CC BY
167
2. Вишняков А.А., Вишняков А.С., Козлов В.А. Комбинированный вибрационный высевающий аппарат зерновой сеялки // Тракторы и сельхозмашины. - 2009. - №11. - С. 3-5.
3. ГОСТ 31345-2007. Сеялки тракторные. Методы испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 2007. - 121с.
--------♦'-----------
УДК 629. 3.027 Н.И. Селиванов, В.С. Кирин, А.В. Кузнецов
ПЕРЕВОД КАРБЮРАТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С БЕНЗИНА «НОРМАЛЬ-80» НА ВЫСОКООКТАНОВОЕ ТОПЛИВО
Представлены рекомендации и технические решения по переводу автотракторных карбюраторных двигателей с бензина «Нормаль-80» на высокооктановое топливо.
Ключевые слова: бензин, детонация, октановое число, степень сжатия, угол опережения зажигания, наддув двигателя, мощность, экономичность.
N.I. Selivanov, V.S. Kirin, A.V. Kuznetsov CARBURETTOR ENGINE COVERSION FROM GASOLINE «NORMAL-80» TO HIGH-ANTIKNOCK FUEL
Recommendations and engineering solutions on the auto and tractor carburetor engine conversion from gasoline "Normal-80" to high-antiknock fuel are given.
Key words: gasoline, detonation, antiknock value, compression degree, ignition advance angle, engine boost, capacity, efficiency.
Актуальность проблемы
Мощность, экономичность, экологические показатели и надежность работы двигателя с искровым зажиганием во многом зависят от качества и организации процесса сгорания применяемого топлива. Автомобильные бензины и газообразное топливо для этих двигателей должны обладать определенными эксплуатационно-техническими свойствами, характеризующимися рядом физико-химических показателей качества (табл. 1 и 2). Процессы образования и сгорания рабочей смеси внутри цилиндра должны обеспечивать максимальное и своевременное выделение тепловой энергии, превращение ее в механическую работу при минимальном количестве вредных выбросов.
Таблица 1
Требования к качеству автомобильных бензинов «Нормаль-80» и «Регуляр-91»
(ГОСТ 051105-97) и АИ-93 (ГОСТ 2034-77)
Показатель Нормаль-80 Регуляр-91 АИ-93
Октановое число не менее:
моторный метод 76,0 82,5 85,0
исследовательский метод 80,0 91,0 93,0
Содержание свинца не более, мг/дм3 0,010 0,010 0,013
Содержание марганца, мг/дм3 50 18 -
Массовая доля серы не более, % 0,05 0,05 0,10
Объемная доля бензола не более, % 5 5 -
Плотность при 15 0С, кг/м3 700-750 725-780 730-780
О полноте, скорости и своевременности сгорания топлива можно судить по индикаторной диаграмме. Наивысшие мощностные и топливные показатели двигателя обеспечиваются при максимальном давле-
нии сгорания на 10-15 град п.к.в. (по коленчатому валу) после верхней мертвой точки (ВМТ) и отсутствии детонации. Указанное достигается правильной регулировкой установочного угла опережения зажигания фзу и характером изменения его на эксплуатационных нагрузочно-скоростных режимах работы с использованием центробежного и вакуумного регуляторов.
Таблица 2
Основные физико-химические показатели сжиженных (ГОСТ 27578-87) и сжатых (ГОСТ 27577-2000) автомобильных газов
Показатель Пропан автомобильный (ПА) Пропан-бутан автомобильный (ПБА) Сжатый природный газ (СПГ)
Октановое число не менее: моторный метод исследовательский метод 96-100 90-100 100-115
105-110 100-110 110-130
Содержание серы 0,01 0,01 0,02
и сернистых соединений, %
Низшая теплота сгорания, МДж/кг 46 45 50
В соответствии с постановлением Правительства РФ №118 от 27.02.2008 г. производство автобензина класса 2 «Нормаль-80» допускается до 31.12.2010 г. По состоянию на 01.01.2011г. 54,0% автомобильного парка сельскохозяйственных товаропроизводителей (предприятий АПК) Красноярского края работает на бензине «Нормаль-80» (табл. 3). Кроме этого, 63,8% тракторов и 70% самоходных комбайнов оснащены пусковыми двигателями, основой топлива для которых является бензин «Нормаль-80». От 30 до 80% мобильной сельскохозяйственной техники крестьянских (фермерских) К(Ф)Х, личных подсобных хозяйств (ЛПХ) и индивидуальных предпринимателей (ИП) (табл. 4) работает также на этом бензине.
