WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ЭРТМАН СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ АВТОМОБИЛЕЙ К ЗИМНИМ УСЛОВИЯМ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПО ТЕМПЕРАТУРНОМУ РЕЖИМУ ДВИГАТЕЛЕЙ Специальность 05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тюмень 2004

Работа выполнена на кафедре эксплуатации автомобильного транспорта.

Тюменского государственного нефтегазового университета.

Научный консультант: Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Леонид Григорьевич Резник

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Александр Сергеевич Терехов кандидат технических наук, доцент Александр Егорович Королев

Ведущая организация: Институт проблем освоения Севера Сибирского отделения Академии наук Российской Федерации

Защита состоится «21» апреля 2004 г. в 10 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.273.04 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу: 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38, зал имени А.Н. Косухина

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТюмГНГУ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета.

Автореферат разослан «19» марта 2004 г.

Телефон для справок (3452) 22-93-02.

Ученый секретарь диссертационного совета П.В. Евтин 2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Переход к рыночным отношениям обусловливает повышение требований к эффективности работы автомобильного транспорта. В то же время для эксплуатации большей части автомобильного парка нашей страны типичны суровые зимние условия, оказывающие негативное влияние на показатели работы подвижного состава. Зимние условия характеризуются прежде всего низкими температурами окружающего воздуха, влияние которых усугубляется одновременным воздействием ветра.

Под влиянием зимних условий существенно изменяется температурный режим двигателей автомобилей, что объясняется повышением теплоотдачи с поверхности агрегата в окружающую среду. В связи с этим резко возрастает время прогрева двигателей после пуска, и уменьшается период их охлаждения после остановки.

В ряде работ установлено, что двигатели автомобилей различных марок и моделей в одинаково суровых условиях эксплуатации имеют различную интенсивность теплоотдачи, то есть характеризуются разными значениями темпов прогрева и охлаждения. Это объясняется различной приспособленностью автомобилей к зимним условиям, что недостаточно учитывается при их эксплуатации и ведет к снижению эффективности автомобильного транспорта в этих условиях.

Для повышения эффективности использования автомобилей зимой необходима объективная оценка их приспособленности по температурному режиму двигателей. Однако несмотря на большое количество работ, как в области адаптации автомобилей, так и по изучению температурного режима двигателей, до сих пор отсутствует показатель приспособленности автомобилей к зимним условиям, учитывающий в совокупности интенсивность процессов прогрева и охлаждения двигателей. Недостаточно изучены закономерности изменения этих процессов в их совокупности, что свидетельствует о необходимости научного решения рассматриваемой проблемы.

Данная работа выполнена в соответствии с Тематическим планом госбюджетных НИР ТюмГНГУ.

Целью исследования является повышение эффективности эксплуатации автомобилей в суровых зимних условиях на основе установления и использования закономерностей изменения их приспособленности по температурному режиму двигателей.

Объектом исследования служат процессы прогрева и охлаждения автомобильных двигателей в зимних условиях эксплуатации, а предметом исследования – эти процессы для автомобилей ряда конкретных марок и моделей (Урал, КрАЗ, ЗиЛ, ГАЗ, УАЗ, ВАЗ, КАвЗ).

Методологической базой исследования служат системный анализ, теория вероятности и математическая статистика, основы теплопередачи, программирования и адаптации автомобилей.

Научная новизна работы.

1. Установлены закономерности изменения времени охлаждения и прогрева двигателей под влиянием температуры окружающего воздуха и скорости ветра.

2. Установлено, что связь между температурой охлаждающей жидкости и средней температурой поверхности двигателя описывается линейной зависимостью, что позволяет принять температуру охлаждающей жидкости в качестве представительной для двигателя в целом.

3. Разработана математическая модель формирования комплексного показателя приспособленности автомобилей к зимним условиям эксплуатации по температурному режиму двигателей.

4. Определена закономерность изменения комплексного показателя приспособленности автомобилей к зимним условиям эксплуатации по температурному режиму двигателей при понижении температуры окружающего воздуха и увеличении скорости ветра.

