CC BY
11voska na pasekah / N. M. Maksimov, V.V. Morozov //Vestnik Kurganskoj GSKHA. - 2019. - №1. -S. 77-80. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=39132205
9. Kurdyakov, E. V. Voskovoe syr"yo kak produkt pchelovodstva / E. V. Kurdyakov//Elektrooborudovanie i elektrotekhnologii v sel'skom hozyajstve: Sb. nauch. tr. po mat. V Vserossijskoj nauch-prakt. konf. - Kinel': RIO Samarskogo GAU, 2020. - S. 72-75. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42437312
10. Syrkin, V. A. Raschet moshchnosti indukcionnoj voskotopki / V. A. Syrkin, E. V. Kudryakov, V. S. Ponis'ko // Vklad molodyh uchenyh v innovacionnoe razvitie APK Rossii: Sb. statej Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii molodyh uchenyh. - Penza. - 2018. - S. 167-170. URL: https://www.elibrary.ru/item. asp?id=41042816
11. Rogov, A. A. Tekhnologiya i agregat dlya vytopki voska iz pchelinyh sotov: avtoref. dis. kand. tekh. nauk: 05.20.01 /Rogov Aleksej Aleksandrovich //Ryazan. gos. agrotekhnol. un-t. - Ryazan', 2009. - 22 s. - Tekst: neposredstvennyj. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15937804
12. Nagaev, N. B. Sovershenstvovanie processa vytopki voska s obosnovaniem parametrovcentrobezhnogo agregata : dissertaciya na sois. uch. step. kandidata tekhn. nauk / Nagaev N. B.; RGATU. - Ryazan', 2015. URL: http://www.rgatu.ru/archive/documents/dis_sovet/dis_20151021.pdf
13. Nekrashevich, V. F. Teplovoj balans centrobezhnogo agregata dlya vytopki voska iz pchelinyh sotov AVVC 2019 / V. F. Nekrashevich, N. B. Nagaev //Vestnik Ryazanskogo GATU. - 2014. - №4 (24). - S. 124128. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22856929
14. Pat. 188608 Rossijskaya Federaciya, MPK7 A 01 K 59/06 (2006.01) F 24 C 1/00 (2006.01). Parogenerator dlya vytopki voska / Morozov V. V., Maksimov N. M.; zayavitel' i patentoobladatel' Velikoluk. gos. s.-h. akademiya. - № 2018106374/18; zayavl. 20.02.2018; opubl. 17.04.2019, Byul. №11. - 2 s.: il. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38145085
15. Nekrashevich, V. F. Kombinirovannyj agregat dlya pererabotki pchelovodnoj produkcii/ V. F. Nekrashevich, A. A. Kurochkin, A. M. Afanas'ev // Pchelovodstvo. - 2016. - № - 5. - S. 48-49. URL: https://www.elibrary.ru/ item.asp?id=29768152
16. Shevelev, A. V. / SVCH-ustanovka dlya vytopki pchelinogo voska / Shevelev A. V., Novikova G. V, Mihajlova O. V., [i dr.] // Vestnik NGIEI. 2020. № 5 (108). S. 16-28. URL: https://www.elibrary.ru/item. asp?id=42852445
17. Kashirin, D. E. Issledovanie massy i geometricheskih parametrov pergi i pergovyh sotov / D. E. Kashirin // Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2010. - № 5. - S. 152-154. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15104096
18. Ershova I., Electric regulator with solid filler and thermoelectric heat exchanger module to produce energy of water-ice phase transition. / Ershova I., Vasilyev A., Samarin G., Tikhomirov D., Kokunova I.,Ukhanova V.,Dvoretckii L. // Revista Inclusiones. - 2019. 44 vol. 6 num Octubre - Diciembre 2019. pp. 617-631. WOS: 000523189200016, ISSN 0719-4706. URL: http://www.revistainclusiones.org/gallery/44%20vol%206%20 num%204%20pernambucomundo2019octubdiciemb19inci.pdf
ОЦЕНКА РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ БИОТОПЛИВ
ПЛОТНИКОВ Сергей Александрович, д-р техн. наук, профессор кафедры технологии машиностроения, [email protected]
КАРТАШЕВИЧ Анатолий Николаевич, д-р техн. наук, профессор кафедры технологии машиностроения, [email protected]
СМОЛЬНИКОВ Михаил Владимирович, канд. техн. наук, ст. преподаватель кафедры технологии машиностроения, [email protected]
ШИПИН Александр Игоревич, аспирант кафедры технологии машиностроения, shipin95@ gmail.com
Вятский государственный университет
Проблема и цель. Цель исследований - определение оптимальных регулировочных значений топли-воподающей аппаратуры (ТПА) дизельного двигателя Д-245.5S2, широко применяемого в народном хозяйстве, при использовании многокомпонентного биотоплива.
