Научная статья на тему 'Эксплуатация автотракторной техники, использующей альтернативные виды топлива в условиях низких температур'

Эксплуатация автотракторной техники, использующей альтернативные виды топлива в условиях низких температур Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
152
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МОБИЛЬНАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ТЕХНИКА / ГАЗООБРАЗНОЕ ТОПЛИВО / АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВ / ГАЗОВОЗДУШНЫЙ ОБОГРЕВ / ТЕПЛОВАЯ ПОДГОТОВКА / MOBILE AGRICULTURAL MACHINERY / GAS-AIR HEATING / HEAT PREPARATION / GASEOUS FUELS / ALTERNATIVE FUELS / HEAT TREATMENT

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Урманов Виль Губаевич, Гусев Дмитрий Александрович, Каримов Хасан Талхиевич

Цель: рассмотрение вопросов эксплуатации техники, использующей альтернативные виды топлива в условиях низких температур. Метод: измерение параметров теплоносителей различных типов и определение их эффективности. Результат: выявлены и рассмотрены слабые стороны такой техники, определена потребность в специализированном средстве тепловой подготовки, смоделирован обогрев различными теплоносителями и тёплым воздухом, произведено сравнение этих способов по эффективности. Выводы: подтверждена корректность данных, полученных расчётом, сформированы требования к средствам тепловой подготовки, предложено конструктивное решение специализированного средства тепловой подготовки автотракторной техники.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Урманов Виль Губаевич, Гусев Дмитрий Александрович, Каримов Хасан Талхиевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Background: to consider the operation of equipment that uses alternative fuels at low temperatures. Methods: measurement of various types of coolant parameters and determination of their efficiency. Result: identified and studied the weaknesses of this technique, determine the need for specialized heat treatment, in the likeness of heating various heat carriers and warm air, compare these methods of efficiency. Conclusions: the confirmed correctness of the data obtained from the calculations formed the requirements for the means of thermal training, offered a constructive solution of specialized means of thermal preparation of automotive engineering.

Текст научной работы на тему «Эксплуатация автотракторной техники, использующей альтернативные виды топлива в условиях низких температур»

ремонтом, а также размером капитальных платежей и взносов. Но мы полагаем в своем проекте сделать этот функционал первым и основным. Кроме того, под органом управления ТСЖ или СНТ, на наш взгляд, должно пониматься именно правление, избираемое членами товарищества и осуществляющее представительские функции народовластия, а не некая управляющая компания, роль которой вторична по сравнению с правлением и, тем более, с собранием членов товарищества.

Также в некоторых областях России внедряются единые расчетные системы за жилищно-коммунальные услуги. Целью данного проекта является объединение информационной системы управления начислениями и контроля платежами, а также создание возможности оплачивать услуги в любой точке области. Предполагается обеспечить информационно -технологическое взаимодействие всех участников процесса и создать «единый платежный документ». Каждая такая квитанция имеет

идентификационный номер платежного документа и содержит данные единого лицевого счета, что позволяет удостовериться в подлинности документа. Указанные на бланке персональный и QR-коды плательщика обеспечивают защиту от мошеннических действий, связанных с навязыванием услуг сторонними организациями. Введение данной технологии также планирует сделать систему более прозрачной, тем самым стремясь снизить уровень коррупции.

Необходимы доработки цифровой платформы, связанные с оплатой услуг собственниками и отслеживанием задолженностей. Возможно создание единой базы данной с помощью технологии больших данных (Big Data). Эти усовершенствования возможны при

УДК 334.021

УДК 621.43:681.51

соответствующем государственным

урегулированием данного вопроса.

Помимо множества положительных сторон единой цифровой платформы для товариществ и собственников, существуют сложности, также связанные с её экологичностью. К их числу можно отнести:

1) риск и недобросовестное поведения участников и появления коррупционной составляющей;

2) риски взломов и кибермошенничества;

3) сложности в реализации, связанные с огромными материальными затратами на создание единой системы;

4) нехватка специалистов готовых поспособствовать в грамотной реализации проекта.

Но эти проблемы можно отнести к созданию любой цифровой платформы в любой сфере общественной жизни. Более того, не цифровая платформа их порождает. Скорее наоборот, цифровая платформа, создаваемая на базе грамотного структурного анализа существующих и возможных проблем собственников, способна существенно снизить риски потерь собственности. Но для этого развитие цифровизации в сфере недвижимости должно осуществляться синхронно с совершенствованием правового поля, то есть при особом внимании государства к данной сфере.

