WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА ПРИ РАБОТЕ НА ГОРЧИЧНО-МИНЕРАЛЬНОМ ТОПЛИВЕ

Автореферат кандидатской диссертации

 

На правах рукописи

 

                                                                                                                        

 

 

                     Голубев Владимир Александрович

 

 

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА ПРИ РАБОТЕ

НА ГОРЧИЧНО-МИНЕРАЛЬНОМ ТОПЛИВЕ

 

 

                Специальность: 05.20.03 – технологии и средства технического 

обслуживания в сельском хозяйстве;

                                              05.20.01 – технологии и средства механизации 

сельского хозяйства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Пенза - 2012

            Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА»)

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Уханов Александр Петрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, ст. науч. сотрудник

Зазуля Александр Николаевич

кандидат технических наук

Иванов Василий Александрович

Ведущая организация

ФГБОУ ВПО «Ульяновский ГТУ»

Защита состоится  15  марта  2012 года  в 10 часов  на заседании диссертационного совета Д 220.053.02 при ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30, ауд. 1246.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА».

Автореферат разослан  «13» февраля 2012 года

Ученый секретарь

диссертационного совета                                                          Кухарев О.Н.

 


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В Концепции развития аграрной науки и научного обеспечения АПК РФ на период до 2025 года, отмечено, что одним из приоритетных направлений в области механизации, электрификации и автоматизации является разработка оборудования с использованием возобновляемых источников энергии, в том числе биотоплива.

Производство биотоплива растительного происхождения, наряду с улучшением экологической безопасности с.-х. техники, позволит решить ряд проблем экономического и социального характера в сельском хозяйстве. Препятствием на пути широкого применения биотоплива в качестве моторного являются отличия физико-химических свойств растительных масел от свойств минерального дизельного топлива (ДТ), что ограничивает возможность их применения в автотракторных двигателях в натуральном виде.

Абсолютное большинство исследований связано с использованием биотоплива на основе рапсового масла и практически мало работ по биотопливам из других масличных культур, в частности, горчице.

В соответствии с ГОСТ Р52808-2007 одним из видов моторного топлива для с.-х. тракторов является дизельное смесевое топливо (ДСТ), которое в наименьшей степени требует конструктивной адаптации дизеля и имеет незначительные отклонения показателей физико-химических и теплотворных свойств от соответствующих свойств минерального ДТ. Причем наиболее целесообразным, по экономическим соображениям, является приготовление его непосредственно в процессе работы тракторного агрегата (ТА).

Поэтому исследования по оценке эффективности применения смесевого горчично-минерального топлива в дизелях и устройств для его приготовления в процессе работы тракторного агрегата, является актуальной научной и практически значимой задачей для АПК.

Работа выполнена по плану НИОКР ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА», тема «Повышение эффективности машинно-тракторных агрегатов эксплуатационными методами» (номер государственной регистрации № 01201157952).

Цель исследований – оценка эффективности использования тракторного агрегата при работе на горчично-минеральном топливе.

Объект исследований – процесс работы дизеля на смесевом горчично-минеральном топливе и закономерности его приготовления в смесителе-дозаторе.

Предмет исследований – мощностные, топливно-экономические, экологические показатели дизеля 4Ч 11/12,5 (Д-243) при работе на топливах, состоящих из смеси горчичного масла (ГорМ) и минерального ДТ в объемных пропорциях 25:75, 50:50, 75:25, 90:10 и смеси 90:10 (УЗ) озвученной ультразвуком и эксплуатационные показатели тракторного агрегата (МТЗ-80 + КПС-4 + 4 БЗСС-1,0), оснащенного устройством для приготовления ДСТ при работе на топливах, состоящих из смеси ГорМ и минерального ДТ в объемных пропорциях 25:75, 50:50.

Научной новизной работы являются:

- количественные оценки жирно-кислотного и элементарного состава, низшей теплоты сгорания натурального горчичного масла и его смесей с минеральным дизельным топливом;

  - теоретическое и экспериментальное обоснование использования в тракторном дизеле смесевых горчично-минеральных топлив по показателям рабочего процесса, индикаторным, эффективным, экологическим показателям дизеля и эксплуатационным показателям трактора;

- рациональное соотношение смесевого горчично-минерального топлива, рекомендуемого для использования в качестве моторного топлива на тракторах с.-х. назначения;

            - технические средства адаптации трактора к работе на смесевом горчично-минеральном топливе.

Новизна технических решений подтверждена патентом РФ на изобретение №2426588, патентами на полезные модели №89596, №92085, №91929, №109012, №98697.

Практическая значимость работы. Использование горчичного масла в качестве биологического компонента к минеральному топливу и приготовление смесевого горчично-минерального топлива в системе питания дизеля непосредственно в процессе работы тракторного агрегата, при незначительном снижении мощности дизеля, улучшает экологические показатели трактора, обеспечивает экономию топлива нефтяного (минерального) происхождения.

Достоверность результатов работы подтверждается сравнительными исследованиями дизеля в стендовых условиях и трактора в полевых условиях при работе на смесевых горчично-минеральных топливах и на товарном минеральном ДТ, применением основных положений теории ДВС и эксплуатации МТП, а также сходимостью результатов расчетов показателей рабочего процесса, индикаторных и эффективных показателей дизеля с результатами экспериментальных моторных исследований (погрешность не более 5-10%).

Реализация результатов исследований. Лабораторные исследования смесителя-дозатора топлива проводились в лаборатории топливной аппаратуры ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА». Моторные исследования дизеля Д-243 при работе на минеральном ДТ и смесевых горчично-минеральных топливах проводились в лаборатории испытаний ДВС ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА». Полевые исследования трактора МТЗ-80, оснащенного модернизированной топливной системой (агрегаты штатной топливной системы, фильтр горчичного масла, смеситель-дозатор топлива, подогреватели топлива, краны, топливопроводы и дополнительный бак), предназначенной для работы на горчично-минеральном топливе, проводились в ООО «Агроснаб-сервис» Ульяновской области.

Апробация работы. Основные положения диссертации и ее результаты доложены и одобрены на Всероссийских научно-технических конференциях ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2009-2010 г.г.), Международных научно-практических конференциях ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА» (2010-2011 г.г.),  ФГОУ ВПО Курская ГСХА (2010 г.).

