора-концентрации моющего раствора производится ограниченное число расчетов, что важно как при подсчете на аналоговых машинах, так и при использовании ЭВМ.

На рис. 4.1 и 4.2 приведены графики зависимости давления струи моющего раствора при регенерации фильтров от его концентрации для температур 40°С и 50°С по выведенной автором формуле (4.2) и экспериментальным данным.

Согласно критерию Фишера при уровне значимости q 0,05 различие между экспериментальными данными и значениями, полученными по предлагаемой автором формуле (4.2) признается незначимым.

Для этого производили сравнение двух дисперсий S² и S², имеющих соответственно f₁ и f₂ степеней свободы. Выдвигали нулевую гипотезу, заключающуюся в том, что между параметрами нет различий. Для того, чтобы отвергнуть эту гипотезу, нужно доказать значимость расхождения между S² и S² при выбранном уровне значимости q. В качестве критерия использовалось распределение Фишера:

(4.3)

Нулевая гипотеза отвергается, если

Рис. 4.1. Зависимость давления струи моющего раствора от его концентрации при регенерации фильтров для температуры 40^оС, рассчитанная по предлагаемой автором формуле в сравнении с экспериментальными данными (1)

Рис. 4.2. Зависимость давления струи моющего раствора от его концентрации при регенерации фильтров для температуры 50^оС, рассчитанная по предлагаемой автором формуле в сравнении с экспериментальными данными (1)



(4.4)

где значения F_1-q (f₁, f₂) , брались из таблицы распределения Фишера F_1-q/107.

(4,5)

Поскольку S²/S² = 0,95 < 1,7 то данные не позволяют отвергнуть нулевую гипотезу и различие между ними при уровне

q= 0,05 признается незначимым.

4.3 Время досушки промытых фильтров струей горячего воздуха

В теоретических исследованиях была выведена зависимость (2.49), увязывающая время досушки промытых фильтров с его температурой, давлением обдувочного воздуха и диаметром форсунки. Расчеты, полученные по формуле (2.49) имели некоторое расхождение с экспериментальными данными. Для того, чтобы она могла быть использована при расчетах времени досушки промытых фильтров струей горячего воздуха с разными температурой, давлением струи обдувочного воздуха и диаметром форсунки, была произведена корректировка её на ЭВМ МИНСК-22М, в результате которой были увязаны между собой эти параметры и формула (2.49) приняла следующий вид:

(4.6)

b_o=0,73 b₁=1,76 b₂=1,11 b₁₁=-1,38

b₂₂=-0,99 b₁₂=-0,05 Н_пр=300 кПа

Полученная формула (4.6) позволяет при наличии исходных данных с достаточной точностью определить время досушки промытых фильтров струей горячего воздуха.

На рис. 4.3 приведен график зависимости времени досушки промытых фильтров от температуры обдувочного воздуха для диаметра форсунки 2 мм и давления струи воздуха 300 кПа по выведенной автором формуле (4.6) и экспериментальным данным.

Различие между экспериментальными данными и значениями, полученными по предлагаемой автором формуле (4.6) признается незначимым согласно критерию Фишера при уровне значимости =0,05. Для этого выдвигалась нулевая гипотеза и использовалось распределение Фишера:

(4.7)

где F - распределение Фишера;

S₁ - дисперсия, имеющая f₁ степеней свободы;

S₂ - дисперсия, имеющая f₁ степеней свободы;

Нулевая гипотеза отвергается, если:

(4.8)



где значения F_1-q(f₁, f₂) брались из таблицы распределения Фишера F_1-q/107/.

Рис. 4.3. Зависимость времени досушки промытых фильтров от температуры обдувочного воздуха для форсунки 2 мм и давления струи воздуха 300 кПа по предлагаемой автором формуле в сравнении с экспериментальными (I)

Поскольку S²/S² = 1,7 < 3,1 то данные не позволяют отвергнуть нулевую гипотезу и различие между ними при уровне значимости q=0,05 признаются незначимым.

4.4 Технология регенерации картонных фильтрующих элементов воздухоочистителей двигателей КамАЗ-740

С целью определения оптимального режима технологии регенерации картонных фильтрующих элементов воздухоочистителей двигателей КамАЗ-740 в методике, изложенной выше, было предложено составление матрицы планирования эксперимента первого порядка. После реализации эксперимента по этой матрице при продувке фильтров от пыли и получения значений критерия оптимизации были рассчитаны коэффициенты линейного уравнения регрессии.

В результате линейная модель факторов для эксперимента продувки фильтров от пыли записана в виде:

y=0,09+0,085х₁+0,025х₂-0,0013х₃-0,0013х₄ (4.9)

Далее производилась оценка адекватности модели факторов (4.9) линейной. Для этого:

1. Вычисляли дисперсию ошибки:

где y_iu - значения критерия оптимизации в параллельных опытах;

y_iu - среднее значение критерия оптимизации в u -ом опыте

при к - повторностях.