Литература:

1. Жильцам упростят порядок собраний. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: ULR: https://iz.ru/708690/tatiana-berseneva-marina-iurshina/zhiltcam-uprostiat-poriadok-sobranii Дата обращения: 20 мая 2019 г.

2. О системе «КВОРУМ». [Электронный ресурс]. - Режим доступа: ULR: http://kvorumdoma.ru/ Дата обращения: 20 мая 2019 г.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЙ АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВА В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР_

Урманов Виль Губаевич

Канд. технических наук, доцент кафедры механики и конструирования машин

ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ, г. Уфа.

Гусев Дмитрий Александрович Канд. технических наук, старший преподаватель кафедры механики и конструирования машин ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ, г. Уфа.

Каримов Хасан Талхиевич Ассистент кафедры механики и конструирования машин ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ, г. Уфа

АННОТАЦИЯ.

Цель: рассмотрение вопросов эксплуатации техники, использующей альтернативные виды топлива в условиях низких температур. Метод: измерение параметров теплоносителей различных типов и определение их эффективности. Результат: выявлены и рассмотрены слабые стороны такой техники, определена потребность в специализированном средстве тепловой подготовки, смоделирован обогрев различными теплоносителями и тёплым воздухом, произведено сравнение этих способов по эффективности. Выводы: подтверждена корректность данных, полученных расчётом, сформированы

требования к средствам тепловой подготовки, предложено конструктивное решение специализированного средства тепловой подготовки автотракторной техники.

ABSTRACT.

Background: to consider the operation of equipment that uses alternative fuels at low temperatures. Methods: measurement of various types of coolant parameters and determination of their efficiency. Result: identified and studied the weaknesses of this technique, determine the need for specialized heat treatment, in the likeness of heating various heat carriers and warm air, compare these methods of efficiency. Conclusions: the confirmed correctness of the data obtained from the calculations formed the requirements for the means of thermal training, offered a constructive solution of specialized means of thermal preparation of automotive engineering.

Ключевые слова: мобильная сельскохозяйственная техника, газообразное топливо; альтернативные виды топлив, газовоздушный обогрев, тепловая подготовка.

Keywords: Mobile agricultural machinery, gas-air heating, heat preparation, gaseous fuels; alternative fuels, gas-air heating, heat treatment.

При эксплуатации автотракторной техники в условиях низких температур наблюдается повышение числа отказов основных агрегатов [1,2]. Из всех существующих методов подготовки техники к принятию нагрузки, наиболее эффективным является тепловая подготовка -нагрев агрегатов при помощи потока теплоносителя до температуры, при которой обеспечивается нормальное функционирование

агрегатов - в большинстве случаев, обеспечивается смазка трущихся пар и время срабатывания управляющих элементов гидравлических систем [3]. Данную температуру можно считать конечной температурой тепловой подготовки, или же целевой температурой. Существующие средства тепловой подготовки, нашедшие широкое применение, представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Средства тепловой подготовки

Однако, в реальной эксплуатации, не уделяется должное внимание подготовке техники к приёму нагрузки и работе в условиях низких температур, а применяемые сегодня методы и средства тепловой подготовки устарели и имеют ряд существенных недостатков, затрудняющих их широкое применение, что неизбежно ведёт к росту отказов техники в период с ноября по март и указывает на необходимость организации их тепловой подготовки. Кроме того, если для обеспечения работы техники в условиях низких температур, достаточно обеспечить прогрев агрегатов до требуемой температуры, то при переводе автотракторной техники на альтернативные виды топлива, например, компримированного природного газа (КПГ), электрическую тягу, вопросу обеспечения работоспособности систем питания в условиях низких температур не уделяется достаточно внимания [4].

Главным показателем, характеризующим эффективность тепловой подготовки агрегата, является время т, необходимое для его прогрева до целевой температуры. Наиболее существенным недостатком современных средств тепловой подготовки [5,10] является высокая температура омывающего агрегата теплоносителя, достигающая до 7000С, что приводит к термическому

повреждению деталей и электронных компонентов. Очевидно, что ни одним из имеющихся средств невозможно осуществить одновременную подготовку всех систем, включая присущие технике, использующей альтернативные виды топлива. Это объясняется тем, что применение газовоздушных обогревателей не приемлемо для обогрева обитаемого пространства и смежных с ним отсеков, а организация обогрева тёплым воздухом имеет низкую эффективность и не приемлема для обогрева наружных агрегатов [6,7].