Публикации результатов исследований. По результатам исследований опубликовано 17 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, указанных в «Перечне… ВАК», получены патент на изобретение и 5 патентов на полезную модель, без соавторов опубликованы 3 статьи. Общий объем публикаций 3,7 п.л., из них автору принадлежит 1,7 п.л.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы из 171 наименования, приложения на 43 с. Работа изложена на 175 с., содержит 74 рис. и 18 табл.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

- расчетно-теоретическое обоснование показателей тракторного дизеля при использовании смесевых горчично-минеральных топлив, в объемных соотношениях 25:75; 50:50; 75:25 и 90:10;

- оценочные показатели дизеля при работе на натуральных и озвученных ультразвуком горчично-минеральных топливах;

- рациональное соотношение горчичного масла и минерального дизельного топлива, рекомендуемое для использования в качестве моторного топлива на тракторах;

- конструкция модернизированной топливной системы для работы тракторного дизеля на смесевом горчично-минеральном топливе приготовляемом в процессе работы тракторного агрегата;

- эксплуатационные показатели трактора МТЗ-80 в составе культиваторного агрегата, оснащённого модернизированной топливной системой.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы, цель, объект, предмет исследований. Приведены научная новизна, практическая значимость и достоверность результатов исследований, изложены научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту.

В первом разделе «Состояние вопроса, цель и задачи исследований» приведены экономические, эксплуатационные, экологические, социальные и санитарные предпосылки, обуславливающие положительные стороны полной или частичной замены нефтяных моторных топлив топливом биологического (растительного) происхождения. Проведен анализ практических аспектов использования биотоплива. Возможность использования биотоплива в дизельных двигателях рассмотрена в работах Баширова Р.М., Белова В., Бубнова Д.Б., Вальехо П.А., Габитова И.И., Гусакова С.В., Девянина С.Н., Дидура В.А., Ефанова А.А., Загородских Б.П., Зазули А.Н., Звонова В.А., Иванова В.А., Козлова А.В., Краснощекова Н.В., Кулманакова С.П., Маркова В.А., Марченко А.П., Нагорнова С.А., Савельева Г.С., Семенова В.Г., Слепцова О.Н., Уханова А.П., Шиловой Е.П., Dorado M.P., Hatonen T., Kampmann H.J., Korbitz W., Megahed, O.A., Niemi S.A., Tat M.E., Yamane K., Zaher F.A. и др. исследователей. В большинстве работ в качестве источника растительного сырья рассматривается рапс, что не позволяет судить о его эффективности по сравнению с биотопливом из других масличных культур. Альтернативное использование других масличных культур позволит значительно расширить вариации севооборотов. Перспективным конкурентом рапсовому биотопливу, по совокупности физико-химических, теплотворных и эксплуатационных свойств, является горчичное масло.

Установлено, что по экономическим и техническим соображениям, наиболее приемлемым для автотракторных двигателей является дизельное смесевое топливо (ДСТ), биокомпонентом которого являются растительные масла. Однако, отличие физико-химических  и др. свойств растительных масел от аналогичных свойств минерального ДТ, требует их предварительной подготовки для обеспечения заданного соотношения компонентов в ДСТ. Причем наиболее эффективна такая подготовка в системе питания дизеля непосредственно в процессе работы с.-х. техники.

Проведенный анализ показывает на отсутствие эффективных способов приготовления смесевых топлив и систем питания двигателей, адаптированных для их осуществления, обеспечивающих приготовление топлив с заданным соотношением и качественным перемешиванием компонентов.

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:

1. Выполнить хроматографический анализ горчичного масла и смесевых горчично-минеральных топлив в соотношении 25:75, 50:50, 75:25, 90:10; определить их жирно-кислотный и элементарный состав, низшую теплоту сгорания.

2. Теоретически определить показатели рабочего процесса, индикаторные и эффективные показатели тракторного дизеля при работе на товарном минеральном топливе и смесевых горчично-минеральных топливах.

3. Экспериментально определить мощностные, топливно-экономические и экологические показатели тракторного дизеля при работе на товарном минеральном топливе и смесевых горчично-минеральных топливах.

4. Разработать, изготовить и исследовать смеситель-дозатор топлива, обеспечивающий приготовление смесевого топлива в системе питания дизеля непосредственно в процессе работы тракторного агрегата.

5. Провести эксплуатационные исследования тракторного агрегата (МТЗ-80 + КПС-4 + 4 БЗСС-1,0) при работе дизеля на минеральном ДТ и смесевых горчично-минеральных топливах.

6. Обосновать выбор рационального состава смесевого горчично-минерального топлива по показателям рабочего процесса, мощностным, топливно-экономическим и экологическим показателям дизеля, а  также по эксплуатационным показателям трактора; оценить экономическую эффективность от частичной замены минерального дизельного топлива смесевым горчично-минеральным топливом.

Во втором разделе «Расчетно-теоретическое обоснование показателей дизеля Д-243 (4Ч 11/12,5) при работе на смесевом горчично-минеральном топливе и конструктивных параметров смесителя-дозатора» на основе хроматографического анализа масла белой горчицы сорта «Рапсодия» в натуральном виде (100%ГорМ) и смесевых топлив на основе ГорМ и минерального ДТ Л-0,2-62 (ДТ) в соотношениях 25%ГорМ+75%ДТ; 50%ГорМ+50%ДТ; 75%ГорМ+25%ДТ; 90%ГорМ +10%ДТ, определен их жирнокислотный состав и выполнен расчет элементарного (молекулярного) состава и низшей теплоты сгорания (табл. 1).

Таблица 1 – Элементарный состав и низшая теплота сгорания исследуемых топлив

Вид топлива

Элементарный состав

Низшая теплота

сгорания, Нu, МДж/кг

С

Н

О

100% ДТ

0,870

0,126

0,004

42,437

25% ГорМ + 75% ДТ

0,845

0,125

0,030

41,176

50% ГорМ + 50% ДТ

0,821

0,1232

0,0560

39,921

75% ГорМ + 25% ДТ

0,796

0,1220

0,0818

38,679

90% ГорМ + 10% ДТ

0,787

0,1211

0,0973

37,996

100% ГорМ

0,772

0,1205

0,1077

37,488

Примечание: С – углерод; Н – водород; О – кислород.

За показатели эффективности работы тракторного агрегата (ТА), принимаем часовую производительность (Wга, га/ч), эксплуатационную мощность трактора (Nэ, кВт) и погектарный расход топлива (gга, кг/га).

Известно, что часовая производительность ТА равна:                                         

, га/ч,                          (1)

где Вр – рабочая ширина захвата ТА, м; Vр – рабочая скорость ТА, км/ч; nе – частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1; – радиус качения ведущих колес трактора, м; ? – коэффициент буксования ведущих колес трактора; iтр – передаточное число трансмиссии трактора, рассчитываемое по формуле

,                                                ( 2)

где iгп – передаточные число главной передачи; iкп – передаточное число конечной передачи; iкпп – передаточное число коробки передач.

Эксплуатационная мощность двигателя при выполнении с.-х. операций

 , кВт,                                         (3)

где  – коэффициент эксплуатационной нагрузки двигателя; тр – КПД трансмиссии; Ркр – крюковое усилие трактора, кН; Рfтр – сила сопротивления качению трактора, кН.

КПД трансмиссии

,                                            (4)

где ,  – КПД цилиндрической и конической пар шестерен; n, m – количество цилиндрических и конических пар шестерен;  – коэффициент, учитывающий потери холостого хода в трансмиссии.