Таблица 3
Количественный и качественный состав автотракторной техники в организациях АПК Красноярского края, работающей на автобензине «Нормаль-80» (на 01.01.2011 г.)
Наименование Количество, шт. % от общего количества
Автомобили грузовые и легковые 3786 54,0
Тракторы с пусковыми двигателями 6073 63,8
Комбайны с пусковыми двигателями 2663 70,0
Таблица 4
Состав мобильной сельскохозяйственной техники К(Ф)Х, ИП и ЛПХ, работающей на автобензине
«Нормаль-80» (на 01.01.2011 г.)
Наименование Количество, %
К(Ф)Х ИП ЛПХ
Автомобили 60 30 65
Тракторы и комбайны с пусковыми двигателями 65 60 68
Мотоблоки 80 60 80
Прочая мобильная техника 65 40 66
Поэтому перевод указанной мобильной и сельскохозяйственной техники на другие виды производимого высокооктанового топлива является актуальной задачей, которая имеет большое народнохозяйственное значение и требует безотлагательного решения.
Цель работы - разработать рекомендации по переводу карбюраторных двигателей с автобензина «Нормаль-80» на высокооктановое топливо.
Для достижения поставленной цели предусматривается решение следующих задач:
1) установить взаимосвязь конструкционных параметров двигателя с искровым зажиганием и физикохимических свойств топлива;
2) определить способы и технические решения по переводу двигателей с низкооктанового бензина на высокооктановое топливо.
Исходные данные и условия
Требования к детонационной стойкости бензинов зависят от конструкционных параметров двигателя, определяющими среди которых являются степень сжатия £, диаметр цилиндра D и тип системы охлаждения. Существуют [1] приближенные эмпирические зависимости между октановым числом (определенным моторным методом ОЧм), обеспечивающим бездетонационную работу, степенью сжатия и диаметром цилиндра (мм).
( 413
ОЧм = 125,4---------+ 0,183 * О;
£
Т 0 6000
^ ОЧмтах — 78 * Тд + — £з <
где Тд - коэффициент, учитывающий температурный режим работы двигателя, для жидкостной системы охлаждения Тд = 1,0, для воздушной - 1,2.
В таблице 5 приведены рассчитанные по формуле значения ОЧмтах для основных марок автомобильных, пусковых и двухтактных с воздушным охлаждением двигателей отечественного производства, работающих на бензине «Нормаль-80» (А-76). Указанные значения ОЧмтах соответствуют режиму максимальной мощности при полном открытии дроссельной заслонки и богатой (а=0,85-0,90) смеси. На частичных нагрузочно-скоростных режимах работы двигателей величина ОЧмтах меньше, что гарантирует отсутствие де-
тонации при использовании автомобильных бензинов с более высоким октановым числом («Регуляр-91», АИ-93).
Однако сорт топлива существенно влияет на процессы сгорания и теплообмена в карбюраторных двигателях. Увеличение октанового числа снижает склонность топлива к самовоспламенению, уменьшает вероятность появления детонации, но одновременно несколько затягивает процесс сгорания, особенно в заключительной третьей фазе. Если использовать высокооктановый бензин в двигателях с пониженной степенью сжатия, процесс сгорания затягивается и температура газов на линии расширения и при выпуске повышается. По этой причине работа двигателей на топливе, имеющем октановое число больше чем требуется по заводской инструкции, сопровождается перегревом и даже прогаром выпускных клапанов и поршней. Это явление усугубляется неправильной регулировкой угла опережения зажигания, которую в данном случае нельзя производить, пользуясь рекомендациями завода-изготовителя, разработанными для другого сорта топлива.