2. Определяли дисперсию неадекватности:

где n - количество факторов.

3. Гипотезу об адекватности представления результатов опыта с помощью полинома первой степени проверяли с применением критерия Фишера:



Табличное значение критерия Фишера с 95 % -ной вероятностью для степеней свободы f_iF и f_y будет F_0,05 = 2,4 < 1,29, значит, гипотезу об адекватности можно принять.

Для отыскания оптимального сочетания выделенных факторов, дающего минимальную величину показателя энергозатрат компрессора, был проведен эксперимент, включающий сначала 16 опытов, составляющий полный факторный эксперимент типа 2⁴, а затем выполнена программа крутого восхождения по поверхности отклика, состоящая из четырех опытов.

Результаты крутого восхождения дали основание предположить, что выбранный центр эксперимента находится вблизи области оптимума, поскольку наилучшие результаты (y=0,03 кВт^.ч) были получены уже после реализации третьего опыта.

Поэтому для описания и изучения области оптимума полиномом второй степени при реализации планирования второго порядка центр эксперимента был сохранен прежним.

После реализации эксперимента по матрице планирования описания области оптимума и получения значений критерия оптимизации были рассчитаны на ЭВМ МИНСК-22М коэффициенты уравнения регрессии второго порядка. По найденным коэффициентам составлено уравнение регрессии второго порядка для эксперимента продувки фильтров от пыли в следующем виде:

Ў=0,069+0,0721х₁+0,0167х₂+0,0009х₃+0,0009х₄+0,225х₁х₂-0,0012х₁х₃-0,0012х₁х₄-0,0013х₂х₃-0,0013х₂х₄+0,0013х₃х₄+

0,38х₁²-0,0266х₂²-0,0291х₃²+0,0291х₄² (4,10)



Адекватность модели второго порядка проверялась с помощью критерия Фишера. Для этого строилась вспомогательная таблица 4.1. По результатам табл. 4.1 находили:

I. Остаточную сумму квадратов:

2. Сумму квадратов, связанную с дисперсией, характеризующей ошибку опыта:

где Ў_ou - значение критерия оптимизации в центре эксперимента.

3. Сумму квадратов, связанную с дисперсией неадекватности:

Экспериментальное значение критерия оптимизации вычислялось с применением критерия Фишера:



Таблица 4.1

Вспомогательная таблица расчета экспериментального значения критерия Фишера

№ опыта	Y	Y	/Y-Y/	(Y-Y)2
1	0,005	0,008	0,003	0,000009
2	0,13	0,12	0,01	0,0001
3	0,01	0,002	0,008	0,00006
4	0,24	0,18	0,06	0,0036
5	0,005	0,01	0,005	0,000025
6	0,13	0,11	0,02	0,0004
7	0,009	0,001	0,008	0,00006
8	0,22	0,19	0,03	0,0009
9	0,005	0,03	0,005	0,000025
10	0,13	0,11	0,02	0,0004
11	0,009	0,001	0,008	0,00006
12	0,22	0,19	0,03	0,0009
13	0,005	0,02	0,01	0,0001
14	0,13	0,12	0,01	0,0001
15	0,009	0,005	0,004	0,000016
16	0,22	0,19	0,03	0,0009
17	0,003	0,07	0,06	0,0036
18	0,19	0,35	0,16	0,0256
19	0,08	0,07	0,01	0,0001
20	0,08	0,08	0	0
21	0,07	0,05	0,02	0,0004
22	0,07	0,05	0,02	0,0004
23	0,07	0,10	0,03	0,0009
24	0,07	0,07	0	0
25	0,08	0,069	0,01	0,0001
26	0,08	0,069	0,01	0,0001
27	0,06	0,069	0,009	0,000081
28	0,07	0,069	0,001	0,000001
29	0,08	0,069	0,01	0,0001
30	0,06	0,069	0,009	0,000081
31	0,06	0,069	0,009	0,000081



Табличное значение критерия Фишера при уровне 5 % значимости равно 8,7. Так как F_рас < F_табл гипотезу об адекватности можно считать верной, с 95 % вероятностью.

После получения адекватной математической модели второго порядка, выражаемой уравнением (4.10) определялись координаты оптимума методом двумерных сечений. Для получения двумерного сечения поверхности отклика, характеризующего показатель энергозатрат компрессора при продувке фильтров от пыли в зависимости от диаметра форсунки (Х₁) и давления струи воздуха (Х₂) подставляли значение Х₃ = Х₄ = 0 в уравнении (4.10). В результате получили:

У=0,069+0,0721х₁+0,0167х₂+0,225х₁х₂+0,38х₁²-0,0266х₂² (4.11)

Затем определяли координаты центра поверхности дифференцированием уравнения (4.11) и решением системы уравнений:

Х_2S^ж=-0б077 Х_1S^ж=-0,92

Подставляя значения Х_2S* и Х_1S* в уравнение (4.11) получили значение показателя энергозатрат в центре поверхности Y_S* = + 0,035

Далее проводили каноническое преобразование уравнения (4.11) для чего решали характеристическое уравнение.