Сила сопротивления качению трактора

, кН,                                                      (5)

где f – коэффициент сопротивления качению трактора; Gтр – вес трактора, кН. 

Крюковое (тяговое) усилие ТА

, кН,                                        (6)

где Ме – эффективный крутящий момент двигателя, кН•м.

Погектарный расход топлива

, кг/га,                                               (7)

где – часовой расход топлива двигателем трактора, кг/ч.

Часовой расход топлива двигателем ТА

, кг/ч,                                          (8)

где Nе – эффективная мощность двигателя, кВт; gе – удельный эффективный расход топлива, г/кВтч.

Определение эффективных показателей Ме, Nе, gе производим по результатам расчета показателей рабочего процесса, индикаторных и эффективных показателей дизеля, учитывая, что определенные изменения в организацию рабочего процесса вносит использование растительно-минеральных топлив. Для расчета показателей рабочего процесса дизеля используем известные данные по элементарному составу, низшей теплоте сгорания смесевых горчично-минеральных топлив и заранее определенных (экспериментальным путем) значений действительного расхода воздуха (Gвд, кг/ч).

Коэффициент избытка воздуха

,                                 (9)

где Gвт – общее теоретически необходимое количество воздуха для сгорания смесевого топлива, кг/ч; f – площадь проходного сечения сопла, м2; ? – коэффициент расхода воздуха через сопло; g – ускорение свободного падения, м/с2; Н – перепад давлений в сопле, мм.в.ст.; ?в – плотность воздуха, кг/м3; lодст – теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, кг.

В свою очередь, теоретически необходимое количество воздуха для сгорания   1 кг смесевого топлива

, кг,                             (10)

где Ci, Hi, Oi – содержание углерода, водорода и кислорода в i-ом топливе; 0,23 – массовое содержание кислорода в воздухе; 8/3, 8 – количество кислорода для полного сгорания углерода и водорода.

Максимальное давление цикла

, МПа,                         (11)

где Рс – давление в конце сжатия, МПа; Huдст – низшая теплота сгорания ДСТ, мДж/кг; n1 – показатель политропы сжатия; Vс – объем камеры сжатия, м3;  – общая масса топлива, испарившегося за период задержки воспламенения, кг, определяемая по формуле

 = ismgц , кг,                                          (12)                             

где ism – степень испарения топлива; gц – цикловая подача топлива, кг.

Индикаторный и эффективный КПД дизеля

;                     ,                               (14)

где Рi – среднее индикаторное давление цикла, МПа; – коэффициент наполнения цилиндра свежим зарядом; Рм – среднее давление механических потерь, МПа.

Удельные индикаторный и эффективный расходы ДСТ

, г/кВт•ч;            , г/кВт•ч.                 (15)

Остальные показатели дизеля рассчитываются по общепринятой методике. В результате расчетов были получены показатели рабочего процесса, индикаторные и эффективные показатели дизеля при работе на различных видах смесевого горчично-минерального топлива. Изменения основных показателей дизеля в условиях регуляторной характеристики представлены на рисунке 1.

Результаты расчетов показывают, что на всех частотах вращения к.в., по мере увеличения концентрации горчичного масла в смесевом растительно-минеральном топливе, наблюдается ухудшение показателей дизеля.

Результаты теоретических расчетов максимального давления цикла, эффективной мощности и удельного эффективного расхода топлива показывают, что наиболее рациональными для использования в дизелях являются смесевые топлива 25% ГорМ + 75% ДТ и 50% ГорМ + 50% ДТ. Более высокая концентрация горчичного масла в ДСТ приводит к неэффективной работе дизеля.

По техническим и экономическим соображениям наиболее приемлемым является приготовление смесевого топлива в штатной системе питания дизеля непосредственно в процессе работы тракторного агрегата. Однако при этом возникает ряд проблем, связанных с транспортировкой горчичного масла (ГорМ) в узлах и агрегатах системы питания дизеля и существенными различиями эксплуатационных свойств ГорМ (вязкость, плотность, прокачиваемость, фильтруемость и др.) от аналогичных свойств минерального ДТ, которые особенно проявляются при изменении температуры окружающей среды, что затрудняет получение смесевых топлив заданного состава.

Для обеспечения заданных соотношений компонентов ДСТ предлагается способ приготовления горчично-минерального топлива, при котором ГорМ дважды подогревается (при фильтрации и непосредственно перед дозированием) до определенной температуры (30 °С), дозируется и подается в струю подогретого до той же температуры минерального ДТ и перемешивается с ним.

Для реализации предлагаемого способа разработана модернизированная топливная система низкого давления дизеля (ТСНД). Для этого в штатную топливную систему установлены дополнительный бак 2 (рис. 2) для ГорМ, фильтр-подогреватель 6 (патент РФ № 98697), электроподогреватель 7 (ПП-101), смеситель-дозатор 8 (патенты РФ № 2426588, № 89596, № 91929, №92085, №109012), переключатель состава смеси (ПСС) 16, электроподогреватель 17.

        

       а) коэффициент избытка воздуха                 б) максимальное давление цикла

        

в) эффективная мощность                г) удельный эффективный расход топлива

Рисунок 1 – Изменение расчетных показателей двигателя Д-243 (4Ч 11/12,5) в условиях

          регуляторной характеристики при работе на топливах различного состава

* -минеральное топливо; - горчичное масло;- смесевое горчично-минеральное топливо

Рисунок 2 – Система питания тракторного дизеля (наименование позиций в тексте)

При работе дизеля минеральное ДТ из бака 1 по линии 3 через фильтр 4 и подогреватель 17, за счет разрежения создаваемого топливоподкачивающим насосом (ТПН) 10, поступает в смеситель-дозатор 8. Одновременно из бака 2 по линии 5 через фильтр-подогреватель 6 и подогреватель 7, ПСС 16 к смесителю-дозатору 8, за счет разрежения, создаваемого ТПН, поступает горчичное масло. В смесителе-дозаторе 8 происходит дозирование минерального ДТ и ГорМ и их смешивание, после чего смесевое топливо через ТПН 10, фильтр тонкой очистки (ФТО) 11 поступает в ТНВД 12 и далее форсунками 13 впрыскивается в цилиндры двигателя.

Избыточное топливо из ТНВД 12 по линии слива 15, из форсунок 13 по линии слива 14, поступает на вход ТПН 10 и возвращается в наполнительную полость ТНВД 12. При отсутствии в баке 2 горчичного масла, система переводится на подачу минерального ДТ, для чего полностью закрывается ПСС 16.

Для увеличения точности дозирования компонентов ДСТ при малых расходах топлива (1,5-25 л/мин), предложена конструкция статического смесителя-дозатора топлива (патент РФ № 109012), действие дозирующих устройств которого основано на разрежении, создаваемом ТПН (рис. 3).