Предлагаемые способы и технические решения, их обсуждение
Перевод карбюраторных двигателей отечественного производства на высокооктановое топливо можно реализовать следующими способами:
1) изменением эксплуатационных регулировок;
2) изменением конструкционных параметров;
3) совместным изменением конструкционных и регулировочных параметров.
Таблица 5
Двигатели, работающие на бензине «Нормаль-80» (А-76)
Марка двигателя Применяемость Степень сжатия Максимально-допустимое октановое число для без-детонационной работы, ОЧммах
ЗИЛ-508.10 ЗИЛ-130(431410) ЗИЛ-433360 ГАЗ-31029(24) 7,1 86
ЗМЗ-402.10 Газель, УАЗ 6,7 81
ЗМЗ-4025.10 Газель, УАЗ 6,7 81
ЗМЗ-511.10 ГАЗ-3307 7,6 87
ЗМЗ-513.10 ГАЗ-3308, ГАЗ-66 7,6 87
ЗМЗ-5233.10 Грузовые автомобили ОАО «ГАЗ» 7,6 87
ЗМЗ-5234,10 Автобусы ОАО «КавЗ» и ОАО «ПАЗ» 7,6 87
ЗМЗ-53 ГАЗ-САЗ-53,5 6,7 81
ЗИЛ-130 ЗИЛ-ММЗ-554М (ЗИЛ-ММЗ-4502) 6,5 81
ЗИЛ-157КД ЗИЛ-ММЗ-45021 6,5 82
ЗИЛ-375Я4 Урал-377Н 6,5 83
УМЗ-451М УАЗ-452(Д) (УАЗ-469) 6,7 81
Пусковые двухтактные двигатели: П-10УД П-350 Дизели тракторные и автомобильные: Д-243 (-245) Д-440 и др. 7,3 7,5 81 83
Двухтактные двигатели с воздушным охлаждением Бензопилы, мотоблоки и пр. 5,52-6,0 70-83
В таблице 6 приведены основные характеристики, преимущества и недостатки указанных способов. В условиях сельскохозяйственных организаций и ЛПХ наиболее приемлемым является перерегулирование системы зажигания и использование газообразного топлива. При этом затраты на перерегулирование двигателя и оснащение автомобиля газовым оборудованием составляют на 01.04.2011г. соответственно до 1,5 и 18 тыс. руб. Использование наддува воздуха и повышение степени сжатия требуют существенных изменений конструкционных и регулировочных параметров. Затраты на переоборудование одного двигателя достигают 30-50 тыс. руб.
Таблица 6
Способы перевода карбюраторных двигателей с низкооктанового на высокооктановое топливо
Способ Основной изменяемый параметр двигателя Достоинства Недостатки
1 2 3 4
Регулирование зажигания Установочный угол опережения зажигания Сохранение мощностных, топливных, общетехнических и экологических показателей без изменения конструкции Увеличение удельных затрат из-за повышенной стоимости высокооктанового топлива
Окончание табл. 6
1 2 3 4
Наддув двигателя Давление воздуха и смеси на впуске Повышение мощности и топливной экономичности, улучшение экологических показателей Затраты на оснащение двигателя системой механического наддува
Повышение степени сжатия Объем камеры сгорания Улучшение мощностных, топливных и экологических показателей Снижение ресурса, затраты на изменение конструкции или переоборудование двигателя
Использование газообразного топлива Установочный угол опережения зажигания Улучшение экологических показателей и повышение ресурса. Низкая стоимость топлива Затраты на установку системы питания газообразным топливом, снижение мощности, пожароопасность, затрудненный пуск
Технические решения по переводу двигателей на высокооктановое топливо указанными способами представлены в таблице 7. Там же указаны количественные характеристики изменяемых параметров. Эти характеристики получены моделированием процесса сгорания топливовоздушной смеси и подтверждены результатами стендовых испытаний двигателя УМЗ-451М (рис.) и эксплуатации автомобиля ГАЗ-3307 с двигателем ЗМЗ 511.10.