Корнями данного характеристического уравнения получились числа: В_1-1 = 0,0397 В_2-2 = - 0,028, в само уравнение в канонической форме запишется:



y-0,035=0,040 х²₁-0,028 х²₂ (4.12)

Подставляя различные значения показателя энергозатрат в уравнение (4.12) получили уравнения соответствующих контурных кривых-эллипсов, в совокупности представляющих целое семейство сопряженных эллипсов. Результаты расчета приведены в табл. 4.2. и представлены на рис. 4.4.

Из рис. 4.4 видно, что минимальное значение показателя энергозатрат при продувке фильтров от пыли в рассматриваемом сечении поверхности отклика при прочих факторах (Х₃ , Х₄), взятых на нулевом уровне, равно 0,035 кВт и имеет место при диаметре форсунки 2,3 мм и давлении струи воздуха, равном 230 кПа. На основании рис. 4.4 можно также заключить, что оптимальные значения рассматриваемых факторов могут находиться в пределах: диаметр форсунки (1,9-3,7) мм, давление струи воздуха (200-260) кПа.

Двумерное сечение поверхности отклика, описываемого уравнением (4.10) по факторам: скорость перемещения штанги (Х₃) и частоты вращения (Х₄) представлено на рис. 4.5. (по результатам расчета, приведенного в табл. 4.3).

Таблица 4.2

Вспомогательная таблица для расчетов координат основных точек при построении двумерного сечения для продувки фильтров от пыли при Х₃=0, Х₄=0

Величина параметра Y	Х1	Х2	Величина параметра Y	Х1	Х2
0,035	0	0
0,040	0	±0,422	0,100	±1,275	0
0,040	±0,354	0	0,100	0	±1,524
0,050	±0,612	0	0,120	±1,458	0
0,050	0	±0,732	0,120	0	±1,742
0,060	0	±0,945	0,140	±1,620	0
0,060	±0,791	0	0,140	0	±1,936
0,070	±0,935	0	0,160	0	±2,113
0,070	0	±1,118	0,180	±1,768	0
0,080	0	±1,268	0,180	0	±2,276
0,080	±1,125	0	0,180	±1,903	0

Аналогично был проведен расчет оптимальных параметров моющего контура регенерационного стенда. Результаты расчета приведены в табл. 4.4 и табл. 4.5 и представлены на рис. 4.6 и рис. 4.7.

Предложенный научно обоснованный расчет позволяет рекомендовать следующую технологию регенерации картонных фильтрующих элементов воздухоочистителей двигателя КамАЗ-740 (табл.4.6).

Рис. 4.4. Двумерное сечение поверхности отклика, характеризующей показатель энергозатрат, для продувки фильтров от пыли при Х₃ = 0, Х₄ = 0



Таблица 4.3

Вспомогательная таблица для расчета координат основных точек при построении двумерного сечения для продувки фильтров от пыли при Х₁=0, Х₂=0

Величина параметра Y	Х3	Х4	Величина параметра Y	Х3	Х4
0,069	0	0	0,089	±0,845	0
0,074	±0,423	0	0,089	0	±0,816
0,074	0	±0,408	0,094	±0,945	0
0,079	±0,598	0	0,094	0	±0,913
0,079	0	±0,577	0,099	±1,036	0
0,084	±0,732	0	0,099	0	1,0
0,084	0	±0,707

Рис. 4.5. Двумерное сечение поверхности отклика, характеризующей показатель энергозатрат, для продувки фильтров от пыли при Х₁= 0, Х₂ = 0



Таблица 4.4

Вспомогательная таблица для расчета координат основных точек при построении двумерного сечения для мойки фильтров от масла и сажи при Х₃=0, Х₄=0

Величина параметра Y	Х1	Х2	Величина параметра Y	Х1	Х2
0,554	0	0
0,560	0	±0,420	0,620	0	±1,393
0,560	±0,369	0	0,620	±1,225	0
0,570	0	±0,686	0,640	0	±1,590
0,570	±0,603	0	0,640	±1,398	0
0,580	0	±0,874	0,650	0	±1,680
0,580	±0,769	0	0,650	±1,477	0
0,600	0	±1,163	0,660	0	±1,766
0,600	±1,022	0	0,660	±1,552	0

Рис. 4.6. Двумерное сечение поверхности отклика, характеризующей показатель энергозатрат, для мойки фильтров от масла и сажи при Х₃ = 0, Х₄ = 0