Объекты и методы. Объект исследований - экспериментальная установка, включающая дизель Д-245.5S2, моторный стенд RAPIDO SAK N670, разработанные составы многокомпонентных био-топлив. Содержание стендовых испытаний определялось ГОСТ 18509-88. Исследовалась работа
УДК 621.43.057
DOI 10.36508/RSATU.2021.49.1.022
© Плотников С. А., Карташевич А. Н., Смольников М. В., Шипин А. И., 2021 г.
двигателя на чистом дизельном топливе (ДТ) и многокомпонентных биотопливных композициях (МКБТ) с присутствием 15 % и 25 % этанола и рапсового масла, каждого. Методика испытаний включала снятие регулировочной характеристики. Меняли установочный угол подачи топлива в номинальном режиме работы объекта исследований. Не менее, чем при семи значениях угла фиксировались выходные показатели.
Ход экспериментов. Значения дымности и токсичности, мощности и экономичности фиксировались, данные эксперимента и последующих расчетов наносились на график.
Результаты и выводы. В результате анализа данных были выявлены наиболее приемлемые, с экономической точки зрения, интервалы изменения регулировок системы впрыскивания топлива. изменения токсичности и дымности отработавших газов при разных составах топлива.
Ключевые слова: дизель, МКБТ-15, МКБТ-25, многокомпонентный состав, биотопливная композиция, эффективные показатели, дымность и токсичность отработавших газов.
Введение
Учеными кафедры технологии машиностроения Вятского государственного университета (ВятГУ) ведутся разносторонние исследования по расширению свойств и пределов использования нетрадиционных, преимущественно - жидких, источников энергии, как в чистом виде, так и в виде компонентов, добавленных к ДТ. Главное внимание привлекают спирты, растительные масла и продукты их переработки, газы промышленного происхождения [1-4]. Основная задача - адаптировать моторные свойства альтернативных источников энергии для ДВС или их смесей с товарным ДТ к аналогичным свойствам самого ДТ. Исследования проводятся с учётом опыта зарубежных учёных в данной сфере [7-18], а также реального потенциала Кировской области в использовании альтернативных топлив (АТ) [5]. Результаты свидетельствуют о перспективности выбранного направления. Частной задачей следует считать применение многокомпонентных составов биотоплив, позволяющее взаимно компенсировать отдельные отличительные их свойства для дальнейшего применения в ДВС при минимальных конструкторских изменениях. Итогом многолетних исследований должны стать предложенные и запатентованные составы новых топливных композиций с улучшенными эксплуатационными свойствами, разработанные и запатентованные конструкции систем питания ДВС и рекомендации по их применению.
Объекты и методы
Топливо-воздушная смесь в цилиндре дизеля воспламеняется и сгорает не мгновенно, а в отрезке заданного временного промежутка, зависящего от целого ряда режимных и конструктивных параметров ДВС. У дизельного двигателя наилучшие мощностные и экономические показатели работы достигаются при выполнении жесткого условия - когда максимум выделившейся теплоты от сгорания топлива соответствует нахождению поршня вблизи верхней мертвой точки (ВМТ). Этому требованию соответствует только одно значение установочного угла подачи топлива. Требуемая величина вычисляется по проекционной регулировочной характеристике, для графического построения которой необходим ряд других, а именно, характеристик работы ДВС по подаче топлива при тех же значениях установочного угла. Еще одно необходимое условие - рабочие значения ингредиентов композиции - массовые количеств этанола (Э) и рапсового масла (РМ), содержащих-
ся в многокомпонентных составах биотоплив; значение частоты вращения коленчатого (КВ) дизеля должно соответствовать номинальному
Рис. 1 - Электротормозной моторный стенд (вид на динамометр)
Научные исследования показателей применяемости многокомпонентных составов МКБТ-15 (70 % ДТ, + 15% Э + 15% РМ) и МКБТ- 25 (50 % ДТ, + 25 % Э + 25 % РМ) в дизеле сельскохозяйственного трактора включали ряд шагов аналитического и прикладного характера. Аккредитованная лаборатория принадлежала кафедре «Тракторы, автомобили и машины для природообустройства» (г. Горки, Беларусская ГСХА).
Рис. 2 - Вид на дизель Д-245^2 справа
Работу дизельного двигателя исследовали на стандартном моторном стенде (рис. 1.) RAPIDO SAK N670. Дизель был установлен на специальных домкратах и соединен с электрической машиной посредством карданной передачи (рис. 2.). Для его обслуживания присутствовал комплекс измерительного оборудования. Приборная база позволяла осуществлять вывод и запись параметров на монитор персонального компьютера в автоматическом или дискретном режиме.