                                 

                            а) схема                                                             б) общий вид

  Рисунок 3 – Смеситель-дозатор топлива (наименование позиций в тексте)

Смеситель-дозатор топлива состоит из корпуса 1, имеющего патрубок 2 для подачи минерального ДТ, которую ограничивает клапан 5 дозатора 3 минерального ДТ, патрубка 13 для выхода ДСТ, патрубка 4 для подачи ГорМ, герметично установленного в корпусе дозатора 3. Патрубок 4 имеет отверстия 7 для подачи в корпус 1 смесителя-дозатора ГорМ и служит направляющей для втулки дозатора 9, на торце которого расположен клапан 5. Радиальные отверстия 6 дозатора 9 перекрывают отверстия 7 патрубка 4 по мере увеличения разрежения. Втулка дозатора 9 удерживается в закрытом положении пружиной 12, а ее максимальное перемещение ограничивается винтом 10, который одновременно удерживает заглушку 11. Под воздействием разрежения в смесителе-дозаторе, возникающем при работе ТПН, открывается клапан 5, преодолевая сопротивление пружины 12 и через патрубок 2 и отверстия дозатора 3, в корпус 1 начинает поступать минеральное ДТ. Перемещение клапана вызывает соответствующее перемещение втулки дозатора 9 и открытие отверстий 6 и 7, через которые в струю движущегося по винтовому каналу смесительной камеры 14 минерального ДТ начинает поступать и смешиваться с ним ГорМ. Заданное соотношение компонентов смеси достигается соответствующим соотношением проходных сечений отверстия клапана 5 и отверстий 6 и 7. В случае возникновения избыточного давления на выходе из смесителя-дозатора, при резкой остановке или при изменении нагрузочных и скоростных режимов двигателя, клапан 5 и отверстия 6 и 7 перекрываются, выполняя функции обратных клапанов.

Для снижения гидравлического сопротивления на участке подачи ГорМ при работе дизеля в условиях низких температур окружающего воздуха разработана и запатентована конструкция фильтра-подогревателя (рис. 4 а), в котором подогреватель 1 выполнен в виде нагревательных элементов с положительным температурным коэффициентом сопротивления (позисторов), установленных на полую цилиндрическую кассету, изготовленную из диэлектрика. Питание нагревательных элементов осуществляется от бортовой сети трактора.

                                                                                       

                                         а)                                                               б)

Рисунок 4  – Устройства для подогрева топлива: а) фильтр-подогреватель;  

                               б) подогреватель  топлива ПП-101: 1 – подогреватель; 2 – трубопровод;

                      3 – отражатель;4 – стакан; 5 – пробка; 6 – успокоитель; 7 – элемент

                     фильтрующий; 8 – стержень; 9 – выходное отверстие; 10 – крышка

Для подогрева ГорМ и минерального ДТ перед дозированием применены электрические проточные подогреватели топлива ПП-101 (рис. 4б), обеспечивающие автоматическую подстройку температуры во время работы.

Для определения конструктивных параметров смесителя-дозатора топлива предлагаемая система питания (рис. 2) разделена на несколько участков, различающихся по характеру движения в них потока жидкости (рис. 5):

Линия всасывания

I – участок подачи минерального ДТ: бак 1, штуцеры 20, 19, 18, 21, топливопровод 3, подогреватель 17, фильтр-отстойник 4, дозатор минерального ДТ 3 (рис. 3);

II – участок подачи ГорМ: бак 2 (рис. 5), штуцеры 23, 22, 24, 25, 26, 27, топливопровод 5, фильтр-подогреватель 6, подогреватель 7; ПСС 16, дозатор ГорМ 9 (рис. 3);

III – участок смешивания минерального ДТ и ГорМ: винтовой канал смесительной камеры 14, (рис. 3), патрубок ДСТ 9 (рис. 5), топливопровод 15 , штуцеры 28, 32.

Линия нагнетания

Iv – участок подачи ДСТ к ТНВД: ТПН 10, ФТО 11, топливопроводы 14 и 13, штуцеры 29, 31, 30, 12.

Энергетическим средством, обеспечивающим работоспособность ТСНД дизеля, является штатный ТПН, энергия которого расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений, обусловленных силами трения ДСТ и его компонентов.

Условия работоспособности модернизированной ТСНД:

= ;                                          (16)

Qтпн > Qтопл == ,                (17)

где – разрежение на входе в ТПН, Па; – суммарные потери давления в линии всасывания ТСНД, Па; РI, РII, РIII – соответственно потери давления на участках I, II, III ТСНД, Па; Qтлн – подача топлива ТПН, м3/с; Qтопл – расход топлива двигателем, м3/с; QI, QII, QIII, QIV – объемный расход топлива на участках ТСНД, м3/с; qц – объемная цикловая подача ТНВД, мм3/цикл; nк – частота вращения кулачкового вала ТНВД, мин-1.

Для проверки соблюдения условия (16) выполнены расчеты суммарных потерь давления на I (PI, Па), II (PII, Па)  и III (PIII, Па) участках ТСНД:

;   ;   ,  (18)

где ,,– потери давления в топливопроводах ТСНД I, II и III участков, Па; , ,– потери давления в местных сопротивлениях (штуцерах) I, II и III участков, Па; , – потери давления в фильтре-отстойнике и фильтре-подогревателе, Па; – потери давления в дозаторе минерального ДТ, Па;  – потери давления в ПСС, Па; – потери давления в отверстиях дозатора ГорМ, Па; – потери давления в смесителе-дозаторе, Па.

Рисунок 5 – Расчетная схема топливной системы низкого давления дизеля

Потери  давления в топливопроводах (), местных сопротивлениях () и фильтрах () на j участках ТСНД определяются по формулам:

                (19)

где ?j  – коэффициент Дарси; Ljтр  – длина топливопровода j-участка, м; djт – диаметр j-топ-ливопровода, м; di – диаметр i-штуцера, м;  – гидравлическое сопротивление i-штуцера; jф  – конструктивный коэффициент фильтра j-участка, м; – динамическая вязкость топлива, Пас; Fjф– площадь поверхности фильтрации фильтра j-участка, м2; – плот-ность топлива при заданной температуре, кг/м3.

Потери давления в дозаторе минерального ДТ составят

,  Па,                   (20)

где  – потери давления при открытии клапана дозатора, Па;  – гидравлические потери в дозаторе, Па;  Sк  –  площадь,  на которую  действует  перепад  давлений, м2; С – жесткость пружины, Н/м; zх – изменение длины пружины при открытии клапана, м; nок – количество отверстий дозатора; Sок – площадь отверстия дозатора, м2; ок – коэффициент расхода отверстия.

Потери давления в переключателе состава смеси определяются по формуле

, Па,                                      (21)

где dэп – эквивалентный диаметр проходного сечения ПСС, м;  – плотность ГорМ при заданной температуре (30 °С), кг/м3; п – сопротивления проходного сечения ПСС.