Таблица 4.6

Вспомогательная таблица для расчета координат основных точек при построении двумерного сечения для мойки фильтров от масла и сажи при Х₁=0, Х₂=0

Величина параметра Y	Х3	Х4	Величина параметра Y	Х3	Х4
0,554	0	0	0,660	±2,102	0
0,560	±0,500	0	0,660	0	±1,297
0,560	0	±0,309	0,690	±2,380	0
0,575	±0,935	0	0,690	0	±1,469
0,575	0	±0,577	0,730	±2,708	0
0,600	±1,384	0	0,730	0	±1,671
0,600	0	±0,854
0,630	±1,780	0
0,630	0	±1,098

Рис. 4.7. Двумерное сечение поверхности отклика, характеризующей показатель энергозатрат, для мойки фильтров от масла и сажи при Х₁ = 0, Х₂ = 0



4.5 Стендовые испытания регенерированных фильтроэлементов

Все фильтроэлементы, регенерированные по разработанной технологии были подвергнуты стендовым испытаниям. Определялись их такие технические показатели как аэродинамическое сопротивление, коэффициент пропуска пыли и пылеемкость.

Методика проведения стендовых испытаний позволила обеспечить получение сравнительных результатов, то есть дать возможность оценить насколько регенерированный картонный фильтрующий элемент лучше или хуже нового.

Таблица 4.6

Технология регенерации картонных фильтрующих элементов воздухоочистителей двигателя КамАЗ-740

№	Технологический процесс	Параметры	Единица измерения	Значения
1	Процесс отделения пыли от картонных фильтрующих эле-ментов воздухоочистителей (продувка)	Давление струи продувочного воздуха Диаметр форсунки продувочного контура Частота вращения фильтров Скорость перемещения штанги по фильтру Время продувки фильтра	кПа м об/мин м/с мин	230 2,3.10-3 53 0,35.10-2 11
2	Процесс отделения масляных загрязнений от картонных фильтрующих элементов воздухоочистителей (мойка)	Давление струи моющего раствора Концентрация моющего раствора Температура моющего раствора Диаметр форсунки моющего контура Время мойки фильтра	кПа г/л оС м мин	140 22 41 4,2.10-3 6
3	Процесс отделения основной влаги от промытых картонных фильтрующих элементов воздухоочистителей (цен-трифугирование)	Число оборотов при центрифугировании фильтра Время центрифугирования фильтра	об/мин мин	500 1
4	Процесс досушки картонных фильтрующих элементов воздухоочистителей горячим воздухом	Температура обдувочного воздуха Время, затрачиваемое на досушки фильтра	оС мин	60 2,3

4.5.1 Аэродинамические свойства

Исследования проводились в соответствии с методикой, изложенной в 3.4.1. Данные рис. 4.8 показывает сопротивление, укомплектованных из нового (I), восстановленных продувкой сухим сжатым воздухом (2) и мойкой моющим раствором (3) фильтроэлементов. На основании полученных аэродинамических характеристик можно отдать предпочтение мокрому способу регенерации.

Разрушение слоя загрязнения при регенерации фильтров происходит по когезионным связям без нарушения адгезионного взаимодействия частиц, с волокнами. Этим объясняется тот факт, что после регенерации картонных фильтрующих элементов их первоначальное аэродинамическое сопротивление полностью невозможно восстановить. Однако в зависимости от эффективности метода регенерации можно значительно снизить сопротивление фильтроэлемента, близко до первоначального. Так, из сравнения данных рис. 4.8 следует, что аэродинамическая характеристика картонного фильтрующего элемента, восстановленного мойкой раствором моющих средств незначительно отличается от нового (еще не использованного) фильтроэлемента: при номинальном расходе воздуха сопротивление нового фильтроэлемента меньше сопротивления, восстановленного мокрым способом на 0,15 кПа.

4.6 Пылеемкость и коэффициент пропуска пыли

Исследования по определению коэффициента пропуска пыли проводились в соответствии с методикой, изложенной в 3.4.2. Результаты сравнительных стендовых испытаний новых и регенерированных фильтров представлены в табл. 4.7.

Данные табл. 4.7 свидетельствуют от том, что коэффициент пропуска пыли в зависимости от расхода воздуха существенно не изменяется. Однако наблюдается незначительное его снижение с уменьшением расхода воздуха. Кроме того, коэффициент пропуска пыли регенерированных фильтров (после первой, второй и третьей регенерации) ниже, чем у новых фильтров. Это обстоятельство связано с тем, что во время регенерации независимо от ее способа, не все частицы загрязнений, осевшие в порах фильтрационного материала, могут быть удалены из него/20, 22/. В результате оставшиеся частицы являются дополнительным фильтром ("вторичным фильтрующим слоем"), что оказывает влияние на полноту фильтрации регенерированных фильтров. Улучшение полноты и тонкости очистки регенерированных фильтров в сравнении с новыми является одним из преимуществ регенерации картонных фильтрующих элементов.