Таблица 7
Технические решения по переводу карбюраторных двигателей на высокооктановое топливо
Способ Техническое решение
Регулирование зажигания Увеличение установочного угла опережения зажигания фзу из расчета 1 град п.к.в. эквивалентно повышению октанового числа на две единицы и зазора в приводе выпускных клапанов на 0,03-0,05 мм. Для бензинов «Регуляр-91» и АИ-93 увеличение фзу составит 3,0-3,5 и 3,5-4,0 град п.к.в. соответственно. Для сжиженного и сжатого газов - 4-6 град. п.к.в. Поворот корпуса датчика-распределителя на одно деление шкалы октан-корректора соответствует изменению фзу на 2 град п.к.в. Дополнительно: применение датчика-распределителя зажигания для модификаций указанного двигателя, работающих на высокооктановом топливе, обеспечивает более эффективную и устойчивую работу его на частичных нагрузочноскоростных режимах и холостом ходу
Повышение степени сжатия Нижняя граница степени сжатия для бензинов «Регуляр-91» и АИ-93 составляет £тіп= 8,2-8,5. Она достигается уменьшением объема камеры сгорания Vс1 до вер __ ^ личины Ус2 = Ус1 * [——], £1 - степень сжатия двигателя. £тіп 1 Наиболее приемлемые варианты:* 1) установка головки блока (цилиндров) и поршней модификации указанного двигателя (одинаковые диаметр цилиндра и ход поршня), работающей на высокооктановом бензине (АИ-93) или газообразном топливе; 2) снятие (шлифовка) нижней плоскости головки цилиндра или увеличение высоты верхней части поршня на величину Д=2-4 мм, которая зависит от параметров двигателя и типа охлаждения и может быть предварительно определена по зависимости Д « —1— * [1 - (£г - 1)/(£тіП — 1)], S - ход поршня, мм. £і~1 *Вариант 1 целесообразно использовать для 4-тактных многоцилиндровых и 2-тактных двигателей, а вариант 2 - для 2-тактных одноцилиндровых двигателей
Наддув двигателя Оснащение двигателя системой механического наддува с давлением надувочного воздуха 0,11-0,12 МПа (1,1-1,2 кг/см2) на режиме максимальной мощности и автоматического отключения нагнетателя на холостом ходу и частичных нагрузках. Необходима предварительная проработка и согласование работы двигателя и нагнетателя. Изготовление системы возможно на специализированных предприятиях
Регулировочная характеристика двигателя УМЗ-451М по углу опережения зажигания на разных бензинах:
— «Нормаль-80»;--------«Регуляр-91»
Рекомендации по переводу мобильной техники на высокооктановое топливо
1. Автомобильные двигатели
1. Наименее затратным и достаточно эффективным является увеличение установочного угла опережения зажигания на 3,0—4,0 град п.к.в. (1,5—2,0 деления по октан-корректору) с одновременным увеличением зазора в приводе выпускных клапанов на 0,03-0,05 мм. Мощностные, топливные, экологические показатели и надежность двигателя при этом практически не изменяются. Замена датчика-распределителя зажигания другим для модификации указанного двигателя, работающей на высокооктановом бензине «Регуляр-91», АИ-93, повысит устойчивость и эффективность его работы на частичных нагрузочноскоростных режимах и холостом ходу при дополнительных затратах 1,1-1,5 тыс. руб.
2. Вторым способом по эффективности и затратам является перевод двигателя на сжиженный или сжатый газ. Изменение регулировочных параметров соответствует п. 1. Снижение мощности и топливной экономичности двигателя составит 5-8% при дополнительных затратах на газобаллонное оборудование 1218 тыс. руб. Необходимым условием является наличие газозаправочных станций.
2. Двухтактные пусковые двигатели тракторных и комбайновых дизелей
Учитывая непродолжительную работу пусковых двигателей, достаточным является увеличение на 2-4 град п.к.в. установочного угла опережения зажигания. Указанное позволит сохранить пусковые свойства, энергетические и динамические показатели двигателя. Состав топливной смеси остается неизменным.