Потери давления в отверстиях дозатора ГорМ

,  Па,                                     (22)

где – гидравлическое сопротивление отверстий дозатора ГорМ; dэод– эквивалентный диаметр отверстий дозатора ГорМ, м; – количество отверстий дозатора.

Потери давления в смесителе-дозаторе

,  Па,       (23)

где – потери давления в винтовом канале смесительной камеры, Па; – потери давления в патрубке ДСТ, Па; Lвк – длина винтового канала смесительной камеры, м; dэ  – эквивалентный диаметр винтового канала, м; Sпт – площадь сечения патрубка ДСТ, м2; пт – коэффициент расхода патрубка ДСТ.

Результаты расчета потерь давления в ТСНД, например при приготовлении смесевого топлива 50%ГорМ + 50%ДТ, представлены на рисунке 6. Потери давления на I и II участках ТСНД примерно равны и составляют при максимальном объемном расходе ДСТ (0,32 л/мин) РI = 8,25 кПа, РII = 22,45 кПа. Потери давления на III участке РIII = 0,6 кПа. В результате максимальные суммарные потери давления на участках линии всасывания ТСНД составят Рс = 31,3 кПа, это значительно меньше разрежения, развиваемого ТПН (Рвс=120 кПа), что подтверждает условия работоспособности ТСНД (см. ф-лу 16).

Рисунок 6 – Потери давления на участках топливной системы низкого давления дизеля

В статических винтовых смесителях степень перемешивания можно улучшить диспергированием подмешиваемой жидкости из отверстий дозатора. При малых скоростях истечения жидкости (ламинарный режим), наилучшее качество смешивания наблюдается при капельном режиме, который имеет место при соблюдении условия:

,                                            (24)

где – скорость истечения ГорМ из отверстий дозатора, м/с; – критическая скорость, при которой капельный режим переходит в струйный, м/с; – коэффициент поверхностного натяжения ГорМ, Н/м;  – коэффициент сужения капли.

Подставив в формулу (24) выражение скорости истечения через максимальный объемный расход топлива на II участке QII, получим:

.                                       (25)

Принимаем отверстия прямоугольного сечения с размером основания аод = 2,5 мм.

Высота отверстий дозатора, определяющая их проходное сечение, зависит от величины перемещения втулки дозатора Lд. Тогда объемный расход ГорМ через отверстия дозатора можно определить по формуле

,                                          (26)

где а1 и b – эмпирические коэффициенты (определяются экспериментальным путем).

Для получения ДСТ с заданным соотношением компонентов необходимо соблюдение условия

,                               (27)

где КГорМ – массовое содержание ГорМ в ДСТ; КДТ – массовое содержание минерального ДТ в ДСТ.

Соблюдение условия (27) возможно при согласовании расходов минерального ДТ и ГорМ через отверстия дозаторов минерального ДТ и ГорМ. Например, при соотношении компонентов ДСТ 50:50, используя формулу для определения объемного расхода жидкости через отверстия, получим:

.                             (28)

Откуда, при одинаковом количестве отверстий площадь проходного сечения

,                                       (29)

где Рсм – разрежение на входе в смесительную камеру, Па.

Принимаем отверстие прямоугольного сечения с основанием аок = 2,25 мм. Объемный расход минерального ДТ для различных положений клапана определяется по эмпирическому выражению (26).

Ширину винтового канала смесительной камеры (aвк) принимаем исходя из размеров капель при диспергировании растительного топлива

.                                             (30)

Длину смесительной камеры определяем из известного соотношения

, м,                                                 (31)

где dк – диаметр капли, м; dсм – внутренний диаметр смесителя, м.

Расчеты показывают, что конструктивные размеры смесительной камеры составляют: aвк = 0,005 м;  Lсм = 0,18 м.

В третьем разделе «Программа и методика экспериментальных исследований» разработана общая программа исследований, которая включала контрольные испытания агрегатов дизельной топливной аппаратуры на соответствие параметров их технического состояния требованиям соответствующих госстандартов; лабораторные исследования смесителя-дозатора топлива для оценки влияния конструктивных параметров дозирующих устройств на состав ДСТ при различных режимах работы ТСНД и определения качества перемешивания минерального ДТ и горчичного масла; моторные исследования дизеля в стендовых условиях при работе на товарном минеральном и смесевом горчично-минеральном топливах; полевые исследования трактора класса 14 кН, оснащенного модернизированной системой питания, при работе на минеральном ДТ и смесевых горчично-минеральных топливах.

Предметом лабораторных исследований являлся разработанный смеситель-дозатор топлива. Экспериментальная установка для лабораторных исследований включала стенд 7 (рис. 7) для испытания и регулировки дизельной топливной аппаратуры КИ-22205-01, агрегаты штатной топливной аппаратуры дизеля 4Ч 11/12,4 (Д-243) (фильтр отстойник, ТПН, фильтр тонкой очистки топлива, ТНВД УТН-5А, комплект форсунок ФД-22 с топливопроводами), мерные емкости 8 и 6 минерального ДТ и ГорМ, фильтр ГорМ 3, смеситель-дозатор топлива 4, измерительный комплекс (ИК) 2.

В состав ИК входят фотометрический датчик 1 (рис. 8) на основе лазерного модуля инфракрасного излучения KLM-D980-80-5, аналого-цифровой преобразователь ZET 210 «Sigma USB» 2, датчик М 222 температуры топлива 3, датчик давления 5 ММ05KPG1HA , ноутбук «HP Pavilion» на базе Intel Core 2 Duo, блок питания 12 В.

  Рисунок 7 – Общий вид экспериментальной безмоторной установки:

                       1 – переключатель состава смесевого топлива; 2 – комплекс

                       измерительный ИК; 3 – фильтр; 4 – смеситель-дозатор топлива;

                       5 – кран подачи минерального топлива; 6 – емкость мерная

                       горчичного масла; 7 – стенд КИ-22205-01-ГОСНИТИ;

                       8 – емкость мерная минерального топлива; 9 – насос топливный УТН-5А

5

 

4

 

3

 

2

 

1

  

Рисунок 8 – Измерительный комплекс и места установки датчиков

Методика проведения лабораторных исследований предусматривала:

            - уточнение технологических и конструктивных параметров дозирующих устройств смесителя-дозатора по условию обеспечения заданного состава смесевого топлива;

            - оценку качества ДСТ, приготовленного смесителем-дозатором.

Для уточнения технологических и конструктивных параметров дозирующих устройств смесителя-дозатора топлива определялись зависимости объемных расходов ГорМ и минерального ДТ через отверстия дозатора для различных положений втулки дозатора при свободном истечении топлива из ТПН (Рвых = 0). В результате были получены численные значения эмпирических коэффициентов для расчетов объемного расхода компонентов ДСТ через дозирующие устройства по формуле (26).