После четвертой регенерации наблюдалось значительное повышение коэффициента пропуска пыли восстановленных фильтров: 0,36 - при продувке фильтров от пыли; 0,56 - при мойке фильтров моющим раствором. На основании полученных данных (табл. 4.7) можно рекомендовать, что с точки зрения коэффициента пропуска пыли целесообразно подвергать фильтроэлементы трехкратному регенерированию.

Значительное увеличение коэффициента пропуска пыли после четырехкратной регенерации объясняется, по-видимому следующими причинами: хотя фильтрующий материал при изготовлении пропитывается спиртовым раствором фенолформальдегидных смол, что позволяет снизить его влагоемкость до 40%, при мойке фильтров происходит частичное вымывание этих смол, что нарушает структуру фильтрующего материала. Нарушение структуры фильтрующего материала происходит также вследствие многократного воздействия сжатого воздуха и перепада температур во время его досушки.

Рис. 4.8. Аэродинамическое характеристики фильтров: 1 - фильтр с новым картонным фильтрующим элементом; 2 - фильтр с картонным фильтрующим элементом, восстановленным продувкой сухим сжатым воздухом; 3 - фильтр с картонным фильтрующим элементом, восстановленным мойкой моющим раствором

Таблица 4.7

Коэффициент пропуска пыли новых и регенерированных фильтров в зависимости от расхода воздуха

Фильтр	Количество регенерации	Способ регенерации	Расход воздуха в % от номинального
			20	100
Новый (еще не использованный)	-		0,28	0,31
Регенерированный	1	Продувка сухим сжатым воздухом	0,23	0,27
Регенерированный	2	Продувка сухим сжатым воздухом	0,18	0,20
Регенерированный	3	Продувка сухим сжатым воздухом	0,09	0,12
Регенерированный	4	Продувка сухим сжатым воздухом	0,29	0,36
Регенерированный	1	Мойка моющим раствором	0,26	0,30
Регенерированный	2	Мойка моющим раствором	0,23	0,28
Регенерированный	3	Мойка моющим раствором	0,20	0,25
Регенерированный	4	Мойка моющим раствором	0,32	0,56

Результаты стендовых испытаний новых и регенерированных фильтров на пылеемкость приведены в табл. 4.6. Данные табл. 4.8 показывают, что при регенерации картонных фильтрующих элементов мойкой раствором синтетических моющих средств, их пылеемкость хорошо восстанавливается: после первой регенерации пылеемкость практически одинакова с пылеемкостью нового фильтра, после второй регенерации пылеемкость восстанавливается на 70%. После третьей регенерации картонных фильтрующих элементов раствором моющих средств пылеемкость восстанавливается на 61%.

Разница в пылеемкостях новых и вторично регенерированных фильтров объясняется тем, что в процессе регенерации фильтро-элементов, как уже указывалось ранее, мельчайшие частицы пыли вследствие их высокой адгезионной способности не удаляются полностью с волокон картона. Поэтому при последующем загрязнении фильтрующих элементов происходит более быстрое образование пылевого слоя, что способствует снижению пылеемкости картонных фильтрующих элементов после каждого цикла их регенерации.



Таблица 4.8

Пылеемкость новых и регенерированных фильтров

Фильтр	Количество регенерации	Способ регенерации	Пылеемкость, г
Новый (еще не использованный)	-	-	5115±230
Регенерированный	1	Продувка сухим сжатым воздухом	5055±215
Регенерированный	2	Продувка сухим сжатым воздухом	3140±142
Регенерированный	3	Продувка сухим сжатым воздухом	2530±160
Регенерированный	1	Мойка моющим раствором	5080±193
Регенерированный	2	Мойка моющим раствором	3570±132
Регенерированный	3	Мойка моющим раствором	3120±121

4.7 Ресурс регенерированных картонных фильтрующих элементов воздухоочистителей двигателей КамАЗ-740

Одним из основных показателей работы регенерированных картонных фильтрующих элементов является продолжительность их работы до технического обслуживания в километрах пробега. Исследования проводились в соответствии с методикой, изложенной в 3.4.3.

Средние значения сопротивления фильтров приведены в табл. 4.9.