Ход экспериментов На основе моторных испытаний следовало определить влияние состава многокомпонентного биотоплива на регулировки топливоподающей аппаратуры (ТПА) дизельного ДВС. Характер влияния составов (МКБТ-15 и МКБТ-25) на значение установочного угла топливоподачи оценивался анализом построенных графиков. Рисунки 3 и 4 свидетельствуют о найденных зависимостях эксплуатационных показателей объекта испытаний и варьируемых точек установочного угла топливо-подачи (работа дизельного ДВС при номинальной частоте вращения коленчатого вала).
N6.hST 70 65 60
' кВТхЧ
340 310 280 250 220
м.
r-í' ■ч ч1 1
14
к' —: Г " Ч-
\ \ ■н
* N
ч
s6
■ь L i 1,
— 1 . .- >
1 0 14 18 22 2 6 3 0 г
395 355
315 275
G Я-
18 17 16 15
-О - чистое ДТ; X---X
■р.фад.
15% Э и 15%
РМ в составе МКБТ; П.----п - 25% Э и 25% РМ в составе МКБТ.
Рис. 3 - Регулировочные характеристики дизеля (мощностные и экономические показатели, п=1800 мин-1)
Характер кривых на рисунке 3 ясно показывает, что при работе объекта испытаний на чистом ДТ оптимальный установочный угол принимает значение ©впр=18°, цифры соответствуют его паспортным данным. Эффективная мощность соответствует паспортному значению N = 72 кВт. Другие показатели достигают значений, соответственно, де = 221,8 г/кВтхч, Gт = 15,75 кг/ч, Мкр = 382,2 Нхм.
Использование многокомпонентных составов биотоплив МКБТ-15 и МКБТ-25 не меняет характера кривых, однако, оптимальные значения установочных углов смещаются. Например, при-
менение МКБТ-15 ведет к росту часового расхода топлива до Gт = 17,15 кг/ч при № = 72 кВт, а удельный эффективный расход топлива достигает де = 238,2 г/кВтхч. Увеличивая содержание в составе этанола и РМ до 25% каждого, получаем следующие значения: Gт = 18,21 кг/ч, № = 72 кВт и де = 252,9 г/кВтхч.
Данное увеличение показателей топливной экономичности, без сомнения, вызвано известным снижением суммарной низшей теплоты сгорания многокомпонентной смеси.
Анализ графиков показывает, что при работе на данных составах топлив оптимальный установочный угол впрыскивания незначительно смещается в сторону ранних углов. Так, при замещении 30 % ДТ в суммарном составе оптимальным установочным углом будет угол, равный ©вп = 20°, а при работе на МКБТ-25 угол будет равенп©впр = 22°. Рост значения угла обусловлен, прежде всего, нескольким снижением значения цетанового числа для МКБТ-15 и МКБТ-25. В целом, работа дизеля на многокомпонентных составах биотоплив не отличалась от работы на товарном ДТ, имела место очевидная экономия товарного топлива. В частности, при работе на МКБТ-15 экономия составляла 23,8 %, а на МКБТ-25 - 42,2 %. При снятии характеристик посторонних шумов и стуков выявлено не было, то есть, можно однозначно предполагать, что при работе на данных составах жёсткость процесса сгорания находится в допустимых пределах для работы дизеля.
На рисунке 4 представлены зависимости экологических показателей работы объекта испытаний в функции переменного установочного угла топливоподачи при его работе, как на ДТ, так и МКБТ-15 и МКБТ-25. Можно констатировать, что характер изменения экологических показателей ДВС схож для всех исследованных составов и видов топлива.
1г.С
Коо
300 200
NOj.ppm 4000 3000 2000 1000
С,% 20 15 10 5
t
Г."-1 -/у
к ■ - { г--.-
N о, г" <
р*
-i Г- I * *
1 --- V * ]- - ■ „ -i г"
к,
С V
F- ■ Лт"
с
___ W- "" "
^ -) , - i i*J
Е*" """ ■ - -< г г . А > J ■
CiHv,ppm 15 10 5
10 14 1)
22 26 чистое ДТ
30 Онр,град.