За критерий оценки работы дозирующих устройств смесителя-дозатора было принято процентное содержание ГорМ в дозе ДСТ, определяемое по формуле

.                                     (32)

Для получения численных значений показателя  были проведены исследования по оценке влияния положения ПСС и подачи ТНВД на объемный расход компонентов горчично-минерального топлива. Результаты исследований позволили определить положения ПСС для получения ДСТ заданного состава.

За оценочный показатель качества перемешивания ДСТ (степени перемешивания) был принят коэффициент однородности смеси, вычисляемый по формуле

,                        (33)

где S – среднеквадратическое (стандартное) отклонение содержания ГорМ в пробах ДСТ;  – среднее значение содержания ГорМ в пробах ДСТ; хi – содержания ГорМ в i-пробе ДСТ; n – число проб.

Содержание ГорМ в пробах ДСТ определялось по мгновенному значению оптической плотности i-пробы ДСТ, находящейся во время замера в топливной камере фотометрического датчика 1 (рис. 8). При этом электрический сигнал датчика преобразовывался АЦПв величину содержания ГорМ в данной пробе ДСТ. По формулам (33) определялись значения коэффициента однородности ДСТ.

Моторные исследования проводились с целью экспериментального определения показателей рабочего процесса, эффективных и экологических показателей дизеля в условиях регуляторной характеристики (в диапазоне частот вращения к.в. от 1400 мин-1 до 2200 мин-1) с нагрузкой на тормозе стенда 80% и 100%, а также в условиях холостого хода.

Моторная установка для исследования работы дизеля на минеральном и горчично-минеральных топливах включала тракторный дизель 4 Ч11/12,5 (Д-243) с системой отвода отработавших газов, динамометрическую машину КS-56/4 со штатными контрольно-измерительными приборами и измерительно-регистрирующий комплекс (ИРК). В состав ИРК входят измерители температуры окружающего воздуха и эксплуатационных материалов, расходомеры топлива и воздуха, датчики (фотоэлектрический ВМТ, пьезоэлектрический давления газов, температуры охлаждающей жидкости и масла, давления топлива конструкции ЦНИТА), прибор ИМД-ЦМ, аналого-цифровой преобразователь LА-2USB, ноутбук «Compaq» на базе Pentium-III, стабилизированный блок питания, измеритель дымности отработавших газов КИД-2, газоанализатор АВТОТЕСТ СО-СН-Т-Д.

Моторные исследования дизеля по мощностным, топливо-экономическим и экологическим показателям проводились на различных нагрузочно-скоростных режимах, характерных для условий эксплуатации, на товарном минеральном ДТ Л-0,2-62 и горчично-минеральных топливах: 25% ГорМ + 75% ДТ; 50% ГорМ + 50% ДТ; 75% ГорМ + 25% ДТ; 90% ГорМ + 10% ДТ; 90% ГорМ + 10% ДТ (УЗ 44 кГц). Измерения производились в трехкратной повторности и заносились в протокол испытаний. По результатам измерений проводилась оценка влияния состава смесевого топлива на эффективные и экологические показатели двигателя, в результате чего определялся рациональный состав ДСТ.

Полевые исследования трактора МТЗ-80 проводились в условиях опытных загонок в ООО «Агроснаб-Сервис» Ульяновской области. Предметом полевых исследований являлся ТА в составе трактора МТЗ-80, оборудованного модернизированной ТСНД, парового культиватора КПС-4 и четырех зубовых борон БЗСС-1,0, используемый на сплошной культивации (рис.9).

Приборное обеспечение включало считающий динамометр РТТК-АФИ для определения тягового усилия на сцепном устройстве трактора, дымомер «ИНФРАКАР Д», мерные емкости для минерального и растительного топлив, рулетку, секундомер.

 1                                             2                                             3                4

Рисунок 9 – Экспериментальная установка для исследований тракторного

                     агрегата в полевых условиях:

                     1 – культиватор КПС-4; 2 – считающий динамометр РТТК-АФИ;

                     3 – мерные емкости; 4 – смеситель-дозатор

Методика исследований в полевых условиях предусматривала оценку работоспособности модернизированной ТСНД в производственных условиях, оценку эксплуатационных показателей трактора, работающего на смесевом горчично-минеральном топливе, производственную оценку экономической эффективности трактора класса 14 кН при работе на смесевом горчично-минеральном топливе. За оценочные эксплуатационные показатели ТА были приняты погектарный расход топлива, часовая производительность, эксплуатационная мощность, дымность ОГ.

В четвертом разделе «Результаты экспериментальных исследований» представлены и проанализированы результаты сравнительных моторных исследований дизеля Д-243 (4Ч 11/12,5) по мощностным, топливно-экономическим и экологическим показателям, лабораторных исследований смесителя-дозатора топлива и полевых исследований ТА при работе на горчично-минеральном топливе.

Анализ моторных исследований показывает (рис. 10), что на номинальном режиме эффективная мощность дизеля (Ne) при работе на смесевых топливах, по сравнению с работой на минеральном ДТ, незначительно снижается (рис. 10 а).

Максимальное снижение на 5,8% (с 56,1 кВт до 52,8 кВт) происходит при работе на топливе 90% ГорМ+10% ДТ. Часовой (Gт) и удельный эффективный (gе) расходы топлива при этом увеличиваются соответственно на 12% (с 15,0 кг/ч до 16,8 кг/ч) и 18,9% (с 267,4 г/кВт•ч до 318,1 г/кВт•ч). Минимальное снижение эффективной мощности на 3,9% (с 56,1 кВт до 53,9 кВт) наблюдается на топливе 25% ГорМ+75% ДТ. Часовой и удельный эффективный расходы топлива при этом увеличиваются соответственно на 6,7 % (с 15,0 кг/ч до 16,0 кг/ч) и 10,7 % (с 267,4 г/кВт•ч до 296,0 г/кВт•ч). При увеличении содержания ГорМ в ДСТ дымность ОГ снижается и имеет наименьшее значение (20%) при работе дизеля на топливе 90%ГорМ+25%ДТ (рис. 10 б). Содержание оксида углерода снижается при работе на топливах 25%ГорМ+75%ДТ и 50%ГорМ+50%ДТ, по сравнению с работой на минеральном ДТ, на 9% и 18%, а затем увеличивается, достигая максимума при работе на топливе 90%ГорМ+25%ДТ.

                    

            а) эффективные показатели                                    б) экологические показатели

       Рисунок 10  – Показатели дизеля Д-243 на топливах различного состава при 100%-ой

                               нагрузке и частоте вращения коленчатого вала 2200 мин-1

Характер изменения показателей на номинальном режиме в условиях регулятор-

ной характеристики (рис. 11,12) сохраняется на всех частотах вращения к.в. двигателя.