Таблица 4.9

Сопротивления новых и регенерированных фильтров

Фильтр	Сопротивления фильтров в кПа после пробега автомобилей, тыс. км
	3	6	9	11,2	12	12,8	15	18	18,3
Новый (еще не использованный)	1,3	1,7	2,4	-	3,0	-	4,2	-	7,0
После первой регенерации	1,5	2,1	2,5	-	3,4	-	4,5	7,0	-
После второй регенерации	2,3	2,8	4,2	-	-	7,0	-	-	-
После третьей регенерации	2,5	3,8	4,8	7,0	-	-	-	-	-

Установлена зависимость сопротивления новых и регенерированных фильтров воздухоочистителей двигателей КамАЗ-70 (рис. 4.9). Из данных рис. 4.9 следует, что рост сопротивления фильтров в зависимости от наработки имеет нелинейный характер. Эта зависимости могут быть аппроксимированы уравнениями:

ДС_т = аТ² + вТ + с (4.13)

где ДС_т - сопротивления через Т наработки фильтров, кПа;

Т - наработка фильтра, тыс. км;

а, в, с - коэффициенты по результатам эксплуатационных испытаний.

В результате статистической обработки полученных экспериментальных данных методом наименьших квадратов были рассчитаны следующие уравнения для новых и регенерированных фильтров:

где ДРТН , ДРТ1 , ДРТ2 , ДРТ3 , - сопротивления новых и регенерированных фильтров после первой, второй к третьей регенерации, кПа.

Рис. 4.9. Ресурс новых и регенерированных картонных фильтрующих элементов воздухоочистителей двигателей КамАЗ-740: 1-фильтр с новым картонным фильтрующим элементом; 2-фильтр с картонным фильтрующим элементом после первой регенерации; 3-фильтр с картонным фильтрующим элементом после второй регенерации; 4-фильтр с картонным фильтрующим элементом после третьей регенерации

Из анализа рис. 4.9 следует, что максимальный пробег автомобиля, когда необходимо производить техническое обслуживание загрязненных новых картонных фильтрующих элементов составляет 18,3 тыс. км,, а регенерированных фильтроэлементов с учетом разработанной технологии регенерации после первой, второй и третьей регенерации соответственно через 18,0 тыс. км; 12,8 тыс. км и 11,2 тыс. км. Вероятность безотказной работы новых и регенерированных картонных фильтрующих элементов приведена на рис. 4.10.

Пробег , тыс. хм

Рис. 4.10. Вероятность безотказной работы новых и регенерированных картонных фильтрующих элементов воздухоочистителей двигателей КамАЗ-740: 1 - фильтр с новым картонным фильтрующим элементом; 2 - фильтр с картонным фильтрующим элементом после первой регенерации; 3 - фильтр с картонным фильтрующим элементом после второй регенерации; 4 - фильтр с картонным фильтрующим элементом после третьей регенерации

Таким образом, ресурс картонных фильтрующих элементов воздухоочистителей двигателя КамАЗ-740 может быть увеличен за счет совершенствования технологии их регенерации в 3,4 раза по сравнению с новыми фильтроэлементами.

Увеличение ресурса картонных фильтрующих элементов воздухоочистителей двигателей КамАЗ-740 должно быть увязано в целом с работой двигателя. Важнейшим условием сохранения основных показателей двигателя является контроль за сопротивлением воздушного фильтра в процессе эксплуатации автомобиля. Известно, как указывалось в состоянии вопроса, что повышение сопротивления воздушного фильтра на каждые I кПа приводит соответственно к потере мощности двигателей до 0,7% и увеличению расхода топлива до 0,6%. Из анализа рис. 4.8 следует, что аэродинамическая характеристика регенерированных фильтров при номинальном расходе воздуха в сравнении с новыми фильтроэлементами увеличивается всего на 0,15 кПа, что соответствует сохранению основных показателей двигателя.

4.8 Влияние эффективности работы регенерированных картонных фильтрующих элементов воздухоочистителей на интенсивность изнашивания деталей цилиндропоршневой группы двигателей КамАЗ-740

Эксплуатационные исследования проводились в соответствии с методикой, изложенной в 3.5. На рис. 4.11 приведены средние данные по динамике накопления в масле продуктов износа с начала испытаний до очередной смены масла, то есть за 12 тыс. км пробега автомобиля. Интенсивность изнашивания деталей цилиндропоршневой группы по элементам индикаторам при использовании воздухоочистителей с новыми картонными фильтрующими элементами и с фильтроэлементами после трехкратной регенерации определялась по уравнению (3.15).

Рис. 4.11. Динамика накопления продуктов износа в масле за пробег автомобилей 12 тыс. км с начала испытаний до очередной смены масла а) воздухоочистители с картонными фильтрующими элементами после третьей регенерации б) воздухоочистители с новыми картонными фильтрующими элементами

Данные табл. 4.10 свидетельствуют, что применение в двигателях КамАЗ-740 воздухоочистителей с регенерированными картонными фильтрующими элементами позволило снизить интенсивность изнашивания гильз цилиндров в 1,21 раза, а колец и поршней в 1,15 и 1,27 раза.