Исходя из этого предлагается использовать универсальное средство тепловой подготовки, позволяющее формировать как поток горячего воздуха, так и поток горячих газов для обогрева наружных агрегатов. Блочная схема такого устройства показана на рисунке 2.

Поток ГВС и поток воздуха, поступающего на обогрев компонентов систем питания силовой установки, работающей на альтернативных видах топлива, в частности на КПГ, необходимо разделять, так как, по данным экспериментов, проведённых в Башкирском ГАУ [8,12] доказано, что обогрев потоком воздуха малоэффективен, а обогрев потоком ГВС или теплоносителем смешанного типа (ТСТ) не пригоден для ряда узлов и систем автотракторной техники.

Рисунок 2 Блочная схема устройства тепловой подготовки

Предлагается использовать универсальное средство тепловой подготовки, выполненное в виде единого агрегата, производящего поток ГВС/ТСТ для обогрева наружных массивных агрегатов (коробка передач, двигатель, мосты, рабочее оборудование) и поток воздуха с заданной температурой для подачи в полости, сообщающиеся с обитаемым пространством (кабиной, салоном и др.) - аккумуляторные ящики, размещённые в салоне, элементы системы питания КПГ, электронные блоки, отсеки с газовыми баллонами).

В основе универсального агрегата тепловой подготовки используется дизельный обогреватель

1, например, 15Д24 [9], который подаёт поток горячей газовоздушной смеси (ГВС) в воздушный теплообменник 2. Одновременно, в воздушный теплообменник нагнетается холодный (из окружающей среды) воздух при помощи нагнетателя 3. Поток ГВС, через жаровую трубу теплообменника 2, подводится к направляющим устройствам 4 и использующийся для обогрева агрегатов. Воздух, прошедший теплообменник 2, направляется в смесительно - распределительное устройство 5, в котором к нагретому воздуху подмешивается наружный воздух, тем самым осуществляется обеспечение заданной температуры.

Рисунок 3 Схема универсального агрегата тепловой подготовки 1 - дизельный обогреватель 15Д24; 2 - воздушный теплообменник; 3 - нагнетатель; 4 - направляющие устройства; 5 - смесительно - распределительное устройство; 6 - электронный блок управления; 7 - регулятор температуры; 8 - датчик температуры.

Контур регулирования температуры работает следующим образом: электронный блок управления 6, в зависимости от заданной регулятором температуры 7, управляет положением заслонок смесительно -распределительного устройства, для обеспечения температуры потока воздуха, которая контролируется датчиком температуры 8.

Для проверки свойств воздушного потока и сравнения эффективности обогрева с теплоносителями других типов, в программе «CD Adapco Star CCM» был проведён численный эксперимент для теплоносителей различных типов и составов и температур, имитирующих обогрев объекта (условного агрегата, имеющего однородную структуру и теплофизические свойства, аналогичные картеру двигателя СМД-60): обогрев потоком горячего (1500С) воздуха; применением эжектора, добавляющего воздух в поток ГВС и снижающий температуру потока (до 1500С); применением эжектора и подачей воды с расходом 0,08 л/мин в поток ГВС (до 1500С) и только подачей воды с расходом 0,17 л/мин в поток ГВС (до 1500С). Начальной температурой обогрева принято минус 400С. Расчёт производился в течении 2600 секунд обогрева. Критерием эффективности считалось минимальное время достижения целевой температуры +100С [11].

Обобщённый график изменения средней температуры обогреваемого объекта в физическом времени при использовании теплоносителя с различными теплофизическими свойствами показан на рисунке 1. По нему видно, что наименьшую эффективность имеет обогрев потоком горячего воздуха, что говорит о нежелательном использовании его для обогрева наружных агрегатов. Наибольшей эффективностью обладает теплоноситель смешанного типа, при этом целевая температура была достигнута смешанным теплоносителем с температурой 1500С, за 2000 с., что соответствует потоку ГВС с температурой 4000С.