а) эффективная мощность                     б) удельный эффективный расход топлива

Рисунок 11 – Эффективные показатели дизеля Д-243 в условиях регуляторной

                       характеристики (режим полной мощности)

Улучшить показатели дизеля при работе на ДСТ позволяет обработка его ультразвуком. Например, на номинальном режиме при работе двигателя на ДСТ 90%ГорМ + 10%ДТ (УЗ 44 кГц) эффективная мощность (рис. 10 а, 11 а) снижается, по сравнению с работой на минеральном ДТ, на 2,1% (с 56,1 кВт до 54,9 кВт), а на режиме максимального крутящего момента на 2,2% (40,2 кВт до 39,3 кВт), что значительно меньше, чем снижение на одноименном топливе, не обработанном ультразвуком.

Улучшение показателей дизеля при работе на озвученном смесевом топливе 90%ГорМ+10%ДТ (УЗ 44 кГц) (рис. 10, 11) объясняется тем, что при ультразвуковом излучении происходит тонкое размельчение и интенсивное перемешивание компонентов ДСТ, в результате чего получается стойкая, высокодисперсная и практически однородная эмульсия, интенсифицирующая последующий процесс сгорания.

          в) содержание оксида углерода                                                 г) дымность

Рисунок 12 – Экологические показатели дизеля Д-243 в условиях регуляторной

                       характеристики (режим полной мощности)

Результаты лабораторных исследований по уточнению технологических и конструктивных параметров дозирующих устройств смесителя-дозатора топлива (рис. 13) показывают, что графические зависимости объемного расхода ГорМ от положения втулки дозатора на всех режимах работы линии подачи ГорМ, задаваемых ПСС, носят сходный характер с зависимостью объемного расхода минерального ДТ. Это предполагает возможность получения смесевого топлива с заданным соотношением компонентов при определенном положении ПСС. По результатам исследований определены эмпирические коэффициенты уравнения (26) для расчета пропускной способности дозирующих устройств. Например, при приготовлении топлива 50%ГорМ+50%ДТ они составляют: а = 3; b = 0,46.

Рисунок 13 – Зависимости объемного расхода горчичного масла от  перемещения  

втулки дозатора при различных положениях переключателя состава смеси

В результаты исследований по оценке работы дозирующих устройств было установлено, что изменение объемных расходов компонентов смесевого топлива зависит от положения ПСС (например, на рис. 14 а представлена зависимость объемных расходов компонентов смеси при максимальной цикловой подаче ТНВД) и практически не зависит от изменения объемного расхода ДСТ, задаваемого цикловой подачей ТНВД.

Это обстоятельство позволило определить положения ПСС для получения смесевого топлива с различным процентным содержанием в нем ГорМ на всех режимах работы ТСНД, которые представлены в виде тарировочного графика на рис. 14 б. Так, для получения смесевого топлива 50%ГорМ+50%ДТ необходимо установить ПСС в положение 35°, для получения смесевого топлива 25%ГорМ+75ДТ – в положение 14°.

  

                                           а)                                                                           б)

       Рисунок 14 – Зависимости объемных расходов компонентов смеси и содержания ГорМ

                             в смесевом топливе от положения переключателя состава смеси

Результаты исследований по оценке качества перемешивания ДСТ показали, что с увеличением скорости движения топлива в ТСНД горчично-минеральное топливо становится более однородным. При объемном расходе ДСТ, соответствующем максимальной подаче ТНВД, коэффициент однородности смеси Кос = 98,3%.

Проведенные сравнительные исследования трактора МТЗ-80 в полевых условиях при работе на минеральном ДТ и ДСТ показали, что при сплошной культивации погектарный расход топлива увеличивается на 9,7% (с 4,42 кг/га при работе на минеральном ДТ до 4,85 кг/га при работе на топливе 50%ГорМ+50%ДТ) (рис. 14 а).

        

              а) погектарный расход топлива                       б) часовая производительность

           

            в) эксплуатационная мощность                                            г) дымность

Рисунок 14 – Эксплуатационные показатели трактора МТЗ-80 на культивации

При работе на ДСТ, по сравнению с работой на минеральном ДТ, незначительно снижается часовая производительность ТА (с 3,18 до 3,14 га/ч) (рис. 14 б) и эксплуатационная мощность двигателя трактора (с 54,66 кВт при работе на минеральном ДТ до 54,23 и 54,18 кВт при работе на топливах 25%ГорМ+75%ДТ и 50%ГорМ+50%ДТ, соответственно) (рис.14 в).

Наибольшее снижение дымности отработавших газов (до 34%), по сравнению с работой на минеральном дизельном топливе, наблюдается при работе трактора на смесевом топливе 50% ГорМ + 50% ДТ (рис.14 г).

В пятом разделе «Экономическая эффективность использования смесевого горчично-минерального топлива в дизелях тракторных агрегатов» проведен технико-экономический расчёт работы трактора МТЗ-80 при использовании в качестве топлива для двигателя смесевого горчично-минерального топлива. Годовой экономический эффект на один трактор при использовании смесевого топлива 50%ГорМ+50%ДТ составляет 14320 руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проведенный хроматографический анализ горчичного масла и смесевых горчично-минеральных топлив в соотношении 25:75, 50:50, 75:25, 90:10 позволил определить их жирно-кислотный и элементарный составы, низшую теплоту сгорания. Полученные результаты позволяют считать горчичное масло приемлемым биокомпонетом моторного топлива.

2. Для определения показателей эффективности использования тракторного агрегата при работе горчично-минерального топлива произведен расчет показателей дизеля с учетом изменений, которые вносит в организацию рабочего процесса применение ДСТ. Результаты расчетов показателей дизеля Д-243, показали на их незначительное расхождение с соответствующими показателями при работе на минеральном ДТ (4 - 9%).

3. Результаты моторных исследований показывают, что при работе дизеля Д-243 на всех исследуемых режимах по мере увеличения концентрации горчичного масла в смесевом топливе, по сравнению с работой на минеральном ДТ, наблюдается незначительное ухудшение эффективных показателей. Эффективная мощность снижается на 3,9-5,9%, удельный эффективный и часовой расходы топлива повышаются соответственно на 10,7- 20,5% и 6,6-12,0%. Одновременно дымность отработавших газов снижается на 7,6-37,5%.

Содержание оксида углерода в отработавших газах снижается при использовании горчично-минеральных топлив в соотношении 25:75 и 50:50 соответственно на 3,6-9,0% и 7,2-18,2%; при дальнейшем увеличении концентрации горчичного масла в смесевом топливе содержание оксида углерода увеличивается.

Обработка дизельного смесевого топлива ультразвуком улучшает эффективные и экологические показатели дизеля. Например, при работе дизеля на озвученной топливной смеси 90%ГорМ+10% ДТ (УЗ 44 кГц), по сравнению с работой на натуральном смесевом топливе одноименного состава, на номинальном режиме эффективная мощность двигателя повышается на 3,8%, удельный эффективный расход топлива снижается на 13,8%. При этом, дымность отработавших газов снижается на 5%,   содержание в них оксида углерода снижается на 16,6%.