X---Х15% Э и 15% РМ в составе МКБТ;
П.----п - 25% Э и 25% РМ в составе МКБТ
Рис. 4 - Регулировочные характеристики дизеля (экологические показатели, п=1800 мин-1)
Данные рисунка 4 означают, что процентное содержание дымности в отработавших газах при работе объекта на товарном ДТ и многокомпонентных составах биотоплив приобретает тенденцию роста при соответствующем изменении установочного угла топливоподачи в раннюю сторону. При этом численные значения дымности ОГ дизеля с подачей ДТ, МКБТ-15 и МКБТ-25 на оптимальных установочных углах топливоподачи (© = 18°, © = 20°, © = 22°) будут следующи-
4 впр ' впр ' впр ' I
ми: 17 %, 13 % и 9,5 %, соответственно. Многочисленными данными доказано, что при ранних углах подачи топлива в цилиндры возникает неполнота сгорания топлива вследствие негомогенного состава заряда, это влечет за собой недостаточное окисление атомов углерода, выход оксидов СО снижается. Дополнительно рост установочного угла топливоподачи сильно способствует охлаждению образующейся при сгорании сажи. Частицы сажи, вследствие низкой температуры, становятся недостаточно горячими, они не в состоянии окислиться с образованием оксида углерода СО, в итоге появляются в ОГ в виде сажевых частиц. Как известно [1], добавка этанола в состав топлива уменьшает максимальную температуру цикла, вместе с этим снижается температура ОГ. В нашем случае происходит снижение температуры ОГ вследствие одновременного роста установочного угла топливоподачи, вероятно, из-за увеличения времени процесса сгорания. Цифры свидетельствуют, что при работе двигателя на товарном топливе при ©впр = 10° температура ОГ составляет ^ = 411°С, а при ©впр = 30° температура ОГ уже равна ^ = 291°С. Аналогичная ситуация просматривается при работе на МКБТ-15 и МКБТ-25. Так, при ©впр = 10° температура ОГ составляет ^ = 378 °С и 1г = 354 °С, а при © = 30° она уже
впр
равна ^ = 283°С и ^ = 251°С, соответственно.
Химические радикалы СН, обычно являющиеся промежуточным звеном происходящих в пламени преобразований, в дальнейшем обеспечивают высокую эмиссию доли несгоревших углеводородов СхНу, это особенно присуще поздним установочным углам топливоподачи. Кроме того, они вступают в реакцию с азотом воздуха, поступающим в процессе впуска. Итогом взаимодействия становится цианисто-водородная кислота. Данная кислота является основным источником образования суммарных оксидов азота NOх. Отмеченный факт, собственно. и обуславливает рост суммарных оксидов азота на ранних углах топливоподачи. Известно также, что снижение температуры цикла ведет к росту суммарных оксидов азота, образующихся по механизму Фенимора (быстрых оксидов). На оптимальном режиме работы дизеля на ДТ, МКБТ-15 и МКБТ-25 значения суммарных оксидов азота NOx в ОГ составляют 1734 ррт, 1 437 ррт и 933 ррт, соответственно.
Работа сельскохозяйственного колёсного трактора постоянно сопровождается контактом с пылью, грязью, частицами растений, влагой, поэтому высока вероятность попадания их в системы двигателя. Исходя из этого, целесообразно применять дополнительные устройства в системе охлажде-
ния [15]. Наличие устройств должно обеспечивать фильтрацию охлаждающей жидкости. В результате двигатель будет работать в оптимальном температурном режиме, что, в свою очередь, также предопределит его повышенные экономичность, надёжность и долговечность.
Результаты и выводы
1. Наивыгоднейшие значения эффективной мощности Ne и крутящего момента Мк дизельного ДВС достигаются при установочных углах топливоподачи, равных, © = 20° (МКБТ-15) и ©впр = 22° (МКБТ-25).
2. Использование топлива МКБТ-15 и МКБТ-25 положительно влияет на его собственные физико-химические свойства. Улучшаются характеристики рабочего процесса дизеля вследствие скомпенси-рованности недостаточных свойств присутствующих ингредиентов (ДТ, этанол, РМ). Обеспечивается оптимальность характера условий сгорания, наблюдается снижение жесткости работы, снижается теплонапряженность деталей ДВС, нагароо-бразование в прецизионных парах.
3. Работа дизеля на МКБТ-15 и МКБТ-25 даёт возможность снизить дымность ОГ на 23,6 % и
44.2 %, содержание суммарных оксидов азота на
17.3 и 46,2 % соответственно.
4. Экономия товарного ДТ при работе дизеля в номинальном режиме на МкбТ-15 и МКБТ-25 составляет 23,8 % и 42,2 %, соответственно.