Таблица 4.10

Интенсивности изнашивания деталей цилиндропоршневой группы подконтрольных двигателей КамАЗ-740, полученные спектральным анализом масла

Детали двигателя (элемент индикатор)	Воздухоочистители с новыми картонными фильтрующими элементами	Воздухоочистители с картонными фильтрующими элементами после третьей регенерации
	г/1000 км	доля, %	г/1000 км	доля, %
Гильзы цилиндров (железо)	0,127	100	0,105	82,7
Верхние компрессионные кольца (хром)	0,031	100	0,027	87,1
Поршни (алюминий)	0,066	100	0,052	78,8
Кремний	0,132	100	0,098	74,24

ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ

5.1 Метод расчета параметров установок для регенерации картонных фильтрующих элементов автомобильных воздухоочистителей любого типа

Результаты, которые получились на основе теоретических и экспериментальных исследований процесса регенерации картонных фильтров, изложенные в предыдущих главах, можно представить в виде метода инженерного расчета, который изложен ниже.

Процесс восстановления фильтрующей способности картонных воздушных фильтров должен отвечать определенным технико-экономическим требованиям: обеспечивать высокую производительность труда, удалять все виды загрязнений, быть экономичным.

На эффективность и качество мойки при использовании струйного метода, как указывалось выше, оказывает влияние состав раствора, его температура, давление струи жидкости и ее расход. Моющее действие растворов улучшается при повышении их концентрации и температуры, чрезмерное же увеличение диаметра форсунки ведет к резкому возрастанию расхода раствора. Задаваясь диаметром форсунки, определяемым с учетом конструктивных особенностей регенерируемого фильтра:

(5.1)

и давлением струи моющего раствора в зависимости от его концентрации и температуры:

(5.2)

Рассчитаем расход жидкости циркуляционного насоса и его мощность соответственно из выражений:

(5.3)

(5.4)

При расчете продувочного контура одним из основных его параметров является давление струи воздуха, которое определяется по следующей формуле

(5.5)

Задаваясь диаметром форсунки продувочного контура, который выбирается с учетом конструктивных особенностей регенерируемого фильтра:

(5.6)

определяем мощность на привод компрессора из следующего выражения:



(5.7)

Определяющим параметром при досушке фильтров струей горячего воздуха является его время досушки, которое определяется по следующей формуле:

(5.8)

Используя выбранное значение диаметра форсунки продувочного контура и давления струи воздуха, определяемого по формуле (5.5), а также задаваясь температурой обдувочного воздуха 60^оС, можно рассчитать мощность электрокалорифера, используемого для досушки фильтров:

(5.9)

Мощность водонагревателя подогревающего моющий раствор определяется из следующего выражения:

(5.10)

где t - время смыва загрязнений с фильтроэлемента.

Данный метод может быть использован при проектировании аналогичных установок для регенерации картонных фильтрующих элементов автомобильных воздухоочистителей любого типа.

Используя данный метод, была разработана техническая документация на опытный образец "Установки для регенерации картонных фильтрующих элементов воздухоочистителей двигателей КамАЗ-740", по которой изготовлена регенерационная установка (рис. 5.1).

Рис. 4.1. Установка для регенерации картонных фильтрующих элементов воздухоочистителей двигателей КамАЗ-740

Данную установку рекомендуется использовать в автотранспортных предприятиях при техническом обслуживании воздушных фильтров, используя мощность нескольких автопредприятий, общей мощностью 1500 автомобилей.

ВЫВОДЫ

1. Решена научная задача, направленная на увеличение ресурса картонных фильтрующих элементов в системе очистки воздуха двигателей.

2. Проведены теоретические исследования, позволяющие получить формулы для расчета давления воздушного потока и давления струи моющего раствора при регенерации загрязненных фильтров от пыли, масла и сажи.

Установлена зависимость времени досушки промытых фильтров струей горячего воздуха от давления обдувочного воздуха, его температуры и диаметра форсунки.

3. Экспериментально на спроектированном и созданном стенде подтверждены определяющие параметры процесса регенерации картонных фильтрующих элементов.

4. Доказана работоспособность регенерированных фильтрующих элементов стендовыми и эксплуатационными испытаниями. Регенерация по предложенной технологии позволяет восстанавливать их сопротивление на уровне новых, при этом пылеемкость восстанавливается на 90-95%, а эффективность чистки от пыли улучшается в сравнении новых.

5. Результаты исследований влияния эффективности работы регенерированных картонных фильтрующих элементов воздухоочистителей на износ деталей цилиндропоршневой группы двигателей КамАЗ - 740 показали, что применение регенерированных фильтроэлементов позволяет снизить интенсивность цилиндров в 1,21 раза, а колец и поршней соответственно в 1,15 и 1,27 раза.

6. Разработана и внедрена "Установка для регенерации картонных фильтрующих элементов воздухоочистителей двигателей КамАЗ - 740." Техническое обслуживание воздушных фильтров на предложенной установке рекомендуется проводить на базах централизованного обслуживания автомобилей и крупных автотранспортных предприятий.