4. Разработан, запатентован и изготовлен смеситель-дозатор топлива, который обеспечивает приготовление смесевого топлива в системе питания дизеля непосредственно в процессе работы тракторного агрегата. Точность дозирования компонентов смесевого топлива достигается доведением их физических свойств до требуемого уровня за счет подогрева компонентов до заданной температуры. Результаты исследований смесителя-дозатора топлива подтвердили приемлемое качество приготовленного ДСТ.  Коэффициент однородности смесевого топлива 50%ГорМ + 50%ДТ составляет 95,1%-98,3% и зависит от объемного расхода топлива в ТСНД.

5. Сравнительные исследования трактора МТЗ-80 в полевых условиях, работающего на товарном ДТ и смесевых горчично-минеральных топливах, показали, что погектарный расход топлива повышается на 9,7% с увеличением до 50% содержания ГорМ в ДСТ. При этом часовая производительность тракторного агрегата и эксплуатационная мощность двигателя трактора практически не изменяются. Дымность отработавших газов с увеличением содержания горчичного масла в ДСТ уменьшается и принимает минимальное значение (34%) при работе на топливе 50% ГорМ + 50% ДТ.

6. По исследуемым показателям рабочего процесса, индикаторным, эффективным показателям дизеля и эксплуатационным показателям трактора рациональным является смесевое топливо 25%ГорМ + 75% ДТ; по экологическим и экономическим показателям – топливо 50%ГорМ + 50%ДТ.

Годовой экономический эффект в расчете на один трактор МТЗ-80 от использования в качестве моторного топлива смеси 50%ГорМ+50%ДТ составляет 14320 руб.

 

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях рекомендованных ВАК

1. Уханов, А.П. Устройства для приготовления растительно-минерального топлива / А.П. Уханов, В.А. Чугунов, В.А. Голубев // Нива Поволжья. – 2010. – № 4 (17). – С. 63-67.

2. Уханов, А.П. Перспективы использования биотоплива из горчицы / А.П. Уханов, В.А. Голубев // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. – 2011. – № 1 (13). – С. 88-90.

3. Уханов, А.П. Результаты моторных исследований горчичного биотоплива / А.П. Уханов, Д.А. Уханов, В.А. Голубев, Р.К. Сафаров, Д.С. Шеменев // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2011. – №.5. – С. 7-10.

Патенты РФ

4. Пат. 2426588 РФ, МПК В 01 F 5/06. Смеситель-дозатор топлива / А.П. Уханов, В.А. Голубев, Е.С. Зыкин. №2009141463/05; Заявл. 09.11.2009; Опубл. 20.08.2011, Бюл. № 23.

5. Пат. на пол. модель 89596 РФ, МКП Е 21 В 33/13, В28С5/02. Жидкостный смеситель / А.П. Уханов, В.А. Голубев, Е.С. Зыкин. №2009135355/22; Заявл. 22.09.2009; Опубл. 10.12.2009, Бюл. № 34.

6. Пат. на пол. модель 91929 РФ, МПК B 28 C 5/02. Смеситель-дозатор топлива / А.П. Уханов, В.А. Голубев, Е.С. Зыкин. - №2009141314/22; Заявл. 09..11.2009; Опубл. 10.03.2010, Бюл. №7.

7. Пат. на пол. модель 92085 РФ, МПК Е 21 В 33/13. Смеситель-дозатор топлива / А.П. Уханов, В.А. Голубев, Е.С. Зыкин. №2009141313/22; Заявл. 09.11.2009; Опубл. 10.03.2010, Бюл. №7.

8. Пат. на пол. модель 98697 РФ, МКП В 01 D 27/00. Фильтр подогреватель/ Ю.С. Тарасов, В.А. Голубев, Л.Г. Татаров, А.П. Уханов. №2010100266/22; Заявл. 11.01.2010; Опубл. 27.10.2010, Бюл. № 30.

9. Пат. на пол. модель 109012 РФ, МПК B 01 F 15/04, F 02 М 43/00. Смеситель-дозатор топлива / А.П. Уханов, В.А. Голубев, Е.С. Зыкин. - №2011128030/03; Заявл. 07.07.2011; Опубл. 10.10.2011, Бюл. № 12.

Публикации в сборниках научных трудов и материалах конференций

10. Голубев, В.А. Обоснование выбора устройства для приготовления смесевого моторного топлива / В.А. Голубев // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: Сб. материалов Всероссийской НПК. – Пенза: РИО ПГСХА. – 2009. – С. 17-18.

11. Тарасов, Ю.С. Зимнее дизельное топливо / Ю.С. Тарасов, В.А. Голубев, Л.Г. Татаров // Научное обеспечение агропромышленного производства: Материалы Международной НПК. – Курск: КГСХА – 2010. – С. 258-260.

12. Голубев, В.А. Перспективное моторное топливо для дизеля / В.А. Голубев, А.П. Уханов // Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения: Материалы II-ой Международной НПК. – Ульяновск: УГСХА, 2010. – Т.3. – С. 24-27.

13. Голубев, В.А. Способы использования биотоплива в дизелях / В.А. Голубев // Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения: Материалы II-ой Международной НПК. – Ульяновск: УГСХА, 2010. –Т.3. – С. 27-31.

14. Уханов, А.П. Сравнительный анализ свойств растительных масел используемых в качестве биотоплива / А.П. Уханов, Д.С. Шеменев, О.Н. Зеленина, Р.К. Сафаров, В.А. Голубев, С.В. Павлушин // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: Сб. материалов Всероссийской НПК. – Пенза: РИО ПГСХА. – 2010. – С. 125-127.

15. Цилибин, Е.С. Альтернативное топливо / Е.С. Цилибин, Ю.С. Тарасов, В.А. Голубев // Молодежь и наука XXI века: Материалы III-й Международной НПК. – Ульяновск: УГСХА, 2010. –Т.IV. – С. 142-145.

16. Цилибин, Е.С. Улучшение экологичности автотракторных двигателей / Е.С. Цилибин, Ю.С. Тарасов, В.А. Голубев, Д.Е. Молочников // Молодежь и наука XXI века: Материалы III-й Международной НПК. – Ульяновск: УГСХА, 2010. – Т.IV. – С. 145-149.

17. Голубев, В.А. Использование растительных масел в качестве биокомпонента дизельных смесевых топлив / В.А. Голубев // Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения: Материалы III-ой Международной НПК. – Ульяновск: УГСХА, 2011. –Т.II. – С. 225-229.

Подписано в печать 08.02.2012 г. Формат 60?84/16.

Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 47

Отпечатано с готового оригинал-макета

в Пензенской мини-типографии

Свидетельство № 5551

440600, г. Пенза, ул. Московская, 74

 
Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.