Список литературы
1. Карташевич А.Н., Плотников С.А., Смольников М.В., Бажан П.И., Миронов А.А. Оптимизация системы топливоподачи тракторного дизеля для работы на топливах с добавками этанола. // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева: Нижний Новгород, 2019. - № 1 (124). - С. 186-193. https://www. nntu.ru/frontend/web/ngtu/files/nauka/izdaniya/ trudy/2019/01/186-193.pdf
2. Плотников С.А., Бузиков Ш.В., Козлов И.С. Определение регулировочных параметров системы топливоподачи тракторного дизеля при работе на топливных композициях с добавками рапсового масла. //Вестник РГАТУ, 2018. - № 4 (40). - С. 133138. DOI: http://vestnik.rgatu.ru/archive/2018_4.pdf
3. Плотников С.А., Шишкин Г.П., Смольников М.В. Расчет стабильности этаноло-топливной эмульсии для применения в дизелях // Двигателе-строение, 2019. - № 1. - С. 24-27. https://rdiesel. ru/DVIGATELESTR0YENIYE/YEAR/2019/r1-2019. html#275-05
4. Плотников С.А., Зубакин А.С., Бирюков А.Л. Теоретический расчет оптимального угла опережения зажигания при работе двигателя на генераторном газе на основе времени горения. // Известия МГТУ «МАМИ», 2019. - № 4 (42). - С. 5460. https://old.mospolytech.ru/storage/files/izvestiya/ Izvestiya_MGTU_MAMI_No4(42)_2019_dlya_sajta. pdf
5. Смольников М.В., Сергеев Д.Г. Потенциал Кировской области в выборе альтернативного топлива. Инновационные решения в технологиях и механизации сельскохозяйственного производства: сб. науч. тр. / редкол.: В. Р. Петровец [и др.]. - Горки : БГСХА, 2020. - Вып. 5. - С. 31-35. http://
elib.baa.by/xmlui/bitstream/handle/123456789/2474/ ecd4231.pdf?sequence=1&isAllowed=y
6. Система охлаждения автотракторного двигателя. //Заявка на выдачу патента РФ № 2020137887(W20069986) от 19.11.2020. /С.А. Плотников, М.В. Смольников, Д.Г. Сергеев.
7. A Study on Triacylglycerol Composition and the Structure of High-Oleic Rapeseed Oil / Mei Guana, Hong Chenb, XinghuaXionga [et al.] // Engineerin. -2016. - № 2. - P. 258-262. https://doi.org/10.1016J. ENG.2016.02.004
8. Bocianowski, J. Determination of fatty acid composition in seed oil of rapeseed (Brassica napus L.) by mutated alleles of the FAD3 desaturase genes / J. Bocianowski, K. Mikotajczyk, I. Bartkowiak-Broda // J Appl Genet. - 2012. - № 53(1). - P. 27-30. https:// doi.org/10.1007/s13353-011-0062-0
9. Baquero G., Esteban B., Riba JR., Puig R., Rius A. (August 1st 2011). Use of Rapeseed Straight Vegetable Oil as Fuel Produced in Small-Scale Exploitations, Biofuel's Engineering Process Technology, Marco Aurelio dos Santos Bernardes, IntechOpen, DOI: 10.5772/18183. Available from: https://www.intechopen.com/books/biofuel-s-engineering-process-technology/use-of-rapeseed-straight-vegetable-oil-as-fuel-produced-in-small-scale-exploitations (accessed 26.10.2019)
10. Desantes J.M., Lofpez J.J., Redfon P., Arrefgle J. Evaluation of the Thermal NO Formation Mechanism under Low-temperature Diesel Combustion Conditions. //International Journal of Engine Research. 2012; 13(6):531-539. DOI: 10.1177/1468087411429638
11. Evaluation of the Thermal NO formation mechanism under low-temperature diesel combustion conditions / J.M. Desantes, J.J. Lofpez, P. Redfon, J. Arrefgle. // International Journal of Engine Research. - 2012. - 13(6). - Р. 531-539. DOI: 10.1177/1468087411429638
12. Formation of Engine Internal NO: Measures to Control the NO2/NOX Ratio for Enhanced Exhaust After Treatment / M. RoBler, A. Velji, C. Janzer [et al.]. // SAE Int. J. Engines. - 2017. - № 10(4). - P. 1-14.
- DOI 10.4271/2017-01-1017
13. Gruzdiene, D. Chemical Composition and Stability of Rapeseed Oil Produced from Various Cultivars Grown in Lithuania. Food Process Engineering in a changing world / D. Gruzdiene, E. EditaAnelauskaite // the 11th International Congress of Engineering and Food, Athens, Greece. -2011:1-4. - https://www.semanticscholar.org/paper/ Chemical-composition-and-stability-of-rapeseed-oil-Gruzdiene%CC%87-Anelauskait%C4%97/11a86930 31c52d96ebd81d52b2c204535a070466 (дата обращения 26.10.2019).