Таким образом, при осуществлении тепловой подготовки автотракторной техники,

использующей альтернативные виды топлива в условиях низких температур, необходимо использовать два вида теплоносителя для обогрева электрооборудования, системы питания и обитаемого пространства - тёплый воздух заданной температуры и теплоноситель смешанного типа. Так же в результате эксперимента подтверждено существенное влияние свойств теплоносителя на интенсивность обогрева, что позволяет обеспечить снижение температуры ГВС для снижения риска термических повреждений агрегатов

автотракторной техники без увеличения времени тепловой подготовки.

30

20

I

I' I

■10

-20

-30

-uo

1i тс порог- 0,17 л/мш i ШОТ

\ / -

150 С применением I?*

зжектора+О,08 л/мин. пара \

-

- \ 1Ь ш

\ 150 'С применением эжектора

о

200 WO 600

1200 МО 1600 1800 2000 2200 2Ш 2600 2800 Физическое бремя, с

Рисунок 4 Изменение средней температуры в нагреваемого объекта - условного агрегата при использовании теплоносителя с различными теплофизическими свойствами

Данные, полученные расчётным путём были проверены экспериментально на установке [11], схема которой показана на рисунке 5.

Рисунок 5 Схема экспериментальной установки 1 - воздушный обогреватель «Планар»8-Д-24; 2 - подающий патрубок; 3 - направляющее устройство; 4 - термопара; 5 - обогреваемый агрегат; 6 - аналогово - цифровой преобразователь (АЦП);

7 - персональный компьютер

Установка состоит из воздушного обогревателя 1, горячий воздух (ГВС) от которого подводится по подающему патрубку 2 в направляющее устройство 3, которое установлено на обогреваемом агрегате 5. В обогреваемом агрегате, в характерной точке (масляном канале, поддоне картера) установлена термопара, сигналы

с которой поступают в АЦП 6. Данные с АЦП регистрируются персональным компьютером 7. Данные, полученные экспериментальным путём и приведены к одинаковым значениям расчётным путём сведены в таблице 2. Условие окончание обогрева - достижение характерными точками, тепловая мощность обогревателя -8 кВт.

Целевая Начальная Время обогрева т15, минут Отклонение,

температура, 0С температура 0С Расчётное значение Фактическое значение %

8 - 40 50 53 6

Полученные экспериментальным путём и приведены к одинаковым значениям расчётным путём сведены в таблице 1. Условие окончание обогрева - достижение характерными точками целевой температуры, равной 10 0С, тепловая мощность воздушного потока обогревателя - 8 кВт [9]. Таблица 1 Сравнение результатов экспериментов и расчетных данных

Из таблицы 1 видно, что отклонение времени тепловой подготовки, полученной

экспериментальным путём, от рассчитанного значения находится в пределах 6%.

Таким образом, при осуществлении тепловой подготовки автотракторной техники,

использующей альтернативные виды топлива в условиях низких температур, необходимо использовать два вида теплоносителя для обогрева электрооборудования, системы питания и обитаемого пространства - тёплый воздух заданной температуры и теплоноситель смешанного типа. Так же в результате эксперимента подтверждено существенное влияние свойств теплоносителя на интенсивность обогрева, что позволяет обеспечить снижение температуры ГВС для снижения риска термических повреждений агрегатов

автотракторной техники без увеличения времени тепловой подготовки.

Список литературы

1. Габитов И.И., Неговора А.В., Разяпов М.М., Гусев Д.А. Устройство для тепловой подготовки агрегатов автомобилей // Патент на изобретение RUS 2480617 15.04.2011

2. Габитов И.И., Неговора А.В., Разяпов М.М., Гусев Д.А. Устройство с электронным управлением для парового обогрева масляного картера двигателя внутреннего сгорания, коробки передач, мостов автомобиля // Патент на изобретение RUS 2478824 15.04.2011

3. Гусев Д.А. Обоснование режимов тепловой подготовки агрегатов автомобилей // Journal of Advanced Research in Technical Science. 2016. № 2. С. 89-93.

4. Гусев Д.А., Разяпов М.М. Оптимизация параметров теплоносителя смешанного типа // Молодежная наука и АПК: проблемы и перспективы материалы VII Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. Башкирский государственный аграрный университет. 2014. С. 24-28.

5. Неговора А.В., Гусев Д.А. Обоснование конструктивно - режимных параметров предпускового подогревателя // Труды ГОСНИТИ. 2016. Т. 125. С. 90-96.