5. Разработана методика оценки уровня приспособленности автомобилей к зимним условиям эксплуатации по температурному режиму двигателей и пути ее практического использования.

Практическая ценность работы. Использование разработанной методики позволяет оценить уровень приспособленности автомобилей для повышения эффективности их работы в зимних условиях на основе определения рационального времени, необходимого для прогрева двигателей и расчета допустимого времени охлаждения при заданных температуре окружающего воздуха и скорости ветра, корректирования расхода топлива на прогрев двигателя в зимний период, выбора наиболее эффективных мероприятий для улучшения приспособленности автомобилей к зимним условиям по температурному режиму двигателей.

На защиту выносятся:

- закономерности изменения времени прогрева и охлаждения двигателей под влиянием температуры окружающего воздуха и скорости ветра;

- зависимость температуры охлаждающей жидкости от средней температуры поверхности двигателя;

- математическая модель формирования комплексного показателя приспособленности автомобилей к зимним условиям эксплуатации по температурному режиму двигателей;

- закономерность изменения комплексного показателя приспособленности автомобилей к зимним условиям эксплуатации по температурному режиму двигателей при понижении температуры окружающего воздуха и увеличении скорости ветра;

- численные значения параметров математических моделей применительно к автомобилям ряда конкретных марок и моделей;

- методика оценки приспособленности автомобилей к зимним условиям эксплуатации по температурному режиму двигателей и пути ее практического использования.

Реализация результатов работы. На основе проведенных исследований разработаны Методики, внедренные в ЗАО "Таксомоторный парк" (г. Тюмень) и используемые в учебном процессе ТюмГНГУ при подготовке инженеров автотранспортных специальностей.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены, обсуждены и одобрены на международных научно-практических конференциях «Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков» (Пенза, ПГУ, 28-30 мая 2003 г.), «Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и архитектура» (Омск, СибАДИ, 21-23 мая 2003 г.), «Проблемы создания и эксплуатации автомобилей, специальных и технологических машин в условиях Сибири и крайнего севера» (Омск, СибАДИ, 24-25 сентября 2003 г.), на научно-практической конференции «Нефть и газ: проблемы недропользования, добычи и транспортировки» (Тюмень, ТюмГНГУ, 25-26 сентября 2002 г.), на заседаниях кафедры эксплуатации автомобильного транспорта ТюмГНГУ (2002, 2003, 2004 гг.).

Публикации. Основные положения и результаты диссертации изложены в 7 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы и приложений. Объем диссертации составляет страниц текста, 37 таблиц, 29 рисунков, список литературы из 117 наименований и 6 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, изложены ее научная новизна и практическая ценность, а также основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу состояния вопроса.

Большое количество научных работ разных авторов посвящены повышению эффективности эксплуатации автомобильного транспорта в зимних условиях. Такие работы проводились в НИИАТ, НАМИ, МАДИ, СибАДИ, ТюмГНГУ, а также в других организациях и учреждениях.

Проведенный анализ литературы показал следующее.

Снижение эффективности эксплуатации автомобилей в зимних условиях исследователи связывают, как правило, с ухудшением температурного режима двигателей. В качестве основных параметров внешней среды, влияющих на тепловое состояние двигателей, большинство исследователей рассматривают температуру окружающего воздуха и скорость ветра.

Основными параметрами, характеризующими температурный режим двигателей, является установившаяся температура, а также время их прогрева и охлаждения. Анализ предыдущих исследований показал, что влияние зимних условий на время прогрева и охлаждения двигателей разных автомобилей имеет дифференцированный характер, закономерности изменения которых до настоящего времени в полной мере не установлены.

Исследования температуры двигателя автомобиля проводятся в большинстве работ по данным измерений температуры его охлаждающей жидкости. Между тем, связь температуры двигателя с температурой его охлаждающей жидкости не доказана.

Неодинаковое влияние зимних условий эксплуатации на температурный режим двигателей автомобилей обусловлено различным уровнем приспособленности этих автомобилей к суровым условиям. Для получения возможности адекватной оценки уровня приспособленности автомобилей необходимо наличие количественного показателя их приспособленности по температурному режиму двигателей. До настоящего времени комплексный показатель, учитывающий приспособленность автомобилей по времени прогрева и охлаждения двигателей, не разработан, не определены уровни приспособленности автомобилей к зимним условиям эксплуатации по температурному режиму двигателей.