14. Merkisz J., Fuc P., Lijewski P., Kozak M. (March 24th 2016). Rapeseed Oil Methyl Esters (RME) as Fuel for Urban Transport, Alternative Fuels, Technical and Environmental Conditions, Krzysztof Biernat, IntechOpen, DOI: http://dx.doi. org/10.5772/62218. Available from: https://www. intechopen.com/books/alternative-fuels-technical-and-environmental-conditions/rapeseed-oil-methyl-esters-rme-as-fuel-for-urban-transport (accessed 26.10.2019)
15. Properties of rapeseed oil for use as a diesel fuel extender / K. McDonnell, S. Ward, J. Leahy, P. McNulty. //Journal of the American Oil Chemists' Society. - 1999. - № 76(5). - Р. 539-543. - DOI 10.1007/s11746-999-0001-y
16. Tucki K., Mruk R., Orynycz O., Gola A. The Effects of Pressure and Temperature on the Process of Auto-Ignition and Combustion of Rape Oiland Its Mixtures. //Sustainability. 2019; № 11(12), 3451. https://doi.org/10.3390/su11123451
17. Williams F.A. Combustion theory / F. A. Williams - Benjamin/Cummings : Menlo Park, 1984. https://behineh-sazan.ir/wp-content/ uploads/2016/12/Williams-F.A.-Combustion-Theory-2ed.-Benjamin-Pub.-1985.pdf (дата обращения: 26.10.2019).
18. Yang J., Golovitchev V.I., Lurbe P.R., Safnchez J.JL. Chemical Kinetic Study of Nitrogen Oxides Formation Trends in Biodiesel Combustion. //International Journal of Chemical Engineering. 2012:1-22.Available from: DOI: 10.1155/2012/898742
ESTIMATION OF ADJUSTING INDICATORS OF DIESEL UNDER HIGH-TEMPERATURE
EXPOSURE TO DT
Plotnukov Sergey A., a Dr.Sci.Tech., the professor of chair of technology of mechanical engineering, [email protected]
Kartashevich Anatoly N., Dr.Sci.Tech., the professor of chair of technology of mechanical engineering, [email protected]
Smolnikov Mikhail V., Candidate of Technical Sciences, Senior Lecturer of the Department of Mechanical Engineering Technology,, [email protected]
Shipin Alexander I., Post-graduate student of the Department of Machinery and Woodworking Technology,
Vyatka State University
Problem and the purpose. The purpose of researches - definition of optimum adjusting values submitting fuel equipments (SFE) the diesel engine D-245.5S2 widely applied in a national economy, at application of multicomponent biofuels.
Objects and methods. Object of researches - the experimental installation including diesel engine D-245.5S2, electrobrake stand RAPIDO SAK N670 with 6anaHCupHOu by the balance pendular machine, new structures fuels. The contents of bench tests was determined GOST 18509-88. Job of the engine on pure diesel fuel
(DF) and multicomponent biofuel compositions (MCBT) with presence of 15% and 25% of ethanol and rape seed oils, everyone was investigated. The technique of tests included removal of the adjusting characteristic. Changed an adjusting corner of submission of fuel in a nominal operating mode of object of researches. Not less, than at seven values of a corner target parameters were fixed.
Course of experiments. Values smokiness and toxicity, power and profitability were fixed, data of experiment and the subsequent calculations were rendered on the schedule.
Results and conclusions. As a result of the analysis of data the most comprehensible have been revealed, from the economic point of view, intervals of change of adjustments of system of injection of fuel. Changes of toxicity and smokiness the fulfilled gases at different structures of fuel.
Key words: Diesel engine, MKBT-15, MKBT-25, multicomponent structure, a biofuel composition, effective indicators, smokiness and toxicity of exhaust gases.