7. Кризисный период, наступивший в октябрь 2008 г. во всем мире, очень резко коснулся автомобильной промышленности всего мира, особенно резко упал уровень выпуске запасных частей.

Данная работа отвечает путям преодоления кризисе, поставленных в книги нашего Президента Ислама Абдуганиевича Каримова.

Восстановленный моей технологией картонный фильтрующий элемент (КФЭ) сократит расходы на их приобретение (65 д. не каждый КФЭ) и продлит его жизнь для использования до 3-х раз.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Каримов И.А. "Мировой финансово-экономический кризис, пути и меры по его преодолению в условия Узбекистана. Т.% "Узбекистан". 2009. 47с.

2. Акопов В.А., Мирзаев Б.Н., Иброхимов К.И. Регенерация фильтрующих элементов воздухоочистителей КамАЗ. - Ташкент. 1988. -10 с. Рукопись представлена Ташкентским автомобильно-дорожным институтом. Деп. в УзНИИНТН июнь 1988. № 759-88.

3. Антропов Б., Бацула Б.В. Установка для промывки фильтрующих элементов воздухоочистителей. - Автомобильная промышленность. 1977. № 11. с.30-31.

4. Белов С.В., Ложкин В.А., Приходько И.Г. Регенерация фильтров тонкой очистки. М: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ. 1983. - 36 с.

5. Бутаков П.Ю. Установка для очистки фильтрующих элементов воздушных фильтров автомобиля КамАЗ. Сахалин: ЦНТИ. 1986. - 4 с.

6. Григорьев М.А. Защита двигателя от абразивного изнашивания - один из путей повышения его народнохозяйственной эффективности. - Автомобильная промышленность, 1983. № 5, с. 6-9.

7. Интернет.

8. . Катаев А., Трынов В. ТО и проверка качества элементов воздушных фильтров. - Автомобильный транспорт Казахстана. 1981. № 1. с.26-27.

9. Курилов В.Н. Влияние аэродинамического сопротивления воздухоочистителя на некоторые показатели работы дизеля ЯМЗ-240Б. - Записки Ленинградского сельскохозяйственного института. т. 280. 1975.

10. Королев С.В. Установка для промывания фильтров автомобилей КамАЗ. Орлов: ЦНТИ. 1986. - 4 с.

11. Лахтин Ю.Б. Исследование воздухоочистителей с фильтропатронами в целях повышения долговечности двигателей внутреннего сгорания. - Дис... канд,техн.наук. - M., 1974. - 168 с.

12. Лахтин Ю.Б. Оценка фильтрующих свойств картонов для очистки воздуха с помощью фракционных коэффициентов пропуска пыли. - Тракторы и сельхозмашины. 1982. № 3. с.30-32.

13. Маев В.Е., Соловьев В.И. Анализ загрязнений воздуха при работе тракторных двигателей в условиях эксплуатации. - Труды НАТИ, вып. 250. 1977. с.3-10.

14. Повышение надежности, долговечности и топливной экономичности автомобилей КамАЗ: Отчет/ТАДИ; Руководитель работы В.А. Акопов. - 609/85, Инв. № 10843. - Ташкент, 1986. - 60 с.

15. Повышение долговечности и надежности дизельных двигателей при мелиоративном производстве: Отчет/ТАДИ; Руководитель работы В.А. Акопов. - 558/83; Инв. № 45243. - Ташкешт, 1985. - 65 с.

16. Почтарев Н.Ф. Влияние запыленности воздуха на износ поршневых двигателей. - М.: Военгиз. 1957. - 135 с.

17. . Петров Ю.И. Пост для очистки воздушных фильтров двигателя автомобиля КамАЗ. М.: ЦНТИ. 1982. - 2 с.

18. Понорамев Н.Н. Исследование дисперсного состава пылей и связи с оценкой работы воздухоочистителей. - Труды НАМИ. вып. 42. 1961. с.7-24.

19. Рузаев И.Г., Енукидзе Б.М. Новое поколение воздухоочистителей. - Автомобильная промышленность. 1988. № 1. c.24-28.

20. Рузаев И.Г. Конструкции воздухоочистителей. -Автомобильная промышленность. 1982. №8. с. 38-40

21. Степаненко В., Катаев А.И. Как продлить ресурс двигателя KaMAЗ. - Автомобильный транспорт. № 11. 1980. с.53-54.

22. Скокан Ю.В. Устройство для очистки воздушных фильтров автомобилей. Иваново: ЦНТИ. 1985 - 4 с.

23. Установка для очистки воздушных фильтров автомобилей КамАЗ. Иванов: ЦНТИ. 1982. - 2 с.

Размещено на Allbest.ru