Введение к работе
Актуальность проблемы. Учитывая полярность климатических зон России и отсутствие отапливаемых мест хранения современной автотракторной техники в условиях низких температур, становится актуальным вопрос сохранения заложенного ресурса ее отдельных узлов и агрегатов. В частности, после запуска автотракторного дизеля (АТД) при отрицательных температурах окружающей среды возникает проблема обеспечения требуемого расхода смазочных материалов через сопряжения двигателя. При этом даже использование синтетического моторного масла в соответствии с химмотологической картой не обеспечивает его оптимальную вязкость и гарантированное поступление ко всем трущимся поверхностям двигателя. В соответствии с требованиями некоторых заводов-изготовителей температура масла в момент запуска и принятия нагрузки не должна быть ниже 5С. При более низких температурах, например у дизеля КамАЗ-740.30, не обеспечивается подача масла на зеркало цилиндра, к подшипникам турбокомпрессора при температуре «минус» 40С масло поступает только через 4…5 минут после запуска двигателя. В этой связи при работе АТД в условиях низких температур его важнейшим эксплуатационным показателем является время тепловой подготовки двигателя к принятию нагрузки.
Применяемые в России средства тепловой подготовки не удовлетворяют требованиям ОСТ.37.001.052.2000 по времени разогрева двигателя до безопасного принятия нагрузки. Одним из способов повышения эффективности указанного процесса является объемный обогрев масляного картера АТД газо-воздушной смесью (ГВС). Однако использование объемных подогревателей требует повышенных энергозатрат, технологически не эффективно и, следовательно, недостаточно изучено.
В этой связи работа по обоснованию параметров и режимов работы технических средств предпускового подогрева моторного масла в поддоне картера ДВС является актуальной и практически значимой научной задачей.
Цель работы. Повышение эксплуатационных показателей автотракторных дизелей в условиях низких температур путем обоснования рациональных конструктивных параметров и режимов работы агрегатов предпусковой подготовки, способствующих сокращению времени тепловой подготовки АТД к принятию нагрузки.
Объект исследований. Теплообменные процессы предпускового подогрева моторного масла в поддоне картера ДВС и режимы работы объемного воздушного обогревателя, сопряженного с теплотехническим устройством.
Предмет исследования. Закономерности влияния конструктивных и режимных параметров системы объемного разогрева картерного масла на продолжительность подготовки АТД к принятию нагрузки и эффективность эксплуатации автотракторной техники в условиях низких температур.
Научная новизна. Разработана математическая модель процесса разогрева моторного масла в поддоне картера АТД, учитывающая его конструктивные особенности, условия эксплуатации и окружающей среды, и позволяющая обосновать рациональные конструктивные параметры и режимы работы агрегатов предпусковой подготовки, определить температуру в любой точке объема и в произвольный момент времени процесса.
Разработаны алгоритм и программа расчета температуры картерного масла в пространстве поддона АТД, учитывающих условия эксплуатации и конструктивно-режимные параметры агрегатов предпусковой подготовки.
Предложены способы, и устройства регулировки температуры газо-воздушной смеси, подводимой к поддону картера с сохранением тепловой мощности.
Разработана технология диагностирования и регулировки предпусковых подогревателей различных моделей с использованием предложенного стенда.
Практическая ценность. Обоснованные энергетические и конструктивные параметры предлагаемого устройства для тепловой подготовки АТД к запуску и принятию нагрузки, защищенные патентами РФ на изобретение №139572 F 02N 17/02 и на полезную модель №61359.
Доведенная до практического использования программа расчета температурных полей в любом слое накопителя масляного поддона двигателя.
Конструкция разработанного стенда для испытания предпусковых подогревателей АТД и технология его использования.
Рекомендации по использованию агрегатов предпусковой подготовки применительно к семейству дизелей КамАЗ-740.30.
Методы исследований и достоверность результатов. Основой исследования явились методы компьютерного математического моделирования и физической обработки экспериментальных данных. Достоверность и обоснованность научных положений и результатов работы подтверждаются использованием основных положений теории теплообмена, стандартных пакетов прикладных программ анализа данных, совпадением расчетных данных с экспериментальными.
На защиту выносятся следующие научные положения:
– модель процесса разогрева моторного масла в поддоне картера АТД, учитывающая его конструктивные особенности, условия эксплуатации и окружающей среды, и позволяющая обосновать рациональные конструктивные параметры и режимы работы агрегатов предпусковой подготовки;
– результаты теоретических и экспериментальных исследований по повышению эксплуатационных показателей АТД путем обоснования конструктивных и режимных параметров средств тепловой подготовки;
– конструкция разработанного стенда для испытания предпусковых подогревателей АТД и технология его использования.
Внедрение результатов исследования. Работа выполнена в соответствии с республиканской программой «Научные основы создания ресурсосберегающих конструкций, методов эксплуатации и ремонта сельскохозяйственной техники». Отдельные результаты исследования внедрены и используются ОАО «КАМАЗ-техобслуживание», ООО «Адверс», ФГУП РВСН №487 и рядом других предприятий, а также используются в учебном и научно-исследовательском процессах ФГОУ ВПО Башкирский ГАУ и НОУ РИПТИБ г. Набережные Челны.
Апробация. Основные положения исследования обсуждались на международных научно-практических конференциях и семинарах Ижевской ГСХА (2003 г.), Башкирском ГАУ (2004…2008 гг.), Мордовском ГАУ (2004 г.), Челябинском ГАУ (2007…2008 г.г.), Санкт-Петербургском ГАУ (2006…2008 г.), Московском ГАУ (2008), ГНУ ГОСНИТИ (2007, 2008 г.г.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 166 наименований, из них 17 на иностранном языке, изложена на 164 страницах, включая 78 рисунков, 13 таблиц и 5 приложений.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, получен 1 патент на изобретение и 1 патент на полезную модель.