Literatura
1. Kartashevich A.N., Plotnikov S.A., Smol'nikov M.V., Bazhan P.I., Mironov A.A. Optimizaciya sistemy toplivopodachi traktornogo dizelya dlya raboty na toplivah s dobavkami etanola. //Trudy NGTU im. R.E. Alekseeva: Nizhnij Novgorod, 2019. - № 1 (124). - S. 186-193. https://www.nntu.ru/frontend/web/ngtu/files/ nauka/izdaniya/trudy/2019/01/186-193.pdf
2. Plotnikov S.A., Buzikov SH.V., Kozlov I.S. Opredelenie regulirovochnyh parametrov sistemy toplivopodachi traktornogo dizelya pri rabote na toplivnyh kompoziciyah s dobavkami rapsovogo masla. //Vestnik RGATU, 2018. - № 4 (40). - S. 133-138. https://vestnik.rgatu.ru/archive/2018_4.pdf
3. Plotnikov S.A., SHishkin G.P., Smol'nikov M.V. Raschet stabil'nosti etanolo-toplivnoj emul'sii dlya primeneniya vdizelyah//Dvigatelestroenie, 2019. - № 1. - S. 24-27. http://rdiesel.ru/DVIGATELESTROYENIYE/ YEAR/2019/r1-2019.html#275-05
4. Plotnikov S.A., Zubakin A.S., Biryukov A.L. Teoreticheskij raschet optimal'nogo ugla operezheniya zazhiganiya pri rabote dvigatelya na generatornom gaze na osnove vremeni goreniya. //Izvestiya MGTU «MAMI», 2019. - № 4 (42). - S. 54-60. https://old.mospolytech.ru/storage/files/izvestiya/Izvestiya_MGTU_ MAMI_No4(42)_2019_dlya_sajta.pdf
5. Smol'nikov M.V., Sergeev D.G. Potencial Kirovskoj oblasti v vybore al'ternativnogo topliva. Innovacionnye resheniya v tekhnologiyah i mekhanizacii sel'skohozyajstvennogo proizvodstva: sb. nauch. tr. / redkol.: V. R. Petrovec [i dr.]. - Gorki: BGSKHA, 2020. - Vyp. 5. - S. 31-35. https://elib.baa.by/xmlui/bitstream/ handle/123456789/2474/ecd4231.pdf?sequence=1&isAllowed=y
6. Sistema ohlazhdeniya avtotraktornogo dvigatelya. //Zayavka na vydachu patenta RF № 2020137887(W20069986) ot 19.11.2020. /S.A. Plotnikov, M.V. Smol'nikov, D.G. Sergeev.
7. A Study on Triacylglycerol Composition and the Structure of High-Oleic Rapeseed Oil / Mei Guana, Hong Chenb, XinghuaXionga [et al.] // Engineerin. - 2016. - № 2. - P. 258-262. https://doi.org/10.1016/J. ENG.2016.02.004
8. Bocianowski, J. Determination of fatty acid composition in seed oil of rapeseed (Brassica napus L.) by mutated alleles of the FAD3 desaturase genes / J. Bocianowski, K. Mikotajczyk, I. Bartkowiak-Broda // J Appl Genet. - 2012. - № 53(1).- P. 27-30. https://doi.org/10.1007/s13353-011-0062-0
9. Baquero G., Esteban B., Riba JR., Puig R., Rius A. (August 1st 2011). Use of Rapeseed Straight Vegetable Oil as Fuel Produced in Small-Scale Exploitations, Biofuel's Engineering Process Technology, Marco Aurelio dos Santos Bernardes, IntechOpen, DOI: 10.5772/18183. Available from: https://www.intechopen.com/books/ biofuel-s-engineering-process-technology/use-of-rapeseed-straight-vegetable-oil-as-fuel-produced-in-small-scale-exploitations (accessed 26.10.2019)
10. Desantes J.M., Lofpez J.J., Redfon P., Arrefgle J. Evaluation of the Thermal NO Formation Mechanism under Low-temperature Diesel Combustion Conditions. //International Journal of Engine Research. 2012; 13(6):531-539. DOI: 10.1177/1468087411429638
11. Evaluation of the Thermal NO formation mechanism under low-temperature diesel combustion conditions / J.M. Desantes, J.J. Lofpez, P. Redfon, J. Arrefgle. //International Journal of Engine Research. - 2012. -13(6). - Р. 531-539. - DOI: 10.1177/1468087411429638
12. Formation of Engine Internal NO: Measures to Control the NO2/NOX Ratio for Enhanced Exhaust After Treatment / M. Roller, A. Velji, C. Janzer [et al.]. // SAE Int. J. Engines. - 2017. - № 10(4). - P. 1-14. - DOI 10.4271/2017-01-1017
13. Gruzdiene, D. Chemical Composition and Stability of Rapeseed Oil Produced from Various Cultivars Grown in Lithuania. Food Process Engineering in a changing world / D. Gruzdiene, E. EditaAnelauskaite // the 11th International Congress of Engineering and Food, Athens, Greece. - 2011:1-4. https://www. semanticscholar.org/paper/Chemical-composition-and-stability-of-rapeseed-oil-Gruzdiene%CC%87-Anelaus kait%C4%97/11a8693031c52d96ebd81d52b2c204535a070466 (дата обращения 26.10.2019).