3. Двухтактные двигатели с воздушным охлаждением мобильной и прочей техники
Для сохранения заданных мощностных и топливных показателей и обеспечения надежности двигателя следует увеличить на 2-4 град п.к.в. установочный угол опережения зажигания и заменить горячую свечу на холодную при неизменном составе смеси топлива и моторного масла.
Указанные в п. 1-3 рекомендации по переводу на высокооктановое топливо карбюраторных двигателей автомобилей и прочей техники целесообразно использовать на начальном этапе эксплуатации. При
выполнении текущего или капитального ремонта машины следует предусмотреть конструктивные изменения двигателя (см. табл. 7) для использования высокооктанового топлива.
Литература
1. Итинская Н.И., Кузнецов Н.А. Автотракторные эксплуатационные материалы. - М.: Агропромиз-дат, 1987. - 271 с.
--------♦'-----------
УДК 631.354:2 В.Е. Бердышев, С.Г. Ломакин
ВЛИЯНИЕ ТИПА УСТРОЙСТВА, ТРАНСПОРТИРУЮЩЕГО МЕЛКИЙ ВОРОХ,
НА ПОТЕРИ ЗЕРНА ОЧИСТКОЙ АКСИАЛЬНО-РОТОРНОГО ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА
Приведены результаты экспериментальных исследований влияния типа устройства, транспортирующего мелкий ворох, на потери зерна очисткой аксиально-роторного зерноуборочного комбайна.
Ключевые слова: аксиально-роторный аппарат, комбайн, зерносоломистый ворох, шнековый транспортер, потери зерна, полова, пропускная способность.
V.E. Berdyshev, S.G. Lomakin FLY TRANSPORTING DEVICE TYPE INFLUENCE ON GRAIN LOSSES BY CLEARING THE AXIAL-FLOW COMBINE HARVESTER
The experimental research results of fly transporting device type influence on grain losses by clearing the axial-flow combine harvester are given.
Key words: axial-flow device, combine, grain and chaff fly, auger conveyor, grain losses, glume, discharge
capacity.
Одним из преимуществ аксиально-роторного молотильно-сепарирующего устройства является его нечувствительность к работе на склонах, так как на процессы обмолота и сепарации силы гравитационного воздействия практически не влияют [1]. Вместе с тем отмечается, что решета очистки (комбайн ^-1460) при движении комбайна поперек склона загружаются неравномерно. Даже при горизонтальном положении молотилки [2] в правую зону решета поступает вороха больше, чем в левую. Такой характер загрузки решет объясняется направлением вращения ротора.
Увеличение угла обхвата ротора сепарирующими решетками в зерноуборочных комбайнах СК-10В и СК-10РВ до 360о привело, с одной стороны, к значительному снижению схода зерна с соломой, а с другой - к увеличению величины подачи незерновой фракции мелкого вороха и неравномерности загрузки очистки по ширине. Неравномерность загрузки решет очистки по ширине наблюдается и при увеличении ее горизонтального наклона.
Исследованиями установлено [3], что изменение бокового наклона ветрорешетной очистки от 0 до 10о при подаче незерновой фракции 1,3 кг/с приводит к росту потерь в 18 раз (с 0,7 до 12,7%). Даже при наклоне всего в 4о потери свободного зерна составляют 1,5% , что в два раза больше, чем при горизонтальном расположении решет.
В зерноуборочных комбайнах с аксиально-роторным молотильно-сепарирующим устройством ^-1440, ^-1460, ^-1480, CX-185 фирмы Case-IH (США, ФРГ) и СК-10 конструкции ГСкБ г. Таганрога для подачи мелкого вороха на очистку используются шнековые транспортеры. Шнековые транспортеры мелкого вороха включают установленные вдоль оси комбайна шнеки с «правой» и «левой» навивкой ленты, а также расположенный под ними кожух. За счет противоположной навивки ленты ворох перемещается из-под молотильной и сепарирующей частей МСС во встречном направлении.