6. Неговора А.В., Гусев Д.А. Повышение надёжности агрегатов трансмиссии // Состояние, проблемы и перспективы развития АПК

Материалы Международной научно -практической конференции, посвящённой 80-ти летию ФГОУ ВПО Башкирский ГАУ, 2010. С.37-

39.

7. Неговора А.В., Гусев Д.А. Повышение эффективности работы предпускового подогрева двигателя // Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном производстве. Материалы всероссийской научно - практической конференции в рамках XVII Международной специализированной выставки «Агрокомплекс -2007». БГАУ,2007. С.37-40.

8. Неговора А.В., Гусев Д.А. Применение теплоносителя смешанного типа для повышения эффективности тепловой подготовки автотракторной техники // Известия Международной академии аграрного образования. 2013. Т. 4. № 16. С. 196-198.

9. Неговора А.В., Гусев Д.А. Применение теплоносителя смешанного типа для повышения эффективности тепловой подготовки

автотракторной техники // Известия Международной академии аграрного образования. 2013. Т. 4. № 16. С. 196-198.

10. Неговора А.В., Гусев Д.А. Способ интенсификации тепловой подготовки агрегатов автомобиля // Материалы всероссийской научно-практической конференции «ФОНТиТМ-АПК-13» 2013. - С. 233-237.

11. Неговора А.В., Разяпов М.М., Филиппов Ю.К. Предпусковая подготовка двигателя и агрегатов трансмиссии автомобиля к принятию нагрузки // Известия МААО, том 1 - 2012 - №14. -С.265-270.

12. Неговора А.В., Разяпов М.М., Шерстнев Н.А. Повышение эффективности работы жидкостного предпускового подогревателя // Материалы Всероссийской научно-практической конференции в рамках XI Промышленного салона и специализированных выставок "Промэкспо, станки и инструмент", "Сварка. Контроль. Диагностика". 2016. С. 184-188.

НЕРАЗРУШАЮЩИЙ АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ПРОЧНОСТИ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ КОНЦЕНТРАЦИОННО-

КИНЕТИЧЕСКОГО ПОКАЗАТЕЛЯ

Хотченков Антон Сергеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Студент магистр, Санкт-Петербургский Горный университет

Носов Виктор Владимирович

Профессор, д.т.н., зав.кафедры Приборостроения, Санкт-Петербургский Горный университет

АННОТАЦИЯ

Цель исследования: показать то, что концентрационно -кинетический показатель является информативным параметром для определения прочности материалов и технических объектов; доказать информативность параметра на основании исследований процессов разрушения бетона и железобетона, а также исследование потери устойчивости нагруженных труб, на основании регистрации параметров акустической эмиссии (АЭ).

Задачи: Рассчитать и оценить состояния железобетонной балки и стальных образцов трубопровода, а также стальную трубу по результатам экспериментальных исследований.

ABSTRACT

The purpose of the study: to show that the concentration-kinetic index is an informative parameter for determining the strength of materials and technical objects; to prove the informativeness of the parameter on the basis of studies of the processes of destruction of concrete and reinforced concrete, as well as the study of the buckling of loaded pipes, based on the registration of AE parameters.

Tasks: to Calculate and evaluate the state of reinforced concrete beams and steel samples of the pipeline, as well as the steel pipe itself according to the results of experimental studies.

Ключевые слова: акустическая эмиссия, концентрационно-кинетический показатель, прочность, разрушение.

Keywords: acoustic emission, concentration-kinetic index, strength, destruction.

ВВЕДЕНИЕ На сегодняшний день весь мир обеспокоен тем, как определить ресурс, время до разрушения материала и технического объекта, или даже хотя бы определить степень опасности объекта. Ведь зная эти параметры до катастрофы, можно будет спасти множество человеческих жизней. Поэтому все материалы и технические объекты должны подвергаться обязательному контролю. Эти объекты должны выдерживать большую нагрузку и поэтому возрастает требования к обеспечению

технической надежности и эксплуатационной безопасности. Для них, к примеру, до сих пор не разработана теория деформации и разрушения, принимающие реальные физические явления, и не разработаны качественные и четкие критерии, которые могли бы говорить о наступлении полного разрушения при любых видах нагрузки на объект. Существуют множество методов оценки прочности материалов и технических объектов, но к сожалению, это частные модели, которые

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.