14. Merkisz J., Fuc P., Lijewski P., Kozak M. (March 24th 2016). Rapeseed Oil Methyl Esters (RME) as Fuel for Urban Transport, Alternative Fuels, Technical and Environmental Conditions, Krzysztof Biernat, IntechOpen, DOI: http://dx.doi.org/10.5772/62218. Available from: https://www.intechopen.com/books/ alternative-fuels-technical-and-environmental-conditions/rapeseed-oil-methyl-esters-rme-as-fuel-for-urban-transport (accessed 26.10.2019)
15. Properties of rapeseed oil for use as a diesel fuel extender / K. McDonnell, S. Ward, J. Leahy, P. McNulty. //Journal of the American Oil Chemists' Society. - 1999. - № 76(5). - Р. 539-543. - DOI: 10.1007/ s11746-999-0001-y
16. Tucki K., Mruk R., Orynycz O., Gola A. The Effects of Pressure and Temperature on the Process of Auto-Ignition and Combustion of Rape Oiland Its Mixtures. //Sustainability. 2019; № 11(12), 3451. https://doi. org/10.3390/su11123451
17.Williams F.A. Combustion theory / F. A. Williams - Benjamin/Cummings : Menlo Park, 1984. https:// behineh-sazan.ir/wp-content/uploads/2016/12/Williams-F.A.-Combustion-Theory-2ed.-Benjamin-Pub.-1985. pdf (дата обращения: 26.10.2019).
18. Yang J., Golovitchev V.I., Lurbe P.R., Safnchez J.JL. Chemical Kinetic Study of Nitrogen Oxides Formation Trends in Biodiesel Combustion. //International Journal of Chemical Engineering. 2012:1-22. Available from: DOI: 10.1155/2012/898742
УДК 621.43 DOI 10.36508/RSATU.2021.49.1.023
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ УЛЬТРАЗВУКА НА СМАЗОЧНЫЕ СВОЙСТВА МОТОРНЫХ МАСЕЛ И ИЗНОС УЗЛОВ ТРЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ УЛЬТРАВУКОВОЙ ОБРАБОТКЕ МАСЕЛ
СИМДЯНКИН Аркадий Анатольевич, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры технической эксплуатации транспорта (ТЭТ), [email protected]
УСПЕНСКИЙ Иван Алексеевич, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой ТЭТ, ivan.uspensckij@ yandex.ru
СЛЮСАРЕВ Михаил Николаевич, соискатель, кафедра ТЭТ, [email protected] Рязанский государственный агротехнологический университет им.П.А. Костычева
Проблема и цель. Целью настоящего исследования является оценка влияния частоты ультразвука на смазочные свойства моторных масел и износ узлов трения двигателей при ультразвуковой обработке масел.
Методология. Предметом исследований является ультразвуковая обработка моторных масел и вызываемые ею изменения износа узлов трения. Были проведены следующие эксперименты: оценка влияния частоты ультразвука на изменение коэффициента поверхностного натяжения моторных масел при их ультразвуковой обработке; оценка влияния частоты ультразвуковой обработки смазки на износ образцов пар трения при износных испытаниях образцов на машине трения 2070 СМТ1М. Обработка моторного масла ультразвуком проводилась с помощью экспериментального устройства для генерации ультразвука переменной частоты. Обработке подвергались моторные масла: масло моторное «LukoilDIESELOIL» 10W-40 минеральное; масло моторное «SHELL Helix HX7 Diesel» 10W-40 полусинтетическое; масло моторное «ZIC X7 Diesel» 10W-40 синтетическое. Результаты. Были получены расчетно-экспериментальные зависимости коэффициента поверхностного натяжения от частоты ультразвукового сигнала для минерального, полусинтетического и синтетического моторных масел, а также зависимости фактора износа образцов пар трения от частоты ультразвука длясинтетического моторного масла.Определен диапазон частот ультразвука (17-44 кГц), при котором ультразвуковая обработка синтетического моторного масла дает наибольшее снижение износа пар трения
Заключение. На основании проведенных исследований рекомендуется проводить обработку моторного масла ультразвуком в диапазоне частот от 17 до 44 кГц. Рекомендуется также продолжение работ по доработке устройства для генерации ультразвука оптимальной частоты и адаптации его в систему смазки реальных дизельных автотракторных двигателей.
Ключевые слова: моторное масло, ультразвук, частота, коэффициент поверхностного натяжения, износ пар трения.
Введение
Эффективность современного сельского хозяйства во многом зависит от надежности сельхозтехники, которая определяется износом узлов трения. Наиболее остро вопрос износостойкости узлов трения стоит в двигателях самоходных
сельхозмашин, агрегаты которых работают в условиях большого колебания температур, резкого изменения погодных условий, постоянной тряски, попадания грязи и пыли и пр., что резко уменьшает моторесурс двигателей и повышает стоимость их обслуживания [1,2]. Таким образом, важной
© Симдянкин А. А., Успенский И. А., Слюсарев М. Н., 2021 г