Скорость воздушного потока, обдувающего автомобиль, степень утепления и теплофизические свойства двигателя определяют интенсивность теплоотдачи двигателя и, соответственно, влияют на время его прогрева и охлаждения. Вид математической модели изменения комплексного показателя приспособленности под воздействием указанных факторов ранее не был определен, а также не установлены численные значения ее параметров.

Кроме того, не разработана методика оценки приспособленности автомобилей к зимним условиям по температурному режиму двигателей, которая позволяла бы привлекать для эксплуатации наиболее приспособленные к данным условиям автомобили.

В результате анализа материалов по исследуемой проблеме для достижения поставленной цели исследования необходимо решить следующие задачи.

1. Установить закономерности изменения времени прогрева и охлаждения двигателей под влиянием температуры окружающего воздуха и скорости ветра.

2. Установить зависимость между температурой двигателя и его охлаждающей жидкости.

3. Разработать математическую модель формирования комплексного показателя приспособленности автомобилей к зимним условиям эксплуатации по температурному режиму двигателей.

4. Определить закономерность изменения комплексного показателя приспособленности автомобилей к зимним условиям эксплуатации по температурному режиму двигателей при понижении температуры окружающего воздуха и увеличении скорости ветра.

5. Определить численные значения параметров математических моделей применительно к автомобилям ряда конкретных марок и моделей.

6. Разработать методику оценки приспособленности автомобилей к зимним условиям эксплуатации по температурному режиму двигателей и пути ее практического использования.

Во второй главе разработана общая методика исследований, являющаяся планом проведения аналитических и экспериментальных работ, проведены теоретические изыскания в рамках решаемой проблемы.

Время охлаждения двигателя автомобиля охл после остановки определяется теплофизическими свойствами агрегата и условиями протекания процесса охлаждения на его поверхности. Однако теоретическое определение времени охлаждения двигателя затруднено, так как до сих пор не установлена зависимость коэффициента неравномерности распределения температуры в двигателе от условий охлаждения на его поверхности. Для определения характера зависимости коэффициента неравномерности распределения температуры использовано дифференциальное уравнение теплопроводности для шара. Решение этого уравнения позволяет определить зависимость коэффициента неравномерности распределения температур двигателя от числа Bi и представить эту зависимость в виде адекватной модели:

b Bi = b1 exp, (1) Bi где Bi – число Био, b1, b2 – параметры модели, зависящие от свойств двигателя (шара).

Учитывая (1) и то, что для каждого двигателя теплоемкость С, масса М, теплопроводность, определяющий размер l и площадь поверхности F являются постоянными – темп охлаждения отдельно взятого двигателя зависит только от коэффициента теплоотдачи. Разработана модель изменения времени охлаждения двигателя охл от начальной tн до конечной температуры tк под влиянием температуры окружающего воздуха tв, скорости ветра w и теплофизических свойств двигателя:

1 b2 tн - tв охл = exp - ln, (2) b1 tк - tв где b1 – параметр модели, с-1;

b2 – параметр модели, Вт/м2°С.

Численные значения параметров модели b1 и b2 представлены в главе 4.

На основании анализа уравнения теплового баланса решена задача теоретического определения времени прогрева двигателя пр, зависящего от мощности внутреннего источника теплоты Р, температуры окружающего воздуха, темпа охлаждения тохл и теплофизических свойств двигателя, которая имеет вид:

- tк tу 730 + 0,5 (tк - tн) ln пр = (3), d1 P - d2 mохл tу - tн где d1 – постоянная модели, зависящая от теплофизических свойств двигателя, °С/Дж;

d2 – постоянная модели, °С.

Численные значения параметров модели d1 и d2 представлены в главе 4.

Изменение температуры двигателя в данный момент времени в процессе прогрева и охлаждения описывается коэкспоненциальными моделями приспособленности (4) и (5):

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»